CN207938972U - 一种应用于箱式变电站的智能监控系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种应用于箱式变电站的智能监控系统，其具备自动监控功能，以PLC为主控制单元，通过各采集单元，实时检测箱式变电站高压开关设备、配电变压器、低压开关设备、电能计量装置和无功补偿装置的运行参数及状态，实时检测高压电缆接头温度、内部环境温、湿度等参量，并通过装设的振动传感器、烟感传感器、液位传感器实时反应设备异常信息。通过装设的GPS定位模块采集设备位置信息。智能箱式变电站各门安装指纹锁，由主控制单元进行管理。主控制单元负责数据管理及指令下达，通过无线数传模块DTU，将数据上传至后台管理系统，操作人员可通过后台系统及手机APP软件，实时对设备进行监控。

Description

一种应用于箱式变电站的智能监控系统

技术领域

本实用新型属于配电自动化领域，特别是一种应用于箱式变电站的智能监控系统。

背景技术

居民小区和商务服务系统的变电所，已逐步被技术更成熟的箱式变电站所代替，它以其占地少、安装迅速、移动方便、投资少等优点受到社会的肯定，因此箱式变电站的智能化程度高低，直接反应了配电自动化的水平。实质上，箱变就是一种规模稍小的无人值守变电所。无论从生产、运行和管理方面，还是从用户的社会需求方面，都要求它具备电力自动化的基本功能，因此，研制开发一种满足国家标准、准确可靠的智能型箱式变电站势在必行。

传统的箱式变电站的巡视及操作均需人工完成，存在很多缺陷，如：设备运行过程中出现的隐患、报警及故障无法及时发现，处理不及时会造成设备损坏，并可能引起更大范围的停电事故；箱式变电站分布比较散乱，检修人员查找故障设备耗费时间长；传统的箱式变电站箱门的开锁方式均为钥匙开锁，不利于规范管理；箱式变电站均为户外露天安装，容易遭到不法分子的蓄意损坏，严重影响供电系统的正常运行，此外，露天的箱式变电站也容易受到不良天气的影响。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种应用于箱式变电站的智能监控系统，以解决传统的箱式变电站存在的缺陷。

为达到以上目的，提供以下技术方案：

一种应用于箱式变电站的智能监控系统，包括主控制单元、数据显示存储单元、通信单元、环境监测单元、指纹门禁单元、高压监控单元、变压器监控单元、低压监控单元、无功补偿监控装置、电能计量装置、GPS定位单元、后台管理系统及手机APP软件，所述高压监控单元、变压器监控单元、低压监控单元、无功补偿监控装置和电能计量装置并联，并通过485通信接口共同与主控制单元连接；所述指纹门禁单元、环境监测单元和GPS定位单元并联，并通过485通信接口共同与主控制单元连接；所述环境监测单元由温度传感器、湿度传感器、震动传感器、烟雾传感器和液位传感器并联组成，所述通信单元与后台管理系统通过GPRS网络连接，所述GPRS系统与因特网连接，所述后台管理系统同时通过因特网与手机APP软件连接通信，所述数据显示存储单元为安装于箱式变电站内的触摸屏，其与主控制单元连接，显示并记录设备运行的相关信息。

优选地，所述主控制单元为安装于箱式变电站内的PLC模块，控制单元人工预设安全数值范围，当从下级采集的数据超过其安全数值时，根据数据大小及变化趋势做出不同故障判定并发送给后台管理系统，并将后台管理系统的指令下达给下级子单元；PLC模块的输出还可通过控制线路直接控制低压断路器、空气调节设备及声光报警设备。

优选地，所述箱式变电站设有高压室、变压器室和低压室，所述高压室、变压器室和低压室均安装液位传感器、震动传感器、烟雾传感器、温、湿度传感器和空气调节装置。

优选地，所述箱式变电站的各箱门上均安装指纹门禁锁，并与指纹门禁单元连接。

优选地，所述高压监控单元安装于箱式变电站的高压室内，由高压微机综合保护装置及带测温功能的短路接地故障指示器组成。

优选地，所述变压监控单元安装于箱式变电站的变压器内，由采集模块及温度传感器组成，所述采集模块通过485通信接口与控制单元连接。

优选地，所述低压监控单元安装于箱式变电站的低压室内，由电量采集模块和开关量采集模块组成，所述电量采集模块与开关量采集模块均通过485通信接口与控制单元连接。

优选地，所述无功补偿监控装置安装于低压室内，并通过485通信接口与控制单元连接。

优选地，所述电能加量装置安装于智能型箱式变电站的低压室内，由多功能计量表组成，多功能计量表通过485通信接口与控制单元连接。

本实用新型的有益效果为：

1.本实用新型具备自动监控功能，可实时检测箱式变电站的各项运行参数，并向上级控制单元实时反馈，可有效的避免因不能及时发现设备运行过程中出现的隐患、报警及故障，而造成更大范围的设备损坏或停电事故。

2.本实用新型各个监控单元的作用范围明确，故障发生时，可根据明确的报警部位及时而迅速的处理故障，省去了检修人员查找设备具体故障位置的时间，减少了不必要的麻烦，有利于快速回复供电。

3.本实用新型的箱门上安装有指纹门禁锁，避免因为钥匙的丢失造成箱式变电站的检修不便及安全隐患，有利于箱式变电站的规范化管理。

4.可通过电脑监控系统和手机APP软件，对本实用新型的运行情况进行远程实时监控，保证了箱式变电站的有效安全运行。

附图说明

图1为本实用新型的系统结构图；

图2为本实用新型的逻辑框图。

具体实施方式

以下结合附图对本设计方案进行详细说明。

如图1所示，一种应用于箱式变电站的智能监控系统的系统结构图，箱式变电站内的通信单元通过GPRS网络与因特网连接，并通过因特网与数据解析管理云服务器建立连接，实现终端设备与数据解析管理云服务器之间的数据交互，数据解析管理云服务器实时接收各终端设备的数据，对设备进行身分识别，对数据进行解析、运算及处理。数据解析管理云服务器与数据库管理云服务器连接，实时进行数据交互，将数据存储至数据库，并读取数据库控制指令状态，数据解析管理云服务器将读取到的控制指令进行解析，并下发至对应设备。电脑端后台云服务器及手机端后台云服务器实时与数据库管理云服务器进行数据交互，通过因特网实时与电脑端及手机端通信，发送数据，并接收控制指令，从而实现电脑监控和手机监控功能。

图2为一种应用于箱式变电站的智能监控系统的逻辑框图，如图2所示，一种应用于箱式变电站的智能监控系统包括主控制单元、数据显示存储单元、通信单元、环境监测单元、指纹门禁单元、高压监控单元、变压器监控单元、低压监控单元、无功补偿监控装置、电能计量装置、GPS定位单元、后台管理系统及手机APP软件，高压监控单元、变压器监控单元、低压监控单元、无功补偿监控装置和电能计量装置并联，并通过485通信接口共同与主控制单元连接；指纹门禁单元、环境监测单元和GPS定位单元并联，并通过485通信接口共同与主控制单元连接；环境监测单元由温度传感器、湿度传感器、震动传感器、烟雾传感器和液位传感器并联组成，通信单元与后台管理系统通过GPRS网络连接，GPRS系统与因特网连接，后台管理系统同时通过因特网与手机APP软件连接通信，数据显示存储单元为安装于箱式变电站内的触摸屏，其与主控制单元连接通信，显示并记录设备运行的相关信息，如设备运行状态、运行信息、箱变内部环境信息、故障信息和操作信息等。

其中，数据解析管理云服务器组成控制单元，数据库管理云服务器组成数据显示存储单元，电脑端后台云服务器与手机端后台云服务器组成后台管理系统，环境监测单元、指纹门禁单元、高压监控单元、变压器监控单元、低压监控单元、无功补偿监控装置、电能计量装置和GPS定位单元为箱式变电站的终端设备。

其中，主控制单元为安装于箱式变电站内的PLC模块，通过人工预设安全数值范围，实时采集下级各子单元的数据，将数据进行管理、整合、处理，根据预设的安全数值范围进行故障判定和逻辑控制，当从下级采集的数据超过其安全数值时，根据数据大小及变化趋势做出不同故障判定，并通过通信单元发送给后台管理系统，同时将后台管理系统发回的指令下达给下级各子单元；同时PLC的输出还可通过控制线路直接控制高、低压断路器、空气调节设备及声光报警设备。

其中，通信单元采用DTU无线数据模块，利用GPRS网络和因特网，将主控制单元与后台管理系统及手机APP软件连接，并实现信息的互传。主控制单元将收集到的子单元信息整合并上传至后台管理系统，后台管理系统同时与手机APP软件通信，从而建立手机APP软件与主控制单元的通信桥梁，实现电脑监控系统和手机APP软件同时对箱式变电站运行设备状况的实时监控。

箱式变电站设有高压室、变压器室和低压室，所述高压室、变压器室和低压室均安装液位传感器、震动传感器、烟雾传感器、温、湿度传感器和空气调节装置，其中，空气调节设备包含加热装置、通风装置及除湿装置。

其中，液位传感器实时监控箱式变电站内的进水变化情况，并在检测到水浸信息时将信息反馈给上级控制单元。当出现箱式变电站进水面触发液位传感器动作，液位传感器将信息实时反馈给环境监测单元，进而实时反馈给主控制单元，主控制单元以预设安全范围数值为标准，根据收集的实时数据与判断液位高度、液位变化速度及趋势，当液位高度达下限且液位变化缓慢、仍有上涨趋势时，主控制单元作出故障判定并向后台管理系统发出进水报警指令，进而通过电脑监控系统和手机APP软件向运维人员提示信息；当液位上涨速度加快、上涨趋势明显时，主控制单元作出相应的故障判定后，向后台管理系统发出水浸报警指令，并通过电脑监控系统和手机APP软件提示运维人员是否停电操作；当液位到达上线，上涨速度过快、趋势剧烈时，主控制单元直接发出停电指令，驱动箱变设备退出运行，并发出洪水报警及退出运行报警。

其中，当主控制单元收集到的箱式变电站内部实时环境的温、湿度值高于设定安全值范围时，主控制单元发出启动空气调节设备指令；当主控制单元收集的反馈信息中，箱变内环境的温、湿度值低于设定安全值范围时，主控制单元发出停止空气调节设备的指令。

其中，震动传感器安装于箱式变电站各室的门上，在监测到门的震动时，将信息反馈给上级环境监控单元，环境监控单元将信息实时反馈给主控制单元。当震感强烈达到预设安全值范围的上限时，主控制单元向后台管理系统发出震动异常报警，同时控制器自动触发声光报警装置，起到震慑作用，后台管理系统通过电脑监控系统和手机APP软件提示运维人员尽快前往处理。

其中，烟雾传感器实时监测各室内的烟气浓度及变化趋势，并将信息实时反馈给上级环境监测单元，环境监测单元将信息实时反馈给主控制单元，当主控制单元根据预设的安全范围数值，判定实时烟气浓度的数据信息超过安全范围下限且浓度上升趋势缓慢时，主控制单元向后台管理系统发出火灾异常报警，进而通过电脑监控系统和手机APP软件提示运维人员前往现场进行排查；当烟气浓度数值信息达到安全范围数值中限，且上升趋势加剧时，主控制单元向后台管理系统发出火灾报警，提示运维人员是否进行停电操作；当烟气浓度达到安全范围数值上限时，主控制单元直接向后台管理系统发出火灾紧急警报，同时主控制单元直接下达停电指令，驱动设备停止运行。

其中，箱式变电站的各箱门上均安装指纹门禁锁，并与指纹门禁单元连接，指纹门禁单元通过485通信接口与主控制单元连接。指纹门禁单元设定操作人员指纹，非操作人员无法打开箱门，并可通过电脑监控系统或手机APP向主控制单元发送开门指令，经后台管理系统认证后，主控制单元向指纹门禁单元发出开门指令，驱动指纹门禁锁打开。当指纹门禁单元检测到有异常开启时，主控制单元驱动声光报警装置，并向后台管理系统发送异常警报。

其中，GPS定位单元采用GPS定位模块，并通过485通信接口与控制单元连接。主控制单元实时收集箱变位置信息，若箱式变电站发生位置变化，主控制单元向后台管理系统发出箱式变电站位置异常警报，提示运维人员前去排查，并可通过手机APP软件查询箱式变电站的位置信息，还可通过手机APP软件链接导航软件，规划运维人员行驶路径，使运维人员第一时间赶到现场。

其中，高压监控单元安装于箱式变电站的高压室内，由高压微机综合保护装置及带测温功能的短路接地故障指示器组成，通过485通信接口与主控制单元连接，当发生短路、电压过高、电流过大、电缆温度过高等故障时，主控制单元根据根据预设安全范围判定故障，并发出相应开关分闸的指令，驱动微机保护罩执行开关分闸。

其中，变压监控单元安装于箱式变电站的变压器内，由采集模块及温度传感器组成，所述采集模块通过485通信接口与控制单元连接，主控制单元实时采集变压器本体温度，当变压器本体温度高于设定安全范围数值下限且变化趋势缓慢时，控制单元向后台管理系统发送变压器高温警报指令，进而通过电脑监控系统和手机APP软件提示运维人员排查及处理；当变压器温度高于设定安全范围值上限，且变化趋势加剧时，主控制单元向后台管理系统发出变压器超温告警，进而通过电脑监控系统和手机APP提示运维人员，同时主控制单元向微机综合保护装置发送分闸指令，切断变压器电源。

其中，低压监控单元安装于箱式变电站的低压室内，由电量采集模块和开关量采集模块组成，所述电量采集模块与开关量采集模块均通过485通信接口与控制单元连接。电量采集模块实时采集低压侧电压、电流、频率等参数，开关量采集模块实时采集主受断路器及各配电断路器的合分状态及报警状态，电量采集模块和开关量采集模块将参数实时传给主控制单元，主控制单元根据预设安全范围数值，进行故障判定并上传至后台管理系统。低压主受开关及各配电断路器均采用电动操作开关，控制单元可输出控制节点，直接控制低压主受开关及各配电断路器合闸及分闸操作，实现远程遥控功能。

其中，无功补偿监控装置安装于低压室内，并通过485通信接口与控制单元连接。主控制单元可实时采集当前系统功率因数，电压及电流，补偿电容投切状态等参数，并将参数转发至后台管理系统。

其中，电能加量装置安装于箱式变电站的低压室内，有多功能计量表组成，多功能计量表通过485通信接口与控制单元连接。主控制单元实时采集多功能计量表各项参数，并将参数上传至后台管理系统。

Claims (9)

1.一种应用于箱式变电站的智能监控系统，其特征在于，包括主控制单元、数据显示存储单元、通信单元、环境监测单元、指纹门禁单元、高压监控单元、变压器监控单元、低压监控单元、无功补偿监控装置、电能计量装置、GPS定位单元、后台管理系统及手机APP软件，所述高压监控单元、变压器监控单元、低压监控单元、无功补偿监控装置和电能计量装置并联，并通过485通信接口共同与主控制单元连接；所述指纹门禁单元、环境监测单元和GPS定位单元并联，并通过485通信接口共同与主控制单元连接；所述环境监测单元由温度传感器、湿度传感器、震动传感器、烟雾传感器和液位传感器并联组成，所述通信单元与后台管理系统通过GPRS网络连接，所述GPRS系统与因特网连接，所述后台管理系统同时通过因特网与手机APP软件连接通信，所述数据显示存储单元为安装于箱式变电站内的触摸屏，其与主控制单元连接，显示并记录设备运行的相关信息。

2.根据权利要求1所述的一种应用于箱式变电站的智能监控系统，其特征在于，所述主控制单元为安装于箱式变电站内的PLC模块，人工预设安全数值范围，当从下级采集的数据超过其安全数值时，根据数据大小及变化趋势做出不同故障判定并发送给后台管理系统；PLC模块的输出还可通过控制线路直接控制低压断路器、空气调节设备及声光报警设备。

3.根据权利要求1所述的一种应用于箱式变电站的智能监控系统，其特征在于，箱式变电站设有高压室、变压器室和低压室，所述高压室、变压器室和低压室均安装液位传感器、震动传感器、烟雾传感器、温、湿度传感器和空气调节装置。

4.根据权利要求1所述的一种应用于箱式变电站的智能监控系统，其特征在于，所述箱式变电站的各箱门上均安装指纹门禁锁，并与指纹门禁单元连接。

5.根据权利要求1所述的一种应用于箱式变电站的智能监控系统，其特征在于，所述高压监控单元安装于箱式变电站的高压室内，由高压微机综合保护装置及带测温功能的短路接地故障指示器组成。

6.根据权利要求1所述的一种应用于箱式变电站的智能监控系统，其特征在于，所述变压器监控单元安装于箱式变电站的变压器室内，由采集模块及温度传感器组成，所述采集模块通过485通信接口与控制单元连接。

7.根据权利要求1所述的一种应用于箱式变电站的智能监控系统，其特征在于，所述低压监控单元安装于箱式变电站的低压室内，由电量采集模块和开关量采集模块组成，所述电量采集模块与开关量采集模块均通过485通信接口与控制单元连接。

8.根据权利要求1所述的一种应用于箱式变电站的智能监控系统，其特征在于，所述无功补偿监控装置安装于箱式变电站的低压室内，并通过485通信接口与控制单元连接。

9.根据权利要求1所述的一种应用于箱式变电站的智能监控系统，其特征在于，所述电能加量装置安装于箱式变电站的低压室内，由多功能计量表组成，多功能计量表通过485通信接口与控制单元连接。