CN213094395U - 一种变电站智能化户外终端箱 - Google Patents

Abstract

一种变电站智能化户外终端箱，包括分别与二区外接传感器装置通讯连接的二区数据通讯单元和二区辅助控制单元，还包括分别与二区数据通讯单元、二区辅助控制单元通讯连接的二区物联网关单元，以及分别与二区外接传感器装置、二区数据通讯单元、二区辅助控制单元、二区物联网关单元电性连接的二区电源管理单元；还包括分别与三区外接传感器装置通讯连接的三区数据通讯单元和三区辅助控制单元，还包括分别与三区数据通讯单元、三区辅助控制单元通讯连接的三区物联网关单元，以及分别与三区外接传感器装置、三区数据通讯单元、三区辅助控制单元、三区物联网关单元电性连接的三区电源管理单元。本实用新型的变电站智能化户外终端箱设计新颖，实用性强。

Description

一种变电站智能化户外终端箱

技术领域

本实用新型涉及电力设备领域，尤其涉及一种变电站智能化户外终端箱。

背景技术

随着物联网概念的不断深入，商业级的物联网应用遍地开花，各种智能设备层出不穷，改善着我们的生活与工作的同时，也给末端网络“最后一百米”的异构设备接入与管理带来海量级数据暴增的巨大挑战。

物联网平台按照功能划分为设备管理平台、连接管理平台、应用使能平台、业务分析平台四大类平台。由于IoT端到端解决方案是一项庞大复杂的工程，几乎没有厂商能做到独立提供从底层连接到上层应用分析的完整解决方案，因此必须和产业链内各个其他厂商广泛而深入的合作，培养物联网生态系统。从技术层面讲，就是分层设计“分而治之”。

当前，为支撑构建端到端解决方案，Predix、AWS IoT、IBM Watson等大型平台不断丰富平台功能，呈现多功能一体化发展趋势。但是，到目前为止还没有一家公司可在业务上涵盖四类子平台，平台服务商大多面向单层功能构建平台。

“物联网概念”是建立在“互联网概念”的基础上，简单地说，是物与物之间通过互联网进行连接，主要是将其用户与终端间的互联概念，延伸扩展到任何物品与物品之间的互联互通，从而进行信息交互和通信的一种网络概念。随着信息领域与其他学科的发展，不同的领域对其有不同的理解和定义。

变电站端物联网系统，属于电力物联网范畴，在智能装备、现场作业、状态监测、态势感知和智慧运行等领域推广应用云计算、大数据、物联网、移动互联网和人工智能等智能技术，推进智能技术与电力技术的融合，建成“设备状况一目了然、风险管控一线贯穿、生产操作一键可达、决策指挥一体作战”的生产管理体系，实现“智能装备、智慧运行”，强化设备的管控力和管理的穿透力，能提升电网公司生产领域智能化技术水平，提高全员劳动生产率，促进电网本质安全。

通过上述物联网概念发现，大量的、多样化的传感器余末端智能装置，需要平台化模式进行架构，使之与应用层更好地适配与接入，由此可见，物联网平台则是重要的驱动，是物联网生态系统的关键组成部分。一般来讲，完整的物联网平台主要有以下几部分组成：①硬件，如传感器或设备。主要从环境收集数据或在环境中执行某些动作。②连接。大部分硬件需要一种将所有数据传输到云端的方法或需要一种从云接收命令的方法。

对于变电站端物联网系统而言，具体体现在硬件和连接主要体现在基础设施的供电与通信方面的施工与管理。

大量的规模化的物联网末端传感器与装置设备呈现出设施施工与管理新业态，设备接入实施方案呈现出多种类，非标准实现方式，其中最为突出的是末端传感器与装置设备接入环节，存在基础设施技术管理薄弱，施工标准不规范问题，主要表现在一下几个方面：

1、设施取电不规范。

末端设备随意就地取电，导致因供电不一致问题，没有形成一张网，设备离线率高。

2、设施供电电压不规范。

各种类别的传感器厂家因为没有遵循统一的规划，各自按自身情况，设计设备供电方式，导致末端设备供电电压等级呈现出多样性。

3、接入网络不规范。

末端设备组网方式异同，通信质量各异，导致末端集成难度增加。

如图1所示，图1示出了变电站全站系统的技术架构示意图。变电站全站系统建设方案采用物联网的技术架构，通过光纤网星形和环网相结合的方式，简化系统通信架构；充分考虑现场设备物理位置，利用综合管理终端实现场站现场环境的视频监控数据、综合环境系统参数以及设备状态参数的数据采集。这种物联网的系统架构具备良好的扩展性，能方便灵活地实现系统的组建和扩展。站端采用集中式部署的方式，利用核心交换机，将存储服务器、流媒体服务器、视屏解码器等设备组成主站端核心设备，实现智能识别和数据的集中管理，以及高级管理功能和信息推送。

如图2所示，图2示出了图1所示的变电站全站系统的光纤网的连接示意图。光纤网采用星形和环网相结合的组网方案：在同一个场站中，根据地理位置的便利性，一般组成一个环网，通过铠装光纤电缆直接连接到场站的三层交换机上。三层交换机通过多条铠装电缆组成星形网分别连接各个场站或各区域的光纤。该通信网采用以上方案的原则是：可靠通信，同时避免大量重复建设。针对该变电站全站系统，需要提供一种变电站智能化户外终端箱，为末端传感器的接入与治理提供一整台完整就地解决方案。

实用新型内容

本实用新型针对上述技术问题，提出一种变电站智能化户外终端箱。

本实用新型所提出的技术方案如下：

本实用新型提出了一种变电站智能化户外终端箱，包括与二区外接传感器装置通讯连接、用于完成二区外接传感器装置的数据接入的二区数据通讯单元，与二区外接传感器装置通讯连接、用于完成具备485通讯控制能力的二区外接传感器装置的远程控制工作的二区辅助控制单元，还包括分别与二区数据通讯单元、二区辅助控制单元通讯连接，用于完成二区外接传感器装置的数据汇集、数据计算、数据存储、协议处理、通讯光电转换与数据上送的二区物联网关单元，以及分别与二区外接传感器装置、二区数据通讯单元、二区辅助控制单元、二区物联网关单元电性连接，用于给二区外接传感器装置、二区数据通讯单元、二区辅助控制单元、二区物联网关单元供电的二区电源管理单元；

变电站智能化户外终端箱还包括与三区外接传感器装置通讯连接、用于完成三区外接传感器装置的数据接入的三区数据通讯单元，与三区外接传感器装置通讯连接、用于完成具备485通讯控制能力的三区外接传感器装置的远程控制工作的三区辅助控制单元，还包括分别与三区数据通讯单元、三区辅助控制单元通讯连接，用于完成三区外接传感器装置的数据汇集、数据计算、数据存储、协议处理、通讯光电转换与数据上送的三区物联网关单元，以及分别与三区外接传感器装置、三区数据通讯单元、三区辅助控制单元、三区物联网关单元电性连接，用于给三区外接传感器装置、三区数据通讯单元、三区辅助控制单元、三区物联网关单元供电的三区电源管理单元。

本实用新型上述的变电站智能化户外终端箱中，变电站智能化户外终端箱包括箱体，二区数据通讯单元、二区辅助控制单元、二区物联网关单元、二区电源管理单元、三区数据通讯单元、三区辅助控制单元、三区物联网关单元以及三区电源管理单元分别容纳于箱体内部；

二区辅助控制单元位于二区电源管理单元上方，二区数据通讯单元位于二区辅助控制单元上方，二区物联网关单元位于二区数据通讯单元上方；三区辅助控制单元位于三区电源管理单元上方，三区数据通讯单元位于三区辅助控制单元上方，三区物联网关单元位于三区数据通讯单元上方；

二区辅助控制单元和二区电源管理单元之间、二区数据通讯单元和二区辅助控制单元之间、二区物联网关单元和二区数据通讯单元之间、二区物联网关单元和三区电源管理单元之间、三区辅助控制单元和三区电源管理单元之间、三区数据通讯单元和三区辅助控制单元之间、三区物联网关单元和三区数据通讯单元之间均留有间隙。

本实用新型上述的变电站智能化户外终端箱中，所述间隙采用假面板填充。

本实用新型上述的变电站智能化户外终端箱中，还包括容纳于箱体内部、位于二区物联网关单元上方的二区ODF光纤配线架以及容纳于箱体内部、位于三区物联网关单元上方的三区ODF光纤配线架。

本实用新型的变电站智能化户外终端箱采用双电源供电方式，具备双电源供电保障能力，内部安全二三区独立设置，使其满足电力安全隔离要求，配置双ODF光纤配线架结构，是南北向通讯设备在端子箱内解耦，通道的变更与替换只需要通过光纤跳线完成，让基础通道建设与设备安装及施工活动独立开展，不同工种协同工作，相互不受各自工期影响。提供基础的技术供电设施，让末端设备集中供电，让后期设备的供电管理与运维更加简单，大大减少设备故障点与巡检点，经济上减少独立电源模块的开销成本。本实用新型的变电站智能化户外终端箱设计新颖，实用性强。

附图说明

图1示出了变电站全站系统的技术架构示意图；

图2示出了图1所示的变电站全站系统的光纤网的连接示意图；

图3示出了本实用新型优选实施例的变电站智能化户外终端箱的功能模块示意图；

图4示出了图3所示的变电站智能化户外终端箱的的结构示意图；

图5示出了图3所示的变电站智能化户外终端箱的内部侧面结构示意图；

图6示出了图3所示的变电站智能化户外终端箱的底部结构示意图。

具体实施方式

针对上述变电站全站系统建设方案，本实用新型提出了一种变电站智能化户外终端箱，为末端传感器的接入与治理提供一整台完整就地解决方案。

具体地，本实用新型的变电站智能化户外终端箱的动力电源线采用6mm²的电缆，箱内采用220V转DC12V和AC24V的电源模块给设备供电输出，部分设备的供电可以直接用220V交流。

本实用新型的变电站智能化户外终端箱的对外接口支持FC光缆不少于72芯，用于连接光纤设备，支持128对485线和电源线组成5芯电缆，采用双层凤凰端子与外部设备相接。

本实用新型的变电站智能化户外终端箱的内部结构采用单元箱模块化设计，尺寸大小规格统一，有良好的互换性，二三区物理隔离。

本实用新型的变电站智能化户外终端箱的箱体四面与顶部均采用阻燃防火隔热材料填充；箱体底部预留进线口与封堵防火泥塑形边框；端子箱内部设计绝缘端子接地铜排，端子排与过门接地线统一接到接地端子排上，最后一点与外壳大地相连接。

本实用新型的变电站智能化户外终端箱内部配备物联网网关核心模组，为特定的变电站复杂工业环境使用而专门设计，满足变电站设备耐高温、耐高湿，环境使用条件。本实用新型的变电站智能化户外终端箱还使用ARM系列处理器，在保证数据处理速度的同时，发热量小，采用无风扇设计，满足工业环境下的宽温使用条件，使用温度范围-20℃至70℃。本实用新型的变电站智能化户外终端箱还完成外接传感器装置的通讯光电转换与数据汇集、数据计算，数据存储，协议处理，数据上送、命令下发的功能。

为了使得实用新型的技术方案、技术目的以及技术效果更为清楚，以使得本领域技术人员能够理解和实施本实用新型，下面将结合附图及具体实施例对本实用新型做进一步详细的描述。

变电站智能化户外终端箱是为了解决电力物联网末端网络“最后一百米”的异构设备接入与管理而特别设计的变电站站端产品，终端箱内所有硬件设备均按照变电站户外场地特定环境深度定制设计，外部箱体全部采用不锈钢材料以IP55的防护等级建造。变电站智能化户外终端箱内部各个功能区单元构件安装机架，遵照统一的行业标准制定规格，适配各类装置的便捷安装。除了标配的物联网网关等必配元器件之外，终端箱内还配备开关门行程开关，与照明灯，内置摄像头联动，使箱体内部各个部件的工作状态可观可测。交、直流带漏电保护空开、防火材料端子排、走线槽等，电力屏柜内走线完全按照预定二次回路设计原理图接线，工艺美观、布线合理、接线稳固。

变电站智能化户外终端箱采用前后双开门设计，颜色为不锈钢本色拉丝。配件包括安装所必须的槽钢底座、支架、顶板和侧板。材料采用2.0毫米不锈钢板制造，终端箱底部设计成带有开启式活动板进线板，控制电缆的进出连接、检查和维护方便。

为满足变电站智能巡视与变电站设备在线监测的安全隔离要求，保障变电站智能巡视传感器装置与变电站设备在线监测装置的数据采集的稳定性，变电站智能化户外终端箱采用二三区物理隔离配置，即包含2个物理独立逻辑区域，满足直流供电，光纤通讯，数据计算在内所有功能完全物理分离。

具体地，如图3所示，图3示出了本实用新型优选实施例的变电站智能化户外终端箱的功能模块示意图。本实用新型提出了一种变电站智能化户外终端箱，包括：

二区数据通讯单元100，与二区外接传感器装置(图中未示出)通讯连接，用于完成二区外接传感器装置的数据接入；

具体地，在本实施例中，二区数据通讯单元100为负责变电站智能化户外终端箱485数据采集所扩展的通讯模组，具有光耦电磁故障隔离的作用。

二区辅助控制单元200，与二区外接传感器装置通讯连接，用于完成具备485通讯控制能力的二区外接传感器装置的远程控制工作；

具体地，二区辅助控制单元200为负责变电站智能化户外终端箱485数据控制所扩展的通讯模组，具有光耦电磁故障隔离的作用。

二区物联网关单元300，分别与二区数据通讯单元100、二区辅助控制单元200通讯连接，用于完成二区外接传感器装置的数据汇集、数据计算、数据存储、协议处理、通讯光电转换与数据上送；

二区物联网关单元300为变电站智能化户外终端箱中具备边缘计算能力的核心模组。

二区电源管理单元400，分别与二区外接传感器装置、二区数据通讯单元100、二区辅助控制单元200、二区物联网关单元300电性连接，用于给二区外接传感器装置、二区数据通讯单元100、二区辅助控制单元200、二区物联网关单元300供电。

二区电源管理单元400负责变电站智能化户外终端箱所有二区外接传感器装置与视频等监控设备的电源管理控制功能，提供基础供电保障，北向对上具备双电源切换与环网供电条件，南向对下提供多种电压等级的传感器装置多样化基础供电保障。

三区数据通讯单元110，与三区外接传感器装置(图中未示出)通讯连接，用于完成三区外接传感器装置的数据接入；

具体地，在本实施例中，三区数据通讯单元110为负责变电站智能化户外终端箱485数据采集所扩展的通讯模组，具有光耦电磁故障隔离的作用。

三区辅助控制单元210，与三区外接传感器装置通讯连接，用于完成具备485通讯控制能力的三区外接传感器装置的远程控制工作；

具体地，三区辅助控制单元210为负责变电站智能化户外终端箱485数据控制所扩展的通讯模组，具有光耦电磁故障隔离的作用。

三区物联网关单元310，分别与三区数据通讯单元110、三区辅助控制单元210通讯连接，用于完成三区外接传感器装置的数据汇集、数据计算、数据存储、协议处理、通讯光电转换与数据上送；

三区物联网关单元310为变电站智能化户外终端箱中具备边缘计算能力的核心模组。

三区电源管理单元410，分别与三区外接传感器装置、三区数据通讯单元110、三区辅助控制单元210、三区物联网关单元310电性连接，用于给三区外接传感器装置、三区数据通讯单元110、三区辅助控制单元210、三区物联网关单元310供电。

三区电源管理单元410负责变电站智能化户外终端箱所有三区外接传感器装置与视频等监控设备的电源管理控制功能，提供基础供电保障，北向对上具备双电源切换与环网供电条件，南向对下提供多种电压等级的传感器装置多样化基础供电保障。

如图4-图6所示，图4示出了图3所示的变电站智能化户外终端箱的的结构示意图；图5示出了图3所示的变电站智能化户外终端箱的内部侧面结构示意图；图6示出了图3所示的变电站智能化户外终端箱的底部结构示意图；变电站智能化户外终端箱包括箱体500，二区数据通讯单元100、二区辅助控制单元200、二区物联网关单元300、二区电源管理单元400、三区数据通讯单元110、三区辅助控制单元210、三区物联网关单元310以及三区电源管理单元410分别容纳于箱体500内部；并且，二区辅助控制单元200位于二区电源管理单元400上方，二区数据通讯单元100位于二区辅助控制单元200上方，二区物联网关单元300位于二区数据通讯单元100上方；三区辅助控制单元210位于三区电源管理单元410上方，三区数据通讯单元110位于三区辅助控制单元210上方，三区物联网关单元310位于三区数据通讯单元110上方；

为了便于散热，二区辅助控制单元200和二区电源管理单元400之间、二区数据通讯单元100和二区辅助控制单元200之间、二区物联网关单元300和二区数据通讯单元100之间、二区物联网关单元300和三区电源管理单元410之间、三区辅助控制单元210和三区电源管理单元410之间、三区数据通讯单元110和三区辅助控制单元210之间、三区物联网关单元310和三区数据通讯单元110之间均留有间隙；为了确保美观，所述间隙采用假面板600填充。

进一步地，屏柜内提供交、直流双电源、嵌入式装置均使用交、直流冗余电源同时供电，保证即使在变电站内电源屏柜出现问题的情况下，有备用的电源使用。屏柜内提供照明日光灯，方便维护人员在光线较暗的条件下的设备维护。

交、直流电源引自电源屏柜，经屏柜上端的交、直流空开，接入接线端子排。部分单元采用智能微控空开，可通过箱内物联网网管组网控制，达到远程遥控的目的。屏柜内提供两路端子排，一路提供交流电源、一路提供直流电源，分别为各设备供电。

变电站智能化户外终端箱对外服务接口能力清单如下：

同时支持接入不少于24台不同类型的仪表摄像头装置；

同时支持接入不少于24台不同类型的通用485传感器装置；

同时支持接入不少于24台不同类型的通用485开入量装置；

同时支持接入不少于24台不同类型的通用485开出量装置；

同时支持接入不少于10台AC24V50W高清摄像头；

同时支持接入不少于10台DC12V20W高清摄像头；

同时支持接入不少于72芯光纤通信设备；

进一步地，变电站智能化户外终端箱还包括容纳于箱体500内部，位于二区物联网关单元300上方的二区ODF光纤配线架700以及容纳于箱体500内部，位于三区物联网关单元310上方的三区ODF光纤配线架710。

通过配置双ODF光纤配线架结构，是南北向通讯设备在端子箱内解耦，通道的变更与替换只需要通过光纤跳线完成，让基数通道建设与设备安装是施工活动独立开展，不同工种协同工作，相互不受各自工期影响。端子箱前后开门，后面两边垂直安装接线端子排。端子箱后门上安装嵌入式空调装置，有效控制箱体内部温湿度。

变电站智能化户外终端箱，配合其内部部署的物联网核心模组，具备虚拟化容器部署技术，使行业算法应用APP可以方便的下装与部署，有效地提升了边缘侧应用生态的多样性与专业性，具有以下有益效果：1)接口更丰富，通信更快速，更灵活，集成千兆以太接口，RS232，RS485/RS422，RF和ZigBee等多种接口。最多集成24个DI、24个DO接口，并可灵活配置。外部设备总数量达到100个左右，能有效的覆盖变电站内1～2个独立运行间隔的所有智能化设施设备的完整接入能力，是一种有效解决物联网末端“最后一百米”的网格化治理方案。2)网络更安全，更可靠。通过有线光纤组网与工业级5G模块，具备强大的路由功能，提供大带宽，低时延的无线访问能力，支持IPSec VPN，保证关键数据的安全与视频摄像头高速设备的组网接入能力，智能业务部署，便捷运维。3)提供基础的供电、组网能力，设备即插即用，提高了业务部署效率。紧凑型工业设计，易部署，支持远程设备统一管理，链路实时监控，提高运维质量。

变电站智能化户外终端箱，为推进变电站智能技术与电力技术的融合，建成“设备状况一目了然、风险管控一线贯穿、生产操作一键可达、决策指挥一体作战”的变电站智能运行支持生产管理体系，实现“智能装备、智慧运行”的目标奠定了良好的基础，是一种可行的变电站基础通信通道建设的完整解决方案产品。

上面结合附图对本实用新型的实施例进行了描述，但是本实用新型并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本实用新型的启示下，在不脱离本实用新型宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，这些均属于本实用新型的保护之内。

Claims (4)

1.一种变电站智能化户外终端箱，其特征在于，包括与二区外接传感器装置通讯连接、用于完成二区外接传感器装置的数据接入的二区数据通讯单元(100)，与二区外接传感器装置通讯连接、用于完成具备485通讯控制能力的二区外接传感器装置的远程控制工作的二区辅助控制单元(200)，还包括分别与二区数据通讯单元(100)、二区辅助控制单元(200)通讯连接，用于完成二区外接传感器装置的数据汇集、数据计算、数据存储、协议处理、通讯光电转换与数据上送的二区物联网关单元(300)，以及分别与二区外接传感器装置、二区数据通讯单元(100)、二区辅助控制单元(200)、二区物联网关单元(300)电性连接，用于给二区外接传感器装置、二区数据通讯单元(100)、二区辅助控制单元(200)、二区物联网关单元(300)供电的二区电源管理单元(400)；

变电站智能化户外终端箱还包括与三区外接传感器装置通讯连接、用于完成三区外接传感器装置的数据接入的三区数据通讯单元(110)，与三区外接传感器装置通讯连接、用于完成具备485通讯控制能力的三区外接传感器装置的远程控制工作的三区辅助控制单元(210)，还包括分别与三区数据通讯单元(110)、三区辅助控制单元(210)通讯连接，用于完成三区外接传感器装置的数据汇集、数据计算、数据存储、协议处理、通讯光电转换与数据上送的三区物联网关单元(310)，以及分别与三区外接传感器装置、三区数据通讯单元(110)、三区辅助控制单元(210)、三区物联网关单元(310)电性连接，用于给三区外接传感器装置、三区数据通讯单元(110)、三区辅助控制单元(210)、三区物联网关单元(310)供电的三区电源管理单元(410)。

2.根据权利要求1所述的变电站智能化户外终端箱，其特征在于，变电站智能化户外终端箱包括箱体(500)，二区数据通讯单元(100)、二区辅助控制单元(200)、二区物联网关单元(300)、二区电源管理单元(400)、三区数据通讯单元(110)、三区辅助控制单元(210)、三区物联网关单元(310)以及三区电源管理单元(410)分别容纳于箱体(500)内部；

二区辅助控制单元(200)位于二区电源管理单元(400)上方，二区数据通讯单元(100)位于二区辅助控制单元(200)上方，二区物联网关单元(300)位于二区数据通讯单元(100)上方；三区辅助控制单元(210)位于三区电源管理单元(410)上方，三区数据通讯单元(110)位于三区辅助控制单元(210)上方，三区物联网关单元(310)位于三区数据通讯单元(110)上方；

二区辅助控制单元(200)和二区电源管理单元(400)之间、二区数据通讯单元(100)和二区辅助控制单元(200)之间、二区物联网关单元(300)和二区数据通讯单元(100)之间、二区物联网关单元(300)和三区电源管理单元(410)之间、三区辅助控制单元(210)和三区电源管理单元(410)之间、三区数据通讯单元(110)和三区辅助控制单元(210)之间、三区物联网关单元(310)和三区数据通讯单元(110)之间均留有间隙。

3.根据权利要求2所述的变电站智能化户外终端箱，其特征在于，所述间隙采用假面板(600)填充。

4.根据权利要求2所述的变电站智能化户外终端箱，其特征在于，还包括容纳于箱体(500)内部、位于二区物联网关单元(300)上方的二区ODF光纤配线架(700)以及容纳于箱体(500)内部、位于三区物联网关单元(310)上方的三区ODF光纤配线架(710)。

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