CN213402566U - 一种基于可视化监测的箱变保护测控系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种基于可视化监测的箱变保护测控系统，包括通信连接的箱变保护测控装置、GIS服务器和后台监控中心；箱变保护测控装置包括箱体和设置在箱体内的交流量采集单元、开入信号采集单元、处理单元、通信单元和驱动单元，交流量采集单元、开入信号采集单元分别与处理单元相连，处理单元和驱动单元相连，处理单元通过通信单元与GIS服务器和后台监控中心进行数据交互。箱变保护测控装置通过通信单元获取GIS服务器内存储的装置的地理位置信息，并将地理位置信息和装置的所有数据通过通信单元传输至后台监控中心，由监控中心对多个装置的监测数据进行统一远程监控，并对告警、异常时间进行及时处理，提高箱变设备的维护效率。

Description

一种基于可视化监测的箱变保护测控系统

技术领域

本实用新型涉及箱变保护测控设备技术领域，尤其涉及一种基于可视化监测的箱变保护测控系统。

背景技术

近年来我国新能源行业发展较为迅速，尤其是太阳能和风能，在国家政策的大力支持下，目前已经进入快速发展阶段。在发展的过程中相关的配套设施和技术显得尤为重要，以风电场中箱变的监控为例，随着风电行业的快速发展，目前35kV箱变的非智能化已经成为影响风电场自动化进程的最大阻碍，箱变内的各种信息无法实时上传至中控室，更无法及时将报警信号传达至现场工作人员，箱变成为了风电场的监控盲区，给风电场的安全生产与日常维护带来了极大的不便，尤其是对设备和人身安全的隐患，因此需要智能化设备来解决监控不便的问题，并且，由于每个箱变设备只对应本地的中控室，无法对多个箱变设备进行远程的统一监控，在不知道每个箱变设备的地理位置信息的前提下，也无法对现场维护人员进行统一的、有针对性的调度，导致维护效率低。

经检索发现，公开号CN205281209U的中国专利于2016年6月1日公开了一种光伏风电智能箱变一体化监控装置，与箱式变压器匹配，包括机箱，机箱内设置有主板及与主板连接的插件，插件包括通讯插件、交流插件、CPU插件、开入插件，信号插件、检测插件以及人机对话插件，机箱上设置有提手，在机箱正面设置有面板，面板上设置有液晶显示器、信号指示灯、操作键盘，操作键盘、液晶显示器与人机对话插件电连接，信号指示灯与主板电连接，提手为伸缩式，提手为多节铰链连接结构，在需要提拉时将提手拉出，不需要提拉时将提手压制隐入机箱从而使设备占用空间减少。该专利解决了远程监控不便的问题，但是不能对多个箱变设备进行统一监控，也不能在出现报警信号时对现场维护人员进行有针对性的调度，即不能解决箱变设备的及时安全维护问题。

因此，有必要提供一种基于可视化监测的箱变保护测控系统，对多个箱变设备进行统一的监控和维护，对维护人员进行统一的调度，节约人力资源，提高箱变设备的维护效率。

发明内容

为克服上述现有技术的不足，本实用新型提供一种基于可视化监测的箱变保护测控系统，对多个箱变设备进行统一的监控和维护，对维护人员进行统一的调度，节约人力资源，提高箱变设备的维护效率。

本实用新型是通过以下技术方案予以实现的：

一种基于可视化监测的箱变保护测控系统，包括通信连接的箱变保护测控装置、GIS服务器和后台监控中心；所述箱变保护测控装置包括箱体和设置在所述箱体内的交流量采集单元、开入信号采集单元、处理单元、通信单元和驱动单元，所述交流量采集单元、开入信号采集单元分别与处理单元相连，所述处理单元和驱动单元相连，所述处理单元通过通信单元与GIS服务器和后台监控中心进行数据交互；所述箱体的正面设置有显示面板，所述显示面板与处理单元相连。

上述技术方案中，箱变保护测控装置按照固定的采样周期将线路的电压电流等交流量以及开入信号进行采集，配合外部通信信息以及装置设定的一些定值条件进行保护测控，并在需要时执行开出动作；装置正常运行时会进行装置的自检，当装置不正常运行时，会发出告警信号；当装置检测到线路异常会对事件进行记录；箱变保护测控装置通过通信单元获取GIS服务器内存储的装置的地理位置信息，并将地理位置信息和装置的所有数据通过通信单元传输至后台监控中心，由监控中心对多个装置的监测数据进行统一远程监控，并对告警、异常时间进行及时处理，将告警、异常信号发送至现场维护人员，提高箱变设备的维护效率。

上述技术方案中，箱变保护测控装置支持遥控功能，包括正常遥控跳闸和正常遥控合闸。

作为进一步的技术方案，所述箱体内设有板卡，所述板卡上依次设有多个插槽，多个所述插槽分别用于固定交流量采集单元、开入信号采集单元、处理单元、通信单元和驱动单元；其中，所述交流量采集单元包括交流插件，所述开入信号采集单元包括开入直流插件和开入插件，所述处理单元包括CPU插件，所述通信单元包括COM插件和环网插件，所述驱动单元包括电源/开出插件。通过在板卡上设置插槽的方式，使得箱变保护测控装置实现模块化组装，而模块化能够使得装置进行灵活配置，扩展能力强，具有高可靠性和高抗干扰性。

为了使不同型号装置的插件排列具备统一的风格，方便扩展和维护，可将CPU插件、电源/开出等必配插件及常用可选插件的插槽位置固定，其他可选插件可根据装置的剩余插槽位置进行灵活配置。

所述交流插件使用重载端子和M4螺丝端子。所述电源/开出插件用于连接直流电源及开出量。开入量由外部通过电缆连接到端子排，再由端子排连接到直流模块对应的开入量端子。

作为进一步的技术方案，所述CPU插件由嵌入式DSP+ARM双核处理器、FLASH、SDRAM、DDR2RAM、同步采样的16位高精度ADC、以太网控制器及外设组成。其中，DSP核完成模拟量数据采集、保护逻辑计算和跳闸出口等功能，ARM核实现对整个装置的管理、人机界面、通讯和录波等功能。

作为进一步的技术方案，所述CPU插件通过内部总线与装置内其他插件交换数据，通过UART接口与显示面板通讯。所述CPU插件配有3路100BaseT以太网接口、4路RS-485/232外部通信接口(可选配4路100BaseT以太网接口)、PPS/IRIG-B差分对时接口。

所述显示面板上设有液晶显示屏、操作按钮和状态指示灯。所述状态指示灯包括运行、异常、跳位1、跳位2、PT1断线、PT2断线、跳闸1、跳闸2、合位1、合位2、CT1断线、CT2断线。

所述装置在箱体的后面板的电源/开出插件上设有一个接地柱，可以通过扁平铜绞线接地。接地时，要使得接地用扁平铜绞线尽可能短。当电源/开出插件可靠紧密地插入装置机箱时，接地柱的接地端子和装置机箱金属外壳相连接。装置内其他具有接地标示的接线端子在装置内部已经和装置机箱连接。

作为进一步的技术方案，所述箱体的顶部盖板上设置有声光报警器，所述声光报警器通过UART接口与CPU插件通讯。箱变保护测控装置正常运行时会进行装置的自检，当装置不正常运行时，会发出告警信号，该告警信号可驱动声光报警器进行报警，便于维护人员及时发现异常装置的所在地。

作为进一步的技术方案，所述交流插件通过A/D模块与CPU插件相连；所述开入直流插件、开入插件通过光耦模块与CPU插件相连。可通过互感器将线路的电压电流等交流量进行采集，并通过A/D模块转换后传输至CPU插件进行处理。

作为进一步的技术方案，所述通信单元通过GPRS网络与后台监控中心相连，所述GPRS网络与因特网相连，所述后台监控中心通过因特网与远程移动终端相连。维护人员手持远程移动终端，通过因特网接收后台监控中心发送的已发生异常或告警信号的装置的位置信息及异常信息，确定待维护装置的地理位置及待维护状况。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果在于：

(1)本实用新型将箱变保护测控装置地理位置信息及所有监测数据通过GPRS网络传输至后台监控中心，GPRS网络与因特网相连，监控中心对多个装置的监测数据进行统一远程监控，并对告警、异常时间进行及时处理，通过因特网将告警、异常信号发送至现场维护人员，使现场维护人员能及时得到异常装置的地理位置信息和待维护信息，提高箱变设备的维护效率。

(2)本实用新型通过必配及常选插件固定插槽、可选插件灵活配置插槽的方式，使得不同型号装置的插件排列具备统一的风格，方便扩展与维护。

附图说明

图1为根据本实用新型实施例的测控系统的示意图；

图2为根据本实用新型实施例的显示面板的示意图；

图3为根据本实用新型实施例的板卡上插件配置的背部示意图；

图4为根据本实用新型实施例的CPU插件接线端子示意图。

图中：1、交流量采集单元；2、开入信号采集单元；3、A/D模块；4、光耦模块；5、处理单元；6、通信单元；7、后台监控中心；8、远程移动终端；9、显示面板；10、声光报警器；11、驱动单元。

具体实施方式

以下将结合附图对本实用新型各实施例的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述发实施例仅仅是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施例，都属于本实用新型所保护的范围。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个所述特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接或可以相互通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

实施例

请参阅图1-2，本实施例提供一种基于可视化监测的箱变保护测控系统，包括通信连接的箱变保护测控装置和后台监控中心7；所述箱变保护测控装置包括箱体和设置在所述箱体内的交流量采集单元1、开入信号采集单元2、处理单元5、通信单元6和驱动单元11，所述交流量采集单元1、开入信号采集单元2分别与处理单元5相连，所述处理单元5和驱动单元11相连，所述处理单元5通过通信单元6与后台监控中心7进行数据交互；所述箱体的正面设置有显示面板9，所述显示面板9与处理单元5相连。所述通信单元6通过GPRS网络与后台监控中心7相连，所述GPRS网络与因特网相连，所述后台监控中心7通过因特网与远程移动终端8相连。维护人员手持远程移动终端8，通过因特网接收后台监控中心发送的已发生异常或告警信号的装置的位置信息及异常信息，确定待维护装置的地理位置及待维护状况。

箱变保护测控装置按照固定的采样周期将线路的电压电流等交流量以及开入信号进行采集，配合外部通信信息以及装置设定的一些定值条件进行保护测控，并在需要时执行开出动作；装置正常运行时会进行装置的自检，当装置不正常运行时，会发出告警信号；当装置检测到线路异常会对事件进行记录；箱变保护测控装置的所有数据通过通信单元6传输至后台监控中心7，由监控中心7对多个装置的监测数据进行统一远程监控，并对告警、异常时间进行及时处理，将告警、异常信号发送至现场维护人员，提高箱变设备的维护效率。

箱变保护测控装置支持遥控功能，包括正常遥控跳闸和正常遥控合闸。

所述交流插件通过A/D模块与CPU插件相连；所述开入直流插件、开入插件通过光耦模块与CPU插件相连。可通过互感器将线路的电压电流等交流量进行采集，并通过A/D模块转换后传输至CPU插件进行处理。所述交流插件使用重载端子和M4螺丝端子。所述电源/开出插件用于连接直流电源及开出量。开入量由外部通过电缆连接到端子排，再由端子排连接到直流模块对应的开入量端子。

所述CPU插件由嵌入式DSP+ARM双核处理器、FLASH、SDRAM、DDR2RAM、同步采样的16位高精度ADC、以太网控制器及外设组成。其中，DSP核完成模拟量数据采集、保护逻辑计算和跳闸出口等功能，ARM核实现对整个装置的管理、人机界面、通讯和录波等功能。

所述装置可配置3个以太网口，其中一个以太网口为调试口，可根据需要扩充，支持10/100BASE-T自适应以太网通信。所述装置可配置4个串行通信口，可根据需要扩充通信板，支持RS-485/RS-232通信。通过所述通信CPU模块，对上可连接各种监控系统或终端，对下可连接各种电表或不具备远传功能的其他设备。

所述显示面板9上设有液晶显示屏、操作按钮和状态指示灯。所述状态指示灯包括运行、异常、跳位1、跳位2、PT1断线、PT2断线、跳闸1、跳闸2、合位1、合位2、CT1断线、CT2断线。

所述装置在箱体的后面板的电源/开出插件上设有一个接地柱，可以通过扁平铜绞线接地。接地时，要使得接地用扁平铜绞线尽可能短。当电源/开出插件可靠紧密地插入装置机箱时，接地柱的接地端子和装置机箱金属外壳相连接。装置内其他具有接地标示的接线端子在装置内部已经和装置机箱连接。

所述箱体的顶部盖板上设置有声光报警器10，所述声光报警器10通过UART接口与CPU插件通讯。箱变保护测控装置正常运行时会进行装置的自检，当装置不正常运行时，会发出告警信号，该告警信号可驱动声光报警器10进行报警，便于维护人员及时发现异常装置的所在地。

具体地，所述板卡上依次设有9个插槽位置，9个所述插槽位置分别用于连接CPU插件、交流插件、COM插件、开入直流插件、开入插件、环网插件、电源/开出插件和选配插件。其中，为了使不同型号装置的插件排列具备统一的风格，方便扩展和维护，可将CPU插件、电源/开出等必配插件及常用可选插件的插槽位置固定，其他可选插件可根据装置的剩余插槽位置进行灵活配置。

如附图3所示，所述板卡上共设置9个插槽位置，从左至右依次为P01-P09。

其中，P01用于固定CPU插件。所述CPU插件通过内部总线与装置内其他插件交换数据，通过UART接口与显示面板3通讯。所述CPU插件配有3路100BaseT以太网接口、4路RS-485/232外部通信接口(可选配4路100BaseT以太网接口)、PPS/IRIG-B差分对时接口。CPU插件的端子及接线如附图4所示。

P02/P03用于固定交流插件。所述交流插件为模拟量转换插件，用于将高值模拟量转换为适合微机保护采样使用的低值模拟量，同时实现一次系统和微机保护的有效隔离。所述交流插件带有无源低通滤波电路，用于滤除每路模拟量中的干扰信号。

P04用于固定COM插件。所述COM插件为串口扩展插件，通过扩展可以和CPU板卡上的4路232/485组合成10路串口。

P05用于固定选配插件，如直流量输入插件。

P06用于固定开入直流量输入插件。所述开入直流量输入插件共3路直流采样11路开路输入，第1路直流采样为RTD后2路为4-20mA、0-5V、0-100V复用。

P07用于固定开关量输入插件，该插件最多可以提供21路开关量输入。实际使用时，也可将该插件配置到P05位置。

P08用于固定环网板插件。其中，上两个为光口，下三个为RJ45网口。

P09用于固定电源/开出插件。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施方式”、“某些实施方式”、“示意性实施方式”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合所述实施方式或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施方式或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施方式或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施方式或示例中以合适的方式结合。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型实施例技术方案。

Claims (7)

1.一种基于可视化监测的箱变保护测控系统，其特征在于，包括通信连接的箱变保护测控装置、GIS服务器和后台监控中心；所述箱变保护测控装置包括箱体和设置在所述箱体内的交流量采集单元、开入信号采集单元、处理单元、通信单元和驱动单元，所述交流量采集单元、开入信号采集单元分别与处理单元相连，所述处理单元和驱动单元相连，所述处理单元通过通信单元与GIS服务器和后台监控中心进行数据交互；所述箱体的正面设置有显示面板，所述显示面板与处理单元相连。

2.根据权利要求1所述的基于可视化监测的箱变保护测控系统，其特征在于，所述箱体内设有板卡，所述板卡上依次设有多个插槽，多个所述插槽分别用于固定交流量采集单元、开入信号采集单元、处理单元、通信单元和驱动单元；其中，所述交流量采集单元包括交流插件，所述开入信号采集单元包括开入直流插件和开入插件，所述处理单元包括CPU插件，所述通信单元包括COM插件和环网插件，所述驱动单元包括电源/开出插件。

3.根据权利要求2所述的基于可视化监测的箱变保护测控系统，其特征在于，所述CPU插件由嵌入式DSP+ARM双核处理器、FLASH、SDRAM、DDR2RAM、同步采样的16位高精度ADC、以太网控制器及外设组成。

4.根据权利要求3所述的基于可视化监测的箱变保护测控系统，其特征在于，所述CPU插件通过内部总线与装置内其他插件交换数据，通过UART接口与显示面板通讯。

5.根据权利要求2所述的基于可视化监测的箱变保护测控系统，其特征在于，所述箱体的顶部盖板上设置有声光报警器，所述声光报警器通过UART接口与CPU插件通讯。

6.根据权利要求2所述的基于可视化监测的箱变保护测控系统，其特征在于，所述交流插件通过A/D模块与CPU插件相连；所述开入直流插件、开入插件通过光耦模块与CPU插件相连。

7.根据权利要求1所述的基于可视化监测的箱变保护测控系统，其特征在于，所述通信单元通过GPRS网络与后台监控中心相连，所述GPRS网络与因特网相连，所述后台监控中心通过因特网与远程移动终端相连。

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