CN217335203U - 变电站的智能辅助控制系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种变电站的智能辅助控制系统，包括：主站、规约转换器、KNX总线和设置于变电站的每个区域的多个控制模块，其中，主站与变电站的一体化监控系统连接，多个控制模块通过KNX总线与规约转换器连接，规约转换器与一体化监控系统连接，每个控制模块具有至少一个组地址，至少两个控制模块具有相同的至少一个组地址；每个控制模块，用于将自身的运行状态信息传输至一体化监控系统。由此，采用KNX总线架构将智能辅助控制系统的各个模块连接起来，通过组地址实现各个模块间的集成联动，可以方便对变电站的管理，且具有节能减排效果，可以降低运营成本。

Description

变电站的智能辅助控制系统

技术领域

本实用新型涉及变电站技术领域，具体涉及一种变电站的智能辅助控制系统。

背景技术

智能辅助控制系统作为全天候监测变电站设备运行环境与公共安全状态的重要技术手段，在智能变电站建设中得到了广泛的应用。变电站的智能辅助控制系统包含图像监视及安全警卫模块、火灾报警模块、环境监测模块、照明模块等。

目前，变电站的辅助控制系统各模块采用分散设计、独立上传，各模块各自配置相应的数据采集与处理单元，难以实现网络化管理，不能满足“调控一体，运维一体”的技术要求，且运营成本较高。

实用新型内容

本实用新型为解决上述技术问题之一，提出了如下技术方案。

本实用新型实施例提出了一种变电站的智能辅助控制系统，所述变电站具有多个区域，所述智能辅助控制系统包括：主站、规约转换器、KNX(Konnex，康奈克斯)总线和设置于所述变电站的每个区域的多个控制模块，其中，所述主站与所述变电站的一体化监控系统连接，所述多个控制模块通过所述KNX总线与所述规约转换器连接，所述规约转换器与所述一体化监控系统连接，每个所述控制模块具有至少一个组地址，至少两个所述控制模块具有相同的至少一个组地址；

每个所述控制模块，用于将自身的运行状态信息传输至所述一体化监控系统。

另外，根据本实用新型上述实施例的变电站的智能辅助控制系统还可以具有如下附加的技术特征。

在一些示例中，所述变电站的多个区域包括二次设备室及功能用房区、220kV设备区、110kV设备区、主变设备区和35kV设备区。

在一些示例中，设置于所述变电站的每个区域的多个控制模块包括电源监测模块、灯光控制模块、空调控制模块、消防联动模块、图像监视模块、安全警卫模块、智能门禁模块和温湿度传感器模块中的至少两个模块。

在一些示例中，二次设备室及功能用房区对应的所述灯光控制模块、所述图像监视模块和所述安全警卫模块具有相同的第一组地址。

在一些示例中，二次设备室及功能用房区对应的所述空调控制模块、所述温湿度传感器和所述图像监视模块具有相同的第二组地址，所述二次设备室及功能用房区对应的所述灯光控制模块、所述空调控制模块、所述消防联动模块和所述图像监视模块具有相同的第三组地址，所述二次设备室及功能用房区对应的所述灯光控制模块、所述空调控制模块和所述图像监控模块具有相同的第四组地址，所述二次设备室及功能用房区对应的所述空调控制模块和所述图像监视模块具有相同的第五组地址，所述二次设备室及功能用房区对应的所述灯光控制模块、所述安全警卫模块和所述图像监视模块具有相同的第六组地址，所述二次设备室及功能用房区对应的所述灯光控制模块、所述图像监视模块和所述智能门禁模块具有相同的第七组地址，其中，所述第二组地址至所述第七组地址各不相同。

在一些示例中，所述变电站还包括调度控制中心，所述变电站的一体化监控系统具有安全Ⅰ区和安全Ⅱ区，其中，所述安全Ⅰ区设置有保护测控装置和PMU装置，所述安全Ⅱ区设置有综合应用服务器、Ⅱ区通信网关机、计量装置、故障录波器和所述智能辅助控制系统，所述主站依次通过Ⅲ/Ⅳ区通信网关机和正反向隔离装置与所述综合应用服务器连接，所述规约转换器与所述综合应用服务器连接，所述综合应用服务器通过所述Ⅱ区通信网关机与所述调度控制中心连接。

在一些示例中，所述综合应用服务器预留多个数据接口，以连接多个变电站。

在一些示例中，所述变电站的数据包括安全Ⅰ区对应的实时数据和安全Ⅱ区对应的非实时数据，其中，所述实时数据包括：所述保护测控装置的数据和所述PMU(phasemeasurement unit，相量测量装置)装置的数据，所述非实时数据包括所述计量装置的数据、所述故障录波器的数据和所述智能辅助控制系统的数据。

本实用新型实施例的技术方案，采用KNX总线架构将智能辅助控制系统的各个模块连接起来，通过组地址实现各个模块间的集成联动，可以方便对变电站的管理，且具有节能减排效果，可以降低运营成本。

附图说明

图1为本实用新型实施例的变电站的智能辅助控制系统的方框示意图。

图2为本实用新型一个示例的变电站的智能辅助控制系统的架构示意图。

图3为本实用新型一个示例的变电站的一体化监控系统的结构示意图。

图4为本实用新型一个示例的智能辅助控制系统的联动示意图。

图5为本实用新型一个示例的安全警卫联动图像监与灯光控制的示意图。

图6为本实用新型一个示例的二次设备室及功能用房区对应的各模块的组地址的分配示意图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

对于电气工程项目而言，在设计、建造阶段的投资费用只占到全寿命周期费用的25％，而运营成本却占到了75％。而智能电气相对于传统电气在运营阶段节约成本潜力显著。本实用新型实施例在变电站的智能辅助控制系统中采用“KNX总线”技术，其能够显著降低运营成本。

图1为本实用新型实施例的变电站的智能辅助控制系统的方框示意图。

如图1所示，变电站具有多个区域，智能辅助控制系统100包括：主站1、规约转换器2、KNX总线和设置于变电站的每个区域的多个控制模块(图1中示出了三个控制模块)，其中，主站1与变电站的一体化监控系统200连接，多个控制模块通过KNX总线与规约转换器2连接，规约转换器2与一体化监控系统200连接，每个控制模块具有至少一个组地址，至少两个控制模块具有相同的至少一个组地址；每个控制模块，用于将自身的运行状态信息传输至一体化监控系统。

其中，变电站的一体化监控系统按照全站信息数字化、通信平台网络化、信息共享标准化的基本要求，通过系统集成优化，实现全站信息的统一接入、统一存储与统一展示，实现运行监视、操作与控制、综合信息分析等功能。

通过以上结构，采用KNX总线型架构，将辅助控制系统100的各个控制模块(例如图像监视模块、安全警卫模块、智能门禁模块、消防联动模块等)与KNX总线连接，并且每个控制模块具有至少一个组地址，至少两个控制模块具有相同的至少一个组地址，从而实现模块化设计、组地址控制、分区域联动和综合布线。

具体地，智能辅助控制系统100中的主站1由一体化监控系统200进行整合，各控制模块通过双以太网接口按照IEC61850规约与监控一体化系统200连接，传送各模块的运行状态信息，以便一体化监控系统200对智能辅助控制系统100进行控制，其中，在一体化监控系统200进行控制时，通过每个控制模块的组地址可以实现对该控制模块的控制。

也就是说，本实用新型实施例通过KNX总线综合布线设计，大大简化系统物理结构，减少理管、穿线等施工工作，取代以往的辅助控制系统各模块分别布线的繁琐工作。采用模块化设计，总体规划，分步实施，便于工程扩建。具有良好的兼容性和可扩展性，既可将不同厂商的智能设备集成，又可通过规约转换向一体化监控系统提供数据，统一管理。

由此，本实用新型实施例的智能辅助控制系统，采用KNX总线架构将智能辅助控制系统的各个模块连接起来，通过组地址实现各个模块间的集成联动，可以方便对变电站的管理，且具有节能减排效果，可以降低运营成本。

在一个实施例中，如图2所示，变电站的多个区域包括二次设备室及功能用房区、220kV设备区、110kV设备区、主变设备区和35kV设备区。

其中，设置于变电站的每个区域的多个控制模块包括电源监测模块、灯光控制模块、空调控制模块、消防联动模块、图像监视模块、安全警卫模块、智能门禁模块和温湿度传感器模块中的至少两个模块。

具体地，参照图2，变电站的二次设备及功能用房区设置有电源监测模块、灯光控制模块、空调控制模块、消防联动模块、图像监视模块、安全警卫模块、智能门禁模块、温湿度传感器和水浸探测器。变电站的220kV设备区设置有电源监测模块、灯光控制模块、空调控制模块、消防联动模块、图像监视模块、安全警卫模块、智能门禁模块、温湿度传感器、SF6探测器(六氟化硫探测器)和风机控制模块。变电站的110kV设备区设置有电源监测模块、灯光控制模块、空调控制模块、消防联动模块、图像监视模块、安全警卫模块、智能门禁模块、温湿度传感器、SF6探测器和风机控制模块。变电站的主变设备区设置有电源监测模块、灯光控制模块、空调控制模块、消防联动模块、图像监视模块、安全警卫模块、智能门禁模块和温湿度传感器。变电站的35kV设备区设置有电源监测模块、灯光控制模块、空调控制模块、消防联动模块、图像监视模块、安全警卫模块、智能门禁模块、温湿度传感器、SF6探测器和风机控制模块。

在一个实施例中，如图3所示，变电站还包括调度控制中心，变电站的一体化监控系统具有安全Ⅰ区和安全Ⅱ区，其中，安全Ⅰ区设置有保护测控装置和PMU装置，安全Ⅱ区设置有综合应用服务器、Ⅱ区通信网关机、计量装置、故障录波器和智能辅助控制系统，参照图2，智能辅助控制系统的主依次通过Ⅲ/Ⅳ区通信网关机和正反向隔离装置与综合应用服务器连接，规约转换器与综合应用服务器连接，综合应用服务器通过Ⅱ区通信网关机与调度控制中心连接。

其中，通信网关机是一种通信装置，综合应用服务器实现与智能辅助控制系统的信息通信，实现在线监测与智能控制。

参照图3，安全Ⅰ区的设备包括监控一体化主机、Ⅰ区通信网关机、对时系统、网络打印机、自动化装置保护测控装置和PMU，安全Ⅱ区的设备包括综合应用服务器、Ⅱ区通信网关机、故障录波器、一体化电源、视频监控等，安全Ⅰ区的设备与安全Ⅱ区的设备之间的通信采用防火墙隔离，一体化监控系统通过正反向隔离装置向Ⅲ/Ⅳ区数据通信网关机传输数据，实现与其他主站的信息传输。。

进一步地，综合应用服务器预留多个数据接口，以连接多个变电站。

更进一步地，变电站的数据包括安全Ⅰ区对应的实时数据和安全Ⅱ区对应的非实时数据，其中，实时数据包括：保护测控装置的数据和PMU装置的数据，非实时数据包括计量装置的数据、故障录波器的数据和智能辅助控制系统的数据。

具体而言，智能辅助控制系统100中的主站由一体化监控系统整合，KNX总线上的信息经过规约转换器进行规约转换后，以太网接口按照IEC61850规约与一体化监控系统中的位于安全Ⅱ区的综合应用服务器连接，传送整个辅助控制系统的运行状态信息。监控一体化主机进行标准数据的存贮、分析和打包处理，实现各子系统内部协同操作，综合应用服务器通过正反向隔离装置与Ⅲ/Ⅳ区通信网关机相连，接入智能辅助控制系统的主站，以便从远端控制变电站的智能辅助控制系统100。并预留与其他变电站连接的数据接口，以便实现各变电站之间的数据交换。

变电站的一体化监控系统结构分为两个部分，实时数据采集区即安全Ⅰ区，非实时数据采集区即安全Ⅱ区，安全Ⅰ区主要采集保护测控装置的信息、PMU的信息等I区数据，位于安全Ⅰ区的监控一体化主机将采集到的设备数据通过消息总线写入数据服务器，实现数据的处理和存储；Ⅰ区通信网关机通过直采直送的方式实现与调度端的实时数据传输。安全Ⅱ区主要包括采集计量装置的数据、故障录波器的数据以及智能辅助控制系统的数据等Ⅱ区数据；Ⅱ区通信网关机通过防火墙接入监控一体化主机，并可与调度端进行信息交互；智能辅助控制系统100与Ⅱ区的综合应用服务器相连，综合应用服务器通过正反向隔离装置向Ⅲ/Ⅳ区通信网关机发布信息，并由Ⅲ/Ⅳ区通信网关机传输给智能辅助控制系统100的主站。

本实用新型实施例中，通过组地址控制，实现分区域联动，比以往完全依赖后台的集中控制更加灵活可靠。采用分布式总线架构，系统将任务分配给每个总线元件，免除因某个元件的损坏而影响到整个系统的运行。联动程序在总线设备、控制设备和执行器中预置，通过KNX总线实现联动，建成后完全不依赖于后台，分区域独立运转，有需要时通过总线再进行功能联动。

通过系统软件预设组地址的方式实现子系统间的集成联动，改善现阶段辅助控制系统中照明与图像监视、火灾报警与图像监视、采暖通风与图像监视、环境监测与图像监视、安全警卫与图像监视、智能门禁与图像监视等模块联动模式。

图4是本实用新型一个示例的智能辅助控制系统的联动示意图，如图4所示，当智能辅助控制系统100中安全警卫模块的电子围栏、红外对射等设备发出告警信息时，联动灯光控制模块与图像监视模块，自动开启相应区域的灯光照明以及摄像设备，以便远端实时查看异常情况。同样地，当消防联动模块告警时，也会联动灯光控制模块和图像监视模块，及时排除险情，并打开风机排烟。当温湿度传感器报告异常时，启动空调控制模块、风机控制模块和图像监视模块。当人体感应模块感应到有人时，联动空调控制模块、灯光控制模块和图像监视模块。

在本实用新型的一个示例中，如图5所示，二次设备室及功能用房区对应的灯光控制模块、图像监视模块和安全警卫模块具有相同的第一组地址。

具体而言，赋予KNX总线中安全警卫模块、图像监视模块和灯光控制模块相同的“第一组地址”。当有人入侵变电站时，安全警卫模块的电子围栏报警，安全警卫模块发送包含“第一组地址”的报文到KNX总线上，图像监视模块接收该报文后联动附近的摄像头、灯光控制模块接收该报文后开启场地上距离最近的投光灯，如此实现三个模块的联动。

在本实用新型的另一个示例中，如图6所示，二次设备室及功能用房区对应的空调控制模块、温湿度传感器和图像监视模块具有相同的第二组地址，二次设备室及功能用房区对应的灯光控制模块、空调控制模块、消防联动模块和图像监视模块具有相同的第三组地址，二次设备室及功能用房区对应的灯光控制模块、空调控制模块和图像监控模块具有相同的第四组地址，二次设备室及功能用房区对应的空调控制模块和图像监视模块具有相同的第五组地址，二次设备室及功能用房区对应的灯光控制模块、安全警卫模块和图像监视模块具有相同的第六组地址，二次设备室及功能用房区对应的灯光控制模块、图像监视模块和智能门禁模块具有相同的第七组地址，其中，第二组地址至第七组地址各不相同。

具体而言，通过给智能辅助相同的控制模块分配第一组地址至第七组地址方式实现各个模块间的集成联动，可以轻松实现“一控多”或者“多控一”操作，完全打破了现阶段辅助控制系统两两模块“一对一”的联动模式，控制方式更加灵活多变，更符合变电站辅助控制系统智能联动，协同工作的要求。

综上所述，本实用新型实施例的基于KNX总线技术的智能辅助控制系统具有灵活多样的控制方式，能满足无人值守、绿色节能、布线简单、安全可靠的要求，相对以往智能辅助控制系统具有以下优势：

1)系统采用模块化设计，总体规划，分步实施，便于工程扩建。具有良好的兼容性和可扩展性，既可将不同厂商的智能设备集成，又可通过规约转换向一体化监控系统提供数据，统一管理。

2)通过组地址控制，实现分区域联动，比以往完全依赖后台的集中控制更加灵活可靠。采用分布式总线架构，系统将任务分配给每个总线元件，免除因某个元件的损坏而影响到整个系统的运行。

3)通过综合布线设计，大大简化系统物理结构，减少理管、穿线等施工工作，取代以往的辅助控制系统各子系统分别布线的繁琐工作。

4)节能减排效果明显，能显著降低运营成本。

在本实用新型的描述中，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该特征。“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例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例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必针对相同的实施例或示例。尽管上面已经示出和描述了本实用新型的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本实用新型的限制，本领域的普通技术人员在本实用新型的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (8)

1.一种变电站的智能辅助控制系统，其特征在于，所述变电站具有多个区域，所述智能辅助控制系统包括：主站、规约转换器、KNX总线和设置于所述变电站的每个区域的多个控制模块，其中，所述主站与所述变电站的一体化监控系统连接，所述多个控制模块通过所述KNX总线与所述规约转换器连接，所述规约转换器与所述一体化监控系统连接，每个所述控制模块具有至少一个组地址，至少两个所述控制模块具有相同的至少一个组地址；

每个所述控制模块，用于将自身的运行状态信息传输至所述一体化监控系统。

2.根据权利要求1所述的变电站的智能辅助控制系统，其特征在于，所述变电站的多个区域包括二次设备室及功能用房区、220kV设备区、110kV设备区、主变设备区和35kV设备区。

3.根据权利要求1所述的变电站的智能辅助控制系统，其特征在于，设置于所述变电站的每个区域的多个控制模块包括电源监测模块、灯光控制模块、空调控制模块、消防联动模块、图像监视模块、安全警卫模块、智能门禁模块和温湿度传感器模块中的至少两个模块。

4.根据权利要求3所述的变电站的智能辅助控制系统，其特征在于，二次设备室及功能用房区对应的所述灯光控制模块、所述图像监视模块和所述安全警卫模块具有相同的第一组地址。

5.根据权利要求3所述的变电站的智能辅助控制系统，其特征在于，二次设备室及功能用房区对应的所述空调控制模块、所述温湿度传感器和所述图像监视模块具有相同的第二组地址，所述二次设备室及功能用房区对应的所述灯光控制模块、所述空调控制模块、所述消防联动模块和所述图像监视模块具有相同的第三组地址，所述二次设备室及功能用房区对应的所述灯光控制模块、所述空调控制模块和所述图像监视模块具有相同的第四组地址，所述二次设备室及功能用房区对应的所述空调控制模块和所述图像监视模块具有相同的第五组地址，所述二次设备室及功能用房区对应的所述灯光控制模块、所述安全警卫模块和所述图像监视模块具有相同的第六组地址，所述二次设备室及功能用房区对应的所述灯光控制模块、所述图像监视模块和所述智能门禁模块具有相同的第七组地址，其中，所述第二组地址至所述第七组地址各不相同。

6.根据权利要求1所述的变电站的智能辅助控制系统，其特征在于，所述变电站还包括调度控制中心，所述变电站的一体化监控系统具有安全Ⅰ区和安全Ⅱ区，其中，所述安全Ⅰ区设置有保护测控装置和PMU装置，所述安全Ⅱ区设置有综合应用服务器、Ⅱ区通信网关机、计量装置、故障录波器和所述智能辅助控制系统，所述主站依次通过Ⅲ/Ⅳ区通信网关机和正反向隔离装置与所述综合应用服务器连接，所述规约转换器与所述综合应用服务器连接，所述综合应用服务器通过所述Ⅱ区通信网关机与所述调度控制中心连接。

7.根据权利要求6所述的变电站的智能辅助控制系统，其特征在于，所述综合应用服务器预留多个数据接口，以连接多个变电站。

8.根据权利要求6所述的变电站的智能辅助控制系统，其特征在于，所述变电站的数据包括安全Ⅰ区对应的实时数据和安全Ⅱ区对应的非实时数据，其中，所述实时数据包括：所述保护测控装置的数据和所述PMU装置的数据，所述非实时数据包括所述计量装置的数据、所述故障录波器的数据和所述智能辅助控制系统的数据。

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