CN113839330A - 一种智慧箱变电站 - Google Patents

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卢国庆
曾天福
张云渝
许涛
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Abstract

本发明公开了一种智慧箱变电站，包括智慧箱变电站本体和智慧***，智慧箱变电站本体的内部设有智慧环保型开关柜，智慧环保型开关柜的外侧面一侧设置有主界面板，智慧环保型开关柜的外侧面一边侧固定设有设备二维码，智慧环保型开关柜的内部设置有微动开关、烟雾探测器、水浸传感器、冷凝除湿机、气压表、温度传感器、电流互感器以及零序电流互感器，智慧***包括安全防护监测单元、微环境治理单元、设备服务单元、机械特性监测单元；热诊断管理单元以及智能开关控制单元。本发明节能、环保且安全可靠，实现了设备状态化检修，优化了***设计，且智能化程度高。

Description

一种智慧箱变电站
技术领域
本发明涉及一种变电站技术，具体为一种智慧箱变电站。
背景技术
随着世界范围内市场化改革推进、数字经济发展、气候变化加剧、环境监管要求日趋严格以及各国能源政策的调整，电网与电力市场、客户之间的关系越来越紧密，客户对电能质量的要求逐步提高。
传统的电力网络已经难以满足这些发展要求。因此我们对此做出改进，提出一种智慧箱变电站。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明提供了如下的技术方案：
本发明一种智慧箱变电站，包括：
智慧箱变电站本体，所述智慧变电站本体的顶端设有遮挡棚，所述智慧箱变电站本体的内部设有智慧环保型开关柜，所述智慧环保型开关柜的外侧面一侧设置有主界面板，所述智慧环保型开关柜的外侧面一边侧固定设有设备二维码，所述智慧环保型开关柜的内部设置有微动开关、烟雾探测器、水浸传感器、冷凝除湿机、气压表、温度传感器、电流互感器以及零序电流互感器；
智慧***，所述智慧***包括安全防护监测单元、微环境治理单元、设备服务单元、机械特性监测单元；热诊断管理单元以及智能开关控制单元，所述安全防护监测单元与微动开关、烟雾探测器以及水浸传感器均电性连接，所述微环境治理单元与冷凝除湿机一以及气压表电性连接，所述设备服务单元通过设备二维码与智慧环保型开关柜电性连接，所述热诊断单元与温度传感器电性连接，所述智能开关控制单元与电流互感器以及零序电流互感器电性连接。
作为本发明的一种优选技术方案，所述智慧环保型开关柜采用干燥空气作绝缘介质，且采用真空灭弧室作开断，所述智慧环保型开关柜采取了电场屏蔽和电场均匀技术为主回路，且智慧环保型开关柜的开关和主回路的外侧设置有不锈钢箱，所述不锈钢箱的内部填充有0.02Mpa干燥空气，且箱体防护等级为IP67。
作为本发明的一种优选技术方案，所述主界面板包括变压器显示区、电路检测区以及状态检测区，所述智慧环保型开关柜采用CKTB100变压器智慧终端作为变电站。
作为本发明的一种优选技术方案，所述智慧环保型开关柜内部设置有相电流保护模块，所述相电流保护模块包括相电流三段定时限保护和相电流反时限保护，所述三段定时限保护单元包括定时限速断保护、定时限过流Ⅰ段和定时限过流Ⅱ段。
作为本发明的一种优选技术方案，所述智慧环保型开关柜内部设置有电压保护模块，所述电压保护模块包括过电压保护和低电压保护。
作为本发明的一种优选技术方案，所述智慧环保型开关柜内部设置有零序保护模块，所述零序保护模块包括零序定时限过流保护、零序反时限过流保护以及零序电压保护。
作为本发明的一种优选技术方案，所述智慧环保型开关柜内部设置有报警模块，所述报警模块包括非电量保护报警、断线报警。
作为本发明的一种优选技术方案，所述智慧环保型开关柜内部设置高温超温保护模块，所述高温超温保护模块与热诊断单元电性连接。
作为本发明的一种优选技术方案，所述智慧环保型开关柜内部设置有开关量输入回路和动作投退模块，所述开关量输入回路的数量为10路。
作为本发明的一种优选技术方案，所述智慧环保型开关柜内部设置有信息采集模块和信息记录模块，所述信息采集模块与机械特性监测单元电性连接。
本发明的有益效果是：该种智慧箱变电站，
1、智能箱式变电站节能、环保、可消除大量安全陷患，有着传统变电站不可比拟的优点。项目符合国家的产业发展政策，具有很好的社会经济效益。
2、提高变电站运行可靠性，减少停电时间智能箱式变电站可以极大提高运行可靠性，能够实现故障精确定位，及时准确的发现故障点，缩小事故范围，减少用户停电时间，提高变电站供电可靠性。
3、实现设备状态化检修，降低检修成本智能箱式变电站可以实现一、二次设备的智能状态检修，可以按照最优化的方式进行设备检修，可以是设备少检修、免维护，从而降低设备检验的工作量和维护成本。同时采用远程校验的方式减少设备维护过程中的长距离人员奔波，减少人为因素对设备的影响，降低传统现场检修误操作的危险。同时可以实施对设备进行监视，一旦发生异常，可以及时处理，保障设备安全，提高设备寿命，经济效益高。
4、优化***设计，减少设备及安装调试费用智能箱式变电站二次设备方案优化，可以节约二次电缆，减少保护屏个数、优化二次回路，大量节约安装调试费用。
5、智能化程度高，运行维护成本低智能箱式变电站二次***设备技术水平及智能化程度大大提高，可大量节约日常运行维护检验成本。减少对传统电磁互感器、站用电源***、继电保护设备的检修维护成本。
附图说明
附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：
图1是本发明一种智慧箱变电站的结构示意图；
图2是本发明一种智慧箱变电站的智慧环保型开关柜的结构示意图；
图3是本发明一种智慧箱变电站的***示意图；
图4是本发明一种智慧箱变电站的三相不平衡智能补偿原理图。
图中：1、智慧环保型开关柜；2、主界面板；3、设备二维码；4、微动开关；5、烟雾探测器；6、水浸传感器；7、冷凝除湿机；8、气压表；9、温度传感器；10、电流互感器；11、零序电流互感器；12、智慧箱变电站本体；13、遮挡棚。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例：如图1-4所示，本发明一种智慧箱变电站，包括：
智慧箱变电站本体12，智慧变电站本体12的顶端设有遮挡棚13，智慧箱变电站本体12的内部设有智慧环保型开关柜1，智慧环保型开关柜1的外侧面一侧设置有主界面板2，智慧环保型开关柜1的外侧面一边侧固定设有设备二维码3，智慧环保型开关柜1的内部设置有微动开关4、烟雾探测器5、水浸传感器6、冷凝除湿机7、气压表8、温度传感器9、电流互感器10以及零序电流互感器11；
智慧***，智慧***包括安全防护监测单元、微环境治理单元、设备服务单元、机械特性监测单元；热诊断管理单元以及智能开关控制单元，安全防护监测单元与微动开关4、烟雾探测器5以及水浸传感器6均电性连接，微环境治理单元与冷凝除湿机7一以及气压表8电性连接，设备服务单元通过设备二维码3与智慧环保型开关柜1电性连接，热诊断单元与温度传感器9电性连接，智能开关控制单元与电流互感器10以及零序电流互感器11电性连接。
其中，智慧环保型开关柜1采用干燥空气作绝缘介质，且采用真空灭弧室作开断，智慧环保型开关柜1采取了电场屏蔽和电场均匀技术为主回路，且智慧环保型开关柜1的开关和主回路的外侧设置有不锈钢箱，不锈钢箱的内部填充有0.02Mpa干燥空气，且箱体防护等级为IP67，通过设置智慧环保型开关柜1，内部填充的干燥空气提高了智慧环保型开关柜1内部的绝缘性能，从而提高智慧环保型开关柜1使用时的整体安全性能。
其中，主界面板2包括变压器显示区、电路检测区以及状态检测区，智慧环保型开关柜1采用CKTB100变压器智慧终端作为变电站，通过主界面板2显示高压侧和低压侧三相电压、三相电流、零序电压、零序电流、温湿度、开关位置、油温、瓦斯、烟雾、绝缘、柜门门磁、保护状态等实时数据及实时监测状态，便于实时了解整个智慧环保型开关柜1的工作状态以及检测数值，保证智慧环保型开关柜1的正常运行。
其中，智慧环保型开关柜1内部设置有相电流保护模块，相电流保护模块包括相电流三段定时限保护和相电流反时限保护，三段定时限保护单元包括定时限速断保护、定时限过流Ⅰ段和定时限过流Ⅱ段，通过装置检测三相电流，当电流大于设定值时，经过设定的延时后装置输出跳闸命令，设备跳闸同时跳闸信号灯亮。三段保护可以分别选择投入/退出，电流、延时时间参数值可根据用户实际需求合理设置，当电流大于设定值时，装置发出动作信号的时间会随着电流的大小而变短。用户可根据实际情况合理选择反时限倍数，进而主动告警与跳闸保护。
其中，智慧环保型开关柜1内部设置有电压保护模块，电压保护模块包括过电压保护和低电压保护，装置检测Uab、Ubc时，当有一个或多个线电压大于电压设定值时，经过可设定的延时后装置输出跳闸命令，设备跳闸同时点亮跳闸信号灯。保护可以分别选择投入/退出，电压、延时时间参数值可根据用户实际需求合理设置，当有三个线电压、电压任一项小于设定值电压并持续2秒钟时，经过设定的延时后装置输出相应命令。保护可以分别选择投入/退出，也可以选择跳闸/告警。
其中，智慧环保型开关柜1内部设置有零序保护模块，零序保护模块包括零序定时限过流保护、零序反时限过流保护以及零序电压保护，零序定时限过流保护可以选择退出/告警/跳闸。当选择告警时，装置检测到线路零序电流大于设定值并经延时后，装置点亮告警信号灯并记录相应的事件记录；当选择跳闸时，装置检测到线路零序电流大于设定值并经延时后，装置输出跳闸命令，点亮跳闸信号灯并记录相应的事件记录，零序反时限过流保护可以选择退出/告警/跳闸，当装置检测 Ua、Ub、Uc的向量和是否为零，如不为零，***就会认定设备发生了单相接地故障，进而发出保护动作指令。
其中，智慧环保型开关柜1内部设置有报警模块，报警模块包括非电量保护报警、断线报警，装置有继电器可以采集变压器的各种非电量信号，如本体轻瓦斯、本体重瓦斯、油温升高超温、油温过高过温等。用户可进行非电量告警与跳闸动作投退，装置接入电压为线电压，装置自动判别电压回路是否断线。判据如下：i.没有两段定时限过流保护动作信号。
其中，智慧环保型开关柜1内部设置高温超温保护模块，高温超温保护模块与热诊断单元电性连接，装置采集两个门状态与柜体上下两个室的温湿度及微环境的管理。当柜内温度过高，可以实现排风散热。
其中，智慧环保型开关柜1内部设置有开关量输入回路和动作投退模块，开关量输入回路的数量为10路，输入回路由外部电源供电，电源电压可以由用户定制。一般没有特别说明时，电源电压一般与装置的供电电源电压相同，且用户可根据实际情况自行选择对应的投退功能呢。
其中，智慧环保型开关柜1内部设置有信息采集模块和信息记录模块，信息采集模块与机械特性监测单元电性连接，装置可采集并记录包括保护动作时间、动作电流、开关合分/合闸成功，储能位，隔离位，高温，超温，烟雾，水位，门磁，SF6气压低、分合闸时间运行时间、弹跳时间及弹差距离等记录，便于实时连接内部运行情况。
工作时，装置为快捷方便的人机界面，全部采用菜单方式，可以进行如下功能调试工作：
a）设以太网， RS232 ， RS485通讯地址的修改。
b）进行校对时钟时间。
c）进行精度校准。
d）可获得柜内水感，烟雾等情况。
e）外接抽湿机进行冷凝除湿机。
f）可进行功能投递。
g）支持电力***遥信、遥测、遥控功能。
h）修改通讯密码。
i）检验装置内部各继电器状态。
j）供用户自定义拓展功能空间。
3.19 CKTB100变压器智慧终端支持手机运维APP，擦看设备情况以及其数据。
其具体功能和实现方式如下
1、测量高低压各相电压、电流、零序电压及电流、有功功率、无功功率。具有三相电压、三相电流、总有功功率、总无功功率、各相的有功及无功功率、功率因数、频率、电压2～15次谐波分量、电流2～15次谐波分量等测量及计算功能。
2、变压器及高低压侧各开关位置、烟雾、油温、瓦斯、门磁、报警、油色谱、损耗、等实时监测数据及实时监测状态。
3、通过电流传感器实时检测***电流，分析计算出***电流中的不平衡分量，谐波分量，控制逆变器产生响应的电流指令，使有功电流从大的相转移到小的相，最终使三相电流达到平衡状态，同时消除***中的电流无功分量和谐波分量。
4、将用电量值送至主站。随时掌握用电量情况。满足在配变侧监测、计量、远程抄表等方面的应用需求。
5、就地或远程即时反馈高、低压开关运行状态。可以查看每一回路电参量、运行状态等；可以设定运行参数、进行分合闸等操作。
6、自检和报警功能。由于现场使用的仪表的智能化，基本控制算法被集成在现场的仪表中，该仪表还具有通信的功能，从而具备自诊断、报警等非控制功能。
7、记录故障录波功能。***可以在配网故障发生后的几分钟内，利用微功率无线通信技术将故障指示器的动作信息收集到监控中心，经过网络拓扑分析，自动定位故障区域，同时发送短消息给相关人员，能有效的加快处理事故速度，提高供电可靠性。
8、人机界面。中文人机界面，使得其能很好地满足设备灵活进行操作及控制。
9、利用时钟，对有时间控制要求的地方进行自动控制，实现对照明设备的开断。
10、智能箱式变电站支持手机运维APP，擦看设备情况以及其数据等。智能箱式变电站支持智能配电运维服务平台对箱变监测数据及实时监测状态。
最后应说明的是：在本发明的描述中，需要说明的是，术语“竖直”、“上”、“下”、“水平”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发明和简化描述，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发明的限制。
在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“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；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。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发明中的具体含义。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种智慧箱变电站，其特征在于，包括：
智慧箱变电站本体（12），所述智慧变电站本体（12）的顶端设有遮挡棚（13），所述智慧箱变电站本体（12）的内部设有智慧环保型开关柜（1），所述智慧环保型开关柜（1）的外侧面一侧设置有主界面板（2），所述智慧环保型开关柜（1）的外侧面一边侧固定设有设备二维码（3），所述智慧环保型开关柜（1）的内部设置有微动开关（4）、烟雾探测器（5）、水浸传感器（6）、冷凝除湿机（7）、气压表（8）、温度传感器（9）、电流互感器（10）以及零序电流互感器（11）；
智慧***，所述智慧***包括安全防护监测单元、微环境治理单元、设备服务单元、机械特性监测单元；热诊断管理单元以及智能开关控制单元，所述安全防护监测单元与微动开关（4）、烟雾探测器（5）以及水浸传感器（6）均电性连接，所述微环境治理单元与冷凝除湿机（7）一以及气压表（8）电性连接，所述设备服务单元通过设备二维码（3）与智慧环保型开关柜（1）电性连接，所述热诊断单元与温度传感器（9）电性连接，所述智能开关控制单元与电流互感器（10）以及零序电流互感器（11）电性连接。
2.根据权利要求1所述的一种智慧箱变电站，其特征在于，所述智慧环保型开关柜（1）采用干燥空气作绝缘介质，且采用真空灭弧室作开断，所述智慧环保型开关柜（1）采取了电场屏蔽和电场均匀技术为主回路，且智慧环保型开关柜（1）的开关和主回路的外侧设置有不锈钢箱，所述不锈钢箱的内部填充有0.02Mpa干燥空气，且箱体防护等级为IP67。
3.根据权利要求1所述的一种智慧箱变电站，其特征在于，所述主界面板（2）包括变压器显示区、电路检测区以及状态检测区，所述智慧环保型开关柜（1）采用CKTB100变压器智慧终端作为变电站。
4.根据权利要求1所述的一种智慧箱变电站，其特征在于，所述智慧环保型开关柜（1）内部设置有相电流保护模块，所述相电流保护模块包括相电流三段定时限保护和相电流反时限保护，所述三段定时限保护单元包括定时限速断保护、定时限过流Ⅰ段和定时限过流Ⅱ段。
5.根据权利要求4所述的一种智慧箱变电站，其特征在于，所述智慧环保型开关柜（1）内部设置有电压保护模块，所述电压保护模块包括过电压保护和低电压保护。
6.根据权利要求1所述的一种智慧箱变电站，其特征在于，所述智慧环保型开关柜（1）内部设置有零序保护模块，所述零序保护模块包括零序定时限过流保护、零序反时限过流保护以及零序电压保护。
7.根据权利要求1所述的一种智慧箱变电站，其特征在于，所述智慧环保型开关柜（1）内部设置有报警模块，所述报警模块包括非电量保护报警、断线报警。
8.根据权利要求1所述的一种智慧箱变电站，其特征在于，所述智慧环保型开关柜（1）内部设置高温超温保护模块，所述高温超温保护模块与热诊断单元电性连接。
9.根据权利要求1所述的一种智慧箱变电站，其特征在于，所述智慧环保型开关柜（1）内部设置有开关量输入回路和动作投退模块，所述开关量输入回路的数量为10路。
10.根据权利要求1所述的一种智慧箱变电站，其特征在于，所述智慧环保型开关柜（1）内部设置有信息采集模块和信息记录模块，所述信息采集模块与机械特性监测单元电性连接。
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