箱式变电站及其控制系统和分区管理方法技术方案

本发明专利技术涉及电力技术领域。箱式变电站，包括屋体及其内的高压开关柜、配电变压器、低压开关柜和电缆交接箱。本发明专利技术可以针对从箱式变电站到控制中心的物联网传输架构实现智能区域划分，有利于数据统计分析以及对箱式变电站的管理。

Box Substation and Its Control System and Partition Management Method

The invention relates to the field of electric power technology. Box-type substation includes high-voltage switchgear, distribution transformer, low-voltage switchgear and cable junction box. The invention can realize intelligent area division for the Internet of Things transmission structure from box substation to control center, and is beneficial to data statistical analysis and management of box substation.

【技术实现步骤摘要】
箱式变电站及其控制系统和分区管理方法
本专利技术涉及电力
，具体为箱式变电站控制系统及其分区管理方法。
技术介绍
箱式变电站是电力分配系统设备，负责将上级设备输送的电力能量分配给末级的用电设施，例如照明设备、空调设备、供暖设备、通风设备、通信设备、工业设备等等，适用于用电设施分布较为分散、用电回路数量较少的场合。箱式变电站一般可安装于楼宇、社区、街道等地点，其外部是金属材料制作的屋体，具有不可燃、牢固、密封的特点。箱式变电站的屋体内部集中安装高压开关柜、配电变压器、低压开关柜、电缆交接箱、光缆交接箱、测量部件、电路保护部件以及各类辅助部件；低压开关柜有GGD、GCK、GCS、MNS、XLL2低压配电箱和XGM低压照明箱等；高压开关柜适用于三相交流电力系统中，在发电厂、变电所及工矿企业、高层建筑的变配电中作为接受和分配电能之用，并对电路实行控制、保护和监测；电路保护部件可以在漏电等异常情况下或者在上述指标偏离正常的情况下命令所述开关部件切断用电回路，以保证人员和设备安全；辅助部件可以包括提示灯、散热器等。现有光缆交接箱，不同路由的光缆中的光纤在室外型光缆交接箱处，通过光纤跳线连接或直接进行熔接，光缆交接箱作为一个无源的系统存在与光网络中，因此不涉及到供电系统。然而随着光网络规模的日益增大，而光分配网络构造已经超出了原有光通信网的复杂程度；随之带来的如何有效的管理和保护光网络中的光纤链路成为了目前摆在各通信运营商面前的最头痛的问题。目前大多数的光缆交接箱的容量已经无法满足客户的需求，光缆交接箱的整体结构容易被外界的影响和干扰，以及光缆交接箱内的排线不整齐对后期的维护和调整带来了很多的不便。随着物联网技术的发展，越来越多的硬件设施实现了物与物之间的信息联通，从而为数据采集分析、异常响应以及设备远程控制建立了基础平台。电力分配系统与人民的生产生活息息相关，为了加强对电力分配系统的监测与管理，特别是为了及时发现和排除异常因素，在发生故障的情况下迅速响应解决，近年来实现电力分配系统内各类设施的物联网化成为了一个主要的发展方向。对于箱式变电站来说，可以借助物联网将测量部件获得的各个测量指标上传给负责某一区域范围内电力分配系统维护与管理的控制中心，从而由该控制中心对负责区域内的全部箱式变电站的运行状态和环境状态进行监控掌握，且在发现异常和故障的情况下及时派出维护人员予以解决。作为电力分配系统的末端设备，箱式变电站分布空间广泛且数量众多，不同分布位置处无线信号环境多样化，因此为了低成本、全覆盖、高灵活性地组建某一区域内箱式变电站与控制中心之间的物联网，可以优先选用分区域无线网络架构，并且，希望该网络架构能够允许区域自主划分，支持区域内通信路径的自主重组。图1示出了箱式变电站与控制中心之间的物联网结构示意图，箱式变电站P1-P9可以基于共同的通信协议而彼此之间进行数据的无线接收和发送，形成箱式变电站P1-P9当中每个箱式变电站到控制中心C之间的信息传输路径。通过信息传输路径，将箱式变电站P1-P9内部的测量部件所采集的指标数据上传给控制中心C，并可以接收控制中心C下发的控制指令，从而根据该指令实现箱式变电站P1-P9内部开关部件的接通和断开等。其中，箱式变电站P1-P9根据其所在的信息传输路径划分为三个区域，P1-P3属于第一区域，P4-P7属于第二区域，P8-P9属于第三区域。其中，每个区域中都具有一个作为区域通信中枢的箱式变电站，例如第一区域的箱式变电站P1、第二区域的箱式变电站P5和第三区域的箱式变电站P8。区域通信中枢的箱式变电站P1、P5、P8直接或者间接接收本区域内部其它箱式变电站传输过来的指标数据，将指标数据进行数据汇总和数据格式重组，形成标准表单，然后上传给控制中心C；区域通信中枢的箱式变电站P1、P5、P8还负责接收控制中心C下行传输的控制指令，进而将控制指令转发给作为控制目标的其它箱式变电站。而每个区域内的其它箱式变电站则将自身的测量部件所采集的指标数据传输给所属区域的区域通信中枢；当某个箱式变电站无法与作为区域通信中枢的箱式变电站直接建立通信连接时，例如第二区域的箱式变电站P7不能与P5直接建立通信连接，则该箱式变电站P7可以与其通信范围内的本区域其它箱式变电站—即箱式变电站P6—建立通信连接，将自身的指标数据发送给作为中转箱式变电站的P6，进而由P6转发给本区域的区域通信中枢箱式变电站P5；控制中心C下达给P7的控制指令则同样由区域通信中枢箱式变电站P5经中转箱式变电站P6转发至目标箱式变电站P7。在各个箱式变电站与控制中心之间，采用分区域的物联网结构，有利于增强网络覆盖、避免通信路径拥塞。进而，为了实现上文提到的允许区域自主划分、支持区域内通信路径自主重组的特性，在控制中心C所负责的范围内，区域的划分以及作为区域通信中枢的箱式变电站的选择，是由全部箱式变电站通过协商而自主配置的，并且接受调整。在分区过程中，按照预先定义的标准，从箱式变电站中选定作为初始区域通信中枢的箱式变电站；被选中的初始区域通信中枢对外广播消息，提供自身的接入方式；其它的箱式变电站根据收到的广播消息决定接入哪个初始区域通信中枢，即决定加入哪个区域；如果某个箱式变电站只接收到一个初始区域通信中枢的广播消息，则自然与该初始区域通信中枢建立通信连接；反之，如果某个箱式变电站接到两个以上的初始区域通信中枢的广播消息时，可以通过比较信号强度或者其它参数来决定与哪个初始区域通信中枢建立连接；箱式变电站向其选择的初始区域通信中枢回复确认消息；此后，箱式变电站与作为初始区域通信中枢的箱式变电站进行必要的协商通信，然后二者之间可以进行数据传输。对于区域内通信路径自主重组，可以用多种方式实现，例如建立轮换机制，使区域内部能够与控制中心C通信的箱式变电站轮流成为区域通信中枢，分担通信负荷；又例如，分区和通信路径的自主重组重复动态更新，例如，箱式变电站能够从某一区域跳转至其它区域；又例如，如果一个区域的区域通信中枢失效，则需要重新选择区域通信中枢。然而，现有技术中箱式变电站与控制中心之间的分区域、支持自动重组的物联网架构也相应增加了数据传输的时延，以及降低了物联网区域结构的稳定性。首先，由于定期执行区域重组以及中枢轮换，在这一过程中需要箱式变电站之间的多轮协商，在协商期间有效的指标数据和控制指令不能传输，因此增大了传输的延迟；特别是如果指标数据反映了箱式变电站异常状态，或者涉及重要的下行指令，则因上述协商过程而引入不必要的延迟是不允许的。其次，另一方面，自主化的区域划分和通信路径重组也导致对箱式变电站数据管理的分散化，例如，对于存在指标异常的两个箱式变电站，特别是异常指标类似的两个箱式变电站，或者是同类型控制指令所针对的两个箱式变电站，如果它们处于不同的区域内，则会分别以不同的通信路径进行数据和指令的上下行通信，这样给数据统计分析、箱式变电站状态追踪、故障维护都会带来困难，不利于对箱式变电站进行统一的管理和维护。
技术实现思路
针对现有技术的上述需求，本专利技术提供了箱式变电站，光缆交接箱防护性能和防干扰性能得到了很大的提升，内部排线整齐维修方便；对于一定分布空间内的箱式变电站，本专利技术可以针对从箱式变电站到控制中心的物联网传输架构实现智能区域本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.箱式变电站，包括屋体及其内的高压开关柜、配电变压器、低压开关柜和光缆交接箱；其特征在于光缆交接箱包括箱体和箱门，箱门设置在箱体的正面，箱门的一侧与箱体铰接，箱门的另一侧设置有锁具；箱体内设置有空腔，位于空腔的上部固定设置有上支撑横梁，位于空腔的中部固定设置有下支撑横梁，上支撑横梁与下支撑横梁之间固定设置有左立架和右立架，左立架和右立架之间有用于放置芯熔配一体化模块的间隔，下支撑横梁的正面设有延伸板，延伸板上设置有绕纤筒；位于延伸板的下方固定设置有光缆固定板，光缆固定板分为上固定横梁和下固定横梁, 上固定横梁上设置有多个光缆钢丝紧固件，光缆固定板正面一侧固定设置有直熔框；位于箱体内侧壁上部设置有停泊器，位于箱体内侧壁下部设置有光分框，箱体底部内壁设置有多个护线圈。

【技术特征摘要】
1.箱式变电站，包括屋体及其内的高压开关柜、配电变压器、低压开关柜和光缆交接箱；其特征在于光缆交接箱包括箱体和箱门，箱门设置在箱体的正面，箱门的一侧与箱体铰接，箱门的另一侧设置有锁具；箱体内设置有空腔，位于空腔的上部固定设置有上支撑横梁，位于空腔的中部固定设置有下支撑横梁，上支撑横梁与下支撑横梁之间固定设置有左立架和右立架，左立架和右立架之间有用于放置芯熔配一体化模块的间隔，下支撑横梁的正面设有延伸板，延伸板上设置有绕纤筒；位于延伸板的下方固定设置有光缆固定板，光缆固定板分为上固定横梁和下固定横梁,上固定横梁上设置有多个光缆钢丝紧固件，光缆固定板正面一侧固定设置有直熔框；位于箱体内侧壁上部设置有停泊器，位于箱体内侧壁下部设置有光分框，箱体底部内壁设置有多个护线圈。2.箱式变电站控制系统，其特征在于包括分布于预定空间范围内的一定数量的如权利要求1所述的箱式变电站以及控制中心；所述箱式变电站彼此定期通过协商通信自主划分为若干区域，并且通过所述协商通信在每个区域选取一个作为区域通信中枢的箱式变电站，所述作为区域通信中枢的箱式变电站直接或者间接接收本区域内部其它箱式变电站传输过来的指标数据，将指标数据进行数据汇总和数据格式重组，形成标准表单，然后上传给控制中心；所述控制中心通过所述作为区域通信中枢的箱式变电站接收每个区域内的各个箱式变电站的指标数据，并且通过所述作为区域通信中枢的箱式变电站向每个区域内的各个箱式变电站下达控制指令；并且，在至少一个所述箱式变电站的指标数据处于某一预定类型的异常状态下，或者控制中心向至少一个所述箱式变电站发送某一预定类型的控制指令的情况下，通过所述协商通信自主划分的所述区域包括同类型管理区域，所述同类型管理区域内的箱式变电站的指标数据均具有所述预定类型的异常状态，或者同类型管理区域内的箱式变电站均从所述控制中心接收所述预定类型的控制指令。3.根据权利要求2所述箱式变电站控制系统，其特征在于，通过所述协商通信自主划分的所述区域还包括普通区域，所述普通区域内的箱式变电站不包含指标数据具有所述预定类型的异常状态的箱式变电站，也不包含从所述控制中心接收所述预定类型的控制指令的箱式变电站。4.根据权利要求3所述箱式变电站控制系统，其特征在于，通过所述协商通信自主划分的所述区域还包括过渡区域，所述过渡区域的箱式变电站包括指标数据具有所述预定类型的异常状态的箱式变电站或者从所述控制中心接收所述预定类型的控制指令的箱式变电站，以及作为区域通信中枢的箱式变电站，所述区域通信中枢的箱式变电站的指标数据不具有所述预定类型的异常状态，且不从所述控制中心接收所述预定类型的控制指令。5.根据权利要求2-4中任意一项所述箱式变电站控制系统，其特征在于，所述箱式变电站还包括测量部件、物联网通信部件以及区域配置单元；所述测量部件、物联网通信部件以及区域配置单元安装在所述屋体内；所述测量部件用于监测箱式变电站运行中的各项电力指标以及环境指标，当指标偏离正常范围时发出提示信息；所述物联网通信部件用于基于通信协议与其它箱式变电站的物联网通信部件或者控制中心进行无线数据传输，从而收发所述指标数据以及控制指令，以及与其它箱式变电站之间进行所述协商通信，物联网通信部件安装在光缆交接箱内；所述区域配置单元用于登记箱式变电站所属区域的区域登记信息，以及计算在所述协商通信过程中用于选定区域通信中枢的参考值。6.根据权利要求5所述箱式变电站控制系统，其特征在于所述区域配置单元具体包括：区域登记模块，用于建立和更新记录区域登记信息的列表，所述区域登记信息包括箱式变电站所属区域的区域名、区域类型、区域内包含的全部箱式变电站的ID、作为区域通信中枢的箱式变电站的ID、以及分配给每个箱式变电站的通信帧时段；参考值计算模块，用于根据本箱式变电站的指标数据异常状态、控制指令接收状态、通信信号强度计算本箱式变电站对应的所述参考值。7.箱式变电站的分区管理方法，其特征在于，包括：初始分区步骤...

【专利技术属性】
技术研发人员：不公告发明人，
申请(专利权)人：陈荣乾，
类型：发明
国别省市：浙江,33