一种箱式变电站及其控制方法与流程

本发明属于智能电力配网设备，尤其涉及一种箱式变电站及其智能化控制方法。

背景技术：

1、箱式变电站是配网成套设备中应用集成度较高的一种产品，也是电力配网系统中居民小区、园区临电等场合应用最多的一种简便型变配电终端电力装备，其智能化程度不仅关系电力配电系统的可靠运行，还对用户端的维保和科学管理有着显著的促进作用。传统箱式变电站通过把高压成套设备、变压器、低压开关设备集成设计在一个箱体内，相应地在物理结构上用隔室间隔，并通过一次导体和二次线路进行规范的电连接，即构成从高压接入到低压分配使用的系统。

2、近年随着物联网科技的发展，箱式变电站的可视化、透明化管理得以实现。但于使用箱式变电站终端的用户一般都缺乏专门的运维团队，大多由物业部门或委托第三方单位进行运行管理，因此受专业能力、资源条件等方面的限制，箱式变电站终端在自投运行以后都会被疏于管理。虽然有采用物联网集中监测和定期巡检，但并没有从根本上解决安全、高效用电的问题，用户对关键数据的敏感性不足，基本上不会有主动管理的意识，且箱式变电站的计划或非计划停送电大都非常依赖设备厂家或第三方运维单位，致使维护管理成本增加但管理风险却没有降低。

技术实现思路

1、针对现有技术中的上述不足，本发明提供的一种箱式变电站及其智能化控制方法，通过自动化和信息化技术融合，结合箱式变电站内的集成设备，将实时采集的非单一来源数据作为自动化顺序控制程序的条件，结合多层控制逻辑判据，以管理智能化控制的箱式变电站，解决了现有箱式变电站安全操作困难和管理成本高的问题。

2、为了达到上述发明目的，本发明采用的技术方案为：

3、一方面，本发明提供的一种箱式变电站，包括高压成套设备、变压器、低压开关柜、dtu装置、在线传感器、网络摄像头和监控系统；

4、所述监控系统分别与dtu装置和网络摄像头连接；所述网络摄像头用于拍摄高压成套设备和低压开关柜中的标识图像数据；所述在线传感器用于采集变压器的特征指标；所述dtu装置用于从高压成套设备和低压开关柜中获取开关量数据和用电量数据，从在线传感器获取监测变压器得到的特征指标，并传输至监控系统，且接受监控系统的控制指令，以执行合闸操作和分闸操作；所述监控系统用于根据开关量数据、用电量数据、特征指标和标识图像数据，基于多层控制逻辑判据，向dtu装置发送控制指令，以顺控送电和顺控停电。

5、本发明的有益效果为：本发明提供的一种箱式变电站，基于箱式变电站内部的自动化硬件设备、物联网设备和监控系统，利用dtu装置、在线传感器和网络摄像头，从高压成套设备、变压器和低压开关柜实时采集了开关量数据、用电量数据、特征指标和标识图像数据，并基于实时采集的数据和多层控制逻辑判据，从监控系统发送对应的控制指令，以实现自动化的顺控送电和顺控停电管理，降低箱式变电站管理成本，也提升了箱式变电站整体的控制效率和智能化水平。

6、进一步地，所述高压成套设备包括高压断路器、综合保护装置、开关状态装置和带电显示器；所述低压开关柜包括低压塑壳断路器电动操作机构、低压框架断路器和多功能电力仪表；

7、所述dtu装置通过串口通信的方式分别与综合保护装置、开关状态装置、低压塑壳断路器电动操作机构、低压框架断路器、多功能电力仪表和在线传感器连接，以获取综合保护装置内的开关量、低压框架断路器内的开关量、多功能电力仪表中的用电量，以及在线传感器监测变压器得到的特征指标；

8、所述开关量数据包括综合保护装置内的开关量和低压框架断路器内的开关量；所述用电量数据为多功能电力仪表中的用电量；所述标识图像数据包括通过网络摄像头拍摄得到的开关状态装置局部位置的颜色标识图、低压框架断路器局部位置的颜色标识图、高压断路器局部位置的颜色标识图，以及带电显示器的有无电标识图。

9、采用上述进一步方案的有益效果为：本发明中提供dtu装置和网络摄像头采集的具体开关量数据、用电量数据和标识图像数据，为箱式变电站的顺控送电和顺控停电的逻辑判别控制提供数据基础。

10、进一步地，所述监控系统根据综合保护装置内的开关量、多功能电力仪表中的用电量信息，以及低压框架断路器中的开关量，能够得到高压接地开关、接地开关、高压断路器和低压框架断路器的分位或合位情况，并作为第一层控制逻辑判据；

11、所述监控系统根据开关装置局部位置的颜色标识图、低压框架断路器局部位置的颜色标识图和高压断路器局部位置的颜色标识图，能够得到接地开关、高压断路器、低压框架断路器的合位或分位情况，并作为第二层控制逻辑判据；

12、所述监控系统根据带电显示器的有无电标识图，能够得到高压断路器的合位或分位情况，并作为第三层控制逻辑判据；

13、所述监控系统根据在线传感器采集变压器的特征指标，能够得到高压断路器的合位或分位情况，并作为第四层控制逻辑判据。

14、采用上述进一步方案的有益效果为：本发明提供多层控制逻辑判据中各项控制逻辑判据的具体内容，以准确识别高压断路器、低压框架断路器和低压塑壳断路器处于合位和分位时的状态。

15、进一步地，所述监控系统还包括重合闸模块；

16、所述重合闸模块用于在第一顺控送电状态、第二顺控送电状态、第三顺控送电状态或第四顺控送电状态不满足时，重新利用开关量数据、用电量数据、特征指标，以及标识图像数据，进行顺控送电过程的控制逻辑判别，若判别结果为满足该顺控送电状态，则间隔预设发送时间向dtu装置发送对应二次合闸的控制命令，若判别结果为不满足该顺控送电状态，则不发送对应的二次合闸的控制命令。

17、采用上述进一步方案的有益效果为：本发明还提供重合闸模块，以对因不满足顺控送电状态导致断路器合闸失败的情况，进行间隔固定时长的自动重新尝试合闸。

18、进一步地，所述监控系统还包括重分闸模块；

19、所述重分闸模块用于在第一顺控停电状态、第二顺控停电状态、第三顺控停电状态或第四顺控停电状态不满足时，重新利用开关量数据、用电量数据、特征指标，以及标识图像数据，进行顺控停电过程的控制逻辑判别，若判别结果为满足该顺控停电状态，则间隔预设发送时间向dtu装置发送对应二次分闸的控制命令，若判别结果为不满足该顺控停电状态，则不发送对应的二次分闸的控制命令。

20、采用上述进一步方案的有益效果为：本发明还提供重分闸模块，以对因不满足顺控停电状态导致断路器分闸失败的情况，进行间隔固定时长的自动重新尝试分闸。

21、另一方面，本发明还提供一种基于上述箱式变电站的控制方法，包括顺控送电阶段及顺控停电阶段。

22、本发明的有益效果为：本发明提供的一种基于上述箱式变电站的控制方法，从顺控送电和顺控停电两个阶段全面的实现了箱式变电站的自控制智能送电和停电。

23、进一步地，所述顺控送电阶段包括如下步骤：

24、a1、利用dtu装置采集综合保护装置内的开关量，并利用网络摄像头采集开关状态装置局部位置的颜色标识图，直至通过监控系统判定满足第一顺控送电状态，进入a2；

25、a2、利用dtu装置采集综合保护装置和低压框架断路器内的开关量，并利用网络摄像头采集开关状态装置和低压框架断路器局部位置的颜色标识图，直至通过监控系统判定满足第二顺控送电状态，进入a3；

26、a3、利用监控系统发送合高压断路器的控制命令到dtu装置，并利用dtu装置执行高压断路器合闸操作；

27、a4、利用dtu装置采集综合保护装置内开关量和多功能电力仪表中的用电量，利用网络摄像头采集高压断路器和带电显示器的有无电标识图，利用在线传感器采集特征指标，直至满足第三顺控送电状态，进入a5；

28、a5、利用监控系统发送合低压框架断路器的控制命令到dtu装置，并利用dtu装置执行低压框架断路器的合闸操作；

29、a6、利用dtu装置采集低压框架断路器中的开关量，并利用网络摄像头采集低压框架断路器局部位置的颜色标识图，直至满足第四顺控送电状态，进入a7；

30、a7、利用监控系统发送合低压塑壳断路器电动操作机构的控制命令到dtu装置，并利用dtu装置执行低压塑壳断路器电动操作机构的合闸操作，完成送电阶段。

31、采用上述进一步方案的有益效果为：本发明提供顺控送电阶段的具体方法，通过实时的开关量数据、用电量数据、特征指标和标识图像数据，基于多层逻辑控制判据，实现了基于多源数据保障的准确合闸送电。

32、进一步地，所述第一顺控送电状态为：根据综合保护装置内的开关量，通过第一层控制逻辑判据，得到高压接地开关分位且接地开关分位，同时根据开关状态局部位置颜色标识图，通过第二层控制逻辑判据，得到高压接地开关分位且接地开关分位；

33、所述第二顺控送电状态为：根据综合保护装置和低压框架断路器内的开关量，通过第一层控制逻辑判据，得到高压断路器分位且低压框架断路器分位，同时根据开关状态装置和低压框架断路器局部位置的颜色标识图，通过第二层控制逻辑判据，得到高压断路器分位，且低压框架断路器分位；

34、所述第三顺控送电状态为：根据综合保护装置内开关量、多功能电力仪表中的用电量，通过第一层控制逻辑判据，得到高压断路器合位，同时根据高压断路器局部位置的颜色标识图，通过第二层控制逻辑判据，得到高压断路器合位，同时根据带电显示器的有无电标识图，通过第三层控制逻辑判据，得到高压断路器合位，同时根据在线传感器采集的特征指标，通过第四层控制逻辑判据，得到高压断路器合位；

35、所述第四顺控送电状态为：根据低压框架断路器中的开关量，通过第一层控制逻辑判据，得到低压框架断路器合位，同时根据低压框架断路器局部位置的颜色标识图像，通过第二层控制逻辑判据，得到低压框架断路器合位。

36、采用上述进一步方案的有益效果为：本发明提供各顺控送电状态，能够准确地识别出合闸操作是否执行到位，为准确发送下一步控制指令和执行下一步操作提供逻辑验证基础。

37、进一步地，所述顺控停电阶段包括如下步骤：

38、b1、利用监控系统发送分低压塑壳断路器电动操作机构的控制命令到dtu装置，并利用dtu装置执行低压塑壳断路器电动操作机构的分闸操作；

39、b2、利用dtu装置采集多功能电力仪表中的用电量，直至满足第一顺控停电状态，进入b3；

40、b3、利用监控系统发送分低压框架断路器的控制命令到dtu装置，并利用dtu装置执行低压框架断路器的分闸操作；

41、b4、利用dtu装置采集低压框架断路器中的开关量，并利用网络摄像头采集低压框架断路器局部位置的颜色标识图，直至满足第二顺控停电状态，进入b5；

42、b5、利用监控系统发送分高压断路器的控制命令到dtu装置，并利用dtu装置执行高压断路器的分闸操作；

43、b6、利用dtu装置采集综合保护装置内的开关量，利用网络摄像头采集高压断路器和带电显示器的有无电标识图，直至满足第三顺控停电状态，进入b7；

44、b7、利用监控系统发送合接地开关的控制命令到dtu装置，并利用dtu装置通过dtu装置执行接地开关的合闸操作，完成停电阶段。

45、采用上述进一步方案的有益效果为：本发明提供顺控停电阶段的具体方法，通过实时的开关量数据、用电量数据、特征指标和标识图像数据，基于多层逻辑控制判据，实现了基于多源数据保障的准确分闸停电。

46、进一步地，所述第一顺控停电状态为：根据多功能电力仪表中的用电量，通过第一层控制逻辑判据，得到高压断路器分位；

47、所述第二顺控停电状态为：根据低压框架断路器中的开关量，通过第一层控制逻辑判据，得到低压框架断路器分位，同时根据低压框架断路器局部位置的颜色标识图，通过第二层控制逻辑判据，得到低压框架断路器分位；

48、所述第三顺控停电状态为：根据综合保护装置内的开关量，通过第一层控制逻辑判据，得到高压断路器分位，同时根据高压断路器局部位置的颜色标识图，通过第二层控制逻辑判据，得到高压断路器分位，同时根据带电显示器的有无电标识图，通过第三层控制逻辑判据，得到高压断路器分位。

49、采用上述进一步方案的有益效果为：本发明提供各顺控停电状态，能够准确地识别出分闸操作是否执行到位，为准确发送下一步控制指令和执行下一步操作提供逻辑验证基础。

50、针对于本发明还具有的其他优势将在后续的实施例中进行更细致的分析。