一种变电站物联网设备接入汇控箱的制作方法

本实用新型实施例涉及变电站物联网设备技术领域，具体涉及一种变电站物联网设备接入汇控箱。

背景技术：

改革开放以来，我国电力工业发展迅猛，变电站综合自动化建设开始在全国电力行业兴起，开启了无人值守变电站建设的步伐。

目前，变电站大概有如下几类在线监测系统：变压器/电抗器在线监测装置、断路器/gis在线监测装置、电容型设备/避雷器在线监测装置、电能量采集系统和其他设备在线监测装置。除了各类在线监测装置以外，变电站一般还装设有图像监控系统、电子围栏等在线监测设备。

无论是变电站综合自动化系统，还是各类在线监测设备，都离不开一个数据采集与传输的环节，在变电站内完成数据采集与封装。对于综合自动化系统而言，四遥量(遥信、遥测、遥调、遥控)一般都是从就地电气单元通过控制电缆传送到主控室，再通过综合自动化屏内测控装置转换为数字信号。对于部分500kv变电站，控制电缆连接到保护小室而不是直接上到主控室。对于各类在线监测装置，一般都是就地将监测信息转换为数字信号，然后通过以下方式传输监测信息与控制信号：rs485/232线缆、网线和无线wifi。

在变电站内完成数据采集与封装之后，综合自动化数据接入到调度自动化系统。各类在线监测设备数据则是接入到各自的主站系统，例如：电能量采集系统主站、视频监控主站。各类在线监测系统的主站可能设置在供电局，也可能设置在省公司。

目前变电站还有大量的设备在线监测、辅助设施在线监测正在等待实施，这些在线监测系统均需要铺设大量的数据传输缆线在电缆沟，连接到主控室或通信机房，通过中转单元将监测信号传到远方。

近年来，物联网技术发展突飞猛进，泛在电力物联网的发展已经拉开了序幕。对变电站而言，大量安装各种类型的传感器，实现变电站的全景感知，为变电站智能化建设打下坚实的基础，各种类型泛在电力物联网传感器信息的传输势必需要在变电站电缆沟中铺设大量的传输电缆。面对海量的泛在电力物联网传输信号，大量需要铺设在电缆沟中的电缆，目前大多数变电站的电缆沟已经不具备这样的容量。

技术实现要素：

为此，本实用新型实施例提供一种变电站物联网设备接入汇控箱，以解决现有技术中由于海量的泛在电力物联网传输信号需要大量铺设在电缆沟中的电缆而导致目前大多数变电站的电缆沟数据传输通道容量不够大的问题。

为了解决上述问题，本实用新型实施例提出一种变电站物联网设备接入汇控箱，采用光纤主通道，通道数据容量大，能够满足变电站内海量的泛在电力物联网传输信号的传输要求，实现远程对变电站的全景感知，促进变电站智能化的发展。

为了实现上述目的，本实用新型实施例提供如下技术方案：

根据本实用新型实施例的第一方面提供一种变电站物联网设备接入汇控箱，包括箱体和模块安装支撑架；

所述支撑架的左侧设有左集成线槽71，在左集成线槽71左侧是左电压端子排，安装板的右侧设有右集成线槽72，右集成线槽72的外侧是右遥信端子排；

在安装板中间自上而下设置电源管理模块1、温控除湿模块2、串口联网模块3、通讯模块4、光纤转换模块5和隔离模块6；

所述电源管理模块1通过左电压端子排连接变电站ups电源屏的ac220v电源；所述电源管理模块1包括直流电源输出端，通过左电压端子排的端子连接到各个物联网设备，为物联网设备提供直流电源；同时为温控除湿模块2、串口联网模块3、通讯模块4、光纤转换模块5和隔离模块6提供交流或直流电源；

所述温控除湿模块2，包括信号输出端，所述信号输出端连接通讯模块4，将检测到的汇控箱体内部的温度和湿度信息转换为统一的tcp/ip信号发送至通讯模块4；

所述串口联网模块3，具备若干rs485/rs232端口，通过右遥信端子排的端子与各个物联网设备的信号接口连接，所述串口联网模块3将各个物联网设备的信号转换为统一的tcp/ip信号；

所述串口联网模块3的rj45端口与通讯模块4相连；将各个物联网设备的tcp/ip信号发送给通讯模块4；

所述通讯模块4的若干输出信号端口与光纤转换模块5相连，所述通讯模块4将tcp/ip信号通过光纤转换模块5发送至变电站子站服务器，将变电站子站服务器的指令下达所述温控除湿模块2和所述串口联网模块3；所述通讯模块4还与其他从汇控箱的通信模块通信；

所述光纤转换模块5，将统一的tcp/ip信号转换为光信号，通过光缆发送至变电站子站服务器；或将变电站子站服务器光信号转换为电信号，输入到通讯模块4；

所述隔离模块6，包括“就地/远方”开关(61)，通过开关选择是否将通讯模块4与变电站子站服务器相连。

进一步地，所述变电站物联网设备接入汇控箱还包括一个照明装置9。

进一步地，所述通讯模块4包括有线通讯模块和无线通讯模块；

所述有线通讯模块，支持tcp/ip协议；将rs485/rs232信号转换为tcp/ip协议信号输入网络交换机；可使用光缆或网线进行通讯；

所述无线通讯模块，支持lora数据传输技术及5g传输技术，通过5g数据sim卡将数据上传至变电站子站服务器。

进一步地，所述通讯模块4包括主汇控箱通讯模块和从汇控箱通讯模块，所述主汇控箱通讯模块用于将整个环网中数据传送至子站服务器，所述从汇控箱通讯模块通过光缆与主汇控箱通信。

进一步地，所述光纤转换模块，包括光纤熔纤盒和光纤收发器，所述光纤熔纤盒将光缆与尾纤连接，所述光纤收发器将接入汇控箱的光信号转换为电信号或将汇控箱内电信号转换为光信号。

进一步地，所述串口联网模块3，用于采集物联网设备的rs485开关量信号、rs485模拟量信号、rs232开关量信号、rs232模拟量信号；所述串口联网模块3，通过plc对物联网设备信号隔离。

进一步地，所述“就地/远方”开关，当选择“就地”时，所述通讯模块4不会将实时监测数据上传；当选择“远方”时，所述通讯模块4正常上传数据。

进一步地，安装位置距离变电站子站服务器超过100米的所述物联网设备接入汇控箱，通过汇控箱中的光纤转换模块5，连接敷设光缆至子站服务器处，接入子站服务器rj45端口。

进一步地，对于安装位置距离变电站子站服务器小于100米的所述物联网设备接入汇控箱，通过pvc管材敷设六类屏蔽双绞线，从汇控箱中通讯模块4的rj45端口连接至子站服务器rj45端口。

与现有技术相比，本实用新型实施例具有如下优点：

1、本实用新型实施例在变电站内合理布置物联网设备接入汇控箱，对变电站区域内的物联网设备，可根据就近选择的原则，将设备信号接入汇控箱中，且可从汇控箱引出适合设备使用的动力电源，解决了安装设备所需的大量线材及敷设线材所需的大量人力资源的问题；

2、本实用新型实施例的汇控箱内置串口联网模块，提供开放的接入端口，可将相同通信规约的设备信号接入同一端口，通过tcp/ip协议传送至主控楼子站服务器，各个需求数据的后台系统405可通过访问子站服务器获取相应数据；

3、本实用新型实施例的汇控箱提供“就地/远方”开关，“就地”选项提供现场调试，试验时使用，“远方”选项提供数据上传使用，解决了设备调试、试验时各系统频繁告警的问题；

4、本实用新型实施例的汇控箱内置温湿度监测装置，并具有通风除湿装置，使用科学的防火防潮防小动物封堵措施，杜绝火灾、凝露、小动物等安全隐患，提供良好的设备运行环境；

5、本实用新型实施例在变电站内布置多个物联网设备接入汇控箱，通过sdh自愈环形网络拓扑结构的组网方法，使用两条光缆将汇控箱连接成环，解决了树形网络拓扑、星型网络拓扑对根的依赖问题。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型的实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是示例性的，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图引伸获得其它的实施附图。

本说明书所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本实用新型可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本实用新型所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本实用新型所揭示的技术内容能涵盖的范围内。

图1为本实用新型实施例提供的变电站物联网设备接入汇控箱内部结构主视图；

图2为本实用新型实施例提供的变电站物联网设备接入汇控箱的模块连接示意图；

图3为本实用新型实施例提供的变电站物联网设备接入汇控箱的内部结构分布后视图；

图4为本实用新型实施例提供的变电站物联网设备根据实际情况布置的双光缆以sdh环网拓扑的示意图。

1、电源管理模块2、温控除湿模块3、串口联网模块

4、通讯模块5、光纤转换模块6、隔离模块

9、照明装置10、控制拓展面板11、无线通讯预留面板

51、第一光缆52、第二光缆61、“就地、远方”开关

71、左集成线槽72、右集成线槽81、dc24v电压端子

82、dc12v电压端子83、ac220v电压端子84、右遥信端子

401、物联网设备402、汇控箱403、环网光缆

404、综合数据网405、后台系统406、子站服务器

具体实施方式

以下由特定的具体实施例说明本实用新型的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本实用新型的其他优点及功效，显然，所描述的实施例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。

为解决现有技术中由于海量的泛在电力物联网传输信号需要大量铺设在电缆沟中的电缆而导致目前大多数变电站的电缆沟数据传输通道容量不够大的问题，需在变电站适当位置布置本实用新型实施例的物联网设备接入汇控箱，将物联网设备401监测信号包括开关量、模拟量和tcp/ip协议接入信号，使用串口联网模块3处理物联网设备401监测信号，然后通过网络线缆将信号接入到变电站子站服务器406，变电站、集控中心后台系统405可通过综合数据网404访问子站服务器406，实现对变电站物联网设备401的远程监控。本实用新型实施例的物联网设备接入汇控箱(以下文中简称汇控箱402)结构如图1所示，包括：电源管理模块1、温控除湿模块2、串口联网模块3、通讯模块4和隔离模块6。还包括若干空置拓展面板如控制拓展面板10和无线通讯预留面板11。

所述电源管理模块1，用于为汇控箱402内设备供电及汇控箱402所涉及的物联网设备401供电。所述电源管理模块1具备整流滤波功能，通过变电站ups电源屏引入ac220v不间断电源连接到ac220v电压端子83，采取降压-整流-滤波-稳压的方式，将ac220v交流电变成直流不间断电源，可提供dc12v、dc24v以及ac220v不间断电源；

所述电源管理模块1具备拓展功能，将dc12v、dc24v电源接入两侧电压端子，供更多设备使用；

如图2所示，所述电源管理模块1具备过流保护功能，通过设置在电源管理模块1中的保险丝，在电路电流超过额定值时熔断保险丝，保护设备安全。当汇控箱402覆盖区域安装物联网设备401时，可从汇控箱402内左电压端子排处敷设铠装线缆至物联网设备401安装处，从而缩短布线距离，降低物联网设备401安装成本。左电压端子排包括dc24v电压端子81、dc12v电压端子82、和ac220v电压端子83；

所述温控除湿模块2，用于对汇控箱402进行温湿度监测、通风和除湿，将所述温控除湿模块2通过通讯模块4接入变电站子站服务器，实现温湿度在线监测，远程通风、除湿控制，温湿度与通风、除湿智能联动。

所述串口联网模块3，用于将rs232/rs485的开关量信号及模拟量信号转换为tcp/ip协议信号。

所述串口联网模块3具备端口拓展功能，接入右遥信端子84使用。

所述串口联网模块3具备plc隔离功能，通过plc对物联网设备401信号隔离，可将规约相同的多组开关量/模拟量信号并为一组且互不干扰，提高了汇控箱402的可拓展性。

所述通讯模块4，用于将汇控箱402所涉及的物联网设备401监测信号上传至子站服务器406，包括有线通讯模块和无线通讯模块。有线通讯模块支持tcp/ip协议。汇控箱402接入rs485/rs232信号，通过串口联网模块3将rs485/rs232信号转换为tcp/ip协议汇入通讯模块4；无线通讯模块支持lora远程无线通信数据传输技术及5g传输技术，并具备5g数据sim卡槽。

所述有线通讯模块具备光电互转功能，如果通信距离过长可通过光电互转功能使用光缆进行通信。

所述无线通讯模块具备5g通信技术，通过设备内置5gsim卡槽安装南方电网5g物联网卡，将数据上传至指定服务器。

所述光纤转换模块5，包含光纤熔纤盒，光纤收发器，使用光纤熔纤盒将光缆与尾纤连接，使用光纤收发器将光信号转换为电信号，或将电信号转换为光信号，提供远距离通信使用。

所述隔离模块6，包括“就地/远方”开关(61)，通过开关选择是否将通讯模块4与变电站子站服务器相连，是否将实时监测数据上传至各个系统；当选择“就地”时，装置不会将实时监测数据上传，各个系统下发采集命令时，装置将回复“调试”状态；当选择“远方”时，装置正常上传数据，各个系统可正常采集数据。

实施例1

如图3所示，本实用新型实施例的物联网设备接入汇控箱包括一个电源管理模块1，采用ac220v供电，接ac220v电压端子，输出为dc12v、dc24v，将输出的直流电源接入dc24v电压端子81、dc12v电压端子82，供物联网设备401动力电源接入；

一个温控除湿模块2，通过通讯模块4连接入网，实时监测汇控箱温度和湿度，智能通风除湿远程控制，温湿度监控与通风除湿智能联动；

一个串口联网模块3，通过485通信线缆接入右侧遥信端子，将相同通信规约的物联网等设备的485信号并接入右侧遥信端子中，通过串口联网模块3使用tcp/ip协议接入通讯模块4后传送至子站服务器406；

一个通讯模块4，使用环网光缆403将主汇控箱、从汇控箱通过环网拓扑的形式连接成环，主汇控箱承接了整个环网中数据传送至子站服务器406的功能，通过第二光缆52连接子站服务器406，从汇控箱只通过第一光缆51与主汇控箱通信；

一个光纤转换模块5，包括光纤熔纤盒、光纤收发器，可实现光转电、电转光的数据进出站服务；

所述汇控箱402两侧具有左集成线槽71，右集成线槽72，箱内线缆通过集成线槽整理，整齐美观；

所述汇控箱402还包括一个照明装置9，通过设置在汇控箱402内的行程开关控制，打开箱门自动亮灯。

所述汇控箱402还包括若干空置拓展模块。

为实现变电站物联网设备401监测信号上传及达到实用新型目的所提及的方面，需在变电站适当位置布置所述汇控箱402，将物联网设备401的监测信号接入，所述监测信号可以是开关量、模拟量，亦可以是tcp/ip协议信号，使用串口联网模块3处理物联网设备401开关量、模拟量信号，然后通过网络线缆将信号接入到变电站子站服务器406，变电站、集控中心后台系统405可通过综合数据网404访问子站服务器，实现对变电站物联网设备401的远程监控。

变电站将根据实际情况设置3-5个汇控箱402，如图4所示，通过双光缆以sdh环网拓扑的形式将汇控箱402连接成环，一条为主线路，一条为备用线路；设置一个主汇控箱，其余环内汇控箱为从汇控箱，将主汇控箱接入子站服务器，默认使用主线路通信，若主线路出现问题，环网可自动切换为备用线路通信，当主线路故障恢复之后，系统可自动切换回主线路通信，同时封堵备用线路端口，达到网络自愈的目的。

本实用新型实施例所述汇控箱402采集rs485开关量信号和采集rs485模拟量信号；

rs485传输距离为1200米，通过敷设rvvp控制电缆，从物联网设备401所在位置布设至汇控箱402处，将物联网设备401信号从物联网设备401引至所述汇控箱402内预留的485开关量/模拟量遥信端子。

本实用新型实施例所述汇控箱402采集rs232开关量信号和采集rs232模拟量信号；

rs232传输距离为15米，通过敷设rvvp控制电缆，从物联网设备401所在位置布设至汇控箱402处，将物联网设备401信号从物联网设备401引至汇控箱402内预留rs232开关量/模拟量遥信端子。

对于设备安装位置距离物联网设备接入汇控箱402超过15米，并且设备只支持rs232传输的，可将rs232转换为rs485，通过敷设rvvp控制电缆，从物联网设备401所在位置布设至汇控箱402处，将物联网设备401信号从物联网设备引至汇控箱402内预留的485开关量/模拟量遥信端子。

本实用新型实施例的汇控箱402采集tcp/ip协议信号采集；

对于传输距离不超过100米的tcp/ip协议信号，通过pvc管材敷设六类屏蔽双绞线至汇控箱402，接入通讯模块4的rj45端口。

对于传输距离超过100米的tcp/ip协议信号，通过光纤收发器将rj45转换为光纤，再敷设光缆至所述汇控箱402的光纤转换模块5处，通过光纤转换模块5接入通信模块4的rj45端口。

为我们所知的，所有设备正常运行都需要动力，而物联网设备401的动力来源为直流电源，通过敷设铠装电缆，从物联网设备401处布设线缆至所述汇控箱402的dc24v电压端子81和dc12v电压端子82处，根据物联网设备401动力需要引出dc12v/dc24v电源至物联网设备处，提供设备运行动力。

本实用新型实施例的物联网设备接入汇控箱采集监控信号并上传。

物联网设备401监测信号需通过综合数据网404上传至各个后台系统405，对于物联网设备接入汇控箱402的安装位置距离子站服务器406超过100米的，可通过装置中光纤转换模块5，连接敷设光缆至子站服务器406处，接入子站服务器rj45端口。

对于汇控箱402安装位置距离子站服务器406小于100米的，可通过pvc管材敷设六类屏蔽双绞线，从装置中通讯模块4rj45端口连接至子站服务器406rj45端口。

通过子站服务器406对各汇控箱402汇集设备的数据进行处理后，形成统一规约的数据集合，存储在子站服务器中，并将子站服务器连接至综合数据网404。

子站服务器406提供开放的数据接口，变电站、集控中心后台系统可通过接入综合数据网404，访问子站服务器406以获取数据，下发联动控制指令等。

本实用新型实施例通过合理布置汇控箱402，对变电站内一个区域的物联网设备401信号进行汇总，缩短了物联网设备401安装时敷设线缆距离，解决了因敷设线缆距离过长所引起的信号衰减、电压降低等问题，同时降低了设备安装成本，提供了一个物联网设备401安装的便捷环境，利用串口联网模块对信号进行转换，将rs485/rs232信号转换为tcp/ip信号，利用通讯模块4转发物联网设备401的数据到子站服务器406，通过将子站服务器406接入综合数据网，实现了远程、实时的汇流监测，提高了工作效率。对国家智能变电站的发展起到了积极的作用。

虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施例对本实用新型作了详尽的描述，但在本实用新型基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本实用新型精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本实用新型要求保护的范围。