一种物联网油井控制与保护装置的制作方法

1.本实用新型涉及配电控制技术领域，具体涉及一种物联网油井控制与保护装置。


背景技术：

2.抽油机(俗称磕头机)是石油开采中的必备设备。一般来说，每个原油生产井都至少使用一台抽油机，将深藏在地下或海水中的石油通过抽油管抽出。通过抽油机设备对油井进行开采，通常需要对抽油机设备进行监测和控制，同时对用电进行计量保护。
3.现有的抽油机通过一体式配电箱对抽油机进行运维控制，在配电箱内部设置传统电表、控制开关等组件，传统电能表不连接集抄系统就无法实现电压、电流、功率、分时用电情况的实时检测和历史数据追踪需求，无法对负载电能进行分时计量，更无法及时实施与分时计量的联动控制，不满足“避峰填谷”控制要求，控制开关直接对抽油机进行启停控制，也需要工作人员实时监控操作，工作量大。传统的控制与保护电气器件等需要进行经常整体关闸维修，用户体验感差。


技术实现要素：

4.因此，本实用新型要解决的技术问题在于克服现有技术中的配电箱内电表结构和控制器等需要工作人员实时监控操作的缺陷，从而提供能够实现远程智慧运维，器件布置合理，满足抽油机“避峰填谷”运行的一种物联网油井控制与保护装置。
5.为了解决上述问题，本实用新型提供的一种物联网油井控制与保护装置，包括：
6.配电箱，所述配电箱包括第一配电室和第二配电室；
7.开关组件，包括第一开关和第二开关，所述第一开关固定设置在所述第一配电室内，所述第二开关设置在所述第二配电室内；所述第一开关的进线端连接外部电源，所述第一开关的出线端连接所述第二开关的进线端；
8.电表结构，所述电表结构的安装端固定安装在所述第一配电室配电设备内，所述电表结构的输出端与所述第一开关连接，控制切断装置供电；
9.控制器和网关连接器，所述控制器的安装端固定安装在所述第二配电室内，所述控制器的进线端连接所述第二开关的出线端，所述网关连接器固定安装在所述第一配电室内，所述网关连接器与所述电表结构和控制器通信连接，且所述网关连接器与终端设备通信连接；
10.电容补偿结构，所述控制器的出线端连接电容补偿结构，所述电容补偿结构设置在所述第二配电室内。
11.可选地，上述的物联网油井控制与保护装置，所述电容补偿结构包括：电容切换接触器和无功补偿电容，所述电容切换接触器的进线端与所述控制器的出线端连接；所述无功补偿电容的进线端与所述电容切换接触器的出线端相连接。
12.可选地，上述的物联网油井控制与保护装置，所述控制器和所述电容补偿结构的数量相等。
13.可选地，上述的物联网油井控制与保护装置，所述控制器为智能型cps。
14.可选地，上述的物联网油井控制与保护装置，所述网关连接器还包括供电电源，所述供电电源与网关连接器电性连接，适于为网关连接器提供电源。
15.可选地，上述的物联网油井控制与保护装置，所述开关组件还包括第三开关和/或第四开关，所述第三开关和/或第四开关为备用回路的开关，所述第三开关和/或所述第四开关安装在所述第二配电室内，且所述第三开关和/或所述第四开关的进线端与第二开关相连，适于控制抽油机主体设备以外的辅助设备。
16.可选地，上述的物联网油井控制与保护装置，所述第一开关、第二开关、第三开关均为塑壳断路器，第四开关为小型断路器。
17.可选地，上述的物联网油井控制与保护装置，还包括安装组件，所述安装组件包括：导轨，固定安装在所述第一配电室内，所述电表结构和网关连接器的安装端安装在所述导轨上；熔断器安装座，固定安装在所述导轨上，适于放置熔断器；所述熔断器安装座、网关连接器和供电电源依次安装在所述导轨上。
18.可选地，上述的物联网油井控制与保护装置，还包括零线排组，包括第一零线排和第二零线排，通过绝缘件固定安装在所述配电箱内，所述第一零线排安装在所述第一配电室内，所述第二零线排安装在所述第二配电室内。
19.本实用新型具有以下优点：
20.1.本实用新型提供的物联网油井控制与保护装置，设置电表结构、控制器和网关连接器以及电容补偿结构，网关连接器将电表结构和控制器收集到的信息进行整合传输至终端设备，并将终端设备的指示传输给控制器进行抽油机的接通、分断控制和电容补偿的投切等动作，实现全面的数据监控和远程控制。
21.2.本实用新型提供的物联网油井控制与保护装置，将配电箱一分为二，将需要进行监测查看的控制器等设置在第二配电室内，在需要监测查看或者维修时仅需打开第二配电室，关断第二开关即可，无需打开整个配电箱，能有有效保护电表结构、网关连接器等免受外部灰尘等杂质干扰损坏。
22.3.本实用新型提供的物联网油井控制与保护装置，设置电容补偿结构进行就地电容补偿，电容补偿结构设置在配电箱内，装在抽油机设备附近，距离短，可以最大程度地降低线损，补偿效果好，使用灵活，能够最大程度的提高抽油机的效率。
23.4.本实用新型提供的物联网油井控制与保护装置，控制器为智能型cps，电表结构为智能电表，智能型cps与智能电表将采集到的数据信息传输到物联网网关，物联网网关对信息进行整合，传输到终端设备，实现远程智慧运维，结合智能电表的尖峰平谷检测，实施抽油机的“避峰填谷”控制，控制科学，可靠性高。
24.5.本实用新型提供的物联网油井控制与保护装置，设置有备用回路保护装置，通过设置能够承载不同负载的开关控制抽油机其它辅助设备，进行临时的控制保护，充分合理地承载不同辅助设备，效能高，结构合理。
附图说明
25.为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体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
中的附图是本实用新型的一些实施方式，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，还可以根据这些附图获得其他的附图。
26.图1为本实用新型提供的物联网油井控制与保护装置的整体示意图；
27.图2为图1中a部分所示的第一零线排的放大图；
28.图3为图1中b部分所示的第二零线排的放大图；
29.附图标记说明：
30.1、配电箱；11、第一配电室；12、第二配电室；
31.2、开关组件；21、第一开关；22、第二开关；23、第三开关；24、第四开关；
32.3、电表结构；
33.4、控制器；
34.5、电容补偿结构；51、电容切换接触器；52、无功补偿电容；
35.6、网关连接器；61供电电源；
36.71、导轨；72、熔断器安装座；
37.81、第一零线排；82、第二零线排；83、绝缘件。
具体实施方式
38.下面将结合附图对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述，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。
39.在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”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实用新型和简化描述，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实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
40.在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“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实用新型中的具体含义。
41.此外，下面所描述的本实用新型不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。
42.实施例1
43.结合图1-图3，本实施例提供了一种物联网油井控制与保护装置，包括：配电箱1、开关组件2、电表结构3、控制器4和网关连接器6以及电容补偿结构5。
44.其中，配电箱1包括第一配电室11和第二配电室12；开关组件2包括第一开关21和第二开关22，第一开关21固定设置在第一配电室11内，第二开关22设置在第二配电室12内，第一开关21的进线端连接外部电源，第一开关21的出线端连接第二开关22的进线端；电表结构3的安装端固定安装在第一配电室11内，电表结构3的输出端与所述第一开关21连接，
控制切断装置供电；控制器4的安装端固定安装在第二配电室12内，控制器4的进线端连接第二开关22的出线端，网关连接器6固定安装在第一配电室11内，网关连接器6与电表结构3和控制器4通信连接，且网关连接器6与终端设备通信连接；控制器4的出线端连接电容补偿结构5，电容补偿结构5设置在第二配电室内。
45.具体地，将配电箱1一分为二，分别设置第一开关21和第二开关22，第一开关21作为整个配电箱1的总开关，第二开关22控制第二配电室12，第一配电室11和第二配电室12分别设置开关门，可以是横向并列设置也可以是上下设置，不做限定；在本实施例中，将需要人员进行监测查看的控制器4设置在第二配电室12内，在需要监测查看或者维修时仅需打开第二配电室12，关断第二开关22即可，无需打开整个配电箱1，能有有效保护电表结构3、网关连接器6等免受外部灰尘等杂质干扰损坏。
46.此外，本实施例的物联网油井控制与保护装置设置电表结构3、控制器4和网关连接器6，电表结构3为智能电表，实时监控抽油机的用电量，当用电量达到终端设备设定的电量值时，驱动第一开关21断开，切断整个装置供电，并将监测到的用电已达设定值的信息传输给网关连接器6；控制器4采集抽油机工作时的电流和运行故障信息等，将这些数据信息通过现场组线连接到网关连接器6。网关连接器6将电表结构3和控制器4收集到的信息进行整合传输至终端设备，并将终端设备的指示传输给控制器4进行抽油机的接通、分断控制和电容补偿的投切等动作，同时可以控制发出故障警报，实现全面的数据监控和远程控制。
47.如图1所示，本实施例提供的物联网油井控制与保护装置的电容补偿结构5包括电容切换接触器51和无功补偿电容52，其中，电容切换接触器51的进线端与控制器4的出线端相连接，无功补偿电容52的进线端与电容切换接触器51的出线端相连接。将无功补偿电容52与抽油机的电机并接，控制器4根据终端设备的指令将电容切换接触器51、无功补偿电容52、抽油机电机同时投切，控制电容切换接触器51与无功补偿电容52接通实现就地电容补偿，补偿抽油机电机的无功消耗。电容补偿为就地补偿，电容补偿结构5设置在配电箱1内，装在抽油机设备附近，距离短，可以最大程度地降低线损，补偿效果好，使用灵活，能够最大程度的提高抽油机的效率。
48.另外，控制器4和电容补偿结构5在数量设置上相等，在本实施例中，如图1所示，控制器4、电容切换接触器51、无功补偿电容52均设置为5个，当然，数量不作严格限定，根据具体工况进行选择设定即可。
49.具体而言，本实施例的控制器4为智能型cps产品，即控制与保护开关电器(control and protective switching devices)。在本实施例中，智能型cps作为物联网油井控制与保护装置的控制器4，能够有效收集抽油机工作电流和运行故障信息等，将这些数据信息通过现场组线的形式连接传输至网关连接器6，进一步传输至终端设备，再根据终端设备的指示发出工作指令进行远程控制，接通抽油机并执行电容补偿或者断开抽油机断开电容补偿，同时也能根据控制器4检测到的抽油机运行故障进行断开抽油机供电，对抽油机进行保护，控制稳定可靠，解决了抽油机控制与保护的协调配合问题，提高装置的使用寿命，减少维修更换频次。
50.如图1所示，网关连接器6为物联网网关，供电电源61与网关连接器6电性连接，为网关连接器6供电。在本实施例中，网关连接器6与电表结构3和控制器4通过屏蔽双绞线进行连接，即智能型cps和智能电表通过屏蔽双绞线连接至网关连接器6，通过屏蔽的方式，减
少了衰减和噪音，从而提供了更加完整的电子信号。
51.另外，如图1所示，开关组件2还包括第三开关23和第四开关24，第三开关23和第四开关24为备用回路的开关，第三开关23和第四开关24安装在第二配电室12内，且第三开关23和第四开关24的进线端与第二开关22相连，适于控制抽油机主体设备以外的辅助设备，作为装置的备用控制回路开关，进行临时控制保护，第三开关23和第四开关24可以选择性只执行第三开关23或者第四开关24，也可以同时执行，根据抽油机现场工作情况进行选择即可。
52.具体地，第一开关21、第二开关22、第三开关23均为塑壳断路器，通常适于控制不超过630a电流负载的回路，在本实施例中，设定负载不超300a，能够有效承载且不造成浪费，第一开关21为配电箱1总开关，第二开关22为第二配电室12开关，第三开关23为备用回路中活动负载诸如注水泵体等的开关，通常适于承载125a以上的负载；第四开关24为小型断路器，适于控制承载80-120a的稳定负载，比如照明设备等。
53.另外，本实施例提供的物联网油井控制与保护装置还包括安装组件，如图1所示，安装组件包括：导轨71和熔断器安装座72，其中，导轨71固定安装在第一配电室11内，电表结构3和网关连接器6的安装端安装在导轨71上；熔断器安装座72固定安装在导轨71上，在工作需要时放置熔断器；熔断器安装座72、网关连接器6和供电电源61依次安装在导轨71上，三者卡接在导轨71上，能够沿导轨71滑动进行位置调整，安装和拆卸方便。
54.如图1-图3所示，物联网油井控制与保护装置还包括零线排组，包括第一零线排81和第二零线排82，二者均通过绝缘件83固定安装在配电箱1内，第一零线排81安装在第一配电室11内，第二零线排82安装在第二配电室12内，能够从总线上分出多条零线给各支路供电，起到分流回路的作用。
55.显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。