针对传统10kV箱式变电站（简称箱变）缺少运行环境和设备的远程监控,10kV化程度低,人工巡检成本高,供电安全可靠性低等问题,本文以某高校学生公寓10kV智能箱变设计为工程背景,设计了基于物联网的10kV智能箱变系统。智能箱变一次系统与传统10kV箱变相同,本文侧重于基于物联网的10kV智能箱变远程监控系统的设计。基于物联网的10kV智能箱变远程监控系统由感知层、通讯层和应用层3部分组成。感知层智能箱变现场总线选用RS485串行通信总线组成局域网,负责传感器数据采集并传送至现场控制器。箱变现场总线局域网设计以现场控机制器为核心,包括微保护装置、智能网络电表和智能无功补偿控制器等二次系统设备,以及温湿度、烟雾、水浸传感器等环境检测设备。现场控制器的设计选用STM32嵌入式微处理器,包括LCD显示屏、语音报警模块、继电器和GPRS通信模块等。现场控制器选用μC/OS-Ⅲ嵌入式实时操作系统进行应用程序的设计开发。通信层选用GPRS无线通信,负责现场控APP与云平台之间数据的双向传输。应用层在机智云平台开发箱变远程监控系统和手机APP,负责箱变运行数据的存储、分析和处理等。该系统经过长时间的实验室设计、制作和整体测试,实现了用户通过电脑WEB或手机APP远程监控箱变温湿度、烟雾报警和基坑积水等环境参数,以及电流、电压、频率和功率因数等电气参数和设备工作状态等功能。当箱变运行出现异常或故障,监控系统自动判断故障等级,并通过箱变现场警铃、手机APP、短信和电话等不同组合方式报警,通知相关工作人员及时排除故障隐患,预防电气事故的发生。系统目前运行情况良好,可进一步安装到10kV箱式变电站进行现场运行测试。基于物联网的10kV智能箱变远程监控系统成本低,性价比高,适用箱变和配电室的远程监控和集中管理,可以大幅度提高于学校、企业、小区的配电设备的智能化水平和供电安全可靠性,具有良好的应用前景和社会经济价值。
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