CN101783530B - 基于物联网的变电站智能监测与辅助控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明针对目前变电站配置的图像监视、安全警卫、火灾报警、主变消防、给排水、采暖通风等辅助生产系统，依然是各自独立的、不具备智能对话功能的小型自动化装置而形成多个信息孤岛的实际情况，提出一种基于物联网的变电站智能监测与辅助控制系统，其可以凭借物联网的技术优势，综合变电站目前存在的各辅助系统，从而形成统一的变电站智能监测与辅助控制平台。

Description

基于物联网的变电站智能监测与辅助控制系统

技术领域

本发明涉及一种变电站的电子监测控制系统，尤其是一种基于物联网的变电站智能监测与辅助控制系统。

背景技术

智能变电站是坚强智能电网的重要基础和支撑。具有信息化、自动化、互动化的特征，由先进、可靠、节能、环保、集成的设备组合而成。它以高速网络通信平台为信息传输基础，自动完成信息采集、测量、控制、保护、计量和监测等基本功能，并可根据需要支持电网实时自动控制、智能调节、在线分析决策、协同互动等高级应用功能。

目前变电站配置的图像监视、安全警卫、火灾报警、主变消防、给排水、采暖通风等辅助生产系统，依然是各自独立的、不具备智能对话功能的小型自动化装置，形成多个信息孤岛，需要更多的人工来关注、理解和处理这些设备的信息，没有达到智能变电站的智能运行管理的要求。除了实现变电站的智能运行管理外，验证站内人员的动作行为，减少站内人员的人为工作量也应该是智能变电站的另一个体现。

伴随着对智能变电站理解的不断深入，新的智能化功能要求将不断提出。从智能管理角度来看，搭建一个公用的监测辅助控制平台，集成所有的辅助系统功能，方便新的智能化功能扩充，有利于设备管理；规范各类辅助系统的信息传输传送方式及通信规约，有利于统一化管理；通过集成辅助系统的信息整理，有利于远方人员对站内状况全盘掌控，提高监管质量。

物联网技术实现了人类社会与物理系统的整合，通过自动、实时对设备进行识别、定位、追踪、监控并触发相应事件，实现了对设备的实时管理和控制。利用物联网技术，通过对外界的感知，构建传感网监测网络，对影响变电站运行的因素实施全方位智能监测。在传感网监测平台基础上可以建立一套全站公用的智能监测与辅助控制系统，集成目前图像监视、安全警卫、火灾报警、主变消防、采暖通风等辅助系统的系统功能，达到“智能监测、智能判断、智能管理、智能验证”要求，实现变电站智能运行管理。

智能监测是指对影响变电站运行的因素采用全方位、多手段的实时监测，自动评估变电站运行状态，减少人为工作量。是变电站实现自动化管理的前提。

智能判断是指在减少远方人员参与的前提下，根据监测的数据，评估变电站的运行状态，自动判出各类异常情况，生成处理方案，形成判断结果。

智能管理是指执行判断结果，实现辅助系统间的协调联动，消除异常情况造成的影响。形成异常情况处理过程报告，及时将结果上报远方集控中心。监测辅助系统的运行状态，执行远方集控中心的各项命令。

智能验证是验证站内人员的巡检、操作运行维护等行为的正确性，与站内人员行为实现互动，保证人员安全，避免事故发生。

在目前变电站配置的图像监视、安全警卫、火灾报警、主变消防、给排水、采暖通风等辅助生产系统，依然是各自独立的、不具备智能对话功能的小型自动化装置，而形成多个信息孤岛。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术中存在的不足，提供一种基于物联网的变电站智能监测与辅助控制系统，其可以凭借物联网的技术优势，综合变电站目前存在的各辅助系统，从而形成统一的变电站智能监测与辅助控制平台。

按照本发明提供的技术方案，所述基于物联网的变电站智能监测与辅助控制系统，包括变电站管理主机，其特征是：所述变电站管理主机连接多个辅助系统，变电站管理主机同时与集控站管理主机通过电力通信网连接起来。

所述辅助系统是指：一次设备运行温度在线监测子系统、避雷器泄漏电流在线监测子系统、防误操作子系统、视频图像监控子系统、周界防入侵子系统、塔架防盗在线监测子系统、SF₆气体密度在线监测子系统、火灾烟感探测子系统、动力环境在线监测子系统或水灾报警子系统。

所述一次设备运行温度在线监测子系统包括：第一主机、数据传输基站、设在需要监视运行温度的一次带电设备上的无线温度传感器，以及布设在电缆沟内电缆上的无线温度传感器和电缆沟的环境温度传感器；所述无线温度传感器和环境温度传感器通过无线传感器网络与数据传输基站通信，所述数据传输基站通过CAN总线或RS-485总线连接第一主机，第一主机与变电站管理主机连接。

所述避雷器泄漏电流在线监测子系统包括：避雷器在线监测装置通过无线传感器网络与数据传输基站通信，所述数据传输基站通过CAN总线或RS-485总线连接第二主机，第二主机与变电站管理主机连接。

所述视频图像监控子系统包括：数字化高清网络摄像头通过工业以太网与变电站管理主机相连接。

所述塔架防盗在线监测子系统包括：塔架上安装的螺丝防拆传感器、塔架倾斜传感器和震动传感器，所述传感器组成无线传感器网络与数据传输基站通信，所述数据传输基站连接变电站控制主机。

所述SF₆气体密度在线监测子系统包括：安装于监测现场的红外式传感器，所述红外式传感器采用有线RS-485或CAN总线的方式连接到变电站管理主机。

本发明的优点是：利用物联网的技术特点，综合变电站目前存在的各辅助系统，从而形成统一的变电站智能监测与辅助控制平台。

附图说明

图1为本发明的系统结构框图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。本发明的基于物联网的变电站智能监测与辅助控制系统主要由以下部分构成：集控站管理主机、变电站管理主机、一次设备运行温度在线监测子系统、避雷器泄漏电流在线监测子系统、防误操作子系统、视频图像监控子系统、周界防入侵子系统、塔架防盗在线监测子系统、SF₆(六氟化硫)气体密度在线监测子系统、火灾烟感探测子系统、动力环境在线监测子系统、水灾报警子系统。

如图1所示，变电站有一台管理主机，将各辅助系统综合到一起，实现统一的智能监测与辅助控制功能。变电站管理主机同时与集控站管理主机通过电力通信网连接起来，发送运行信息并从集控站管理主机接收控制命令。

基于物联网的智能化变电站一次设备运行温度在线监测系统采用DWT100无线数字温度监测装置为基础构建，DWT100无线数字温度监测装置采用了超低功耗的无线空中接口协议，该接口协议支持极低功耗超大占空比的无线传感器网络(WSN)，并具有极大的扩展空间，可以满足变电站无线平台的系列化产品应用。该子系统由1台主机、若干数据传输基站、多个设在需要监视运行温度一次带电设备上的无线温度传感器和若干布设在电缆沟内电缆上的无线温度传感器和电缆沟的环境温度传感器构成。主机会定时通过CAN总线或RS-485总线轮询各基站，各基站将收到的温度数据传输到主机，主机将总线温度数据进行处理并保存，同时将运行数据信息送到变电站管理主机。

避雷器在线监测装置是与DWT100无线数字温度监测装置共享控制主机和数据传输基站的同一WSN平台产品，避雷器在线监测装置还有泄漏电流传感器和电压监测传感器。控制主机通过分析避雷器的总泄漏电流，分析比对泄漏电流的3次谐波和同相序电压3次谐波，并辅助分析现场的避雷器工作环境温、湿度信息，当避雷器出现异常时，可以实时正确的发出告警信号，高可靠的实现避雷器的安全联网实时在线监控。

视频图像监控子系统采用数字化高清网络摄像头，通过工业以太网的形式在变电站内部与管理主机相连接，并通过电力通信网的形式与集控站管理主机相连接。

防误操作子系统采用基于视频图像的智能视频识别的技术手段实现，它和视频图像监控子系统共用同样的摄像头资源。

周界防入侵子系统是目标驱动型的新型周界安防系统，以多种传感器组成协同感知的网络，实现全新的目标识别、多点融合和协同感知，采用了震动探测器结合智能视频的多种传感器组成协同感知网络实现，该子系统采用有线RS-485或CAN总线或工业以太网的方式连接到变电站管理主机。

塔架防盗在线监测子系统是与DWT100无线数字温度监测装置共享控制主机和数据传输基站的同一WSN平台产品。塔架防盗在线监测子系统实现对于各类针对塔架的破坏行为以及潜在危险进行探测、智能识别并报警，实现对塔架的全方位安防及维护，杜绝事故隐患，满足塔架安装单位对于维护资产安全，保障正常生产的需求。采用螺丝防拆传感器、塔架倾斜传感器和震动传感器，塔架上安装的这些传感器节点将形成自组织网络，当发生敲击、拆卸塔架的行为或塔架发生倾斜时将触发报警信号，报警数据将通过基站传输至变电站控制主机。

SF₆气体密度在线监测子系统采用红外式传感器，实现对SF6气体的检测，24V有源供电。检测节点根据现场情况安装在不同位置，采用地址编号的方式与现场位置对应，根据各个SF6检测节点检测情况的差异实现漏点定位。SF6检测节点采用有线RS-485或CAN总线的方式连接到变电站管理主机。

根据变电站安装维护和监控实际，结合变电站管理的智能化、网络化的趋势，考虑系统的可靠性、扩充性、可控性，本系统基于已有产品为核心，以物联网技术理念集成已有成熟产品，通过读取火灾探测系统的告警信息，并综合视频图像识别，环境温度传感器等信息，实现对变电站火灾的智能化检测、报警和自动泡沫灭火的联动处理。火灾烟感探测子系统采用有线RS-485或CAN总线或工业以太网的方式连接到变电站管理主机。

本系统通过读取环境温湿度传感器信息、水浸传感器信息和漏水传感器信息，综合视频图像识别，实现对变电站空调、抽湿机、加热器的智能化远动控制，自动实现水浸、漏水报警和排水联动处理，动力环境在线监测子系统、水灾报警子系统采用有线RS-485或CAN总线或工业以太网的方式连接到变电站管理主机。

本发明利用物联网的技术优势，采用无线传感网实现变电站温度、湿度、水浸、塔架防盗等在线监控功能，采用有线485或CAN总线或工业以太网总线的方式实现视频监控、消防联动、SF₆在线监测、以及各辅助系统的控制，得以综合变电站目前存在的各辅助系统，从而形成统一的变电站智能监测与辅助控制平台。

Claims (1)

1.基于物联网的变电站智能监测与辅助控制系统，包括变电站管理主机，其特征是：所述变电站管理主机连接多个辅助系统，变电站管理主机同时与集控站管理主机通过电力通信网连接起来；

所述辅助系统是指：一次设备运行温度在线监测子系统、避雷器泄漏电流在线监测子系统、防误操作子系统、视频图像监控子系统、周界防入侵子系统、塔架防盗在线监测子系统、SF₆气体密度在线监测子系统、火灾烟感探测子系统、动力环境在线监测子系统和水灾报警子系统；

所述一次设备运行温度在线监测子系统包括：第一主机、数据传输基站、设在需要监视运行温度的一次带电设备上的无线温度传感器，以及布设在电缆沟内电缆上的无线温度传感器和电缆沟的环境温度传感器；所述无线温度传感器和环境温度传感器通过无线传感器网络与数据传输基站通信，所述数据传输基站通过CAN总线或RS-485总线连接第一主机，第一主机与变电站管理主机连接；

所述避雷器泄漏电流在线监测子系统包括：避雷器在线监测装置通过无线传感器网络与数据传输基站通信，所述数据传输基站通过CAN总线或RS-485总线连接第二主机，第二主机与变电站管理主机连接；

所述视频图像监控子系统包括：数字化高清网络摄像头通过工业以太网与变电站管理主机相连接；

所述塔架防盗在线监测子系统包括：塔架上安装的螺丝防拆传感器、塔架倾斜传感器和震动传感器，所述传感器组成无线传感器网络与数据传输基站通信，所述数据传输基站连接变电站控制主机；

所述SF₆气体密度在线监测子系统包括：安装于监测现场的红外式传感器，所述红外式传感器采用有线RS-485或CAN总线的方式连接到变电站管理主机。

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