CN102801216B - 一种变电站智能巡检系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种变电站智能巡检系统，包括数据采集子系统、数据通信子系统、服务器子系统和客户端子系统，所述的数据采集子系统通过数据通信子系统与服务器子系统连接，所述的服务器子系统和客户端子系统连接；所述的数据采集子系统采集变电站设备的图像和状态信息，并通过数据通信子系统上传至服务器子系统，所述的服务器子系统对接收的数据进行存储和显示，并对数据采集子系统进行远程控制，所述的客户端子系统从服务器子系统中随时获取无人值班变电站设备的历史信息，用于对其进行远程智能巡视。与现有技术相比，本发明具有将设备运行的状态信息、视频图像信息进行整合和集成，实现变电站巡视工作的可视化、智能化等优点。
Description
技术领域
本发明涉及一种变电站相关监测技术，尤其是涉及一种变电站智能巡检系统。
背景技术
为了完成对变电站内主变、母线、开关等主要一次设备运行状态的监控，需要对变电站进行定期的检查和维护。传统的变电站监控和巡视主要通过人工方式，对设备进行感官的简单定性判断。现今变电站检修由事后维修发展到周期性预防维修，但传统的周期性检修在新的形式下已经不适应：
(1)某些需要检修的设备没有检修，不需要的反复检修，造成了检修过剩。
(2)设备的检测大多都是离线检测，检测过程中的停电造成了电网供电的可靠性降低。
(3)随着检修设备数量的增加，造成人力和物力投入过大。
(4)在构建智能电网大环境下，电压、电流等各种模拟量已转化为光纤传输的数字信号，检修模式迫切需要转变。数字化变电站具有智能化的一次设备，网络化的二次设备，在运行过程中的各种实施状态是数字化后通过网络传递给二次设备，需要微电子技术、计算机技术、通信技术、测量检测技术等发展的支持。一方面传统的检修模式迫切需要转变，另一方面应运而生的数字化网络化监测系统需要得到发展。
此外变电站传统检修的存在以下问题：电力系统长期以来在保障设备可靠运行方面做了大量的工作，尤其以定检为例，在规定的时间内必须停电检修。定检在过去的常规变电站中，为电力系统的稳定运行起到了一定的促进作用，但是，随着技术的发展进步，也暴露出一些弊端。首先，定检存在一定的盲目性，不是站内所有设备都需要停电检修，而且检修本身也存在对设备的破坏性。其次，一次设备的动作次数是其寿命的重要象征，在检修期间的传动大大缩短了其工作寿命。大面积检修之后往往会给设备恢复正常状态留下伏笔，如二次回路接线不能恢复到位，软硬压板恢复不正确等。
发明内容
本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种变电站智能巡检系统。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
一种变电站智能巡检系统，其特征在于，包括数据采集子系统、数据通信子系统、服务器子系统和客户端子系统，所述的数据采集子系统通过数据通信子系统与服务器子系统连接，所述的服务器子系统和客户端子系统连接；
所述的数据采集子系统采集变电站设备的图像和状态信息，并通过数据通信子系统上传至服务器子系统，所述的服务器子系统对接收的数据进行存储和显示，并对数据采集子系统进行远程控制，所述的客户端子系统从服务器子系统中随时获取无人值班变电站设备的历史信息，用于对其进行远程智能巡视。
所述的数据采集子系统包括数据采集器、变电站设备状态采集模块和摄像机，所述的数据采集器通过无线方式分别与变电站设备状态采集模块、摄像机连接。
所述的数据采集器为带有RFID的PDA，所述的变电站设备状态采集模块带有RFID读写标签。
所述的变电站设备状态采集模块包括容性设备绝缘在线监测单元、避雷器在线监测单元、变压器油色谱在线监测单元、变压器局放在线监测单元、变压器铁芯接地电流监测单元、SF6气体密度及微水监测单元、断路器机械动作特性在线监测单元、红外成像在线监测单元、蓄电池在线监测单元和变电站环境监测单元。
所述的服务器子系统包括应用服务器、WEB服务器和数据库服务器，所述的应用服务器分别与数据采集子系统、WEB服务器和数据库服务器连接，所述的WEB服务器与客户端子系统连接。
所述的数据库服务器存储有数据采集子系统采集变电站设备的图像和状态信息，以及随时更新的变电设备标准缺陷库。
该系统采用定制巡视计划与临时巡视计划相结合的巡视任务管理方式。
该系统对于巡视过程中采集的缺陷信息形成柱状图、折线图或饼状图进行直观显示。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
1、将设备运行的状态信息、视频图像信息进行整合和集成，实现变电站巡视工作的可视化、智能化从而达到延长巡检周期或取代人工巡检；
2、为一次设备的状态检修和二次设备的在线监测提供了数据基础和实现手段，对一次设备进行在线数据分析和总结、状态观测，按照设备需要进行检修，对二次设备进行状态监测，对设备进行常规维护。
(1)智能一次设备状态检修：
目前在智能变电站开展状态检修包括配置用于监测系统主设备的传感器，或者由智能一次设备直接提供其功能。利用DL/T860提供的建模方法，建立设备状态检修的信息模型，构建具备较为可靠实用的状态监测预警算法和机制、支撑状态检修实践的专家系统。
智能一次设备可以根据状态检测信息来判断开关的当前工作状态，同时处于操作的准备状态。当电力系统故障、继电保护装置发出分闸信号或者正常操作命令后，智能一次设备根据一定的算法求得与开关工作状态对应的操作机构预定的最佳状态，并驱动执行机构将操作机构调整至该状态，从而实现最优操作；智能化开关能对其状态进行连续不断的监测，同时记录每次的开断情况，包括开断电流的大小、开断类型、是否发生拒分拒合现象等，短路时还应记录短路电流的变化过程，以便进行事故分析和开关维护。同时，也可通过断路器累积开断电流的大小来分析开关触头的烧蚀情况。利用所获的设备工作及状态信息，实现对设备状态的实时监测，并能够根据判别结果，进行相应的告警、保护等措施，保证一次设备的可靠性。
将一次设备的状态传感器置于智能终端内，实现一次设备的状态检修，可以简化检验项目，甚至取消定期检验。减少二次设备定期计划检修维护，降低检修费用，减少停电时间，进一步降低变电站全寿命周期成本。配置用于监测系统主设备的传感器包括变压器油中溶解汽体、局放监测、套管容性设备介损监测、全站避雷器放电计数漏电流在线监测。
(2)继电保护二次设备状态检修：
随着一次设备状态检修的推广，因检修设备而导致的停电时间将越来越短，客观上对电气二次不停电检修提出了新要求，电气二次设备的状态检测对象不是单一元件，而是一个单元或一个系统。充分利用IED本身具备状态检修的实施基础(包括：光纤通信系统、直流系统、回路系统、包括逻辑判断回路，软件功能等)，在智能化变电站中开发专用的系统软件，分析二次设备运行状态，直接实现状态检修。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。
实施例
如图1所示，一种变电站智能巡检系统，包括数据采集子系统1、数据通信子系统2、服务器子系统3和客户端子系统4，所述的数据采集子系统1通过数据通信子系统2与服务器子系统3连接，所述的服务器子系统3和客户端子系统4连接；所述的数据采集子系统2采集变电站设备的图像和状态信息，并通过数据通信子系统3上传至服务器子系统3，所述的服务器子系统3对接收的数据进行存储和显示，并对数据采集子系统1进行远程控制，所述的客户端子系统4从服务器子系统3中随时获取无人值班变电站设备的历史信息，用于对其进行远程智能巡视。
所述的数据采集子系统1包括数据采集器、变电站设备状态采集模块12和摄像机13，所述的数据采集器通过无线方式分别与变电站设备状态采集模块、摄像机13连接。所述的数据采集器为带有RFID的PDA11，所述的变电站设备状态采集模块12带有RFID读写标签。所述的变电站设备状态采集模块包括容性设备绝缘在线监测单元、避雷器在线监测单元、变压器油色谱在线监测单元、变压器局放在线监测单元、变压器铁芯接地电流监测单元、SF6气体密度及微水监测单元、断路器机械动作特性在线监测单元、红外成像在线监测单元、蓄电池在线监测单元和变电站环境监测单元。
所述的服务器子系统3包括应用服务器31、WEB服务器33和数据库服务器32，所述的应用服务器31分别与数据采集子系统2、WEB服务器33和数据库服务器32连接，所述的WEB服务器33与客户端子系统4连接。所述的数据库服务器32存储有数据采集子系统采集变电站设备的图像和状态信息，以及随时更新的变电设备标准缺陷库。
本系统的特点如下：
(1)灵活的定制扩展
系统提供定制巡视计划与临时巡视计划相结合的巡视任务管理，提供灵活的配置扩展方法执行巡视任务。
(2)图形化的分析
对于巡视过程中发现的缺陷可以按照多种条件形成柱状图、折线图、饼状图，直观的显示可以协助管理者比较准确的预测运行情况。
(3)应用RFID先进技术
采用PDA移动终端结合RFID无线射频技术实现到位监督，记录巡视结果，自动提示缺陷信息，并可采用录音、拍照、录像等辅助记录设备缺陷。
(4)人性化设计，界面友好
系统分析软件采用B/S架构，采用图形化视窗设计，兼容Windows操作风格，具备多客户端同时浏览、海量数据存储。运行人员操作简单，使用方便，非常容易掌握。
本系统功能
(1)添加和维护巡视点
将变电站按间隔(即设备单元)或设备建立巡视点，巡视点用电子标签进行标识，标示巡视人员现场巡视位置，与巡视点关联的是巡视设备和巡视内容。
(2)建立和维护变电设备标准缺陷库
为规范巡视人员对缺陷的描述，建立变电设备标准缺陷库，巡视人员在现场巡视发现缺陷时，可以选择标准缺陷库的内容进行填写，有利于检修人员对缺陷的理解和及时处理。
(3)建立和维护变电站巡视路线
通过设置巡视点的顺序建立巡视路线，规范巡视人员的巡视路线。
(4)读写电子标签
标识巡视点的电子标签内存巡视点编码，编码通过RFID读写器写入或读取，在现场巡视时读取编码获取关联的设备和巡视内容，同时实现到位监督，记录巡视人员姓名和到位巡视时间。
(5)记录缺陷
巡视人员现场发现缺陷，通过PDA程序进行记录，记录时可以选择标准缺陷，也可以补充填写缺陷。
(6)记录巡视值
本系统记录的巡视结果一般有两种类型，一种标示状态：正常或不正常；一种标示数值，如：温度、压力等。
(7)数据上传/下载
后台编制的数据通过数据连接线下载到PDA上，作业人员才能根据制定的任务现场作业，作业完成后需要将结果上传到后台系统中，才能实现数据的统一存储和查询统计功能。
(8)显示巡视结果
按变电站、时间显示巡视结果，查看方便直观。
(9)查询统计
按巡视时间、变电站、巡视人员、巡视类型、缺陷等查询汇总显示输出。
(10)异常提醒
出现漏巡、巡视设备有未消缺陷等异常情况时，PDA语音提醒工作人员注意。
(11)缺陷管理
现场发现的缺陷上传后台系统后，工作负责人或单位负责人对缺陷可以进行查询、汇总，也可以进行处理、流转和上报。
(12)变电设备管理
对辖区内各变电站及其间隔和设备建立设备库，并对设备进行分类管理，由相关权限的人员进行维护。
(13)部门人员管理
对单位的各部门及其人员进行维护管理。
(14)权限管理
对使用系统的人员权限进行维护管理。
本系统的硬件配置如下：
(1)服务器配置
1)系统软件可在Windows2000/2003平台下运行；
2)高、中、低端品牌服务器均可；
3)处理器最好采用双核及以上规格；
4)内存2GHz以上；
5)硬盘160G以上。
(2)PDA配置
1)内置RFID的PDA
采用工业设计的PDA掌上电脑，基于ARM的嵌入式操作系统，程序运行在WIN CE/MOBILE平台上。功能强大、扩充方便。防水、抗震，内置GPS或RFID读写器，超大屏幕全中文提示，提示信息丰富，人机界面友好，支持手写输入，方便对巡检项目进行记录。巡视器对巡视点的签到认证采用先进的RFID无线射频识别技术。
内置RFID的PDA技术参数见表1所示：
表1
2)外置RFID的PDA
采用HP 2790等型号PDA，基于ARM的嵌入式操作系统，程序运行在WINCE/MOBILE平台上。功能强大、扩充方便。通过CF或SD接口连接GPS或RFID读写器模块，超大屏幕全中文提示，提示信息丰富，人机界面友好。支持手写输入，方便对巡检项目进行记录。巡视器对巡视点的签到认证采用先进的RFID无线射频识别技术。
外置RFID的PDA技术参数见表2所示：
表2
(3)RFID位置识别标签
RFID读写标签(TAG)可以根据需要制作成任意形状或大小，表面贴装在巡视设备上。标签唯一不可模仿，非接触读码，安全可靠。
本系统实施目标：
在集控站所辖受控站，通过安装开关柜测温、变压器油色谱在线监测、避雷器在线监测、视频监控、SF6密度微水监测、直流系统在线监测、保护信息管理系统等系统，建立变电站智能巡检管理平台，将设备运行的状态信息、视频图像信息进行整合和集成，实现变电站巡视工作的可视化、智能化从而达到延长巡检周期或取代人工巡检的目的。
(1)现场设备远程可视化
1)日常巡视：按照事先设定的巡视顺序，运行人员在主站查看各摄像头自动旋转巡检的信息，具备自动和手动巡视功能，夜间巡视自动开启照明灯。
2)设备运行状态信息实时采集
通过各种在线监测技术和手段，实时采集设备的温度、油色谱、SF6气体密度、避雷器泄露电流、开关动作特征等信息，具备超标数据的自动报警功能。
3)辅助设备远程开启
远方能够开启变电站照明系统。
4)智能巡检管理平台
在现有变电站综合在线监测系统的基础上，整合视频监控系统，将设备的图像信息、运行信息集成一个画面上，实现设备外观和内在运行状态的统一监视。
本发明各子系统实施
1)工业级视频监控系统
布点原则：通过球型摄像头能够清楚的看到变电站各类主要设备的运行参数，如开关、仪器仪表的指针读数、主变的油位等。
220kV、110kV设备区：监控SF6表指针读数、流变的状态、开关状态、设备的外观、主变的油位等；
35kV设备区：监控开关状态、设备的外观、主变的油位等。
2)开关柜测温系统
采用无线方式，对开关柜内的动触头和母排连接处的运行温度进行实时监测，分别监测开关三相上、下触头的温度。
3)SF6气体微水及密度在线监测
测量GIS的SF6气室内SF6气体的水份含量，同时测量SF6气体的温度、压力、密度等。
4)断路器动作特性在线监测
断路器动作特性在线监测系统采用专用的霍尔电流传感器，采集断路器的分、合闸线圈、储能电机等运行过程中的波形和数据以及综合电流互感器二次传感采集的电流的波形、数据，通过断路器在线监测终端将采样数据进行综合计算、分析，通过RS485总线远传进入后台综合在线监测软件，可以方便的查看监测软件的分、合闸线圈的动作波形、储能电机的工作状态以及软件对断路器工作工况的评估和分析结果。
5)变压器油色谱在线监测
对主变加装油色谱在线监测系统，实现对变压器油中溶解气体含量的全面、实时在线监测。
6)避雷器在线监测
能有效的对避雷器的泄露电流(全电流与阻性电流)和动作次数进行实时监测。
7)保护信息管理系统
通过安装保护信息管理机，实现实时查看变电站保护设备的交流采样值、保护动作事件、异常报文等。
8)智能巡检管理平台
智能巡检管理系统将各类在线监测系统、视频监控系统、保护信息管理系统以及变电站防火防盗系统进行集成。
具备以下功能：摄像头按照设定的次序和速率自动巡航：手工巡视时，设备技术参数、运行状态、视频图像信息能够集中展现；设备运行异常时告警。
Claims (4)
1.一种变电站智能巡检系统，其特征在于，包括数据采集子系统、数据通信子系统、服务器子系统和客户端子系统，所述的数据采集子系统通过数据通信子系统与服务器子系统连接，所述的服务器子系统和客户端子系统连接；
所述的数据采集子系统采集变电站设备的图像和状态信息，并通过数据通信子系统上传至服务器子系统，所述的服务器子系统对接收的数据进行存储和显示，并对数据采集子系统进行远程控制，所述的客户端子系统从服务器子系统中随时获取无人值班变电站设备的历史信息，用于对其进行远程智能巡视；
所述的服务器子系统包括应用服务器、WEB服务器和数据库服务器，所述的应用服务器分别与数据采集子系统、WEB服务器和数据库服务器连接，所述的WEB服务器与客户端子系统连接；
所述的数据库服务器存储有数据采集子系统采集变电站设备的图像和状态信息，以及随时更新的变电设备标准缺陷库；
所述的数据采集子系统包括数据采集器、变电站设备状态采集模块和摄像机，所述的数据采集器通过无线方式分别与变电站设备状态采集模块、摄像机连接；
所述的数据采集器为带有RFID的PDA，所述的变电站设备状态采集模块带有RFID读写标签。
2.根据权利要求1所述的一种变电站智能巡检系统，其特征在于，所述的变电站设备状态采集模块包括容性设备绝缘在线监测单元、避雷器在线监测单元、变压器油色谱在线监测单元、变压器局放在线监测单元、变压器铁芯接地电流监测单元、SF6气体密度及微水监测单元、断路器机械动作特性在线监测单元、红外成像在线监测单元、蓄电池在线监测单元和变电站环境监测单元。
3.根据权利要求1所述的一种变电站智能巡检系统，其特征在于，该系统采用定制巡视计划与临时巡视计划相结合的巡视任务管理方式。
4.根据权利要求1所述的一种变电站智能巡检系统，其特征在于，该系统对于巡视过程中采集的缺陷信息形成柱状图、折线图或饼状图进行直观显示。
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