CN103166320B - 一种智能变电站设备温度在线监测的建模 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了输配电领域的一种智能变电站设备温度在线监测的建模，分为站控层、间隔层和过程层，所述的站控层内设有站端监测IED，所述间隔层内综合监测IED，所述过程层内设有在线监测IED，所述在线监测IED连接温度传感器；所述温度传感器部署在温度监测点上，且所述温度传感器内置电池；所述在线监测IED内设有第一温度传感器逻辑节点TTMP1，设有表示所述电池电压的数据对象VolSv；所述综合监测IED内设有温度监测逻辑节点STMP，设有表示所述温度监测点温度越限报警的数据对象Alm1;以及第一通用过程输入/输出逻辑节点GGIO1，设有表示所述电池电压低于阈值电压报警的数据对象Alm2。
Description
技术领域
本发明涉及输配电领域的一种智能变电站设备温度在线监测的建模。
背景技术
目前，国家电网提出了建设以信息化、数字化、自动化、互动化为基本技术特征的坚强智能电网，而智能变电站作为统一坚强智能电网的重要基础和支撑，是实现智能电网的必不可少的建设内容。
智能变电站要求构建统一的信息通信平台，智能变电站内的设备必须实现互操作，接口、协议和数据模型必须兼容，智能变电站选择IEC61850标准作为基础通信协议是技术发展的必然趋势。
尽管随着新建智能变电站均采用无人值班模式后，辅助设备的作用就显得更加突出，但是当前，智能变电站设备温度在线监测的建模仍然面向变压器、断路器等一次设备IED（智能电子设备Intelligent ElectronicDevice），而很少面向正渐渐成为智能变电站状态监测重要组成部分的辅助设备的辅助设备的IED方面。
辅助设备包括：开关柜中的触点和母排、电缆连接处等部位，这些部位为因老化、松动或接触不良导致接触电阻过大，发热导致的故障，而智能变电站安全运行带来的不定性隐患的问题。
通过物联网技术对智能变电站的辅助设备的温度实施全方位在线监测是大势所趋，目前存在的主要问题是：
首先，目前的智能变电站设备温度在线监测的建模仍未消除获取各温度监测点信息的局部性、分散性和孤立性的缺陷。
第二，无法在IEC61850标准支持下，将各温度监测点信息统一建模为IEC61850标准化信息，无法组建智能变电站的一体化信息平台。
发明内容
本发明的目的是为了克服现有技术的不足，提供一种智能变电站设备温度在线监测的建模，其能消除传统智能变电站设备温度在线监测的建模获取各温度监测点信息的局部性、分散性和孤立性的缺陷，并将各温度监测点信息统一建模为IEC61850标准化信息，从而形成智能变电站的一体化信息平台。
实现上述目的的一种技术方案是：一种智能变电站设备温度在线监测的建模，该建模分为站控层、间隔层和过程层，
所述的站控层内设有站端监测IED，所述间隔层内设有多个与所述站端监测IED连接的综合监测IED，每个所述综合监测IED连接有多个位于所述过程层内的在线监测IED，每个所述的在线监测IED连接一个温度传感器；所述温度传感器部署在被监测设备的一个温度监测点上，且所述温度传感器内置电池；
所述在线监测IED内设有第一温度传感器逻辑节点TTMP1，所述第一温度传感器逻辑节点TTMP1中设有表示所述电池电压的数据对象VolSv；
所述综合监测IED内设有温度监测逻辑节点STMP和第一通用过程输入/输出逻辑节点GGIO1，所述温度监测逻辑节点STMP中设有表示所述温度监测点温度越限报警的数据对象Alm1;所述第一通用过程输入/输出逻辑节点GGIO1中设有表示所述电池电压低于阈值电压报警的数据对象Alm2。
进一步的，所述第一温度传感器逻辑节点TTMP1是由IEC61850标准定义的温度传感器逻辑节点TTMP继承而来的。
进一步的，所述第一通用过程输入/输出逻辑节点GGIO1是由IEC61850标准定义的通用过程输入/输出逻辑节点GGIO继承而来的。
进一步的，所述在线监测IED内设有公用对象LD10和公用对象LD11，所述公用对象LD10和所述公用对象LD11中均设有逻辑节点LLN10和逻辑节点LPHD1,所述逻辑节点LLN10表示所述在线监测IED的逻辑设备信息，所述逻辑节点LPHD1表示所述在线监测IED的物理设备信息，所述第一温度传感器逻辑节点TTMP1位于所述公用对象LD11内。
再进一步的，所述综合监测IED内设有公用对象LD20、公用对象LD21、公用对象LD22和公用对象LD23，所述公用对象LD20、所述公用对象21所述公用对象LD22和所述公用对象LD23内均设有逻辑节点LLN20和逻辑节点LPHD2，所述逻辑节点LLN20表示所述综合监测IED的逻辑设备信息，所述逻辑节点LPHD2表示所述综合监测IED的物理设备信息，所述第一温度传感器逻辑节点TTMP位于所述公用对象LD21内，所述温度监测逻辑节点STMP位于所述公用对象LD22内，所述第一通用过程输入/输出逻辑节点GGIO1位于所述公用对象LD23内。
更进一步的，所述站控监测IED内设有公用对象LD30、公用对象LD31、公用对象LD32和公用对象LD33，所述公用对象LD30、所述公用对象LD31、所述公用对象LD32和所述公用对象LD33内均设有逻辑节点LLN30和逻辑节点LPHD3，所述逻辑节点LLN30表示所述站控监测IED的逻辑设备信息、所述逻辑节点LPHD3表示所述站控监测IED的物理设备信息，所述公用对象LD31内还设有远方监测接口ITMI，所述公用对象LD32内还设有操作员接口IHMI，所述公用对象LD33内还设有存储单元IARC。
进一步的，所述站端监测IED、所述综合监测IED、所述在线监测IED和所述温度传感器是通过ZigBee无线传感器网络连接的。
采用了本发明的一种智能变电站设备温度在线监测的建模的技术方案，即在线监测IED内设有第一温度传感器逻辑节点TTMP1，所述第一温度传感器逻辑节点TTMP1中设有表示电池电压的数据对象VolSv；综合监测IED内设有温度监测逻辑节点STMP和第一通用过程输入/输出逻辑节点GGIO1，温度监测逻辑节点STMP中设有表示所述温度监测点温度越限报警的数据对象Alm1;第一通用过程输入/输出逻辑节点GGIO1中设有表示电池电压低于阈值电压报警的数据对象Alm2的技术方案，其技术效果是：其能消除传统智能变电站设备温度在线监测的建模获取各温度监测点信息的局部性、分散性和孤立性的缺陷，并将各温度监测点信息统一建模为IEC61850标准化信息，从而形成智能变电站的一体化信息平台。
附图说明
图1为本发明的一种智能变电站设备温度在线监测的建模的逻辑节点模型。
图2为本发明的一种智能变电站设备温度在线监测的设备模型图。
具体实施方式
请参阅图1和图2，本发明的发明人为了能更好地对本发明的技术方案进行理解，下面通过具体地实施例，并结合附图进行详细地说明：
为了防止智能变电站的母排、刀闸、高压开关柜、断路器、电缆接头等设备由于长期过载、接头松动、触头老化等因素而发生接触电阻增大而导致温度升高，甚至烧毁等严重事故的发生，因此本发明的一种智能变电站设备温度在线监测的建模的适用范围，即适用的被监测设备主要包括：
刀闸、开关等连接部位；母线或者母排的接头；变压器的输入输出连接点和箱体表面；高压开关柜的动静触头及柜内断路器等各种接点；电缆沟、电缆接头、地下电缆及电缆夹层通道；以及智能变电站其它关键点。本发明的一种智能变电站设备温度在线监测的建模还可对于智能变电站环境温度，包括室内温度及室外温度的监测。
本实施例中，本发明的一种智能变电站设备温度在线监测的建模，采用ZigBee无线传感器网络进行建模。
本发明的一种智能变电站设备温度在线监测的建模，需要实现的子功能有：各个温度监测点的温度进行监测及温度越限报警，各个温度监测点温度传感器的电池电压的监测及所述电池电压低于阈值电压报警等。
本发明的一种智能变电站设备温度在线监测的建模，从下至上分为三层：过程层1、间隔层2和站控层3。
所述的被监测设备都位于过程层1中，一个所述的被监测设备上通常设有若干温度监测点，所述的温度监测点上都设有一个温度传感器100，每个温度传感器100内均内置电池，每个温度传感器100上连接有一个在线监测IED（OMD IED）10，在线监测IED1通过温度传感器100自动采集、处理对应温度监测点的温度以及对应温度传感器100的电池电压等状态信息。
在线监测IED10内设有两个公用对象：公用对象LD10和公用对象LD11，所述公用对象LD10和所述公用对象LD11内均含有：逻辑节点LLN10和逻辑节点LPHD1，所述逻辑节点LLN10表示在线监测IED10的逻辑设备信息，如逻辑设备铭牌、运行时间、自诊断结果等，LPHD1表示在线监测IED10的物理设备信息，包括物理设备铭牌、状态、故障、热启动次数、上电检测等。
所述公用对象LD11内还含有第一温度传感器逻辑节点TTMP1。以完成温度监测点温度，温度传感器的电池电压的监测功能。
由于IEC61850标准第2版中没有定义适合温度传感器100的电池电压的逻辑节点，所以根据IEC61850标准的建模的原则，通过继承IEC61850标准所定义的温度传感器逻辑节点TTMP生成的第一温度传感器逻辑节点TTMP1来表示温度传感器100的电池电压。所述第一温度传感器逻辑节点TTMP1中表示所述温度监测点的温度传感器的电池电压的数据对象为VolSv，其数据类型类型为SAV，表示所述温度监测点的温度和温度传感器100的电池电压的采样速率的数据对象为SmpRte，其数据类型类型为ING；表示所述温度监测点的温度的数据对象为TmpSv，其数据类型为SAV，如表1所示：
表1第一温度传感器逻辑节点TTMP1数据对象和数据类型列表
| 数据对象 | 数据类型 | 描述 |
| EEHealth | INS | 被监测设备的健康状况 |
| EEName | DPL | 被监测设备的铭牌信息 |
| TmpSv | SAV | 温度监测点的温度传感器的电池电压 |
| SmpRte | ING | 温度监测点的温度和温度传感器的电池电压的采样速率 |
| VolSv | SAV | 温度监测点的温度 |
综合监测IED（CMU IED）20部署在间隔层2，与多个在线监测IED10连接，以所述被监测设备为对象，接收与并加工处理各个在线监测IED10发送过来的数据，即综合监测IED20是其连接的各个在线监测IED10的服务对象，一个综合监测IED20对应且只能对应与一个被监测设备。同时综合监测IED20还与一个站端监测IED（SMU IED）30连接，以进行基于IEC61850协议的标准化数据通信，即站端监测IED30是其连接的各个综合监测IED20的服务对象。
综合监测IED20内设有四个公用对象，即公用对象LD20，公用对象LD21、公用对象LD22和公用对象LD23。所述公用对象LD20，所述公用对象LD21、所述公用对象LD22和所述公用对象LD23内均设有逻辑节点LLN20和逻辑节点LPHD2，所述逻辑节点LLN20表示综合监测IED20的逻辑设备信息，如逻辑设备铭牌、运行时间、自诊断结果等，LPHD2表示综合监测IED20的物理设备信息，包括物理设备铭牌、状态、故障、热启动次数、上电检等。
所述公用对象LD21内设有所述第一温度传感器逻辑节点TTMP1，因此所述公用对象LD21是所述公用对象LD11的映射公用对象。所述公用对象LD10与所述公用对象LD20之间形成在线监测IED10访问综合监测IED20的访问接口。
所述公用对象LD22内设有温度监测逻辑节点STMP，所述温度监测逻辑节点STMP用于实现对各个所述第一温度传感器逻辑节点TTMP1采集的温度数据进行处理与传输，并满足温度越限报警等功能。所述温度监测逻辑节点STMP中表示各温度监测点的温度的数据对象为Tmp，其数据类型为MV；表示温度监测点温度越限报警的数据对象为Alm1，其数据类型为SPS；表示各温度监测点温度越限的阈值温度的数据对象为TmpAlmSpt，其数据类型为ASG，如表2所示：
表2温度监测逻辑节点STMP数据对象和数据类型列表
| 数据对象 | 数据类型 | 描述 |
| EEHealth | INS | 被监测设备的健康状况 |
| EEName | DPL | 被监测设备的铭牌信息 |
| Tmp | MV | 各温度监测点的温度 |
| Alm1 | SPS | 温度监测点温度越限报警 |
| TmpAlmSpt | ASG | 各温度监测点温度越限的阈值温度 |
所述公用对象LD23内还设有第一通用过程输入/输出逻辑节点GGIO1。因为IEC81650标准没有定义适合温度传感器的电池电压低于阈值电压报警的逻辑节点，根据IEC61850标准建模的原则，通过继承GGIO（通用过程输入/输出）类，形成第一通用过程输入/输出逻辑节点GGIO1来完成温度传感器的电池电压低于阈值电压报警的功能。所述第一通用过程输入/输出逻辑节点GGIO1中表示各温度传感器的电池电压的数据对象为AnIn，其数据类型为MV；表示温度传感器的电池电压低于阈值电压报警的数据对象为Alm2，其数据类型为SPS；表示温度传感器的电池电压的阈值电压的数据对象为VolAlmSpt，其数据类型为ASG。如表3所显示：
表3第一通用过程输入/输出逻辑节点GGIO1数据对象和数据类型列表
| 数据对象 | 数据类 | 描述 |
| EEHealth | INS | 被监测设备的健康状况 |
| EEName | DPL | 被监测设备的铭牌信息 |
| AnIn | MV | 各温度传感器的电池电压 |
| Alm2 | SPS | 温度传感器的电池电压低于阈值电压报警 |
| VolAlmSpt | SAV | 温度传感器的电池电压的阈值电压 |
此外第一温度传感器逻辑节点TTMP1、温度监测逻辑节点STMP和第一通用过程输入/输出逻辑节点GGIO1中还均设有表示被监测设备的健康状况的数据对象EEHealth，其数据类型为INS；以及表示所述被监测设备的铭牌信息的数据对象为EEName，其数据类型为DPL。
站端监测IED30位于站控层3内，其以整个智能变电站为对象，承担智能变电站内全部监测数据的分析与处理，实现对智能变电站内全部监测数据的综合分析、预警功能。同时站端监测IED30还承担着对智能变电站内全部在线监测IED10和全部综合监测IED20的管理功能，实现对全部在线监测IED10和全部综合监测IED20进行参数设置、数据召唤、对时、强制重启等控制的功能。站端监测IED30还能与智能变电站的站内后台或者远程主站进行基于IEC61850协议的标准化通信。
站端监测IED30内设有四个公用对象，即公用对象LD30，公用对象LD31、公用对象LD32和公用对象LD33。所述公用对象LD30，所述公用对象LD31、所述公用对象LD32和所述公用对象LD33内均设有逻辑节点LLN30和逻辑节点LPHD3，所述逻辑节点LLN30表示站端监测IED30的逻辑设备信息，如逻辑设备铭牌、运行时间、自诊断结果等，LPHD3表示站端监测IED30的物理设备信息，包括物理设备铭牌、状态、故障、热启动次数、上电检测等。
所述公用对象LD31内还设有远方监测接口ITMI，所述远方监测接口ITMI是用来与远程主站连接，使所述远程主站能够对各个所述温度监测逻辑节点STMP进行监测与维护。
所述公用对象LD32内还设有操作员接口IHMI，所述操作员接口IHMI用来对位于站控层3内的站内后台和位于间隔层2内的所述第一通用过程输入/输出逻辑节点GGIO1进行配置与控制。
所述公用对象LD33内还设有存档单元IARC，所述存档单元IARC用于对所述第一温度传感器逻辑节点TTMP1、所述温度监测逻辑节点STMP和所述第一通用过程输入/输出逻辑节点GGIO1的长期历史数据进行存档和查询。
所述远方监测接口ITMI、所述操作员接口IHMI和所述存档单元IARC等逻辑节点中的数据对象定义参见IEC61850-7-4。
这样，智能变电站正常运行时，站端监测IED30能够及时掌握各被监测设备的正常运行情况，将智能变电站内各被监测设备上各温度监测点的温度、各温度监测点上温度传感器的电池电压等信息显示在智能变电站的站内后台或远程主站上，并实时存储在所述存储单元IARC中。同时，工作人员还可站端监测IED30对历史数据进行查询。
智能变电站异常运行时，特别当某个温度监测点温度越限时，所述站端监测IED30会立即将包括该温度监测点温度越限或温度传感器的电池电压低于阈值电压等紧急报警信息发送到所述站内后台或远程主站，从而使所述站内后台或远程主站能够实时掌握上述报警信息，方便地查询有上述警信息及实时数据，特别及时掌握各温度监测点在异常运行时的运行状态，避免恶性事故的发生。
本技术领域中的普通技术人员应当认识到，以上的实施例仅是用来说明本发明，而并非用作为对本发明的限定，只要在本发明的实质精神范围内，对以上所述实施例的变化、变型都将落在本发明的权利要求书范围内。
Claims (5)
1.一种智能变电站设备温度在线监测的建模，该建模分为站控层、间隔层和过程层，其特征在于：
所述的站控层内设有站端监测IED，所述间隔层内设有多个与所述站端监测IED连接的综合监测IED，每个所述综合监测IED连接有多个位于所述过程层内的在线监测IED，每个所述的在线监测IED连接一个温度传感器；所述温度传感器部署在被监测设备的一个温度监测点上，且所述温度传感器内置电池；
所述在线监测IED内设有第一温度传感器逻辑节点TTMP1，所述第一温度传感器逻辑节点TTMP1中设有表示所述电池电压的数据对象VolSv；
所述综合监测IED内设有温度监测逻辑节点STMP和第一通用过程输入/输出逻辑节点GGIO1，所述温度监测逻辑节点STMP中设有表示所述温度监测点温度越限报警的数据对象Alm1；所述第一通用过程输入/输出逻辑节点GGIO1中设有表示所述电池电压低于阈值电压报警的数据对象Alm2，
所述在线监测IED内设有公用对象LD10和公用对象LD11，所述公用对象LD10和所述公用对象LD11中均设有逻辑节点LLN10和逻辑节点LPHD1,所述逻辑节点LLN10表示所述在线监测IED的逻辑设备信息，所述逻辑节点LPHD1表示所述在线监测IED的物理设备信息，所述第一温度传感器逻辑节点TTMP1位于所述公用对象LD11内，
所述综合监测IED内设有公用对象LD20、公用对象LD21、公用对象LD22和公用对象LD23，所述公用对象LD20、所述公用对象LD21、所述公用对象LD22和所述公用对象LD23内均设有逻辑节点LLN20和逻辑节点LPHD2，所述逻辑节点LLN20表示所述综合监测IED的逻辑设备信息，所述逻辑节点LPHD2表示所述综合监测IED的物理设备信息，所述第一温度传感器逻辑节点TTMP1位于所述公用对象LD21内，所述温度监测逻辑节点STMP位于所述公用对象LD22内，所述第一通用过程输入/输出逻辑节点GGIO1位于所述公用对象LD23内。
2.根据权利要求1所述的一种智能变电站设备温度在线监测的建模，其特征在于：所述第一温度传感器逻辑节点TTMP1是由IEC 61850标准定义的温度传感器逻辑节点TTMP继承而来的。
3.根据权利要求1所述的一种智能变电站设备温度在线监测的建模，其特征在于：所述第一通用过程输入/输出逻辑节点GGIO1是由IEC 61850标准定义的通用过程输入/输出逻辑节点GGIO继承而来的。
4.根据权利要求1所述的一种智能变电站设备温度在线监测的建模，其特征在于：所述站控监测IED内设有公用对象LD30、公用对象LD31、公用对象LD32和公用对象LD33，所述公用对象LD30、所述公用对象LD31、所述公用对象LD32和所述公用对象LD33内均设有逻辑节点LLN30和逻辑节点LPHD3，所述逻辑节点LLN30表示所述站控监测IED的逻辑设备信息、所述逻辑节点LPHD3表示所述站控监测IED的物理设备信息，所述公用对象LD31内还设有远方监测接口ITMI，所述公用对象LD32内还设有操作员接口IHMI，所述公用对象LD33内还设有存储单元IARC。
5.根据权利要求1或2或3所述的一种智能变电站设备温度在线监测的建模，其特征在于：所述站端监测IED、所述综合监测IED、所述在线监测IED和所述温度传感器是通过ZigBee无线传感器网络连接的。
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| 基于IEC 61850信息建模方法的应用研究;张杰等;《电力系统通信》;20111110;第32卷(第229期);第31页-第34页 * |
| 张杰等.基于IEC 61850信息建模方法的应用研究.《电力系统通信》.2011,第32卷(第229期),第31页-第34页. |
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