CN104852473A - 一种基于变电站数字化模型的监视方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种基于变电站数字化模型的监视方法，该方法用于定位故障设备，包括步骤：1)模型建立：根据变电站以及变电站中各设备的规格参数建立变电站的IFC信息化模型；2)故障分析：根据变电站中各设备的运行数据分析处理得到变电站中各设备的故障信息；3)故障定位：将故障信息映射至IFC信息化模型中对应的各设备的IFC信息化子模型上。与现有技术相比，本发明通过建立变电站的IFC信息化模型，可以对变电站进行全景监视，同时由于将变电站的故障信息映射至IFC信息化模型中的各设备的子模型中，可以更加直观地看到故障信息，便于维护人员进行故障排除。

Description

一种基于变电站数字化模型的监视方法

技术领域

本发明涉及一种变电站维护技术，尤其是涉及一种基于变电站数字化模型的监视方法。

背景技术

自从20世纪70年代从国外引进了智能电网的概念后，大批采用IEC61850标准体系的数字化变电站投入运行，国内数字化变电站的建设得到了国家政策的大力支持和推进，正在向纵深方向发展。目前国内外已经建设投运的数字化变电站有上百座，国家电网公司已经批复的第一批和第二批智能化变电站项目数十座，南方电网已批复在建的智能化变电站数十座。尽管如此，智能化变电站的建设仍然面临诸多问题：1)目前在建或者已经运行的智能化变电站虽然均符合DL/T 860标准，但由于各地采用的技术方法和智能化程度不尽相同，且已建成站和在建站之间的智能化程度也有所差异，因此各个站点的运营维护和管理手段无法达成统一和规范；2)站内设备的监控系统相互独立，数据之间也无法直接转换，造成海量数据的分析难度大增；3)智能化变电站只能在建设阶段进行一次性设计，后期改进的空间小，系统的扩展能力低。

过去的变电站监控多采用摄像头拍摄来进行图像监控，例如中国专利CN104331052A公开了一种全景数据监控平台，在供电公司通信机房内设有监控智能平台主站，在变电站、供电所、供电营业厅、办公大楼、机房设有智能数字视频监控、智能安防消防报警、智能门禁、智能环境监测的现场感知设备的数据接入；所有现场设备通过供电公司内部光纤网络连接汇聚至监控智能平台主站。然而其仅能对变电站的外观进行视觉上的监控，而不能够对其运行状态进行很好地监控。

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基于变电站数字化模型的监视方法。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种基于变电站数字化模型的监视方法，该方法用于定位故障设备，包括步骤：

1)模型建立：根据变电站以及变电站中各设备的规格参数建立变电站的IFC信息化模型；

2)故障分析：根据变电站中各设备的运行数据分析处理得到变电站中各设备的故障信息；

3)故障定位：将故障信息映射至IFC信息化模型中对应的各设备的IFC信息化子模型上。

所述步骤1)具体包括子步骤：

11)获取变电站的建筑信息，并建立变电站的IFC信息化建筑子模型。

12)获取变电站中各电气设备的规格参数以及尺寸信息，并对应建立各电气设备的IFC信息化子模型；

13)获取变电站中各辅助设备的规格参数以及尺寸信息，并对应建立各辅助设备的IFC信息化子模型；

14)整合IFC信息化建筑子模型、各电气设备的IFC信息化子模型，以及各辅助设备的IFC信息化子模型，得到变电站的IFC信息化模型。

所述辅助设备包括暖通设备、给排水设备和水消防设备。

所述电气设备的IFC信息化子模型配置有模型编码，该模型编码由类别代码、电压等级代码、容量代码、设备规格代码和厂家代码组成。

所述厂家代码为四位字符。

所述步骤2)具体包括步骤：

21)采集变电站中各设备的运行数据，并进行保存；

22)根据各设备的运行数据分别得到各设备的故障信息，并判断各设备是否发生故障，若存在设备发生故障，则执行步骤3)，反之，则返回步骤21)。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

1)通过建立变电站的IFC信息化模型，可以对变电站进行全景监视，同时由于将变电站的故障信息映射至IFC信息化模型中的各设备的子模型中，可以更加直观地看到故障信息，便于维护人员进行故障排除。

2)变电站的IFC信息化模型综合考虑了涉及到电气、暖通、给排水、水消防和土建各大专业的设备，能全面地反映变电站的情况。

3)电气设备的IFC信息化子模型配置有模型编码，可以准确地对每一台设备进行身份识别，同时根据编码中的厂家代码，可以实现厂家直接对各自设备的子模型进行维护升级，提高了维护效率和安全性。

附图说明

图1为本发明方法的主要步骤流程示意图；

图2为Revit中的族库类别和IFC的实体类型之间的对应关系示意图；

图3为部分类别代码示意图；

图4为本发明实施例中部分基于IFC 2x3标准的部分电气设备类型的扩展结果；

图5为一种实现本发明方法的基于变电站数字化模型的监视系统；

其中：1、状态信息采集设备，2、变电站IFC数字化模型，3、监控服务器，4、显示器，5、数据库。

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。本实施例以本发明技术方案为前提进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。

BIM建筑信息模型的出现，为设计信息、施工信息、造价信息和管理信息的整合和集成提供了可能性，但目前市场上BIM信息模型的格式众多，包含的信息内容和数据表达方式都有很大差异，这并不利于模型间信息的交互。基于这个原因，IAI(International Alliance for Interoperability)组织制定并发布了IFC标准，即Industry Foundation Classes标准，这是一种开放的用于描述建筑产品各方面信息的数据表达与交换标准，是建筑工程软件格式交互和信息共享的基础，从根本上解决了建筑信息模型格式的多样性和数据格式不互通的问题。因此选择IFC标准为智能化变电站管理的模型信息标准，更有利于减少上游设计单位用于模型建立的软件限制，同时为智能变电站监控管理系统的更新换代提供了充足的可扩展空间。

一种基于变电站数字化模型的监视方法，该方法用于定位故障设备，如图1所示，包括步骤：

1)模型建立：根据变电站以及变电站中各设备的规格参数建立变电站的IFC信息化模型，具体包括子步骤：

11)获取变电站的建筑信息，并建立变电站的IFC信息化建筑子模型。

12)获取变电站中各电气设备的规格参数以及尺寸信息，并对应建立各电气设备的IFC信息化子模型，其中电气设备的IFC信息化子模型配置有模型编码，该模型编码由类别代码、电压等级代码、容量代码、设备规格代码和厂家代码组成，其中类别代码如图3所示，厂家代码为四位字符；

13)获取变电站中各辅助设备的规格参数以及尺寸信息，并对应建立各辅助设备的IFC信息化子模型，其中辅助设备包括暖通设备、给排水设备和水消防设备；

14)整合IFC信息化建筑子模型、各电气设备的IFC信息化子模型，以及各辅助设备的IFC信息化子模型，得到变电站的IFC信息化模型。

由于经过大量的BIM建模软件的调研，本实施例中IFC信息化模型采用Autodesk Revit产品进行。Revit本身支持IFC 2x3标准的导出，同时Revit中的“族库类别”和IFC的“实体类型”存在一一对应的关系，如图2所示。

变电站的IFC数字化模型是全景监视系统的基础，因此在系统设计和研发之前，首先要对数字化模型进行标准化和规范化工作。IFC模型体系由类型定义、函数、规则和预定义属性集组成。其中类型定义中的“实体类型”是用于描述变电站中主要设备设施类别的信息表达方式。IFC标准中已经对建筑产品的大部分类别进行了定义，但由于输变电工程本身的行业特殊性，使得变电站中的主要设备设施，如交直流电源、GIS设备等，在IFC中均无法找到相对应的类别定义。基于此项原因，在全景监视系统开发前，首先先对变电站中的主要设备进行IFC实体类型的扩展，如图4所示，给出了部分基于IFC 2x3标准的部分电气设备类型的扩展结果。

2)故障分析：根据变电站中各设备的运行数据分析处理得到变电站中各设备的故障信息，具体包括步骤：

21)采集变电站中各设备的运行数据，并进行保存；

22)根据各设备的运行数据分别得到各设备的故障信息，并判断各设备是否发生故障，若存在设备发生故障，则执行步骤3)，反之，则返回步骤21)。

3)故障定位：将故障信息映射至IFC信息化模型中对应的各设备的IFC信息化子模型上。

如图5所示，给出了一种实现本发明方法的基于变电站数字化模型的监视系统，如图5所示，监视系统包括：

状态信息采集设备1，用于采集变电站中各设备的运行数据；

还包括：

变电站IFC数字化模型2，与状态信息采集设备1连接，用于表征变电站的全景三维信息；

监视中心，分别与状态信息采集设备1和变电站IFC数字化模型2连接，用于根据采集得到的运行数据并在变电站IFC数字化模型2中显示。

本实施例中变电站IFC数字化模型2的解析过程是经过扩展和自定义类别的，因此如何在商业化的建模软件中进行扩展类别的定义并转换到IFC文件中，然后从IFC文件中进行提取和重新定义使之符合IFC体系标准的框架，同时保障模型的正常显示和数据的准确处理。

监视系统还包括用于存储状态信息采集设备1采集的运行数据的数据库5，该数据库5分别与状态信息采集设备1、变电站IFC数字化模型2和监视中心连接。

监视中心包括用于根据运行数据得到故障信息的监控服务器3和用于显示数据的显示器4，监控服务器3分别与状态信息采集设备1、变电站IFC数字化模型2、数据库5和显示器4连接。

监控服务器3包括：

数据接收模块，与数据库5连接，用于接收变电站中各设备的运行数据；

故障分析模块，与数据接收模块连接，用于根据运行数据分析处理得到变电站中各设备的故障信息；

状态映射模块，分别与故障分析模块和变电站IFC数字化模型2连接，用于接收由故障分析模块得到的故障信息，并将其映射至变电站IFC数字化模型2中对应设备子模型，以实现故障定位。

监视系统还包括：

WEB服务器，与监控服务器3连接，用于提供计算设备通过WEB浏览查询各设备的运行数据以及故障信息。

WEB服务模块中设有权限控制子模块，该权限控制子模块连接计算设备和监控服务器3，且：

验证计算设备的用户信息，并根据该用户信息被赋予的权限控制其对运行数据和故障信息的浏览和查询。

状态信息采集设备1包括：

电气设备采集装置，与变电站中各一次设备连接，用于采集变电站中各一次设备的运行数据；

服务采集装置，与变电站中设辅助设备连接，辅助设备包括暖通设备、给排水设备和水消防设备，用于采集变电站中各辅助设备的运行数据。

由于本实施例中包含两大采集装置，因此可以适用于变电站中一次设备和辅助设别分别采用104规约和IEC61850规约进行数据传输的情况。

Claims (6)

1.一种基于变电站数字化模型的监视方法，其特征在于，该方法用于定位故障设备，包括步骤：

1)模型建立：根据变电站以及变电站中各设备的规格参数建立变电站的IFC信息化模型；

2)故障分析：根据变电站中各设备的运行数据分析处理得到变电站中各设备的故障信息；

3)故障定位：将故障信息映射至IFC信息化模型中对应的各设备的IFC信息化子模型上。

2.根据权利要求1所述的一种基于变电站数字化模型的监视方法，其特征在于，所述步骤1)具体包括子步骤：

11)获取变电站的建筑信息，并建立变电站的IFC信息化建筑子模型。

12)获取变电站中各电气设备的规格参数以及尺寸信息，并对应建立各电气设备的IFC信息化子模型；

13)获取变电站中各辅助设备的规格参数以及尺寸信息，并对应建立各辅助设备的IFC信息化子模型；

14)整合IFC信息化建筑子模型、各电气设备的IFC信息化子模型，以及各辅助设备的IFC信息化子模型，得到变电站的IFC信息化模型。

3.根据权利要求2所述的一种基于变电站数字化模型的监视方法，其特征在于，所述辅助设备包括暖通设备、给排水设备和水消防设备。

4.根据权利要求2所述的一种基于变电站数字化模型的监视方法，其特征在于，所述电气设备的IFC信息化子模型配置有模型编码，该模型编码由类别代码、电压等级代码、容量代码、设备规格代码和厂家代码组成。

5.根据权利要求4所述的一种基于变电站数字化模型的监视方法，其特征在于，所述厂家代码为四位字符。

6.根据权利要求1所述的一种基于变电站数字化模型的监视方法，其特征在于，所述步骤2)具体包括步骤：

21)采集变电站中各设备的运行数据，并进行保存；

22)根据各设备的运行数据分别得到各设备的故障信息，并判断各设备是否发生故障，若存在设备发生故障，则执行步骤3)，反之，则返回步骤21)。