CN106598016A - 变电站巡检机器人集中监控系统的故障自诊断系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提出了一种变电站巡检机器人集中监控系统的故障自诊断系统及方法，包括集中监控段故障诊断子系统、变电站内部故障诊断子系统，集中监控故障管理子系统。本发明主要用于在集中监控系统与多个变电站连接环境下，当集中监控系统中的某个部分发生异常时，本发明能够实时准确地定位故障点，在集中监控客户端显示故障点所在位置，可以按照故障点所属的子系统对故障数目进行统计，对当前和历史故障进行查询分析。本发明能很好地实现故障发现、故障定位与故障报警的功能。使用本发明可以降低集中监控系统故障人工定位的复杂度、减少集中监控系统的故障维护费用，对于集中监控系统检测及日常维护具有重要意义。

Description

变电站巡检机器人集中监控系统的故障自诊断系统及方法

技术领域

本发明属于电力系统变电站巡检机器人集中监控领域，涉及网络、设备故障诊断领域，尤其是一种变电站巡检机器人集中监控系统的故障自诊断系统及方法。

背景技术

随着电子技术、计算机技术、网络技术的快速发展，电力调度自动化系统的不断完善，变电站的无人值守或少人值守逐渐成为了趋势，变电站上级管理部门筹划建立的变电站巡检机器人集中监控系统也迅速发展，借以提高工作效率、降低变电站运行和维护成本。由于集中监控系统与至少一个变电站的站级机器人智能巡检系统通过网络连接，变电站巡检机器人本身又是一个很大的子系统，系统中很小的故障都会造成集中监控系统的故障、甚至瘫痪。因此，对集中监控系统的故障诊断技术的研究具有重要的意义。

现有技术存在的问题是：

(1)传统的故障诊断方式全部由人工来判断，发现集中监控系统存在故障，通过人工判断故障大概所在位置，逐级向下定位故障点，耗时耗力，而且存在误判的情况，无法准确定位故障根源；

(2)由于变电站逐渐成为无人值守站，站内维护人员的数量减少，面对集中监控系统变电站站内部分的故障，往往无法及时定位和解决；集中监控系统网络规模庞大，所连接的各个变电站分布比较分散，无法做到实时掌握集中监控系统整体运行情况；无法及时了解集中监控系统与变电站巡检机器人的设备子系统，大大拖延了故障恢复的时间；

(3)没有规范性的故障管理，故障定位及处理的效率低下及流程混乱，无法建立故障缺陷统计、分析和专家库，缺少智能分析、过滤和自动化处理。

(4)现有技术不仅需要高昂的故障维护费用，而且人工定位复杂度高。

发明内容

本发明的目的就是为了解决上述问题，提供一种变电站巡检机器人集中监控系统的故障自诊断系统及方法，变电站巡检机器人集中监控系统出现故障，该发明可以在短的时间内自动访问到最有可能出现的故障信息的位置，并给出故障报警提示，节省了诊断时间，保证诊断的质量，可以有效防止控制性能的下降和故障的蔓延，提高集中监控系统的稳定性，对于集中监控系统检测及日常维护具有重要意义。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

变电站巡检机器人集中监控系统的故障自诊断系统，包括：

集中监控系统，所述集中监控系统包括集中监控服务端和若干个集中监控客户端，所述集中监控服务端与若干个集中监控客户端通信，每个集中监控客户端包括集中监控故障管理子系统和集中监控客户端子系统，所述集中监控服务端包括集中监控段故障诊断子系统和集中监控服务子系统；所述集中监控系统与若干变电站巡检机器人系统连接；

若干变电站巡检机器人系统，包括变电站内部后台子系统和变电站内部故障诊断子系统；

在集中监控系统与多个变电站连接环境下，当集中监控系统中的某个部分发生异常时，所述变电站内部故障诊断子系统能够根据诊断指令诊断出变电站巡检机器人系统内部子系统的故障和网络通信故障，所述集中监控端故障诊断子系统能够根据诊断指令诊断出变电站与集中监控系统之间通信网络的故障，所述集中监控故障管理子系统能够将故障信息进行处理呈现给用户，从而帮助集中监控系统完成故障的定位，减少故障人工定位的复杂度。

变电站巡检机器人系统内部子系统，包括：机器人行走子系统，机器人电源模块子系统、机器人云台子系统、机器人视频服务器子系统、机器人自动门子系统和机器人微气象子系统。

所述集中监控客户端，用于负责显示接入集中监控系统的多个变电站数据，并对集中监控故障进行管理。

所述集中监控服务端，用于负责收集接入集中监控系统的多个变电站数据，并提供向下判断故障点的接口。

所述集中监控故障管理子系统，用于在集中监控客户端显示故障点所在位置，并以颜色、声音或信息的方式进行提示，按照故障点所属的子系统对故障条数进行统计，对当前和历史故障进行查询分析。

所述集中监控故障管理子系统，包括：故障显示提示模块、故障查询模块和故障统计分析模块；

所述故障显示提示模块，用于显示故障点详细信息，包括故障点名称、故障定位信息、故障所在变电站、故障所在子系统、故障类型、故障开始时间和故障描述信息，并以颜色、声音或信息的方式进行提示，提醒工作人员及时处理故障。

故障名称、故障类型、故障所在子系统、故障所在变电站为静态数据，存放在xml配置文件中，方便读取；

故障定位信息、故障开始时间和故障描述信息为动态数据，逐级向集中监控服务端转发，最终到达集中监控客户端。

所述故障查询模块，用于根据查询需求，查询当前故障和历史故障，其中当前故障为未处理的故障，可能有多个变电站的多个故障，历史故障为已经处理的故障。可以按照故障名称、故障类型、故障发生时间、故障所在变电站、故障所在子系统的组合条件进行查询。

所述故障统计分析模块，用于根据故障统计需求，统计故障所在的变电站故障个数及趋势分析，建立集中监控系统故障专家库，为后续集中监控系统故障的定位处理提供经验。

所述集中监控客户端子系统，用于给使用集控系统的客户提供各个变电站子系统的视频概览、数据查询、站内任务启动交互等功能。

所述集中监控段故障诊断子系统，用于检测集中监控系统与变电站之间的网络连接故障；

所述集中监控段故障诊断子系统，包括：集中监控段发送诊断命令模块和集中监控段故障判断模块；

所述集中监控段发送诊断命令模块，用于向变电站发送故障诊断的自定义命令。

所述集中监控段故障判断模块，用于根据集中监控段发送诊断命令模块发送的故障诊断命令，进行故障诊断，然后反馈到集中监控段故障判断模块，给出故障诊断基本情况。

所述集中监控服务子系统，用于收集接入集中监控系统的多个变电站的数据。

所述变电站巡检机器人系统，用于收集变电站巡检机器人各个子系统的全部数据。

所述变电站内部后台子系统，用于给使用站内使用巡检机器人系统的客户提供巡检机器人巡检的数据、视频。

所述变电站内部故障诊断子系统，用于检测变电站内部巡检机器人系统故障；

所述变电站内部故障诊断子系统，包括：变电站内部发送诊断命令模块和变电站内部故障判断模块；

所述变电站内部发送诊断命令模块，用于向变电站各个子系统发送故障诊断的自定义命令。

所述变电站内部故障判断模块，用于根据变电站内部发送的故障诊断命令，进行故障诊断，然后反馈到变电站内部故障判断模块，给出故障诊断基本情况。

所述机器人行走子系统，用于监测机器人车体的导航、驱动、定位、防碰撞状态；控制车体的运动方式，包括：前进、后退、左转、右转、停止，根据状态监测情况提供告警功能。

所述机器人电源模块子系统，用于显示机器人本体电源设备的运行状态，监测的状态信息包括电量、电压、电流、充电状态，电池、外供、充电开关状态。

所述机器人云台子系统，用于监测机器人云台的运动状态。控制云台的转动，包括：向上、向下、向左、向右、左上、左下、右上、右下、停止、复位，根据状态监测情况提供告警功能。

所述机器人视频服务器子系统，用于传输可见光、红外的视频、对可见光、红外相机的控制。

所述机器人自动门子系统，用于监测自动门设备的运行状态，控制自动门设备的状态改变，根据状态监测情况提供预警或告警功能。

所述机器人微气象子系统，用于为用户提供微气象基本信息、扩展信息、日照时间的展示，并根据微气象信息提供可见光、红外、音频、机器人本体的联动功能。

变电站巡检机器人集中监控系统的故障自诊断方法，包括如下步骤：

步骤(1)：集中监控系统正常运行；

步骤(2)：判断监控客户端是否显示某个变电站异常，如果显示就进入步骤(3)；如果不显示就返回步骤(1)；

步骤(3)：集中监控段故障诊断子系统对集中监控系统与变电站巡检机器人系统之间的网络连接情况进行诊断，如果网络连接异常，就进入步骤(5)；如果网络连接正常，就进入步骤(4)；

步骤(4)：变电站内部故障诊断子系统先对变电站巡检机器人系统与各个子系统之间的网络连接情况进行诊断，如果网络连接异常，就进入步骤(5)；如果网络连接正常，就继续对各个子系统逐一展开子系统的诊断；如果子系统出现故障，就进入步骤(5)；如果子系统正常就不动作；

步骤(5)：集中监控故障管理子系统接收网络连接异常信号或子系统故障信号，并将异常信号或故障信号通过集中监控客户端展示给用户。

所述步骤(3)的步骤为：

集中监控段故障诊断子系统发送通信诊断命令；

判断集中监控系统与变电站网络是否发生故障，如果发生故障就进入集中监控故障管理子系统，如果未发生故障及进入变电站内部故障诊断子系统。

所述步骤(4)的步骤为：

步骤(4-1)：判断变电站巡检机器人系统的内部子系统是否显示异常；如果是，变电站内部故障诊断子系统向各个子系统发送通信诊断命令；进入步骤(4-2)；如果否就返回步骤(4-1)；

步骤(4-2)：判断后台与子系统是否发生通信故障，如果是，就进入(5)，如果否，变电站内部故障诊断子系统向各个子系统发送诊断命令，进入步骤(4-3)；

步骤(4-3)：判断子系统是否发生故障，如果是就进入步骤(5)，如果否就返回步骤(4-1)。

所述步骤(5)的步骤为：

步骤(5-1)：根据集中监控段故障诊断子系统的诊断信号或变电站内部故障诊断子系统的诊断信号来判断是否发现故障；如果是，就故障显示，进入步骤(5-2)；如果否就结束；

步骤(5-2)：判断是否需要查询故障令，如果是，就实现故障查询，进入步骤(5-3)，如果否就结束；

步骤(5-3)：判断是否需要统计分析故障，如果是，就实现故障统计分析，如果否就结束。

本发明的有益效果：

1变电站巡检机器人集中监控系统出现故障，该发明可以在短的时间内自动访问到最有可能出现的故障信息的位置，并给出故障报警提示，节省了诊断时间，保证诊断的质量，可以有效防止控制性能的下降和故障的蔓延，提高集中监控系统的稳定性，对于集中监控系统检测及日常维护具有重要意义。

2一旦集中监控客户端某处存在异常，集中监控服务端会逐级向下自动发送诊断命令，直到查询到故障点将故障信息反馈到集中监控服务端，集中监控服务端收集并过滤部分故障信息，再将故障信息整理后转发给集中监控客户端，集中监控客户端通过故障管理子系统中的故障显示提示模块将故障信息显示给用户，在站内维护人员数量越来越少的情况下，本发明具有及时定位故障点的优势。

3本发明故障管理、故障定位和故障处理的效率比较高，流程清晰，通过故障的统计分析，能够形成专家库，专家库可以辅助故障的智能分析。

4使用本发明可以降低集中监控系统故障人工定位的复杂度、减少集中监控系统的故障维护费用，对于集中监控系统检测及日常维护具有重要意义。

附图说明

图1为变电站巡检机器人集中监控系统的架构图；

图2为集中监控段故障诊断子系统框图；

图3为变电站内部故障诊断子系统框图；

图4为集中监控故障管理子系统框图；

图5为变电站巡检机器人集中监控系统故障自诊断方法流程图；

图6为集中监控段故障诊断子系统诊断流程图；

图7为变电站内部故障诊断子系统诊断流程图；

图8为集中监控故障管理子系统管理流程图。

具体实施方式

下面结合附图与实施例对本发明作进一步说明。

1、本发明主要应用于变电站巡检机器人集中监控系统中，提供一种可以快速定位变电站巡检机器人集中监控系统故障所在位置、及时给出故障处理提醒的故障自诊断方法。

2、变电站巡检机器人集中监控系统，如图1所示，集中监控系统由集中监控服务端和集中监控客户端构成。集中监控服务端包括集中监控服务子系统和集中监控段故障诊断子系统，负责收集多个接入集中监控系统的变电站数据，并提供向下判断故障点的接口。

集中监控客户端包括集中监控客户端子系统和集中监控故障管理子系统，负责显示多个已接入集中监控系统的变电站数据，并对集中监控故障进行管理。

变电站巡检机器人站内系统包括变电站内部后台子系统、变电站内部故障诊断子系统、机器人行走子系统、机器人电源模块子系统、机器人云台子系统、机器人视频服务器子系统、机器人微气象子系统、机器人自动门子系统。

3、变电站巡检机器人集中监控系统中与故障自诊断有关的子系统包括：集中监控段故障诊断子系统、变电站内部故障诊断子系统和集中监控故障管理子系统。

集中监控段故障诊断子系统，如图2所示，包括发送诊断命令模块和故障判断模块，主要检测集中监控系统与变电站之间的网络连接故障。

变电站内部故障诊断子系统，如图3所示，包括发送诊断命令模块和故障判断模块，主要检测变电站内部巡检机器人系统故障。

集中监控故障管理子系统，如图4所示，包括故障显示提示模块、故障查询模块和故障统计模块，在集中监控客户端显示故障点所在位置，并以颜色、声音或信息的方式进行提示，可以按照故障点所属的子系统等条件对故障条数进行统计，对当前和历史故障进行查询分析。

4、变电站巡检机器人集中监控系统故障自诊断方法工作流程图如图5所示，工作方式为：一旦集中监控客户端某处存在异常，集中监控服务端会逐级向下自动发送诊断命令，直到查询到故障点将故障信息反馈到集中监控服务端，集中监控服务端收集并过滤部分故障信息，再将故障信息整理后转发给集中监控客户端，集中监控客户端通过故障管理子系统中的故障显示提示模块将故障信息显示给用户。

5、其中集中监控段故障诊断子系统工作流程图如图6所示，根据集中监控客户端的异常，集中监控服务端会向下发送与该变电站的通信诊断命令，判断集中监控服务端与该变电站之间的网络连接是否正常。如果集中监控服务端与变电站之间的网络不正常，则反馈到集中监控服务端故障诊断信息，进一步发送给集中监控客户端显示给用户。

6、如果集中监控段故障诊断子系统检测该段无异常，则触发变电站巡检机器人内部故障诊断子系统工作。其中变电站内部故障诊断子系统工作流程图如图7所示，检测变电站内部巡检机器人系统故障，其首先判断站内巡检机器人后台子系统与巡检机器人无线通信是否正常，如不正常则反馈给站内巡检机器人后台系统故障诊断信息，站内巡检机器人后台系统接收到故障诊断信息，则反馈给集中监控服务端，进一步的处理如4。如果后台子系统与巡检机器人无线通信正常，则后台依次向变电站巡检机器人其他子系统发送诊断命令，判断各个子系统是否存在故障，发现故障反馈给站内巡检机器人后台系统，逐级向上反馈故障诊断信息，进一步处理如4。

7、集中监控故障管理子系统工作流程图如图8所示，一旦定位到故障信息，在集中监控客户端故障管理子系统的故障显示提示模块显示故障点详细信息，包括故障点名称、故障定位信息、故障所在变电站、故障所在子系统、故障类型、故障开始时间和故障描述信息，并以颜色、声音或信息的方式进行提示，提醒工作人员及时处理故障。故障名称、故障类型、故障所在子系统、故障所在变电站为静态数据，存放在xml配置文件中，方便读取；故障定位信息、故障开始时间和故障描述信息为动态数据，逐级向集中监控服务端转发，最终到达集中监控客户端。

8、其中故障查询模块根据查询需求，查询当前故障和历史故障，其中当前故障为未处理的故障，可能有多个变电站的多个故障，历史故障为已经处理的故障。可以按照故障名称、故障类型、故障发生时间、故障所在变电站、故障所在子系统的组合条件进行查询。

9、其中故障统计分析模块根据故障统计需求，统计故障所在的变电站故障个数及趋势分析，建立集中监控系统故障专家库，为后续集中监控系统故障的定位处理提供经验。

上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。

Claims (10)

1.变电站巡检机器人集中监控系统的故障自诊断系统，其特征是，包括：

集中监控系统，所述集中监控系统包括集中监控服务端和若干个集中监控客户端，所述集中监控服务端与若干个集中监控客户端通信，每个集中监控客户端包括集中监控故障管理子系统和集中监控客户端子系统，所述集中监控服务端包括集中监控段故障诊断子系统和集中监控服务子系统；所述集中监控系统与若干变电站巡检机器人系统连接；

若干变电站巡检机器人系统，包括变电站内部后台子系统和变电站内部故障诊断子系统；

在集中监控系统与多个变电站连接环境下，当集中监控系统中的某个部分发生异常时，所述变电站内部故障诊断子系统能够根据诊断指令诊断出变电站巡检机器人系统内部子系统的故障和网络通信故障，所述集中监控端故障诊断子系统能够根据诊断指令诊断出变电站与集中监控系统之间通信网络的故障，所述集中监控故障管理子系统能够将故障信息进行处理呈现给用户，从而帮助集中监控系统完成故障的定位，减少故障人工定位的复杂度。

2.如权利要求1所述的变电站巡检机器人集中监控系统的故障自诊断系统，其特征是，

变电站巡检机器人系统内部子系统，包括：机器人行走子系统，机器人电源模块子系统、机器人云台子系统、机器人视频服务器子系统、机器人自动门子系统和机器人微气象子系统；

所述集中监控客户端，用于负责显示接入集中监控系统的多个变电站数据，并对集中监控故障进行管理；

所述集中监控服务端，用于负责收集接入集中监控系统的多个变电站数据，并提供向下判断故障点的接口；

所述集中监控客户端子系统，用于给使用集控系统的客户提供各个变电站子系统的视频概览、数据查询、站内任务启动交互功能。

3.如权利要求1所述的变电站巡检机器人集中监控系统的故障自诊断系统，其特征是，

所述集中监控故障管理子系统，用于在集中监控客户端显示故障点所在位置，并以颜色、声音或信息的方式进行提示，按照故障点所属的子系统对故障条数进行统计，对当前和历史故障进行查询分析。

4.如权利要求1所述的变电站巡检机器人集中监控系统的故障自诊断系统，其特征是，

所述集中监控故障管理子系统，包括：故障显示提示模块、故障查询模块和故障统计分析模块；

所述故障显示提示模块，用于显示故障点详细信息，包括故障点名称、故障定位信息、故障所在变电站、故障所在子系统、故障类型、故障开始时间和故障描述信息，并以颜色、声音或信息的方式进行提示，提醒工作人员及时处理故障；

所述故障查询模块，用于根据查询需求，查询当前故障和历史故障，其中当前故障为未处理的故障，可能有多个变电站的多个故障，历史故障为已经处理的故障；能够按照故障名称、故障类型、故障发生时间、故障所在变电站、故障所在子系统的组合条件进行查询；

所述故障统计分析模块，用于根据故障统计需求，统计故障所在的变电站故障个数及趋势分析，建立集中监控系统故障专家库，为后续集中监控系统故障的定位处理提供经验。

5.如权利要求1所述的变电站巡检机器人集中监控系统的故障自诊断系统，其特征是，

所述集中监控段故障诊断子系统，用于检测集中监控系统与变电站之间的网络连接故障；

所述集中监控段故障诊断子系统，包括：集中监控段发送诊断命令模块和集中监控段故障判断模块；

所述集中监控段发送诊断命令模块，用于向变电站发送故障诊断的自定义命令；

所述集中监控段故障判断模块，用于根据集中监控段发送诊断命令模块发送的故障诊断命令，进行故障诊断，然后反馈到集中监控段故障判断模块，给出故障诊断基本情况。

6.如权利要求1所述的变电站巡检机器人集中监控系统的故障自诊断系统，其特征是，

所述集中监控服务子系统，用于收集接入集中监控系统的多个变电站的数据；

所述变电站巡检机器人系统，用于收集变电站巡检机器人各个子系统的全部数据；

所述变电站内部后台子系统，用于给使用站内使用巡检机器人系统的客户提供巡检机器人巡检的数据、视频。

7.如权利要求1所述的变电站巡检机器人集中监控系统的故障自诊断系统，其特征是，

所述变电站内部故障诊断子系统，用于检测变电站内部巡检机器人系统故障；

所述变电站内部故障诊断子系统，包括：变电站内部发送诊断命令模块和变电站内部故障判断模块；

所述变电站内部发送诊断命令模块，用于向变电站各个子系统发送故障诊断的自定义命令；

所述变电站内部故障判断模块，用于根据变电站内部发送的故障诊断命令，进行故障诊断，然后反馈到变电站内部故障判断模块，给出故障诊断基本情况。

8.变电站巡检机器人集中监控系统的故障自诊断方法，其特征是，包括如下步骤：

步骤(1)：集中监控系统正常运行；

步骤(2)：判断监控客户端是否显示某个变电站异常，如果显示就进入步骤(3)；如果不显示就返回步骤(1)；

步骤(3)：集中监控段故障诊断子系统对集中监控系统与变电站巡检机器人系统之间的网络连接情况进行诊断，如果网络连接异常，就进入步骤(5)；如果网络连接正常，就进入步骤(4)；

步骤(4)：变电站内部故障诊断子系统先对变电站巡检机器人系统与各个子系统之间的网络连接情况进行诊断，如果网络连接异常，就进入步骤(5)；如果网络连接正常，就继续对各个子系统逐一展开子系统的诊断；如果子系统出现故障，就进入步骤(5)；如果子系统正常就不动作；

步骤(5)：集中监控故障管理子系统接收网络连接异常信号或子系统故障信号，并将异常信号或故障信号通过集中监控客户端展示给用户。

9.如权利要求8所述的变电站巡检机器人集中监控系统的故障自诊断方法，其特征是，所述步骤(4)的步骤为：

步骤(4-1)：判断变电站巡检机器人系统的内部子系统是否显示异常；如果是，变电站内部故障诊断子系统向各个子系统发送通信诊断命令；进入步骤(4-2)；如果否就返回步骤(4-1)；

步骤(4-2)：判断后台与子系统是否发生通信故障，如果是，就进入(5)，如果否，变电站内部故障诊断子系统向各个子系统发送诊断命令，进入步骤(4-3)；

步骤(4-3)：判断子系统是否发生故障，如果是就进入步骤(5)，如果否就返回步骤(4-1)。

10.如权利要求8所述的变电站巡检机器人集中监控系统的故障自诊断方法，其特征是，所述步骤(5)的步骤为：

步骤(5-1)：根据集中监控段故障诊断子系统的诊断信号或变电站内部故障诊断子系统的诊断信号来判断是否发现故障；如果是，就故障显示，进入步骤(5-2)；如果否就结束；

步骤(5-2)：判断是否需要查询故障令，如果是，就实现故障查询，进入步骤(5-3)，如果否就结束；

步骤(5-3)：判断是否需要统计分析故障，如果是，就实现故障统计分析，如果否就结束。