CN106980933A - 一种电力系统隐患及跳闸风险分析系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电力系统隐患及跳闸风险分析系统，包括输配电信息查询单元和隐患分析单元，两者之间通过数据传输单元连接；所述输配电信息查询单元包括检测模块、调度模块与显示模块，所述显示模块分别与所述检测模块、所述调度模块连接；所述隐患分析单元包括控制模块以及分别与所述控制模块连接的数据处理模块、分析模块；所述调度模块通过串行数据端口连接电力GIS系统和电力调度系统，所述显示单元实现输配电线路走径及周边环境的信息查询，所述分析模块对电力系统隐患及跳闸风险进行综合分析，制定隐患治理和预防跳闸的对策。本发明通过对电力信息的采集及数据的实时分析，可以防止因系统隐患及跳闸风险造成设备损坏，提高运行维护效率。

Description

一种电力系统隐患及跳闸风险分析系统

技术领域

本发明涉及电力系统风险防控及分析技术领域，尤其涉及一种电力系统隐患及跳闸风险分析系统。

背景技术

近年来，电力设施遭受外力破坏的案件十分突出。输电导线、变压器、塔材被盗等案件频发；绿化工程与输配电线路之间的“线树矛盾”突出；电力设施保护区内违章建房、违章施工、违章作业已成为供电安全生产的重大隐患; 人为过失和“无知”行为破坏电力设施事件时有发生；一些地方有关部门违章审批，人为造成电力设施与其他设施互相妨碍的现象日益增多；对电力生产乃至社会公共安全构成了严重威胁。加强对电力设施的保护，已到了刻不容缓的程度。

专利号为201110324577.4的发明专利公开了属于计算机软件系统领域的基于电力 GIS 的变电站虚拟三维系统的应用。它分为以下步骤 ：全景数据生成、全景配置、全景展示和全景交互。本发明的有益效果为 ：1)增强了GIS系统在电力行业的应用能力，同时提高了电力危险操作的安全性与规范性。2) 满足了工作人员进行操作预演的需求。3) 有助于提高电力 GIS 中设备及场景的可视化能力 ；4) 能够满足电力企业及其广大用户对电网“安全、可靠、优质、高效、经济运行”的现代化要求。

专利号为201110357964.8的专利公开了电网离散供电信息的多维平台数据挖掘方法及系统，该方法包括 ：接收模式选定指令，该模式选定指令中包含用户选定的应用模式信息 ；根据模式选定指令中的应用模式信息收集对象数据 ；根据对象业务规约确定所收集的对象数据间的逻辑关联关系 ；根据图形地理空间信息以及该逻辑关联关系进行关联重组得到系统数据架构。根据本发明方案，在选定了应用模式之后，可以应用本发明方案直接得到与该应用模式相关联的信息数据，无需人工对大量的采集数据进行分析和整理，可以对用户需要了解的数据信息进行分析展示，提高了电网监控效率。

上述管理方法或应用系统，其目的均在于改进变电站及供电网的管理手段，但为更好实现对电力隐患和风险的综合分析，最好将电力设施各类信息进行大数据整合，即实现多个系统的互联使用，才能得到综合性的有益效果。

发明内容

本发明目的在于提供一种电力系统隐患及跳闸风险分析系统，通过对电力信息的采集及数据的实时分析，可以防止因系统隐患及跳闸风险造成设备损坏，提高运行维护效率。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种电力系统隐患及跳闸风险分析系统，包括输配电信息查询单元和隐患分析单元，两者之间通过数据传输单元连接；所述输配电信息查询单元包括检测模块、调度模块与显示模块，所述显示模块分别与所述检测模块、所述调度模块连接；所述隐患分析单元包括控制模块以及分别与所述控制模块连接的数据处理模块、分析模块；所述调度模块通过串行数据端口连接电力GIS系统和电力调度系统，所述显示模块实现输配电线路走径及周边环境的信息查询，所述分析模块对电力系统隐患及跳闸风险进行综合分析，制定隐患治理和预防跳闸的对策。

进一步地，所述数据传输单元包括专用光纤数据端口或无线传输单元。

进一步地，所述检测模块包括数据采集器以及分别与所述数据采集器连接的读取模块、传感模块，所述读取模块包括设置于各个输电线路变压器节点的数字化电表，所述传感模块包括设置于输电线路上的导体传感器。

进一步地，所述调度模块包括网络服务器及其连接的数据库单元。

进一步地，所述控制模块包括掌上智能终端，所述掌上智能终端设置多通道数据接口，并可运行PC通用系统和离线工具包。

进一步地，所述分析模块包括单片机组件及其连接的输出电路，所述单片机组件包括单片机芯片及数据存储器，所述输出电路包括双向网络通信接口。

进一步地，所述数据处理模块包括数据集中器、模数转换芯片与滤波放大电路，所述数据处理模块连接所述单片机组件。

进一步地，所述显示模块包括人机交互界面，所述显示模块上设置光伏阵列，所述光伏阵列连接直流蓄电池。

进一步地，所述无线传输单元包括GSM数传模块与CDMA数传模块。

本系统根据其各组成部件的原理，可以提供一种电力系统隐患及跳闸风险分析方法，包括如下步骤：

1)通过输配电信息查询单元进行电力系统数据读取，包括电能记录参数读取和实时电场效应读取，分别由读取模块和传感模块来完成，并由数据采集器将数据进行采集归类；

2)由调度模块根据读取的具体参数类别，调用电力GIS系统信息和网络标准数据信息，并将信息传输至后续隐患分析单元；

3)工作人员通过显示模块实现对各类数据信息的读取和查询；

4)由数据处理模块对各类数据进行统一处理，并由分析模块将处理后的各类数据参数同标准数据进行比对；

5)分析模块根据比对后的数据，调取控制模块离线工具包的相关子程序，生成隐患治理和预防跳闸的对策。

本发明的有益效果在于：

本发明通过输配电信息查询单元进行电力系统数据的读取，并由隐患分析单元生成隐患治理和预防跳闸的对策，通过输配电GIS等功能，实现输配电线路走径、周边环境信息查看等功能，系统可以利用GIS、输配线路走径、跳闸信息、周边环境等信息，对架空线路、电缆管廊等隐患和风险进行综合分析，制定隐患治理和预防跳闸的对策，提高输配电精益化管理水平。所以，本发明不仅可以通过对电力配网的实时监控，防止因过负荷、电场异常等系统隐患原因造成设备损坏，提高供电可靠性，还可以通过对跳闸风险等分析，进行最优分析对侧方案的制定，可以减少一线配电人员的劳动量，提高职工的劳动效率，为增强企业竞争力提供重要的保障作用,值得广泛推广与使用。

附图说明

图1是本发明系统结构图。

具体实施方式

实施例一

一种电力系统隐患及跳闸风险分析系统，包括输配电信息查询单元和隐患分析单元，两者之间通过数据传输单元1连接；输配电信息查询单元包括检测模块3、调度模块4与显示模块5，显示模块5分别与检测模块3、调度模块4连接；隐患分析单元包括控制模块6以及分别与控制模块6连接的数据处理模块7、分析模块8；调度模块4通过串行数据端口9连接电力GIS系统10和电力调度系统11，显示模块实现输配电线路走径及周边环境的信息查询，分析模块对电力系统隐患及跳闸风险进行综合分析，制定隐患治理和预防跳闸的对策。数据传输单元包括专用光纤数据端口。检测模块3包括数据采集器12以及分别与数据采集器12连接的读取模块13、传感模块14，读取模块包括设置于各个输电线路变压器节点的数字化电表，传感模块包括设置于输电线路上的导体传感器。调度模块4包括网络服务器15及其连接的数据库单元16。控制模块包括掌上智能终端，掌上智能终端设置多通道数据接口，并可运行PC通用系统和离线工具包。分析模块8包括单片机组件17及其连接的输出电路18，单片机组件包括单片机芯片及数据存储器，输出电路包括双向网络通信接口。数据处理模块7包括数据集中器19、模数转换芯片20与滤波放大电路2，数据处理模块连接单片机组件。显示模块包括人机交互界面。

本发明首先可以通过与地理信息系统GIS的互联，实现GIS信息的准确实时读取。GIS在电网系统上的应用方式，是将电力企业的电力设备、变电站、输配电网络、电力用户与电力负荷和生产及管理等核心业务连接形成电力信息化的生产管理的综合信息系统。它提供的电力设备设施信息、电网运行状态信息、电力技术信息、生产管理信息、电力市场信息与山川、河流、地势、城镇、公路街道、楼群，以及气象、水文、地质、资源等自然环境信息集中于统一系统中，通过GIS可查询有关数据、图片、图象、地图、技术资料、管理知识等。

本发明在具体实施时，首先需要进行电力输配电系统数据的采集，即通过输配电信息查询单元进行电力系统数据读取，包括电能记录参数读取和实时电场效应读取，分别由读取模块和传感模块来完成，并由数据采集器将数据进行采集归类。智能电能表直接对电能记录参数进行读取，而反映输配电稳定度的系统参数，可以通过读取电场场强波动来实现，这里采用的是可以进行场强测量的导体传感器，传感器的基本原理是：处于电场中的导体传感器表面会产生感应电荷，根据测量电场的不同频率，由取样电路根据特定算法，将感应电荷转换成与待测电场强度有一定对应关系的电流或电压信号，对信号进行分析，就可测得电场强度。数据采集器可以存储场强采样算法，通过读取传感器的多个导体传感器的有序取样数据，形成符合本发明条件的电力系统实时参数。

调度模块主要通过对各个系统的互联，提供了标准数据的对比平台，便于后续的分析比对，有利于形成符合标准运行规律的分析方案。由于各种电力系统参数存在单位、类型不一的情况，所以在分析模块进行数据分析之前，需要有数据处理单元负责对数据进行通用转换，以电流信号为例，需要并对电流信号进行滤波放大，作为初步处理；滤波放大后的电流信号由单片机控制进行A/D转换，对数据进行综合处理；最后控制输出电路将其与国标值一同送入分析模块进行比对，其中，滤波放大可以采用阻容耦合式放大电路，具体芯片可采用LM358，因为LM358内部有两个独立的运算放大器，既适用于单电源使用，也可采用双电源的工作模式。在双电源的工作模式下的电源电压工作范围为±1.5至±15V，项目采用±5V，其运算放大器有较好的工作性能，其差摸输入电压范围为电源电压的范围。

分析模块的单片机芯片可选用C8051F410，通过集成了丰富的模拟和数字资源，是完全意义上的低功耗系统级的微控制模块，主要有以下特征：速度提高：使用SiliconLabs的专利CIP-51微控制模块核。CIP-51完全兼容 典型51单片机指令集，采用标准结构的51单片机相比，使用CIP-51内核的单片机采用流水线结构，大大提高了指令执行速度；硬件资源丰富：具备上电复位及电压监视等功能；自带24.5MHz高精度可编程的内部振荡器；拥有32KB的片内FLASH存储器，2304字节片内RAM；4个16位通用定时器、看门狗定时器、12位可编程DAC、24个I/O口；内置AD转换器：自带12位逐次逼近寄存器型(SAR)ADC，采样率最高可 到200ksps；单片机24个外部端口都可以通过一个27通道的多路模拟开关选择器配置为ADC的输入；ADC的基准电压可根据需要由编程选择内部基准或外部基准。

分析模块根据比对后的数据，调取控制模块离线工具包的相关子程序，生成隐患治理和预防跳闸的对策。工作人员在使用本系统时，可以通过掌上智能终端，实现对各类数据信息的读取和查询；同时，还可以直接读取分析模块最终生成的对策方案。掌上智能终端可以运行对数据进行归纳分析的统计报表，并通过子程序的调用，生成综合方案，子程序是以离线软件工具包的形式存在。离线工具包以软件包形式在PC机上运行，在系统工作站端下载安装后可离线独立运行。掌上智能终端支持XP/Win7/Win8/Win10/Unix/Linux等全部国网认可的操作系统。采用软件包的形式，且支持独立运行于各类办公电脑，增进了使用便携性。

实施例二

一种电力系统隐患及跳闸风险分析系统，与实施例一的不同之处在于,数据传输单元采用的是无线传输单元，包括GSM数传模块与CDMA数传模。CDMA和GSM均是目前已经应用成熟与稳定的2G通信的主流制式，在通信质量上，CDMA的通信质量要高于GSM，在相同环境下语音通信，CDMA的杂音要比GSM小很多，在手机辐射上，CDMA采用了出色的功率控制技术，也要比GSM小；然而，GSM在信号传输的稳定性上，采用时分多址的数字移动通信模式，在应用范围以及简单的短信传输上，在成本与应用范围上均具有优势，所以在本发明中应根据具体情况，择优选取。

实施例三

一种电力系统隐患及跳闸风险分析系统，与实施例一的不同之处在于,显示模块上设置光伏阵列，光伏阵列连接直流蓄电池,可以通过太阳能供源，从而增加系统的持续性和安全可靠性。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，本领域的一般技术人员将认识到，使用本发明的方案还可以实现许多可选的实施例。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种电力系统隐患及跳闸风险分析系统，其特征在于：包括输配电信息查询单元和隐患分析单元，两者之间通过数据传输单元连接；所述输配电信息查询单元包括检测模块、调度模块与显示模块，所述显示模块分别与所述检测模块、所述调度模块连接；所述隐患分析单元包括控制模块以及分别与所述控制模块连接的数据处理模块、分析模块；所述调度模块通过串行数据端口连接电力GIS系统和电力调度系统，所述显示模块实现输配电线路走径及周边环境的信息查询，所述分析模块对电力系统隐患及跳闸风险进行综合分析，制定隐患治理和预防跳闸的对策。

2.如权利要求1所述的一种电力系统隐患及跳闸风险分析系统，其特征在于：所述数据传输单元包括专用光纤数据端口或无线传输单元。

3.如权利要求2所述的一种电力系统隐患及跳闸风险分析系统，其特征在于：所述检测模块包括数据采集器以及分别与所述数据采集器连接的读取模块、传感模块，所述读取模块包括设置于各个输电线路变压器节点的数字化电表，所述传感模块包括设置于输电线路上的导体传感器。

4.如权利要求3所述的一种电力系统隐患及跳闸风险分析系统，其特征在于：所述调度模块包括网络服务器及其连接的数据库单元。

5.如权利要求3所述的一种电力系统隐患及跳闸风险分析系统，其特征在于：所述控制模块包括掌上智能终端，所述掌上智能终端设置多通道数据接口，并可运行PC通用系统和离线工具包。

6.如权利要求3所述的一种电力系统隐患及跳闸风险分析系统，其特征在于：所述分析模块包括单片机组件及其连接的输出电路，所述单片机组件包括单片机芯片及数据存储器，所述输出电路包括双向网络通信接口。

7.如权利要求3所述的一种电力系统隐患及跳闸风险分析系统，其特征在于：所述数据处理模块包括数据集中器、模数转换芯片与滤波放大电路，所述数据处理模块连接所述单片机组件。

8.如权利要求3所述的一种电力系统隐患及跳闸风险分析系统，其特征在于：所述显示模块包括人机交互界面，所述显示模块上设置光伏阵列，所述光伏阵列连接直流蓄电池。

9.如权利要求2所述的一种电力系统隐患及跳闸风险分析系统，其特征在于：所述无线传输单元包括GSM数传模块与CDMA数传模块。