CN107482783B - 一种厂用电监测及控制综合智能化系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种厂用电监测及控制综合智能化系统，包括经过程层依次连接的单元层、存储层、分析层和管理控制层，所述单元层、存储层、分析层和管理控制层均设有嵌入式网关，所有嵌入式网关通过通讯网络组合构成过程层；所述单元层包括智能表计和智能控制器件；所述存储层包括设备存储、现场存储和远程综合存储；所述分析层用于分析存储层所收集存储的数据，并将分析结果通过通讯网络传输至管理控制层；所述管理控制层为人机交互装置，显示分析层提供的分析结果，下达控制指令，并通过通讯网络对单元层相应的设备进行参数的设置。本发明具有能满足厂用电系统安全运行综合管理的优点。
Description
技术领域
本发明涉及一种厂用电监测及控制综合智能化系统，特别是一种属于电力信息化与自动化领域的厂用电监测及控制综合智能化系统。
背景技术
目前，我国大部分厂用电设施陈旧，供电的可靠性也有待加强，配电网故障经常发生在用电过程中，特别是在运行年限较久以及动作频繁的节点上，无法有效的诊断系统电力故障，在厂用电系统发生故障时，无法获取各种故障信息、故障性质、故障地点并自动评定出最优的保护动作；此外，在发生故障后，无法通过保护设备的自动化监测装置完成对故障元件或线路的检测识别，也无法针对故障类型和故障状态，自动完成对故障的快速的切除、报警、预处理以及数据记录等工作。因此，需要构建一套有效的故障诊断系统，能满足厂用电系统安全运行综合管理的需求。
发明内容
本发明的目的在于，提供一种厂用电监测及控制综合智能化系统。它具有能满足厂用电系统安全运行综合管理的优点。
本发明的技术方案：一种厂用电监测及控制综合智能化系统，包括经过程层依次连接的单元层、存储层、分析层和管理控制层，所述单元层、存储层、分析层和管理控制层均设有嵌入式网关，所有嵌入式网关通过通讯网络组合构成过程层；所述单元层包括智能表计和智能控制器件，智能表计通过通讯网络将检测到的厂用电力系统中电气参数数据、自我状态及环境状态上传至存储层，智能控制器件通过通讯网络将自我状态数据传输至存储层；所述存储层包括设备存储、现场存储和远程综合存储，存储层存储的数据通过通讯网络传输至分析层；所述分析层用于分析存储层所收集存储的数据，并将分析结果通过通讯网络传输至管理控制层；所述管理控制层为人机交互装置，显示分析层提供的分析结果，下达控制指令，并通过通讯网络对单元层相应的设备进行参数的设置。
前述的厂用电监测及控制综合智能化系统中，所述设备存储包括硬盘和嵌入式SD卡，现场存储由现场安装的存储服务器构成，远程综合存储由大型存储设备或网络云存储构成。
前述的厂用电监测及控制综合智能化系统中，所述智能控制器件为能够接收由管理控制层下发的控制指令并存储、执行的执行器件，具有自我状态监测功能。
前述的厂用电监测及控制综合智能化系统中，所述分析层为内嵌有分析及决策算法的服务器设备。
与现有技术相比，本发明由具有通信功能的智能化设备以及智能化元件经数字通信与计算机系统网络连接，实现厂用电站低压开关设备运行管理的自动化、智能化；系统可实现数据的实时采集、数字通信、远程操作与程序控制、保护定值管理、事件记录与告警、故障分析、各类报表及设备维护信息管理等功能，针对厂用电电气系统直接面向控制终端，设备多、分布广，而且现场条件复杂，系统本身及设备频繁操作、故障脱扣等产生的强电磁及谐波干扰等特点，本发明能实现面向对象的操作模式，具有强抗干扰能力，主要控制功能由单元层智能化元件完成，形成网络集成式全分布控制系统，以满足系统运行的实时、快速及可靠性的要求；此外，由于现场总线技术的应用，系统中智能化元件可不依赖计算机网络而独立运行，极大地提高系统运行的实时性和可靠性。综上所述，本发明具有能满足厂用电系统安全运行综合管理的优点。
附图说明
图1是系统架构图；
图2是数据分析处理流程图。
附图中的标记为：1-过程层，2-单元层，3-存储层，4-分析层，5-管理控制层，6-嵌入式网关，7-智能表计，8-智能控制器件，9-设备存储，10-现场存储，11-远程综合存储，12-服务器设备。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步的说明，但并不作为对本发明限制的依据。
实施例：一种厂用电监测及控制综合智能化系统，系统架构图如图1所示，包括经过程层1依次连接的单元层2、存储层3、分析层4和管理控制层5，所述单元层2、存储层3、分析层4和管理控制层5均设有嵌入式网关6，所有嵌入式网关6通过通讯网络组合构成过程层1；所述单元层2包括智能表计7和智能控制器件8，智能表计7通过通讯网络将检测到的厂用电力系统中电气参数数据、自我状态及环境状态上传至存储层3，智能控制器件8通过通讯网络将自我状态数据传输至存储层3；所述存储层3包括设备存储9、现场存储10和远程综合存储11，存储层3存储的数据通过通讯网络传输至分析层4；所述分析层4用于分析存储层3所收集存储的数据，并将分析结果通过通讯网络传输至管理控制层5；所述管理控制层5为人机交互装置，显示分析层4提供的分析结果，下达控制指令，并通过通讯网络对单元层2相应的设备进行参数的设置。
所述设备存储9由设备本身自带的存储设备构成，包括硬盘和嵌入式SD卡，现场存储10由现场安装的存储服务器构成，远程综合存储11由大型存储设备或网络云存储构成。
所述智能控制器件8为能够接收由管理控制层5下发的控制指令并存储、执行的执行器件，具有自我状态监测功能。
所述分析层4为内嵌有分析及决策算法的服务器设备12，分析及决策算法由专家系统、数据挖掘及分析算法、模糊决策算法、模糊搜索算法、故障表搜索算法组成。
所述智能表计7是指具有自我状态检测和环境检测功能，并可以通过通讯网络将检测到的系统数据、自我状态及环境状态上传至存储层3数据库的器件；智能控制器件8是指可以接收由管理控制层5下发的控制指令并存储、执行的执行器件，此外，智能控制器件8还具有自我状态监测功能，可通过通讯网络将自我状态数据定时传输至存储层3数据库；智能表计7和控制器件8可全面采集电气信息(电流、电压、电能、电网质量等)、设备状态信息、设备事件记录、设备信息(型号、序列号、固件版本等)，及时获取故障预警、报警通知，远程控制断路器开合，同时实现能效管理和设备管理功能；单元层2智能化电力设备负荷IEC61850协议要求，作为优选，以嵌入式脱扣单元模块为例，该单元模块可同时测量所安装线路的电能质量、电流和功率需求值，还可通过CE、CD、CT触点监测抽架状态和控制断路器周边应用设备的工作状态；其自带的通讯模块为任何装有ULP接口的断路器提供一个IP地址，通过以太网接口，兼容于以太网的显示模块、带有普通浏览器的个人电脑或以太网界面访问来自断路器的可用数据；采用基于智能断路器的方法，可对系统运行数据和环境状况，对断路器触头磨损，电气磨损、机械寿命、环境老化等方面进行分析管理，提供预防性维护指导和计划，增加温度、湿度传感器探头，通过接收装置的通信模块将信息传递至后台监控系统，实现实时监控及超限报警。
所述设备存储9由设备本身自带的存储设备构成，主要有硬盘、嵌入式SD卡等，其特点在于存储量相对较小，但灵活性较高，适用于设备本身临时数据的存储；现场存储10由现场安装的专门的存储服务器构成，能够通过通讯网络收集现场设备检测到的运行、自身状态、环境状态等信息，并具备对上述数据进行分析计算及压缩处理的能力，可以将分析处理过的现场设备数据上传至远程综合存储设备，其特点在于内置分析及数据压缩处理算法，运算速度快，存储量大，具备远程传输功能；远程综合存储11主要由大型存储设备或网络云存储构成，其特点是具备与管理控制层以及现地存储的快速信息交互能力，存储量巨大，数据保存时间较长。
所述分析层4位于存储层3和管理控制层5之间，数据分析处理流程图如图2所示，分析层4用于分析存储层3所收集存储的数据，从而分析厂用电系统当前工作状况、预测其未来可能发生的故障状况并向管理控制层提供相关分析结果及相应辅助处理方案；分析层4内嵌的分析及决策算法由专家系统、数据挖掘及分析算法、模糊决策算法、模糊搜索算法、故障表搜索算法组成，故障表搜素算法和模糊搜索算法分布定义两种搜索方法，用以搜索对故障的快速处理和解决方案；数据挖掘及分析算法用以从存储层数据中分析现有设备、厂区工作环境等可能存在的故障；专家系统用以分析、存储相关故障的解决方案；模糊决策则通过利用专家知识选择最终向管理控制层推送的决策方案；模糊决策基于模糊控制理论，是智能化控制决策方法的重要组成部分。
所述管理控制层5用于人机交互，提取、显示当前各设备及其周围环境的工作状态；显示分析层4提供的预警信息及辅助决策信息；下达控制指令；对相关设备参数进行设置整定。
所述过程层1的通讯网络系统满足IEC 61850协议规定的通讯准则和数据结构，可以方便各子系统及设备之间的信息交互与传输；同时，该系统包含现有其他常用网络交互协议，包括CAN bus总线、Modbus、Profibus以及工业以太网，可以有效兼容原厂用电系统通讯体系；此外，该通讯系统可以通过无线4G网络、蓝牙网络、ZigBee网络以及WiFi实现无线网络通讯。
本发明由具有通信功能的智能化设备以及智能化元件经数字通信与计算机系统网络连接，可实现数据的实时采集、数字通信、远程操作与程序控制、保护定值管理、事件记录与告警、故障分析、各类报表及设备维护信息管理等功能，针对厂用电电气系统直接面向控制终端；本发明由单元层2的智能表计7和智能控制器件8检测厂用电力系统中各个状态参数，并将数据通过通讯网络上传至存储层3，存储层3将存储的数据通过通讯网络传输至分析层4，分析层4用于分析存储层3所收集存储的数据，并将分析结果通过通讯网络传输至管理控制层5，管理控制层5为人机交互装置，显示分析层4提供的分析结果，下达控制指令，并通过通讯网络对单元层2相应的设备进行参数的设置。
Claims (3)
1.一种厂用电监测及控制综合智能化系统，其特征在于：包括经过程层（1）依次连接的单元层（2）、存储层（3）、分析层（4）和管理控制层（5），所述单元层（2）、存储层（3）、分析层（4）和管理控制层（5）均设有嵌入式网关（6），所有嵌入式网关（6）通过通讯网络组合构成过程层（1）；所述单元层（2）包括智能表计（7）和智能控制器件（8），智能表计（7）通过通讯网络将检测到的厂用电力系统中电气参数数据、自我状态及环境状态上传至存储层（3），智能控制器件（8）通过通讯网络将自我状态数据传输至存储层（3）；所述存储层（3）包括设备存储（9）、现场存储（10）和远程综合存储（11），存储层（3）存储的数据通过通讯网络传输至分析层（4）；所述分析层（4）用于分析存储层（3）所收集存储的数据，并将分析结果通过通讯网络传输至管理控制层（5）；所述管理控制层（5）为人机交互装置，显示分析层（4）提供的分析结果，下达控制指令，并通过通讯网络对单元层（2）相应的设备进行参数的设置；
所述分析层（4）为内嵌有分析及决策算法的服务器设备（12），分析层用于分析存储层所收集存储的数据，从而分析厂用电系统当前工作状况、预测其未来可能发生的故障状况并向管理控制层提供相关分析结果及相应辅助处理方案；分析层内嵌的分析及决策算法由专家系统、数据挖掘及分析算法、模糊决策算法、模糊搜索算法、故障表搜索算法组成，故障表搜素算法和模糊搜索算法分别定义两种搜索方法，用以搜索对故障的快速处理和解决方案；数据挖掘及分析算法用以从存储层数据中分析现有设备、厂区工作环境存在的故障；专家系统用以分析、存储相关故障的解决方案；模糊决策算法则通过利用专家知识选择最终向管理控制层推送的决策方案；模糊决策算法基于模糊控制理论。
2.根据权利要求1所述的厂用电监测及控制综合智能化系统，其特征在于：所述设备存储（9）包括硬盘和嵌入式SD卡，现场存储（10）由现场安装的存储服务器构成，远程综合存储（11）由大型存储设备或网络云存储构成。
3.根据权利要求1所述的厂用电监测及控制综合智能化系统，其特征在于：所述智能控制器件（8）为能够接收由管理控制层（5）下发的控制指令并存储、执行的执行器件，具有自我状态监测功能。
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