CN109638966A - 一种避雷器智能在线监测、数据远传的可视化云平台系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种避雷器智能在线监测、数据远传的可视化云平台系统，包括避雷器智能在线监测装置、无线物联网网关、避雷器智能在线监测可视化平台；避雷器智能在线监测装置经无线网关将实时在线监测数据远传至避雷器智能在线监测可视化平台进行可视化处理。本发明不仅实现避雷器从上线到下线的全生命周期的监控与管理，运维人员只需安装避雷器智能在线监测可视化平台软件或移动客户端手机APP，便可实时的查询所有设备的运行状态，还能将获得的大数据进行云诊断、智能故障告警、专家分析，能够用于分析和评估区域配网线路雷害风险等级，并为防雷策略的制定和避雷器状态检修决策提供依据，从而建设更加安全、更加智慧、更加智能的电网。

Description

一种避雷器智能在线监测、数据远传的可视化云平台系统
技术领域
本发明涉及一种电力设备全生命周期在线监测系统，具体是一种避雷器智能在线监测、数据远传的可视化云平台系统。
背景技术
目前，MOA在线监测技术主要在我国智能变电站建设中大量使用，但很少应用于数量多范围广的配电网系统氧化锌避雷器，现有的在线监测装置普遍存在以下问题和不足：
1.监测测器目前较多的是应用在变电站避雷器领域，都必须接入供电系统和通过信号线传送避雷器的运行数据，在现场施工中必须进行系统布线，工程量大，施工麻烦，很明显不适用于配网避雷器的在线监测和数据远传。
2.传统的监测装置存在产品功耗大、供电系统可靠性低、故障定位不准确、无历史存储数据作为检修决策依据，发生电网紧急问题时，传统电网运行人员往往依据个人经验分析、处理，存在决策科学性不足的问题，影响运维人员的检修和故障位置的查找效率。
3.在传统的监测产品中，监测方法大多是应用2G技术的短信式、4.33MHz无线发射方式，或手持装置在近距离读取数据的方式。这些方式虽然提供了监控避雷器状态的手段，但普遍存在费时费力，并可能产生额外成本的问题。
随着物联网技术的发展及移动互联网的成熟，使用移动端APP代替传统方式进行避雷器状态监控将是一个有效的解决方案，以便管理者能在有网络的地点随时、随地查看管理系统的数据。
发明专利内容
鉴于以上问题，本发明提出一种避雷器智能在线监测、数据远传的可视化云平台系统，可实时的查询所有监测设备的运行状态，还能将获得的大数据进行云诊断、智能故障告警、专家分析，能够用于分析和评估区域配网线路雷害风险等级，并为防雷策略的制定和避雷器状态检修决策提供依据，从而建设更加安全、更加智慧、更加智能的电网。
为实现以上目的，本发明提出了以下的技术方案：
一种避雷器智能在线监测、数据远传的可视化平台云系统，包括避雷器智能在线监测装置、LoRa或NB-IoT无线物联网网关以及避雷器智能在线监测可视化平台；所述避雷器智能在线监测可视化平台包括云服务器、计算机显示设备、手机/PDA移动设备、避雷器智能在线监测可视化平台软件和手机APP应用程序。所述避雷器智能在线监测装置安装在配网线路避雷器或配网台架避雷器上，避雷器智能在线监测装置经无线物联网网关将实时避雷器在线监测数据远传至避雷器智能在线监测可视化平台进行可视化处理。
所述避雷器实时在线监测数据包括：监测装置的安装位置(每个装置都有唯一的地址码，故障时方便运维人员通过唯一的地址码快速找到故障的避雷器)、锂电池电量、雷击次数、雷击发生时间、雷击电流波形(含峰值、有效值、波头时间、半峰值时间)、雷击能量、泄露电流、避雷器故障状态。
所述无线物联网方式包括LoRa、NB-IoT或LoRa和NB-IoT二者的组合。
所述避雷器智能在线监测可视化平台软件是基于Linux系统搭建的。
所述避雷器智能在线监测装置安装在配网线路避雷器或配网台架避雷器上，避雷器智能在线监测装置经无线物联网网关将实时在线监测数据远传发送至云服务器，云服务器接收在线监测数据后对数据进行本地分组、存储和备份等，在线监测数据可由计算机设备经避雷器智能在线监测可视化平台软件处理后在显示设备进行可视化显示，也可以由手机APP应用程序对在线监测数据进行处理后在手机/PDA移动设备上进行可视化显示，使得避雷器在线监测实现可视化和“口袋化”管理，能够随时随地的对避雷器进行监测。
所述避雷器智能在线监测装置内部可分为四个单元，分别为采集单元、处理单元、通讯单元、供电单元。其中，采集单元包括泄露电流采集模块、放大信号电路模块、采样电路模块、雷电流采集模块、雷击计数电路模块；处理单元包括处理器模块、分析诊断模块、地址码模块、数据存储模块；通讯单元包括LoRa通讯模块或NB-IoT通讯模块；供电单元包括太阳能电池板和锂电池。
所述避雷器智能在线监测装置的采集单元中，泄露电流采集模块对所监测避雷器的泄漏电流进行实时在线采集；放大信号电路模块是将采集的泄露电流进行放大和滤波处理；所述采样电路模块是经放大信号电路模块处理后的泄漏电流信号转换为电流数字信号发送给所述处理器模块；所述雷电流采集模块是用于采集所述避雷器的雷电冲击过电流波形，雷电冲击过电流波形包含峰值、有效值、波头时间、半峰值时间等参数；所述雷击计数电路模块用于采集和计数所述避雷器的雷电冲击过电流脉冲信号的发生次数和雷击发生时间，并连同雷电冲击过电流波形一起发送给所述处理器模块。
所述避雷器智能在线监测装置的处理单元中，所述处理器模块用于进一步处理、分析所述电流数字信号和雷电冲击过电流脉冲信号，得到所述避雷器泄漏电流值、雷击次数、雷击发生时间以及雷击电流波形；所述分析诊断模块用于将处理器单元得到的泄漏电流值、雷击电流波形，与预设的泄漏电流上限值和预设的雷击电流波形进行分析和对比诊断，进而将诊断结果以“是”和“否”输出，以区分故障告警；所述地址码模块是指每个产品都设有唯一的地址码，通过产品唯一的地址码找到故障地点，实现故障定位功能，它是将每一次的信号采集和分析诊断模块的诊断结果连同产品唯一的地址码一起发送至数据存储模块；所述数据存储模块是将所述处理器模块得出的所述避雷器泄漏电流值、雷击次数、雷击发生时间以及雷击电流波形、所述分析诊断模块的诊断结果、所述地址码模块的产品唯一的地址码以及供电单元实时的锂电池电量进行本地存储后，再一起发送至通讯单元的LoRa通讯模块或NB-IoT通讯模块。
所述供电单元给整个所述避雷器智能在线监测装置内部的用电元器件进行供电，由太阳能电池板+锂电池组成的供电系统，工作中锂电池处于浮充的状态。
所述通讯单元的LoRa通讯模块或NB-IoT通信模块是用于加密处理并将避雷器实时在线监测数据，传输至所述LoRa或NB-IoT物联网网关，监测数据包括监测装置的地址码、锂电池电量、雷击次数、雷击发生时间、雷击电流波形、雷击能量、泄露电流、避雷器故障诊断结果。
所述避雷器智能在线监测可视化平台，所述避雷器智能在线监测可视化平台包括：云服务器、计算机显示设备、手机/PDA移动设备、避雷器智能在线监测可视化平台软件和APP应用程序。
所述云服务器包括：前端web云服务器、后台云服务器、历史数据存储云服务器，所述前端web云服务器，用于接收和传送来自所述无线物联网网关的所述避雷器实时在线监测数据至后台云服务器，还可接收所述避雷器智能在线监测可视化平台软件处理后的返回数据至所述历史数据存储云服务器，同时所述前端web云服务器具有向已被授权访问的客户端(含手机/PDA移动设备、计算机设备)提供密码访问服务的权限，以便访问者对所述历史数据存储云服务器的存储数据进行查看和调用；所述后台云服务器用于在线分析接收到的避雷器实时在线监测数据并和所述历史数据存储云服务器的历史数据进行对比分析，以及对新数据和历史数据进行避雷器生命运行周期趋势对比判断，得出预测结果，实现对避雷器从上线到下线的全生命周期监控和管理；所述历史数据存储云服务器用于存储避雷器实时在线监测数据、避雷器生命运行周期趋势判断预测结果数据以及存储所述避雷器智能在线监测可视化平台软件运算处理后的回传数据。
所述避雷器智能在线监测可视化平台软件具有将数据、图像、信息、图表、曲线和关键性能指标(KPI)等选择处理和显示的能力，提供用户自定义显示功能，支持实时KPI(含故障告警指标)的展示和调整。上述经避雷器智能在线监测可视化平台软件处理后的所有数据都在计算机本地存储后，还拥有将数据自动回传至所述web云服务器的客户端的功能，最终在所述历史数据存储云服务器进行存储和备份，此外，回传的数据可供所述手机/PDA移动设备通过密码服务访问所述web云服务器的客户端后至所述历史数据存储云服务器，经由手机APP应用程序可在所述手机/PDA移动设备进行调用和查看，实现避雷器智能在线监测APP的可视化。
本发明相较于现有技术，具备以下有益效果：
1.以往由于无法准确定位故障点，通常会对配电网络的区域段进行选择，故障查找费时费力，本发明的避雷器智能在线监测装置加入设备地址码，根据装置具有唯一的地址码可直接找到故障点，具有省时省力等优点。
2.本发明的避雷器智能在线监测装置在工作状态下自动发射在线监测数据至云服务器，在非工作状态下监测装置将自动进入睡眠模式，使其处于低功耗状态，监测装置可通过监测平台设置工作时间间隔。
3.利用云服务器依托其强大的大数据、云计算处理能力，不仅能在线分析接收到的避雷器实时在线监测数据与历史数据存储云服务器的历史数据进行对比分析，还能对新数据和历史数据进行避雷器生命运行周期趋势对比判断，得出预测结果，实现对避雷器从上线到下线的全生命周期监控和管理。
4.利用避雷器智能在线监测可视化平台软件对所述避雷器实时在线监测数据、避雷器生命运行周期趋势判断预测以及历史数据，通过多种展示手段和指标体系，将设备的多种数据形象化、直观化、具体化和可视化，准确地展示和反映避雷器生命运行周期健康状态，为区域电网的检修决策提供依据。
5.利用手机/PDA移动设备通过密码访问服务可直接查看历史数据存储云服务器的可视化数据，运维人员能随时联网查看运行工况，使得避雷器在线监测实现可视化和“口袋化”管理，能够随时随地的对避雷器进行监测。
附图说明
图1为本发明避雷器智能在线监测、数据远传的可视化云平台系统的布局图；
图2为本发明避雷器智能在线监测、数据远传的可视化云平台系统的结构原理框图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明的内容做进一步详细说明。
请参阅图1和图2，本发明实施例中，一种避雷器智能在线监测、数据远传的可视化云平台系统，包括避雷器智能在线监测装置、LoRa或NB-IoT无线物联网网关以及避雷器智能在线监测可视化平台，避雷器智能在线监测装置安装在配网线路避雷器和配网台架避雷器上，每一相避雷器均安装一个，智能在线监测装置经无线物联网网关将实时避雷器在线监测数据远传至避雷器智能在线监测可视化平台进行可视化处理。
避雷器实时在线监测数据包含多个地区的线路避雷器和台架避雷器由对应的避雷器智能在线监测装置所采集到的定时限采集的数据和雷击时采集的数据，这些数据包括：监测装置唯一地址码、锂电池电量、雷击次数、雷击发生时间、雷击电流波形、雷击能量、泄露电流、避雷器故障状态。
避雷器智能在线监测装置内部的用电元器件进行供电的，由太阳能电池板和锂电池组成的供电系统，工作时锂电池处于浮充的状态。
避雷器智能在线监测装置外壳采用密封性更好的带玻璃窗的铸铝外壳IP68级防尘防水设计，避免装置因内部受潮或尘埃堆积而造成监测装置短路失效或装置烧毁等事故的发生，以保证监测装置的正常工作。
避雷器智能在线监测装置在非工作状态下，装置会自动进入休眠模式，使监测装置处于低功耗状态。
本发明一种避雷器智能在线监测、数据远传的可视化平台云系统，包括以下结构：
1)安装在配网线路避雷器和配网台架避雷器上的避雷器智能在线监测装置，避雷器智能在线监测装置内部可分为四个单元，分别为采集单元、处理单元、通讯单元、供电单元。其中，采集单元包括泄露电流采集模块、放大信号电路模块、采样电路模块、雷电流采集模块、雷击计数电路模块；处理单元包括处理器模块、分析诊断模块、地址码模块、数据存储模块；通讯单元包括LoRa通讯模块或NB-IoT通讯模块；供电单元包括太阳能电池板和锂电池。
2)无线物联网方式包括LoRa、NB-IoT或LoRa和NB-IoT二者的组合。
3)避雷器智能在线监测可视化平台包括：云服务器、计算机显示设备、手机/PDA移动设备、避雷器智能在线监测可视化平台软件和手机APP应用程序。其中，云服务器包括：前端web云服务器、后台云服务器、历史数据存储云服务器。
本发明一种避雷器智能在线监测、数据远传的可视化平台云系统，其整个工作流程及其功能如下：
1)避雷器智能在线监测装置，主要用于对多个地区的配网线路避雷器和配网台架避雷器进行实时泄露电流和雷电流脉冲信号的采集、信号放大和滤波处理、雷击次数、地址码IP化、故障告警分析诊断、锂电池电量剩余数值采集等处理后，将避雷器实时在线监测数据，即监测装置唯一地址码、锂电池电量、雷击次数、雷击发生时间、雷击电流波形、雷击能量、泄露电流以及避雷器故障状态等数据一起进行本地存储，经通讯单元的LoRa通讯模块或NB-IoT通讯模块进行加密处理后将避雷器实时在线监测数据远程发送至无线物联网网关。
2)无线物联网网关的接收模块接收和识别已加密的避雷器实时在线监测数据，加密数据识别无误后将数据经由无线物联网网关的发射模块远传至云服务器的前端web云服务器。
3)前端web云服务器接收来自无线物联网网关的避雷器实时在线监测数据，对加密数据再次识别无误后传输至后台云服务器；后台云服务器接收后先对加密数据进行解密处理，依托其强大的大数据、云计算处理能力，对接收到的避雷器实时在线监测数据与历史数据存储云服务器的历史数据进行对比分析，以及对新数据和历史数据进行避雷器生命运行周期趋势对比判断，得出预测结果，随后将避雷器实时在线监测数据、避雷器生命运行周期趋势判断预测结果数据存储至历史数据存储云服务器。
4)拥有密码访问权限的访问者(如电网公司)使用已被授权访问的计算机显示设备，通过以太网在线访问前端web云服务器的客户端，可调用和查看历史数据存储云服务器存储的避雷器实时在线监测数据，计算机设备内置避雷器智能在线监测可视化平台软件用于对避雷器实时在线监测数据、避雷器生命运行周期趋势判断预测以及历史数据，通过多种展示手段和指标体系，将设备多种数据形象化、直观化、具体化和可视化，准确地展示和反映避雷器生命运行周期健康状态，为区域电网的检修决策提供依据。避雷器智能在线监测可视化平台软件具有将数据、图像、信息、图表、曲线和关键性能指标(KPI)等选择处理和显示的能力，提供用户自定义显示功能，支持实时KPI(含故障告警指标)的展示和调整。
5)上述经避雷器智能在线监测可视化平台软件处理后的所有数据都在计算机本地存储后，将数据自动回传至web云服务器的客户端，最终在历史数据存储云服务器进行存储和备份。回传的数据可供手机/PDA移动设备通过密码服务访问web云服务器的客户端后至历史数据存储云服务器，经由手机APP应用程序可在手机/PDA移动设备进行调用和查看，实现避雷器智能在线监测APP的可视化和“口袋化”管理。
上列详细说明是针对本发明可行实施例的具体说明，该实施例并非用以限制本发明的专利范围，凡未脱离本发明所为的等效实施或变更，均应包含于本案的专利范围中。

Claims (10)

1.一种避雷器智能在线监测、数据远传的可视化云平台系统，其特征在于：包括避雷器智能在线监测装置、无线物联网网关及避雷器智能在线监测可视化平台；所述避雷器智能在线监测装置安装在配网线路避雷器或配网台架避雷器上，所述避雷器智能在线监测装置通过所述无线物联网网关将实时避雷器在线监测数据远传至所述避雷器智能在线监测可视化平台进行可视化处理；所述避雷器智能在线监测可视化平台包括云服务器与用户终端，所述用户终端包括计算机与移动终端，所述计算机内安装有避雷器智能在线监测可视化平台软件，所述移动终端内安装有避雷器智能在线监测可视化APP应用程序，用户通过所述计算机内的避雷器智能在线监测可视化平台软件与安装于所述移动终端的APP应用程序可查看所述云服务器内的监测数据，实现实时监控避雷器。
2.根据权利要求1所述的避雷器智能在线监测、数据远传的可视化云平台系统，其特征在于：所述无线物联网网关为LoRa或NB-IoT或LoRa与NB-IoT两者相结合的无线物联网网关。
3.根据权利要求1所述的避雷器智能在线监测、数据远传的可视化云平台系统，其特征在于：所述移动终端包括手机或PDA移动设备。
4.根据权利要求1所述的避雷器智能在线监测、数据远传的可视化云平台系统，其特征在于：所述避雷器智能在线监测装置包括采集单元、处理单元、通讯单元、供电单元，所述采集单元采集数据后传输给所述处理单元，所述处理单元将数据处理后，通过所述通讯单元传输给所述无线物联网网关，所述供电单元为所述采集单元与所述处理单元提供电源。
5.根据权利要求4所述的避雷器智能在线监测、数据远传的可视化云平台系统，其特征在于：所述采集单元包括泄露电流采集模块、放大信号电路模块、采样电路模块、雷电流采集模块、雷击计数电路模块，所述泄露电流采集模块对所监测避雷器的泄漏电流进行实时在线采集；所述放大信号电路模块将采集的泄露电流进行放大和滤波处理；所述采样电路模块将放大信号电路模块处理后的泄漏电流信号转换为电流数字信号发送给所述处理单元；所述雷电流采集模块采集所述避雷器的雷电冲击过电流波形；所述雷击计数电路模块采集和计数所述避雷器的雷电冲击过电流脉冲信号的发生次数和雷击发生时间，并连同雷电冲击过电流波形一起发送给所述处理单元。
6.根据权利要求4所述的避雷器智能在线监测、数据远传的可视化云平台系统，其特征在于：所述处理单元包括处理器模块、分析诊断模块、地址码模块、数据存储模块，所述处理器模块接收所述采集单元采集到的电流数字信号和雷电冲击过电流脉冲信号，并进一步处理与分析所述电流数字信号和雷电冲击过电流脉冲信号，得到所述避雷器泄漏电流值、雷击次数、雷击发生时间以及雷击电流波形；所述分析诊断模块将处理器单元得到的泄漏电流值、雷击电流波形，与预设的泄漏电流上限值和预设的雷击电流波形进行分析和对比诊断，并输出诊断结果；所述地址码模块将每个产品都设有唯一的地址码，将每一次的信号采集和分析诊断模块的诊断结果连同产品唯一的地址码一起发送至所述数据存储模块；所述数据存储模块将所述处理器模块得出的所述避雷器泄漏电流值、雷击次数、雷击发生时间以及雷击电流波形、所述分析诊断模块的诊断结果、所述地址码模块的产品唯一的地址码以及供电单元实时的锂电池电量进行本地存储后，再一起发送至通讯单元。
7.根据权利要求5或6所述的避雷器智能在线监测、数据远传的可视化云平台系统，其特征在于：所述雷击电流波形包含峰值、有效值、波头时间、半峰值时间。
8.根据权利要求4所述的避雷器智能在线监测、数据远传的可视化云平台系统，其特征在于：所述通讯单元包括LoRa通讯模块或NB-IoT通讯模块。
9.根据权利要求4所述的避雷器智能在线监测、数据远传的可视化云平台系统，其特征在于：所述供电单元包括太阳能电池板和锂电池。
10.根据权利要求1所述的避雷器智能在线监测、数据远传的可视化云平台系统，其特征在于：所述云服务器包括前端web云服务器、后台云服务器、历史数据存储云服务器，所述前端web云服务器接收和传送所述无线物联网网关的避雷器实时在线监测数据至所述后台云服务器，还可接收所述避雷器智能在线监测可视化平台软件处理后的返回数据至所述历史数据存储云服务器，同时所述前端web云服务器具有向已被授权访问的客户端提供密码访问服务的权限，用于访问者对所述历史数据存储云服务器的存储数据进行查看和调用；所述后台云服务器在线分析接收到的避雷器实时在线监测数据并和所述历史数据存储云服务器的历史数据进行对比分析，并对新数据和历史数据进行对比判断并得出预测结果，实现对避雷器从上线到下线的全生命周期监控和管理；所述历史数据存储云服务器存储所述避雷器实时在线监测数据、避雷器生命运行周期趋势判断预测结果数据以及存储所述避雷器智能在线监测可视化平台软件运算处理后的回传数据。
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