CN109742855A - 一种配电室远程监测系统 - Google Patents

一种配电室远程监测系统 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种配电室远程监测系统，能够实现状态信息、告警信息的远距离上报。所述系统包括：监测终端，用于采集配电室的状态信息，并按照预设的监测准则，判断是否产生针对状态信息的告警信息，将采集的状态信息周期性地或主动通过窄带物联网无线通信网络传输至主站系统，将产生的告警信息主动通过窄带物联网无线通信网络传输至主站系统；主站系统，用于根据接收到的状态信息，绘制监测数据曲线；还用于获取配电室的位置信息，将接收到的状态信息、告警信息和获取的配电室位置信息发送至应用中心；所述应用中心，用于根据接收到的告警信息和配电室位置信息进行故障定位，根据接收到的状态信息进行历史查询。本发明涉及远程监测领域。

Description

一种配电室远程监测系统
技术领域
本发明涉及远程监测领域，特别是指一种配电室远程监测系统。
背景技术
配电室是带有低压负荷的室内配电场所，直接面对用户端，供用电情况较为复杂。近年来，因为配电设备温度过高和线路故障等引起的停电甚至爆炸事故频频发生，究其原因是配电线路是电力输送的末端，运行环境复杂，位置隐蔽，配电设备运行实时状态监测困难。这些都直接或间接影响配电线路的安全运行。
对配电室内环境和设备运行状态进行远程在线监测，可以很大程度上避免因设备故障、容量限制等引起的电力干扰和停电，目前配电网通信业务复杂，通信方式也复杂多样，有线通信如电力线载波、光纤通信存在成本高，后期维修困难等问题，无线通信在状态监测领域具有重要意义，其中，WiFi、Zigbee和Bluetooth通信技术被广泛应用，但缺点是通信距离短，并不适用于远程通信。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种配电室远程监测系统，以解决现有技术所存在的有线通信成本高、无线通信距离短的问题。
为解决上述技术问题，本发明实施例提供一种配电室远程监测系统，包括：
监测终端，用于采集配电室的状态信息，并按照预设的监测准则，判断是否产生针对状态信息的告警信息，将采集的状态信息周期性地或主动通过窄带物联网无线通信网络传输至主站系统，将产生的告警信息主动通过窄带物联网无线通信网络传输至主站系统；
所述主站系统，用于根据接收到的状态信息，绘制监测数据曲线；还用于获取配电室的位置信息，将接收到的状态信息、告警信息和获取的配电室位置信息发送至应用中心；
所述应用中心，用于根据接收到的告警信息和配电室位置信息进行故障定位，根据接收到的状态信息进行历史查询。
进一步地，所述监测终端包括：温度监测单元、环境温湿度监测单元、烟雾报警单元、浸水状态监测单元和门开关状态监测单元；
其中，每个监测单元包括：相应的传感器，微控制器和基于窄带物联网技术的无线通信单元。
进一步地，所述温度监测单元，用于通过相应的传感器采集配电柜柜内温度信息和高压进线设备温度信息，通过相应的微控制器判断采集的温度信息是否超过预设的温度阈值，若是，则产生温度报警信息，并将采集的温度信息和产生的温度报警信息主动通过相应的无线通信单元传输至主站系统，否则，将采集的温度信息周期性通过相应的无线通信单元传输至主站系统。
进一步地，所述温度监测单元包括：多个温度传感器；
其中，一部分温度传感器以阵列方式安装在配电柜的柜壁上，用于采集柜内温度；另一部分温度传感器安装在高压进线设备的壳体上，用于采集高压进线设备的温度。
进一步地，所述环境温湿度监测单元，用于通过相应的传感器采集配电室内环境温湿度信息，通过相应的微控制器判断采集的温湿度信息是否超过预设的温湿度阈值，若是，则产生温湿度报警信息，并将采集的温湿度信息和产生的温湿度报警信息主动通过相应的无线通信单元传输至主站系统，否则，将采集的温湿度信息周期性通过相应的无线通信单元传输至主站系统。
进一步地，所述烟雾报警单元，用于通过相应的传感器监测配电室内烟雾浓度信号，当监测到配电室内烟雾浓度信号时，通过相应的微控制器产生烟雾告警信息，并将产生的烟雾告警信息主动通过相应的无线通信单元传输至主站系统。
进一步地，所述浸水状态监测单元，用于通过相应的传感器监测电缆沟内水浸信息，当监测到电缆沟内发生水浸时，通过相应的微控制器产生水浸告警信息，并将产生的水浸告警信息主动通过相应的无线通信单元传输至主站系统。
进一步地，所述门开关状态监测单元，用于通过相应的传感器监测配电室的门是否被异常开闭，当监测到配电室的门处于异常开闭时，通过相应的微控制器产生异常开闭告警信息，并将产生的异常开闭告警信息主动通过相应的无线通信单元传输至主站系统。
进一步地，所述监测终端，用于将采集的状态信息和/或告警信息通过窄带物联网无线通信网络传输至窄带物联网基站，窄带物联网基站将接收到的信息通过互联网络传输到主站系统；
其中，监测终端与窄带物联网基站通过3GPP通信协议进行数据传输。
进一步地，监测终端支持节能模式，每次数据传输结束后立即进入休眠状态，等待下一次唤醒。
本发明的上述技术方案的有益效果如下：
上述方案中，通过监测终端采集配电室的状态信息，并按照预设的监测准则，判断是否产生针对状态信息的告警信息，将采集的状态信息周期性地或主动通过窄带物联网无线通信网络传输至主站系统，将产生的告警信息主动通过窄带物联网无线通信网络传输至主站系统；主站系统用于根据接收到的状态信息，绘制监测数据曲线，还用于获取配电室的位置信息，将接收到的状态信息、告警信息和获取的配电室位置信息发送至应用中心；应用中心根据接收到的告警信息和配电室位置信息进行故障定位，根据接收到的状态信息进行历史查询，从而有效监测整个配电室的运行状态数据。这样，通过NB-IoT技术，可实现状态数据远距离周期性或立即主动上报，告警信息远距离立即主动上报，数据的及时传输可避免因数据延时接收造成的事故发生，且能够节省了监测终端的能量消耗，降低通信成本。
附图说明
图1为本发明实施例提供的配电室远程监测系统的结构示意图；
图2为本发明实施例提供的配电室远程监测系统的原理示意图；
图3为本发明实施例提供的监测终端的结构示意图。
具体实施方式
为使本发明要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。
本发明针对现有的有线通信成本高、无线通信距离短的问题，提供一种配电室远程监测系统。
如图1所示，本发明实施例提供的配电室远程监测系统，包括：
监测终端11，用于采集配电室的状态信息，并按照预设的监测准则，判断是否产生针对状态信息的告警信息，将采集的状态信息周期性地或主动通过窄带物联网(NarrowBand Internet of Things，NB-IoT)无线通信网络传输至主站系统，将产生的告警信息主动通过窄带物联网无线通信网络传输至主站系统12；
所述主站系统12，用于根据接收到的状态信息，绘制监测数据曲线；还用于获取配电室的位置信息，将接收到的状态信息、告警信息和获取的配电室位置信息发送至应用中心13；
所述应用中心13，用于根据接收到的告警信息和配电室位置信息进行故障定位，根据接收到的状态信息进行历史查询。
本发明实施例所述的配电室远程监测系统，通过监测终端采集配电室的状态信息，并按照预设的监测准则，判断是否产生针对状态信息的告警信息，将采集的状态信息周期性地或主动通过窄带物联网无线通信网络传输至主站系统，将产生的告警信息主动通过窄带物联网无线通信网络传输至主站系统；主站系统用于根据接收到的状态信息，绘制监测数据曲线，还用于获取配电室的位置信息，将接收到的状态信息、告警信息和获取的配电室位置信息发送至应用中心；应用中心根据接收到的告警信息和配电室位置信息进行故障定位，根据接收到的状态信息进行历史查询，从而有效监测整个配电室的运行状态数据。这样，通过NB-IoT技术，可实现状态数据远距离周期性或立即主动上报，告警信息远距离立即主动上报，数据的及时传输可避免因数据延时接收造成的事故发生，且能够节省了监测终端的能量消耗，降低通信成本。
本实施例所述的配电室远程监测系统，利用配电室远程在线监测，可实现配电室设备运行状态的实时监控，做到无人值守，为智能配用电业务发展具有很好的指导意义。
本实施例中的NB-IoT是基于蜂窝网络的低功耗广域无线通信技术，传输距离可达20km，可获得比传统长期演进(Long Term Evolution，LTE)网络高20dB的覆盖增益，另外，NB-IoT通信可由监测终端主动上传数据，节省监测终端到NB-IoT基站的信令交互，降低终端功耗；所述NB-IoT适合在较长的距离内传输小数据包，为实现配电室远程监测提供了新的通信支撑。
本实施例中，NB-IoT通信网络可以利用现有基础设施LTE基站进行部署，从而在提高数据传输可靠性的同时，节省网络部署成本。
本实施例所述的配电室远程监测系统可分为以下4层：终端层，网络层，主站层和应用层；
1)终端层
本实施例中，终端层是指监测终端，负责采集配电室的温度、烟雾浓度、门开关和浸水等状态数据。
2)网络层
本实施例中，网络层用于实现监测终端和主站系统之间的数据交互，如图2所示，网络层包括两个层面，一是监测终端到NB-IoT基站的NB-IoT无线通信网络，二是NB-IoT基站到主站系统的高速互联网络。
本实施例中，监测终端和主站系统之间的数据交互过程主要为：监测终端将采集的状态信息和/或告警信息通过窄带物联网无线通信网络传输至NB-IoT基站，NB-IoT基站将接收到的信息通过互联网络传输到主站系统；
其中，监测终端与NB-IoT基站通过3GPP通信协议进行数据传输，NB-IoT终端支持节能模式(Power Save Mode，PSM)，每次数据传输结束后立即进入休眠状态，等待下一次唤醒，节省终端功耗。
3)主站层
本实施例中，主站层是指主站系统，用于对接收到的状态信息进行处理分析，提炼目标数据，绘制监测数据曲线，例如：绘制温度、温湿度等时间变化曲线，以供后期历史数据查询和数据整体分析；对于告警信息，主站系统会将告警、设备位置等信息通知应用层，应用层进行故障定位，并派遣检修人员到配电室进行现场堪护，实现系统的功能应用。
本实施例中，所述主站系统可以是配电自动化主站系统，也可以是独立的配电室状态监测主站系统，主站系统主要包括：
前置子系统，由数据服务器组成、前置网络组成，主要负责进行数据分析，从所监测的状态数据提炼出合适的数据或反应；
后台子系统，承担主站系统的基础平台、基础功能、扩展功能应用，完成调度员、检修人员和人机交互功能。
本实施例中，所述数据服务器是指数据采集服务器，简称数采服务器，一般选用高可靠性的工业控制计算机，实现主站系统与监测终端的通信，包括下行命令的执行，上行数据的接收，并完成业务数据的分析与存储。
本实施例中，所述前置网络是指在电力系统内网与外网是物理隔离的，本质上是一个信息交换系统，实现内外网的信息交换，为后台核心处理系统提供各种对外接口服务。比如当你用外网访问后台子系统或查询状态监测的历史信息，需通过前置网络实现内外网的信息交换。前置网络在逻辑上相当于一个网关，从功能上称呼为前置机。
本实施例中，所述反应具体指通过数据服务器的数据分析，对于随时间持续变化的状态量比如温度，湿度等自动绘制变化曲线，对于烟雾报警，出现浸水情况等随机量信息，立即发送给应用中心，以尽快进行设备的维修保障工作。
4)应用层
本实施例中，应用层是指应用中心，用于实现系统的功能应用，包括故障定位、历史查询、现场堪护等。
在前述配电室远程监测系统的具体实施方式中，进一步地，所述监测终端包括：温度监测单元、环境温湿度监测单元、烟雾报警单元、浸水状态监测单元和门开关状态监测单元；
其中，每个监测单元包括：相应的传感器，微控制器和基于窄带物联网技术的无线通信单元。
本实施例中，如图3所示，每个监测单元包括：相应的传感器，微控制器、基于NB-IoT的无线通信单元和供电单元，其中，所述微控制器包括：数据处理单元、数据存储单元和基于窄带物联网技术的串口通信处理单元，因此，所有监测单元都支持NB-IoT无线远程通信。
本实施例中，每个监测单元实时采集监测到的配电室的状态信息，按照预设的监测准则，判断是否产生针对状态信息的告警信息，并周期性或主动通过基于NB-IoT的无线通信单元将配电室的状态信息或告警信息传输至NB-IoT基站，NB-IoT基站将接收到的信息通过互联网络传输到主站系统，由于NB-IoT通信距离远，无需中间节点，逻辑上每个监测单元与主站直接进行通信。
本实施例中，所有监测单元都支持NB-IoT无线远程通信，所述监测终端包括：温度监测单元、环境温湿度监测单元、烟雾报警单元、浸水状态监测单元(也可以称为：水浸状态监测单元，如图2所示)和门开关状态监测单元；所述温度监测单元和环境温湿度监测单元实时监测温度、温湿度信息并可以每隔5分钟自动向主站系统上报监测到的温度、温湿度信息，如果监测到的温度、温湿度信息达到或超过预设的相应阈值时，则主动上报监测到的温度、温湿度信息并发布告警信息。烟雾报警单元、浸水状态监测单元、门开关状态监测单元如果监测有烟雾、浸水情况或门被异常开闭等突发事件时则立即主动发出告警信息。
在前述配电室远程监测系统的具体实施方式中，进一步地，所述温度监测单元，用于通过相应的传感器采集配电柜柜内温度信息和高压进线设备温度信息，通过相应的微控制器判断采集的温度信息是否超过预设的温度阈值，若是，则产生温度报警信息，并将采集的温度信息和产生的温度报警信息主动通过相应的无线通信单元传输至主站系统，否则，将采集的温度信息周期性通过相应的无线通信单元传输至主站系统。
在前述配电室远程监测系统的具体实施方式中，进一步地，所述温度监测单元包括：多个温度传感器；
其中，一部分温度传感器以阵列方式安装在配电柜的柜壁上，用于采集柜内温度；另一部分温度传感器安装在高压进线设备(例如，配电变压器，高压开关柜，互感器等)的壳体上，用于采集高压进线设备的温度。
在前述配电室远程监测系统的具体实施方式中，进一步地，所述环境温湿度监测单元，用于通过相应的传感器采集配电室内环境温湿度信息，通过相应的微控制器判断采集的温湿度信息是否超过预设的温湿度阈值，若是，则产生温湿度报警信息，并将采集的温湿度信息和产生的温湿度报警信息主动通过相应的无线通信单元传输至主站系统，否则，将采集的温湿度信息周期性通过相应的无线通信单元传输至主站系统。
本实施例中，所述环境温湿度监测单元主要用于监测配电室内环境温湿度状态，具体的：可以将4-6个环境温湿度传感器安装在配电室四周，用于实时采集配电室内环境温湿度，然后通过相应的微控制器判断采集的温湿度信息是否超过预设的温湿度阈值，若是，则产生温湿度报警信息，并将采集的温湿度信息和产生的温湿度报警信息主动通过相应的无线通信单元传输至主站系统，否则，将采集的温湿度信息周期性通过相应的无线通信单元传输至主站系统。。
在前述配电室远程监测系统的具体实施方式中，进一步地，所述烟雾报警单元，用于通过相应的传感器监测配电室内烟雾浓度信号，当监测到配电室内烟雾浓度信号时，通过相应的微控制器产生烟雾告警信息，并将产生的烟雾告警信息主动通过相应的无线通信单元传输至主站系统。
本实施例中，所述烟雾报警单元主要用于监测配电室内烟雾浓度，具体的：可以将4-6个烟雾报警传感器安装在配电室顶部，用于监测配电室内烟雾浓度信号，当监测到室内烟雾信号时，通过相应的微控制器产生烟雾告警信息，并将产生的烟雾告警信息立即主动通过相应的无线通信单元传输至主站系统。
在前述配电室远程监测系统的具体实施方式中，进一步地，所述浸水状态监测单元，用于通过相应的传感器监测电缆沟内水浸信息，当监测到电缆沟内发生水浸时，通过相应的微控制器产生水浸告警信息，并将产生的水浸告警信息主动通过相应的无线通信单元传输至主站系统。
本实施例中，所述浸水状态监测单元主要用于监测电缆沟内浸水情况，具体的：将水浸传感器安装在电缆排水沟内部，用于监测电缆沟内水浸信息，当监测到电缆沟内发生水浸时，通过相应的微控制器产生水浸告警信息，并将产生的水浸告警信息立即主动通过相应的无线通信单元传输至主站系统。
在前述配电室远程监测系统的具体实施方式中，进一步地，所述门开关状态监测单元，用于通过相应的传感器监测配电室的门是否被异常(比如，非工作人员无故闯入配电室时，或未经相关部门批准进入配电室)开闭，当监测到配电室的门处于异常开闭时，通过相应的微控制器产生异常开闭告警信息，并将产生的异常开闭告警信息主动通过相应的无线通信单元传输至主站系统。
本实施例中，所述门开关状态监测单元主要用于监测配电室的门是否被异常开闭。在配电室门内侧安装无线门禁传感器，用于监测配电室的门是否被异常开闭，当监测到配电室的门处于异常开闭时，通过相应的微控制器产生异常开闭告警信息，并将产生的异常开闭告警信息立即主动通过相应的无线通信单元传输至主站系统。
综上，本发明实施例所述的配电室远程监测系统，通过温度监测单元、环境温湿度监测单元、烟雾报警单元、浸水状态监测单元和门开关状态监测单元可以有效监测整个配电室的运行状态数据，并利用NB-IoT无线远程通信技术，对于周期数据和告警信息可实现远距离主动上报，数据的及时传输可避免因数据延时接收造成的事故发生，主站系统收到监测到状态数据可以绘制监测数据曲线，以供后期历史数据查询和数据整体分析，对于告警信息，会告知应用中心，应用中心立即派遣维修人员到故障现场进行维修。利用配电室远程在线监测，可实现配电室设备运行状态的实时监控，做到无人值守，本发明实施例所述的配电室远程监测系统对配电室安全隐患防护工作具有指导意义。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。
以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种配电室远程监测系统，其特征在于，包括：
监测终端，用于采集配电室的状态信息，并按照预设的监测准则，判断是否产生针对状态信息的告警信息，将采集的状态信息周期性地或主动通过窄带物联网无线通信网络传输至主站系统，将产生的告警信息主动通过窄带物联网无线通信网络传输至主站系统；
所述主站系统，用于根据接收到的状态信息，绘制监测数据曲线；还用于获取配电室的位置信息，将接收到的状态信息、告警信息和获取的配电室位置信息发送至应用中心；
所述应用中心，用于根据接收到的告警信息和配电室位置信息进行故障定位，根据接收到的状态信息进行历史查询。
2.根据权利要求1所述的配电室远程监测系统，其特征在于，所述监测终端包括：温度监测单元、环境温湿度监测单元、烟雾报警单元、浸水状态监测单元和门开关状态监测单元；
其中，每个监测单元包括：相应的传感器，微控制器和基于窄带物联网技术的无线通信单元。
3.根据权利要求2所述的配电室远程监测系统，其特征在于，所述温度监测单元，用于通过相应的传感器采集配电柜柜内温度信息和高压进线设备温度信息，通过相应的微控制器判断采集的温度信息是否超过预设的温度阈值，若是，则产生温度报警信息，并将采集的温度信息和产生的温度报警信息主动通过相应的无线通信单元传输至主站系统，否则，将采集的温度信息周期性通过相应的无线通信单元传输至主站系统。
4.根据权利要求3所述的配电室远程监测系统，其特征在于，所述温度监测单元包括：多个温度传感器；
其中，一部分温度传感器以阵列方式安装在配电柜的柜壁上，用于采集柜内温度；另一部分温度传感器安装在高压进线设备的壳体上，用于采集高压进线设备的温度。
5.根据权利要求2所述的配电室远程监测系统，其特征在于，所述环境温湿度监测单元，用于通过相应的传感器采集配电室内环境温湿度信息，通过相应的微控制器判断采集的温湿度信息是否超过预设的温湿度阈值，若是，则产生温湿度报警信息，并将采集的温湿度信息和产生的温湿度报警信息主动通过相应的无线通信单元传输至主站系统，否则，将采集的温湿度信息周期性通过相应的无线通信单元传输至主站系统。
6.根据权利要求2所述的配电室远程监测系统，其特征在于，所述烟雾报警单元，用于通过相应的传感器监测配电室内烟雾浓度信号，当监测到配电室内烟雾浓度信号时，通过相应的微控制器产生烟雾告警信息，并将产生的烟雾告警信息主动通过相应的无线通信单元传输至主站系统。
7.根据权利要求2所述的配电室远程监测系统，其特征在于，所述浸水状态监测单元，用于通过相应的传感器监测电缆沟内水浸信息，当监测到电缆沟内发生水浸时，通过相应的微控制器产生水浸告警信息，并将产生的水浸告警信息主动通过相应的无线通信单元传输至主站系统。
8.根据权利要求2所述的配电室远程监测系统，其特征在于，所述门开关状态监测单元，用于通过相应的传感器监测配电室的门是否被异常开闭，当监测到配电室的门处于异常开闭时，通过相应的微控制器产生异常开闭告警信息，并将产生的异常开闭告警信息主动通过相应的无线通信单元传输至主站系统。
9.根据权利要求1所述的配电室远程监测系统，其特征在于，所述监测终端，用于将采集的状态信息和/或告警信息通过窄带物联网无线通信网络传输至窄带物联网基站，窄带物联网基站将接收到的信息通过互联网络传输到主站系统；
其中，监测终端与窄带物联网基站通过3GPP通信协议进行数据传输。
10.根据权利要求1所述的配电室远程监测系统，其特征在于，监测终端支持节能模式，每次数据传输结束后立即进入休眠状态，等待下一次唤醒。
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