CN110752671A

CN110752671A - 一种高压开关柜多状态量智能平台型监测终端

Info

Publication number: CN110752671A
Application number: CN201911050445.XA
Authority: CN
Inventors: 顾朝敏; 李晓峰; 潘瑾; 李天辉; 董驰; 刘宏亮
Original assignee: State Grid Corp of China SGCC; Electric Power Research Institute of State Grid Hebei Electric Power Co Ltd; State Grid Hebei Energy Technology Service Co Ltd
Current assignee: State Grid Corp of China SGCC; Electric Power Research Institute of State Grid Hebei Electric Power Co Ltd; State Grid Hebei Energy Technology Service Co Ltd
Priority date: 2019-10-31
Filing date: 2019-10-31
Publication date: 2020-02-04

Abstract

本发明公开了一种高压开关柜多状态量智能平台型监测终端，包括电源输出模块、模拟通道输入模块、状态输入/输出模块、数字输入接口模块、数字输出接口模块、核心处理器模块、GPS受时模块、保护电源模块和视频输出模块；所述模拟通道输入模块、状态输入/输出模块、数字输入接口模块、数字输出接口模块、GPS受时模块、保护电源模块和视频输出模块分别电连接核心处理器模块，所述电源输出模块电连接保护电源模块。本发明使用在线状态监测方法替代传统人工状态试验的方法，节约大量人力物力。兼容多数的业监测装置(或传感器)的供电、通讯需求。汇集高压开关柜状态监测数据，为融合分析提供一个末端解决方案。

Description

一种高压开关柜多状态量智能平台型监测终端

技术领域

本发明属于高压开关柜多参量智能监测技术，涉及高压开关柜在线监测领域，具体涉及一种高压开关柜多状态量智能平台型监测终端。

背景技术

近年来，社会经济长足发展，电力公共资源需求庞大，电网规模越来越来，对电网运行可靠性需求日益增加；另外电网规模越来越来也对电网设备的运行维护提出更高的要求。但是传统的维护方法依赖于人工停电试验，其存在以下几个方面的问题：检修需停电，停电检修不仅效率低，而且非正常方式运行本身安全裕度低；需要人工检修，需要大量的人力资源；试验测量数据反映宏观统计结果，无法观测动作机构每个细节的运行情况，即无法精确评估高压开关的运行健康状态。

另外一方面，触头温度监测、机械特性监测、气压/密度/微水含量监测、局放监测、弹簧压力、机械扭矩均可以从一定的专业方向解决部分状态监测和评估问题。但各专业数据碎片化，无法统一评估高开开关柜健康状态。

现有的高压开关柜状态监测存在专业点多，电源，通讯，监测，评价相互独立，平且评价算法孤立，其应用上存在，安装走线难，成本高，占用空间大；数据出口、数据格式不统一。

因此，亟需提供一种解决上述问题的一种高压开关柜多状态量智能平台型监测终端。

发明内容

本发明的目的是提供一种高压开关柜多状态量智能平台型监测终端，综合各专业方向的状态监测终端，提供各专业监测装置或传感器电源、数据通讯接口、告警和控制服务、评估算法容器、显示终端、上层通讯服务的智能状态监测终端。

为了实现上述目的，本发明采取的技术方案如下：

一种高压开关柜多状态量智能平台型监测终端，包括电源输出模块、模拟通道输入模块、状态输入/输出模块、数字输入接口模块、数字输出接口模块、核心处理器模块、GPS受时模块、保护电源模块和视频输出模块；

所述模拟通道输入模块、状态输入/输出模块、数字输入接口模块、数字输出接口模块、GPS受时模块、保护电源模块和视频输出模块分别电连接核心处理器模块，所述电源输出模块电连接保护电源模块。

作为本发明的进一步改进，所述电源输出模块提供1个6Pin PCIe输出接口；该所述6Pin PCIe输出接口的六个接线端子分别为+5V端子、Com端子、Pe端子、+12V端子、Com端子和Pe端子；

所述+5V端子用于提供5V电源，5V电源容量为2A，其电功率为10W；

所述+12V端子用于提供12V电源，12V电源容量为2A，其电功率为24W。

作为本发明的进一步改进，所述6Pin PCIe输出接口通过6Pin PCIe分路接口线进行多级扩展，多级扩展的总容量不超过电源输出模块提供的容量。

作为本发明的进一步改进，所述模拟通道输入模块设置有六个通道，每个通道均包括电流输入接口和电压输入接口，所述电流输入接口的电流输入范围为4~20mA，所述电压输入接口的电压输入范围为0~5V；所述电流输入接口和电压输入接口均采用插拔式，以拔插更换来适应不同的通道接口组合。

作为本发明的进一步改进，所述数字输入接口模块设置有RS485模块接口、RJ45模块接口和输入扩展接口；

RS485模块和RJ45模块内置在数字输入接口模块内；

所述输入扩展接口包括四个插拔接口，用来插装Zigbee模块、433模块、Wifi模块和/或蓝牙模块。

作为本发明的进一步改进，所述数字输出接口模块设置有RS485模块接口和输出扩展接口；

RS485模块内置在数字输出接口模块内；

所述输出扩展接口包括三个插拔接口，用来插装RJ45模块、Zigbee模块、Wifi模块和/或4G通讯模块。

作为本发明的进一步改进，所述核心处理器模块采集模拟通道输入模块、状态输入/输出模块和数字输入接口模块输入的模拟量、状态量和数字量，并分别对其进行AD转换及协议解析，并更新到高压开关柜数据栈。

作为本发明的进一步改进，所述核心处理器模块同时根据设定高压开关柜数据栈处理规则，输出告警或控制。

作为本发明的进一步改进，所述核心处理器模块运行linux内核2.4以上版本，并提供基于IEC61970协议定制的高压开关柜数据栈访问接口。

作为本发明的进一步改进，智能平台型监测终端通过数字输出接口模块集联，同时扩展通道数量。

与现有技术相比，本发明所取得的有益效果如下：

本发明使用在线状态监测方法替代传统人工状态试验的方法，节约大量人力物力。兼容多数的业监测装置(或传感器)的供电、通讯需求。汇集高压开关柜状态监测数据，为融合分析提供一个末端解决方案。

附图说明

附图1是本发明的结构图；

附图2是采用本发明终端的监测与评估流程图。

其中，

11电源输出模块；

12保护电源模块；

13模拟通道输入模块；

14状态输入/输出模块；

15数字输入接口模块；

16数字输出接口模块；

17视频输出模块；

18 GPS授时模块；

19核心处理器模块；

20输入扩展接口；

21输出扩展接口。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本申请及其应用或使用的任何限制。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本申请的范围。同时，应当明白，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。

在本申请的描述中，需要理解的是，方位词如“前、后、上、下、左、右”、“横向、竖向、垂直、水平”和“顶、底”等所指示的方位或位置关系通常是基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，在未作相反说明的情况下，这些方位词并不指示和暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位或者以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请保护范围的限制；方位词“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内外。

为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在……之上”、“在……上方”、“在……上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其他器件或构造之下”。因而，示例性术语“在……上方”可以包括“在……上方”和“在……下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位(旋转90度或处于其他方位)，并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。

此外，需要说明的是，使用“第一”、“第二”等词语来限定零部件，仅仅是为了便于对相应零部件进行区别，如没有另行声明，上述词语并没有特殊含义，因此不能理解为对本申请保护范围的限制。

实施例一

本发明提供一套综合各专业方向的平台型状态监测终端，提供各专业监测装置(或传感器)电源、数据通讯接口、告警和控制服务、评估算法容器、显示终端、上层通讯服务的智能状态监测终端。

一种高压开关柜多状态量智能平台型监测终端，包括电源输出模块11、模拟通道输入模块13、状态输入/输出模块14、数字输入接口模块15、数字输出接口模块16、核心处理器模块19、GPS受时模块18、保护电源模块12和视频输出模块17；

所述模拟通道输入模块13、状态输入/输出模块14、数字输入接口模块15、数字输出接口模块16、GPS受时模块18、保护电源模块12和视频输出模块17分别电连接核心处理器模块19，所述电源输出模块11电连接保护电源模块12。

所述电源输出模块11提供1个6Pin PCIe输出接口；该所述6Pin PCIe输出接口的六个接线端子分别为+5V端子、Com端子、Pe端子、+12V端子、Com端子和Pe端子；

进一步的，所述6Pin PCIe输出接口通过6Pin PCIe分路接口线进行多级扩展，多级扩展的总容量不超过电源输出模块11提供的容量。

进一步的，所述模拟通道输入模块13设置有六个通道，每个通道均包括电流输入接口和电压输入接口，所述电流输入接口的电流输入范围为4~20mA，所述电压输入接口的电压输入范围为0~5V；所述电流输入接口和电压输入接口均采用插拔式，以拔插更换来适应不同的通道接口组合。

进一步的，所述数字输入接口模块15设置有RS485模块接口、RJ45模块接口和输入扩展接口20；

RS485模块和RJ45模块内置在数字输入接口模块15内；

所述输入扩展接口20包括四个插拔接口，用来插装Zigbee模块、433模块、Wifi模块和/或蓝牙模块。

进一步的，所述数字输出接口模块16设置有RS485模块接口和输出扩展接口21；

RS485模块内置在数字输出接口模块16内；

所述输出扩展接口21包括三个插拔接口，用来插装RJ45模块、Zigbee模块、Wifi模块和/或4G通讯模块。

进一步的，所述核心处理器模块19采集模拟通道输入模块13、状态输入/输出模块14和数字输入接口模块15输入的模拟量、状态量和数字量，并分别对其进行AD转换及协议解析，并更新到高压开关柜数据栈。

实施例二

RS485模块和RJ45模块内置在数字输入接口模块15内；

RS485模块内置在数字输出接口模块16内；

进一步的，所述核心处理器模块19同时根据设定高压开关柜数据栈处理规则，输出告警或控制。

进一步的，智能平台型监测终端通过数字输出接口模块16集联，同时扩展通道数量。

实施例三

如图1所示，

RS485模块和RJ45模块内置在数字输入接口模块15内；

RS485模块内置在数字输出接口模块16内；

进一步的，所述核心处理器模块19运行linux内核2.4以上版本，并提供基于IEC61970协议定制的高压开关柜数据栈访问接口。

利用本发明终端对高压开关柜智能状态监测与评估的具体过程如下：

如图2所示，利用终端监测触头温度，3进3出6个触头，安装6个无源无线测温传感器，测温传感器采用自取电设计，测温数据通过433数字接口输出到高压开关柜智能状态监测与评估终端。通过高压开关柜智能状态监测与评估终端设置告警限值和输出告警，并通过高压开关柜智能状态监测与评估终端将数据上传至后台。

该方案监测高压开关柜机械特性，包括分闸电磁铁线圈电流、和闸电磁铁线圈电流、储能电机电流和触头行程传感器。该类传感器采用5V供电，输出信号为4~20mA模拟量，连接到高压开关柜智能状态监测与评估终端的模拟通道输入接口。通过高压开关柜智能状态监测与评估终端部署分析算法，并将分析结果显示、输出告警和上传至后台。

该方案监测高压开关触头弹簧压力，包括分闸弹簧和合闸弹簧，该传感器采用该类传感器采用5V供电，输出信号为0~5V模拟量，连接到高压开关柜智能状态监测与评估终端的模拟通道输入接口。通过高压开关柜智能状态监测与评估终端部署分析算法，并将分析结果显示、输出告警和上传至后台。

以上所述实例表达了本发明的优选实施例，描述内容较为详细和具体，但并不仅仅局限于本发明；特别指出的是，对于本领域的研究人员或技术人员来讲，在不脱离本发明的结构之内，系统内部的局部改进和子系统之间的改动、变换等，均属于本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种高压开关柜多状态量智能平台型监测终端，其特征在于：包括电源输出模块（11）、模拟通道输入模块（13）、状态输入/输出模块（14）、数字输入接口模块（15）、数字输出接口模块（16）、核心处理器模块（19）、GPS受时模块（18）、保护电源模块（12）和视频输出模块（17）；

所述模拟通道输入模块（13）、状态输入/输出模块（14）、数字输入接口模块（15）、数字输出接口模块（16）、GPS受时模块（18）、保护电源模块（12）和视频输出模块（17）分别电连接核心处理器模块（19），所述电源输出模块（11）电连接保护电源模块（12）。

2. 根据权利要求1所述的一种高压开关柜多状态量智能平台型监测终端，其特征在于：所述电源输出模块（11）提供1个6Pin PCIe输出接口；该所述6Pin PCIe输出接口的六个接线端子分别为+5V端子、Com端子、Pe端子、+12V端子、Com端子和Pe端子；

3. 根据权利要求1所述的一种高压开关柜多状态量智能平台型监测终端，其特征在于：所述6Pin PCIe输出接口通过6Pin PCIe分路接口线进行多级扩展，多级扩展的总容量不超过电源输出模块（11）提供的容量。

4.根据权利要求1所述的一种高压开关柜多状态量智能平台型监测终端，其特征在于：所述模拟通道输入模块（13）设置有六个通道，每个通道均包括电流输入接口和电压输入接口，所述电流输入接口的电流输入范围为4~20mA，所述电压输入接口的电压输入范围为0~5V；所述电流输入接口和电压输入接口均采用插拔式，以拔插更换来适应不同的通道接口组合。

5.根据权利要求1所述的一种高压开关柜多状态量智能平台型监测终端，其特征在于：所述数字输入接口模块（15）设置有RS485模块接口、RJ45模块接口和输入扩展接口（20）；

RS485模块和RJ45模块内置在数字输入接口模块（15）内；

所述输入扩展接口（20）包括四个插拔接口，用来插装Zigbee模块、433模块、Wifi模块和/或蓝牙模块。

6.根据权利要求1所述的一种高压开关柜多状态量智能平台型监测终端，其特征在于：所述数字输出接口模块（16）设置有RS485模块接口和输出扩展接口（21）；

RS485模块内置在数字输出接口模块（16）内；

所述输出扩展接口（21）包括三个插拔接口，用来插装RJ45模块、Zigbee模块、Wifi模块和/或4G通讯模块。

7.根据权利要求1所述的一种高压开关柜多状态量智能平台型监测终端，其特征在于：所述核心处理器模块（19）采集模拟通道输入模块（13）、状态输入/输出模块（14）和数字输入接口模块（15）输入的模拟量、状态量和数字量，并分别对其进行AD转换及协议解析，并更新到高压开关柜数据栈。

8.根据权利要求7所述的一种高压开关柜多状态量智能平台型监测终端，其特征在于：所述核心处理器模块（19）同时根据设定高压开关柜数据栈处理规则，输出告警或控制。

9.根据权利要求8所述的一种高压开关柜多状态量智能平台型监测终端，其特征在于：所述核心处理器模块（19）运行linux内核2.4以上版本，并提供基于IEC61970协议定制的高压开关柜数据栈访问接口。

10.根据权利要求9所述的一种高压开关柜多状态量智能平台型监测终端，其特征在于：智能平台型监测终端通过数字输出接口模块（16）集联，同时扩展通道数量。