CN110852899B - 一种特高压换流站阀厅红外汇集分析系统 - Google Patents

Abstract

一种特高压换流站阀厅红外汇集分析系统，包括红外监测平台与前置采集装置，所述前置采集装置包括数据接入模块、数据处理模块、数据上传模块、远程召唤模块和命令下发模块，所述红外监测平台包括数据存储模块、图像展示模块、图像组合模块、测温分析模块、统计报表模块、报警管理模块、送付管理模块、设备控制模块和权限管理模块。本发明可以准确的远程监测换流站中换流阀设备的温度，把站内数据汇集起来，方便远程分析人员的使用，同时不影响换流站内的监测系统的工作。

Description

一种特高压换流站阀厅红外汇集分析系统

技术领域

本发明属于电力电网技术领域，涉及特高压电网设备，为一种特高压换流站阀厅红外汇集分析系统。

技术背景

近年来随着电力技术的发展，尤其是特高压电网带来的强电气连接，电网结构、运行特性和物理形态都发生了深刻的变化，只有将运维检修与“互联网+”技术深度融合，智能化，通过状态监测、系统联动预警、智能分析，才能保障电网设备健康安全，支撑大电网安全运行，适应未来电网运检现代化、智能化发展趋势。换流阀是换流站的核心设备，其在运行过程中大量产热，需要依靠阀厅内的冷却保证其正常运行。阀厅红外测温系统通过红外摄像头探测阀厅内主设备表面温度，判断设备运行状态，实现监测报警、极早发现安全隐患。

目前多座换流站站内阀厅红外测温系统均已独立建设完成，实现了阀厅主设备温度的在线监测，但是各换流站的系统各自独立、数据标准不统一、数据利用质量不高、站内缺乏专业的人员对红外图谱进行综合分析，各换流站的数据无法直接互相借鉴。需要将多所站内红外数据汇集到位于技术中心机房的数据处理分析系统中，便于组织专家对红外监测设备进行专家对比、预警等多方面专业分析。

发明内容

本发明要解决的问题是：现有换流站的阀厅红外测温系统缺乏站内专业分析人员，需要将各个换流站的红外数据汇集到一个系统中，便于集中进行专业分析。

本发明的技术方案为：一种特高压换流站阀厅红外汇集分析系统，包括红外监测平台及多个前置采集装置，前置采集装置设置于换流站侧，用于采集换流站的阀厅红外测温系统的数据，并将采集的数据格式化处理后传输给红外监测平台，红外监测平台设置于技术中心侧，用于将各换流站的数据汇集、存储及集中展示；

所述前置采集装置包括数据接入模块、数据处理模块、数据上传模块、远程召唤模块和命令下发模块，所述红外监测平台包括数据存储模块、图像展示模块、图像组合模块、测温分析模块、统计报表模块、报警管理模块、送付管理模块、设备控制模块和权限管理模块，所述数据存储模块、图像展示模块、图像组合模块、测温分析模块、统计报表模块、报警管理模块、送付管理模块、权限管理模块均与设备控制模块电性连接。

进一步的，所述前置采集装置连接换流站内的红外摄像机，通过红外摄像机直接采集热像图谱数据，红外监测平台设有配设有单向隔离装置，红外监测平台依托数据存储服务器和工作站实现。

作为优选方式，所述前置采集装置和红外监测平台的各模块中配置计算机程序，实现与模块名称对应的功能，包括：

数据接入模块：监测换流站内的阀厅红外测温系统状态，当阀厅红外测温系统空闲时，发起巡航请求，主动采集阀厅红外测温系统的数据，或通过红外摄像机直接采集阀厅设备热像图谱；

数据处理模块：对采集到的阀厅红外测温系统数据进行协议转换及数据模型匹配，使之符合红外监测平台的使用条件，为后续数据处理和分析程序提供规范化数据来源；

数据上传模块：将换流站各红外摄像机的红外温度监测热像图谱数据上传，数据上传包括定时的主动上送和临时的召唤上传，当红外监测平台需要实时查看当前换流站设备数据时，对数据上传模块发出主动召唤上传命令将当设备的数据上传；当数据上传过程中出现网络中断的情况，将未上传的数据进行续传，以保证数据的完整性，数据上传模块还具备本地存储红外图谱的功能，根据当前网络带宽状态在带宽允许的条件下上送数据，实现错峰选择上送数据；

远程召唤模块：与数据上传模块协作实现数据的召唤上传；

命令下发模块：用于实现对本地红外摄像机的远程控制，红外监测平台连接命令下发模块，命令下发模块支持远程调试指令功能，收到远程调试指令后，根据指令进入远程调试模式，对红外摄像机进行调试，并将相关调试信息上送给红外监测平台；

数据存储模块：对红外监测平台接收的数据进行存储，支持非循环写入模式；

综合展示模块：红外监测平台根据接收的数据，通过综合展示模块的数据处理将数据以二维图形化予以展示，包括换流站分布的展示、各换流站综合信息展示和换流站红外摄像机监视图像的展示；

图像组合模块：图像组合实现换流站红外摄像机不同监测类型及监测信息任意组合查看，包括同一时期相同摄像机图像的跨站对比和不同时期相同摄像机图像的变化对比；

测温分析模块：对各换流站传输到红外监测平台的热像图谱进行温度数据分析，包括单一图像分析与综合对比分析；

统计报表模块：将数据信息的分析汇总为表格显示，包括设备信息和报警信息，方便查看；

报警管理模块：实现对换流站内告警信息的查询、统计、展示、报表功能；

送付管理模块：用于对前置采集装置采集的数据进行采集时间及周期的设置管理；

设备控制模块：根据测温分析模块的分析结果对换流站内红外摄像机进行远程控制，通过设置不同标识对接相应换流站内前置采集装置中的命令下发模块，控制对应换流站的红外摄像机；

权限管理模块：对红外检测平台的操作实现权限管理。

作为优选方式，所述数据存储模块采用固态硬盘。

作为优选方式，所述报警管理模块上依据监测设备温度阈值，设有正常、预警、告警三段报警级别。

作为优选方式，所述设备控制模块和前置采集装置的命令下发模块通过以太网相连。

本发明特高压换流站阀厅红外汇集分析系统，除了读取换流站内测温系统数据，还可以直接读取各换流站红外摄像头。跳过站内自身的红外监测平台，可减少因站内平台参数设置变更影响汇集分析系统参数设置的工作，使摄像头和技术中心侧红外监测平台之间，数据不产生二次加工，来源直接、准确性强、便于专家查看分析。因换流站内已有红外监测平台，为不影响站内红外监测平台工作，本发明前置采集装置具有自动检测红外摄像仪工作状态功能，合理避开站内设置的巡航时间，采取闲时开启工作，可有效避免设备控制冲突。红外图谱数据通过信息内网、安全隔离装置远程传输至技术中心侧，为避免用户使用高峰期，带宽占用大、传输速度慢等弊端，前置采集装置具备本地数据储存7天，红外图谱、视频流传输、传输时间自动或人工设置上送等功能。

本发明相对于现有技术，具有以下有益效果：

1)、本发明系统可在不影响现有换流站红外系统的运行下，抽取原始红外数据集中，便于集中进行专业性分析。

2)、本发明可有效避免网络带宽对数据传输产生的影响。

3)、由于对各换流站数据进行了汇集，在技术中心侧布置一套专家分析系统即可实现对各换流站状态的专家分析，本发明通过红外监测平台的设备控制模块和前置采集装置的命令下发模块，可以根据专家预警数据图像，结合采集的换流站数据图像进行对比分析，远程设置多次调取换流站红外摄像仪数据，重点关注及时发现设备故障。

4)、目前环流站内红外测试设备与红外摄像仪、命名规则不统一、要求标准不一致，本发明的前置采集装置实现统一标准化规约，提高生产运行标准。

附图说明

图1为本发明的系统结构示意图。

图2为本发明的前置装置采集上送示意图。

图3为本发明的硬件部署示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

如图1所示，本发明提供一种特高压换流站阀厅红外汇集分析系统，包括红外监测平台与前置采集装置，所述红外监测平台包括数据存储模块、图像展示模块、图像组合模块、测温分析模块、统计报表模块、报警管理模块、送付管理模块、设备控制模块、权限管理模块，所述数据存储模块、图像展示模块、图像组合模块、测温分析模块、统计报表模块、报警管理模块、送付管理模块、权限管理模块均与设备控制模块电性连接，通过设备控制模块方便对相关的其他模块进行控制，所述前置采集装置包括数据接入模块、数据处理模块、数据上传模块、远程召唤模块和命令下发模块，方便对采集数据进行管理。进一步的，所述前置采集装置连接换流站内的红外摄像机，通过红外摄像机直接采集热像图谱数据，红外监测平台设有配设有单向隔离装置，红外监测平台依托数据存储服务器和工作站实现。

如图2所示，前置采集装置通过调用红外摄像仪的SDK开发包实现对红外摄像仪的上、下、前、后、左、右的位置及对焦控制，选取有效设备图片，处理无效噪点数据，将采集到的原始红外图谱文件写入数据库，用于后续传送。

如图3所示，站内红外摄像机和前置采集装置连接，数据在前置采集装置中处理后通过信息内网，上传至技术中心侧，在技术中心侧的红外监测平台中统一展示。

本发明系统的前置采集装置和红外监测平台的各模块通过配置计算机程序实现与模块名称对应的功能，下面具体介绍各个模块的功能及其实现。

1、前置采集装置

数据接入模块：对换流站内的监测设备进行运行状态分析，站内设备空闲时，发起巡航请求，采集数据。数据进行协议转换、数据模型匹配，使状态监测数据可以作为各种深入处理和智能分析程序(或者服务)的数据来源。

数据处理模块：前置采集装置采集到的数据需要进行协议转换、数据模型匹配等基础的数据处理的才能符合特高压换流站阀厅红外汇集分析中红外监测平台使用条件，它只是各种深入处理和智能分析程序(或者服务)的数据来源。

数据上传模块：数据上传是一个重要功能，它实现了各种换流站红外设备原始红外图谱信息的上传。数据上传不仅需要定时的主动上送，当主站，即技术中心侧需要查看监测设备数据时就需要主动召唤功能将当设备的数据上传至主站。当数据上传过程中出现网络中断的情况，需要将未上传的数据续传至主站以保证数据的完整性。需具备本地存储红外图谱的功能，在带宽允许的条件下上送数据。

远程召唤模块：前置采集装置支持远程召唤功能，在主站服务程序需要了解当前设备状态信息的时候可通过远程召唤功能，即时获取红外图谱信息。

命令下发模块：支持远程调试指令功能，主站发送远程调试指令后，根据指令进入远程调试模式，在该模式下，能按远程指令对站内红外摄像机进行调试，并将相关调试信息由本地输出或上送给主站。

本发明前置采集装置具有读取采集红外摄像机数据、摒弃坏数据、判断红外摄像机工作状态、存储红外数据、错峰选择上送数据等功能。

2、红外监测平台

数据存储模块：进行存储，存储介质容量大用于对各种采样数据的存储。支持非循环写入模式。

综合展示模块：提供对采集所有红外监测情况的展示，将状态监测信息依托二维图形化展示平台予以展示。主要包括监测站点分布的展示和各换流站综合信息展示、换流站红外监测装置监视展示。

图像组合模块：图像组合实现换流站红外设备不同监测类型监测信息任意组合查看，同一时期，相同监测设备图像的跨站对比和不同时期相同监测设备图像的变化对比。适用于不同层面用户对监测数据监视、对比分析。便于技术中心侧的运行人员查看各换流站的运行情况，运行人员可根据监测所提供的设备运行信息来辅助日常生产和检修工作。

测温分析模块：对各站传输到技术中心侧的原始红外温度热像图进行温度数据分析，包括单一图像分许与综合分析，可以实现对各换流站的统一专家分析。

统计报表模块：对数据信息的分析汇总功能。包括设备信息、报警信息，方便员工查看。

报警管理模块：实现状态监测各专业告警信息的查询、统计、展示、报表功能。通过上述的几项功能，用户可以从多维度对告警信息进行查询统计，从各个角度来了解告警信息的情况。包括：告警信息查询统计、告警信息统计分析、全年告警统计、告警信息分布统计、告警信息处理情况统计。

送付管理模块：用于对站点采集的红外数据进行采集时间、周期管理，实现根据需求有效筛选数据，提高工作效率。

设备控制模块：根据红外图像的分析结果对红外设备进行远程控制的功能，通过系统不同标识控制相应换流站内前置采集装置中的命令下发模块，控制红外摄像仪。

权限管理：对系统的可操作性，进行限定的功能，根据不同的用户展示不懂的数据页面，开放不同的功能。

进一步的，数据存储模块采用固态硬盘，固态硬盘可以快速的完成数据的写入与读取，进而使得整个设备的运行效率提高。

进一步的，所述报警管理模块上依据监测设备温度阈值，设有正常、预警、告警三段报警级别，可以根据不同的级别提醒相应级别的工作人员，方便员工的操作与规划。

进一步的，所述设备控制模块和前置装置命令下发模块网性相连，造价低廉，降低维护的成本。

红外监测平台实现换流站阀厅设备状态红外温度监测数据的标准化接入，对监测数据进行比较、筛选的二次加工；提供基于组态图、红外摄像原始图等多种颗粒度的展示方式；提供换流站现场数据的查询、统计、比较、报表、告警功能；为技术中心侧对各换流站的远程集中管理提供统一的数据平台。

本发明对特高压设备进行红外检测，站内检测数据通过前置采集装置与技术中心侧的红外监测平台之间实现数据交互和调节控制交互，前置采集装置与红外监测平台之间的交互，包括监测数据上传和控制命令下发，实现数据的传递。其中监测数据上传包括原始红温度数据流的图片，监测数据均周期性发送或由控制命令召唤，控制命令由红外监测平台发起，实现远程操控。

本发明前置采集装置能够接入各种换流站设备状态监测数据，在接入数据的同时可以完成数据校验、坏数据丢弃等工作，以保证状态监测系统运行的效率；数据传输异常后自动补充召唤和重新召唤等功能；支持人工召唤和定时主动上送两种方式。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (5)

1.一种特高压换流站阀厅红外汇集分析系统，其特征是包括红外监测平台及多个前置采集装置，前置采集装置设置于换流站侧，用于采集换流站的阀厅红外测温系统的数据，并将采集的数据格式化处理后传输给红外监测平台，红外监测平台设置于技术中心侧，用于将各换流站的数据汇集、存储及集中展示；一个前置采集装置对应一个换流站阀厅，红外监测平台通过前置采集装置跳过换流站自身的红外监测系统采集数据，

所述前置采集装置包括数据接入模块、数据处理模块、数据上传模块、远程召唤模块和命令下发模块，所述红外监测平台包括数据存储模块、图像展示模块、图像组合模块、测温分析模块、统计报表模块、报警管理模块、送付管理模块、设备控制模块和权限管理模块，所述数据存储模块、图像展示模块、图像组合模块、测温分析模块、统计报表模块、报警管理模块、送付管理模块、权限管理模块均与设备控制模块电性连接；

所述前置采集装置和红外监测平台的各模块中配置计算机程序，实现与模块名称对应的功能，包括：

数据接入模块：监测换流站内的阀厅红外测温系统状态，当阀厅红外测温系统空闲时，发起巡航请求，主动采集阀厅红外测温系统的数据，或通过红外摄像机直接采集阀厅设备热像图谱；

数据处理模块：对采集到的阀厅红外测温系统数据进行协议转换及数据模型匹配，使之符合红外监测平台的使用条件，为后续数据处理和分析程序提供规范化数据来源；

数据上传模块：将换流站各红外摄像机的红外温度监测热像图谱数据上传，数据上传包括定时的主动上送和临时的召唤上传，当红外监测平台需要实时查看当前换流站设备数据时，对数据上传模块发出主动召唤上传命令将设备的数据上传；当数据上传过程中出现网络中断的情况，将未上传的数据进行续传，以保证数据的完整性，数据上传模块还具备本地存储红外图谱的功能，根据当前网络带宽状态在带宽允许的条件下上送数据，实现错峰选择上送数据；

远程召唤模块：与数据上传模块协作实现数据的召唤上传；

命令下发模块：用于实现对本地红外摄像机的远程控制，红外监测平台连接命令下发模块，命令下发模块支持远程调试指令功能，收到远程调试指令后，根据指令进入远程调试模式，对红外摄像机进行调试，并将相关调试信息上送给红外监测平台；

数据存储模块：对红外监测平台接收的数据进行存储，支持非循环写入模式；

综合展示模块：红外监测平台根据接收的数据，通过综合展示模块的数据处理将数据以二维图形化予以展示，包括换流站分布的展示、各换流站综合信息展示和换流站红外摄像机监视图像的展示；

图像组合模块：图像组合实现换流站红外摄像机不同监测类型及监测信息任意组合查看，包括同一时期相同摄像机图像的跨站对比和不同时期相同摄像机图像的变化对比；

测温分析模块：对各换流站传输到红外监测平台的热像图谱进行温度数据分析，包括单一图像分析与综合对比分析；

统计报表模块：将数据信息的分析汇总为表格显示，包括设备信息和报警信息，方便查看；

报警管理模块：实现对换流站内告警信息的查询、统计、展示、报表功能；

送付管理模块：用于对前置采集装置采集的数据进行采集时间及周期的设置管理；

设备控制模块：根据测温分析模块的分析结果对换流站内红外摄像机进行远程控制，通过设置不同标识对接相应换流站内前置采集装置中的命令下发模块，控制对应换流站的红外摄像机；

权限管理模块：对红外检测平台的操作实现权限管理。

2.根据权利要求1所述的一种特高压换流站阀厅红外汇集分析系统，其特征是所述前置采集装置连接换流站内的红外摄像机，通过红外摄像机直接采集热像图谱数据，红外监测平台设有配设有单向隔离装置，红外监测平台依托数据存储服务器和工作站实现。

3.根据权利要求1或2所述的一种特高压换流站阀厅红外汇集分析系统，其特征是所述数据存储模块采用固态硬盘。

4.根据权利要求1或2所述的一种特高压换流站阀厅红外汇集分析系统，其特征是所述报警管理模块上依据监测设备温度阈值，设有正常、预警、告警三段报警级别。

5.根据权利要求1所述的一种特高压换流站阀厅红外汇集分析系统，其特征是所述设备控制模块和前置采集装置的命令下发模块通过以太网相连。

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