CN111262344A - 一种电网监控应急系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电网监控应急系统，包括电网监控模块以及电网应急模块，所述电网监控模块包括第一控制装置以及分别与第一控制装置电性连接的第一定位单元、环境检测单元、电力设备检测单元和电网运行监控单元，所述第一控制装置包括第一无线通讯单元；所述电网应急模块包括第二控制装置以及与第二控制装置电性连接的决策生成单元，所述第二控制装置包括第二无线通讯单元；所述第一无线通讯单元和第二无线通讯单元进行信息交互；本发明提供的电网监控应急系统，包括电网监控模块和电网应急模块，电网监控模块可对多种成灾因素进行监控，电网应急模块根据电网监控模块所反馈的信息以及其他信息进行汇总处理，并生成抢修决策，有效提高抢修效率。

Description

一种电网监控应急系统

技术领域

本发明涉及电力配电网技术领域，特别涉及一种电网监控应急系统。

背景技术

配电网是指连接并从输电网受端网架向一个地区供给和配送电能的电力网，是电力系统的末端环节；配电网直接连接电力用户，其电压质量好坏直接影响用户的用电体验及用电满意度；现如今，用户对电能的依赖程度越来越高，若在用电高峰期出现大面积电力中断的情况，将会造成难以估量的损失。

现有技术中，当配电网出现故障问题时，由于一般仅对配电网的线路负荷电流进行实时检测，抢修人员难以确认故障成因，存在抢修难度高的问题；此外，信息的不流通以及人为决策耗时长等问题导致抢修所需时间长，抢修效率低。

可见，现有技术还有待改进和提高。

发明内容

鉴于上述现有技术的不足之处，本发明的目的在于提供一种电网监控应急系统，电网监控模块对多种成灾因素进行监控，电网应急模块根据电网监控模块反馈的信息以及其所收集的其他信息生成抢修决策，有效提高抢修效率。

为了达到上述目的，本发明采取了以下技术方案：

一种电网监控应急系统，包括电网监控模块以及电网应急模块，所述电网监控模块包括第一控制装置以及分别与第一控制装置电性连接的第一定位单元、环境检测单元、电力设备检测单元和电网运行监控单元，所述第一控制装置包括第一无线通讯单元；所述电网应急模块包括第二控制装置以及与第二控制装置电性连接的决策生成单元，所述第二控制装置包括第二无线通讯单元；所述第一无线通讯单元和第二无线通讯单元可进行信息交互。

所述的电网监控应急系统中，所述环境检测单元包括用于检测环境温度的第一温度传感器、用于检测环境湿度的湿度传感器、用于检测环境雨量的雨量计以及用于检测环境风速的风速仪，所述第一温度传感器、湿度传感器、雨量计以及风速仪分别与第一控制装置电性连接。

所述的电网监控应急系统中，所述电力设备检测单元包括用于检测电力变压器运行状态的电力变压器检测部和用于检测高压短路器运行状态的高压断路器检测部。

所述的电网监控应急系统中，所述电力变压器检测部包括内嵌式传感器和第一电流互感器或包括内嵌式传感器和第一电流互感器中的任一种；所述高压断路器检测部包括用于检测高压断路器合闸电流信号和分闸电流信号的电流传感器，所述电流传感器与第一控制装置电性连接。

所述的电网监控应急系统中，所述电网运行监控单元包括用于检测配电网节点电路运行状态的第一监控部和用于采集配电网工作环境图像的第二监控部。

所述的电网监控应急系统中，所述第一监控部包括用于检测配电网线路负荷电流的第二电流互感器和用于检测配电网节点线圈温度的第二温度传感器；所述第二监控部包括摄像装置；所述第二电流互感器、第二温度传感器和摄像装置分别与第一控制装置电性连接。

所述的电网监控应急系统中，所述电网监控模块还包括用于对应急物资进行监控的物资监控单元,所述物资监控单元与第一控制装置连接。

所述的电网监控应急系统中，所述物资监控单元包括用于扫描应急物资上的电子标签的读写装置，所述读写装置包括控制单元、第三无线通讯单元和第二定位单元，所述第三无线通讯单元和第二定位单元分别与控制单元电性连接，所述第三无线通讯单元可分别与第一无线通讯单元和第二无线通讯单元进行信息交互。

所述的电网监控应急系统中，所述电网应急模块还包括信息公开单元，所述信息公开单元包括显示屏幕和第四无线通讯单元，所述显示屏幕和第四无线通讯单元分别与第二控制装置电性连接。

所述的电网监控应急系统中，所述电网监控应急系统还包括系统优化模块，所述系统优化模块包括第三控制装置，所述第三控制装置与第二控制装置电性连接。

有益效果：

本发明提供了一种电网监控应急系统，其具有以下优点：

(1)电网监控模块包括环境检测单元、电力设备检测单元和电网运行监控单元，可记录配电网运行过程中可能导致故障发生的多种成灾因素，建立有效的成灾因子库，作为排查配电网薄弱点的数据支撑；

(2)电网应急模块汇总和处理所收集的信息，当故障发生时，可快速确认故障地点和故障成因，并生成抢修决策以供参考，有效缩短决策时间，提高抢修效率。

附图说明

图1为本发明提供的电网监控应急系统的结构示意图；

图2为本发明提供的电网监控模块的结构示意图；

图3为本发明提供的电网应急模块的结构示意图。

主要元件符号说明：1-电网监控模块、11-第一控制装置、111-第一无线通讯单元、12-第一定位单元、13-环境检测单元、131-第一温度传感器、132-湿度传感器、133-风速仪、134-雨量计、14-电力设备检测单元、141-电力变压器检测部、142-高压断路器检测部、15-电网运行监控单元、151-第一监控部、152-第二监控部、16-物资监控单元、161-第三无线通讯单元、162-控制单元、163-第二定位单元、2-电网应急模块、21-第二控制装置、211-第二无线通讯单元、22-决策生成单元、23-信息公开单元、231-显示屏幕、232-第四无线通讯单元、3-系统优化模块、31-第三控制装置。

具体实施方式

本发明提供了一种电网监控应急系统，为使本发明的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下参照附图并举实施例对本发明作进一步详细说明。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“安装”、“连接”等应做广义理解，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

请参阅图1至图3，本发明提供了一种电网监控应急系统，包括电网监控模块1以及电网应急模块2，所述电网监控模块1包括第一控制装置11以及分别与第一控制装置11电性连接的第一定位单元12、环境检测单元13、电力设备检测单元14和电网运行监控单元15，所述第一控制装置11包括第一无线通讯单元111；所述电网应急模块2包括第二控制装置21以及与第二控制装置21电性连接的决策生成单元22，所述第二控制装置21包括第二无线通讯单元211；所述第一无线通讯单元111和第二无线通讯单元211可进行信息交互；在本实施例中，所述第一控制装置11和第二控制装置21可以但不限于是PLC控制器，所述第一无线通讯单元111和第二无线通讯单元211可以但不限于是GSM无线通讯模块或GPRS无线通讯模块，所述第一定位单元12可以但不限于是GPS模块。

在日常配电网正常运行的情况下，每个配电网节点均设置有电网监控模块1，第一定位单元12用于确认该配电网节点所处位置，当故障发生时，便于快速确认故障发生位置；电网应急模块2中的第二控制装置21通过第二无线通讯单元211收集各个配电网节点所反馈的信息，并对信息进行处理和整合，建立有效的成灾因子库，且第二控制装置21对各种成灾因素进行实时监测，可随时发现异常数据，便于排除潜在风险；当出现故障问题时，第二控制装置21可快速确认故障位置并发现故障成因，提高抢修效率；决策生成单元22根据故障问题的严重性以及故障发生位置生成抢修决策，减少人为决策时间，进一步提高抢修效率。

电网监控模块1综合考虑了环境因素、电力设备运行因素以及配电网节点运行因素对配电网运行状态的影响，当故障发生后，便于进行故障成因总结，为排查配电网结构薄弱点提供数据支撑，方便设计人员进一步优化配电网结构，实现在未发生故障前进行潜在风险的排除，从源头上提高配电网的抗灾性能。

决策生成单元22可生成两种抢修决策，包括抢修时间最短决策和抢修损耗最低决策，抢修时间最短决策是指在故障问题出现后，依据抢修路径最短原则实施抢修，有效缩短抢修时间；抢修损耗最低决策是指在故障问题出现后，优先恢复失电荷等级高、负荷大的设备，以降低抢修经济损失。

在日常配电网正常运行过程中，第二控制装置21会根据所收集的信息，如配电网节点的位置信息、配电网节点电力设备的运行信息和配电网节点的运行信息等，根据现有的配电网拓扑结构生成方法对配电网的拓扑结构进行建模；第二控制装置21再根据第二电流互感器所反馈的配电网节点线路负荷数据生成各个节点的负荷曲线，进一步对各个节点的负荷曲线进行积分运算获得负荷的时变模型，负荷时变模型的生成方法为现有技术；当需要生成抢修时间最短决策时，在配电网的拓扑结构模型的基础上，采用二进制粒子群算法，获取连接所有节点的最短路径，该最短路径为决策生成单元22输出的抢修时间最短决策；当需要生成抢修损耗最低决策时，在配电网的拓扑结构模型的基础上，考虑每个节点的线路负荷情况，并采用二进制粒子群算法，获取连接所有节点的负荷最低路径，该最低路径为决策生成单元22输出的抢修损耗最低决策；决策生成单元22可同时生成两种路径，也可根据第二控制装置21所输出的决策生成指令获取需要进行生成的决策类型，所述决策生成指令可以是抢修人员通过其通讯设备与第二无线通讯单元211之间的信息交互，向第二控制装置21传达所需要的抢修决策为抢修时间最短决策或为抢修损耗最低决策；通过决策生成单元22生成抢修决策，可有效缩短人为决策所需要花费的时间，提高抢修效率。

进一步地，请参阅图2，所述环境检测单元13包括用于检测环境温度的第一温度传感器131、用于检测环境湿度的湿度传感器132、用于检测环境雨量的雨量计134以及用于检测环境风速的风速仪133，所述第一温度传感器131、湿度传感器132、雨量计134以及风速仪133分别与第一控制装置11电性连接；在配电网运行过程中，下雨、刮风、环境温度过高或环境潮湿都有可能对配电网的电力设备和配电网的线路造成影响，因此，在故障发生后总结故障成因时，有必要考虑配电网所处环境的环境信息，进一步优化成灾因子库内的成灾因素。

进一步地，请参阅图2，所述电力设备检测单元14包括用于检测电力变压器运行状态的电力变压器检测部141和用于检测高压短路器运行状态的高压断路器检测部142；电力变压器的运行状况直接关系到整个配电网的运行，实时监测并记录电力变压器的运行情况，不仅可以有效降低故障发生的概率，还可在故障发生后判断故障是否由于电力变压器引起，快速发现故障问题，有效缩短配电网故障恢复时间；高压断路器是配电网中起保护和控制作用、维护电网稳定的设备，因此，有必要对高压断路器的运行状态进行监控，综合考虑多种成灾因素。

进一步地，请参阅图2，所述电力变压器检测部141包括内嵌式传感器和第一电流互感器或包括内嵌式传感器和第一电流互感器中的任一种；当配电网中的电力变压器包括一个油浸式变压器时，电力变压器检测部141包括一个内嵌式传感器，采用内嵌式传感器测量主要气体浓度可获知油浸式变压器内部的油中溶解气体的变化情况，通过分析油中溶解气体的变化情况，并根据现有技术中的算法，可实现油浸式变压器的故障判断；当配电网中的电力变压器包括一个干式变压器时，电力变压器检测部141包括一个第一电流互感器，第一电流互感器通过采集干式变压器的运行电流，实现干式变压器运行状态的实时检测和故障判断；当配电网中的电力变压器同时包括油浸式变压器和干式变压器时，电力变压器检测部141包括用于检测油浸式变压器运行情况的内嵌式传感器和用于检测干式变压器运行情况的第一电流互感器；所述内嵌式变压器或干式变压器将所采集的数据反馈至第一控制装置11。

进一步地，请参阅图2，所述高压断路器检测部142包括用于检测高压断路器合闸电流信号和分闸电流信号的电流传感器，所述电流传感器与第一控制装置11电性连接；在实际使用中，第一控制装置11通过第一无线通讯单元111和第二无线通讯单元211的信息交互反馈至第二控制装置21，第二控制装置21根据现有的去噪、建模、分析等一系列算法，获取高压断路器的运行状态，实现对高压断路器运行状态的实时监测。

进一步地，请参阅图2，所述电网运行监控单元15包括用于检测配电网节点电路运行状态的第一监控部151和用于采集配电网工作环境图像的第二监控部152。

进一步地，请参阅图2，所述第一监控部151包括用于检测配电网线路负荷电流的第二电流互感器和用于检测配电网节点线圈温度的第二温度传感器；所述第二监控部152包括摄像装置；所述第二电流互感器、第二温度传感器和摄像装置分别与第一控制装置11电性连接；配电网运行过程中，其线路的负荷电流信息以及线圈温度信息可作为成灾因素进行记录，进一步丰富成灾因子库；此外，对配电网的运行状态进行实时监测，可排除潜在风险，降低故障发生的可能性；所述摄像装置用于记录配电网所处环境的图像信息，与环境检测单元13所记录的环境信息进行配合，进一步确认环境因素对配电网的影响，且可记录除天气情况以外其他因素对配电网的影响，如小动物攀爬线路等情况，进一步丰富所形成的成灾因子库。

进一步地，请参阅图2，所述电网监控模块1还包括用于对应急物资进行监控的物资监控单元16,所述物资监控单元16与第一控制装置11连接。

进一步地，请参阅图2，所述物资监控单元16包括用于扫描应急物资上的电子标签的读写装置，所述读写装置包括控制单元162、第三无线通讯单元161和第二定位单元163，所述第三无线通讯单元161和第二定位单元163分别与控制单元162电性连接，所述第三无线通讯单元161可分别与第一无线通讯单元111和第二无线通讯单元211进行信息交互；在本实施例中，所述控制单元162可以但不限于是STM32处理器，所述第三无线通讯单元161可以但不限于是GSM无线通讯模块或GPRS无线通讯模块，所述第二定位单元163可以但不限于是GPS模块。

第二定位单元163获取读写装置所处位置的位置信息，并发送至控制单元162，控制单元162将位置信息和所收集的物资信息通过第三无线通讯单元161分别发送至第一控制装置11和第二控制装置21，第一控制装置11对物资的存放位置和存放数量信息进行备份；第二控制装置21实时汇总应急物资的存放位置以及该位置存放的应急物资数量，当故障发生时，决策生成单元22可同时考虑应急物资的信息，进一步优化所生成的抢修决策；当故障问题解决后，第二控制装置21可根据故障发生时物资的调配情况对应急物资进行最优化调配，减少故障发生时调配物资所需使用的时间。

进一步地，请参阅图3，所述电网应急模块2还包括信息公开单元23，所述信息公开单元23包括显示屏幕231和第四无线通讯单元232，所述显示屏幕231和第四无线通讯单元232分别与第二控制装置21电性连接；在本实施例中，所述第四无线通讯单元232可以但不限于是GSM无线通讯模块或GPRS无线通讯模块。

所述显示屏幕231对第二控制装置21汇总的信息进行显示，便于抢修人员和其他工作人员实时了解配电网的运行情况，若发现异常数据，可在故障发生前进行维修维护，排除潜在风险；当出现故障问题时，显示屏幕231会显示故障成因、故障位置和决策生产单元所生成的抢修决策，抢修人员可根据显示屏幕231所显示的信息快速开展抢修活动，提高抢修效率；第四无线通讯单元232用于将故障成因、故障位置和抢修决策等信息发送至电力企业和电力相关部门，并接收电力企业和电力相关部分所发出的信息，实现信息的互通与信息的实时公开，便于电力企业和电力相关部门了解抢修情况以及便于电力企业和电力相关部门向第二控制装置21反馈问题和建议。

进一步地，请参阅图1，所述电网监控应急系统还包括系统优化模块3，所述系统优化模块3包括第三控制装置31，所述第三控制装置31与第二控制装置21电性连接；在本实施例中，所述第三控制装置31可以但不限于是PLC控制器。

当故障问题出现后，第三控制装置31通过第二控制装置21收集故障成因、故障发生位置、决策生成单元22所生成的抢修决策以及故障发生时刻电网监控模块1的监控数据，并将上述数据整合后形成一个数据包录入系统故障数据库，所述系统故障数据库包括多个数据包；系统故障数据库的存在，便于工作人员对历史故障问题进行查看研究；此外，还便于第二控制装置21实时比对数据包的信息以及电网监控模块1实时反馈的配电网运行信息，实现故障预测，排除潜在风险；若在抢修过程中，存在抢修实际路线与决策生成单元22所生成的预设路线不一致的情况，抢修车辆通过车辆的通讯单元与第二无线通讯单元211之间的信息交互，将实际抢修路线发送至第二控制装置21，第三控制装置31分别从第二控制装置21获取决策生成单元22生成的预设抢修路线以及抢修车辆所发送的实际抢修路线，并对不一致的两个节点进行修正，随后将修正结果反馈至第二控制装置21，便于决策生成单元22对抢修决策进行优化。

可以理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，而所有这些改变或替换都应属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种电网监控应急系统，其特征在于，包括电网监控模块以及电网应急模块，所述电网监控模块包括第一控制装置以及分别与第一控制装置电性连接的第一定位单元、环境检测单元、电力设备检测单元和电网运行监控单元，所述第一控制装置包括第一无线通讯单元；所述电网应急模块包括第二控制装置以及与第二控制装置电性连接的决策生成单元，所述第二控制装置包括第二无线通讯单元；所述第一无线通讯单元和第二无线通讯单元可进行信息交互。

2.根据权利要求1所述的一种电网监控应急系统，其特征在于，所述环境检测单元包括用于检测环境温度的第一温度传感器、用于检测环境湿度的湿度传感器、用于检测环境雨量的雨量计以及用于检测环境风速的风速仪，所述第一温度传感器、湿度传感器、雨量计以及风速仪分别与第一控制装置电性连接。

3.根据权利要求1所述的一种电网监控应急系统，其特征在于，所述电力设备检测单元包括用于检测电力变压器运行状态的电力变压器检测部和用于检测高压短路器运行状态的高压断路器检测部。

4.根据权利要求3所述的一种电网监控应急系统，其特征在于，所述电力变压器检测部包括内嵌式传感器和第一电流互感器或包括内嵌式传感器和第一电流互感器中的任一种；所述高压断路器检测部包括用于检测高压断路器合闸电流信号和分闸电流信号的电流传感器，所述电流传感器与第一控制装置电性连接。

5.根据权利要求1所述的一种电网监控应急系统，其特征在于，所述电网运行监控单元包括用于检测配电网节点电路运行状态的第一监控部和用于采集配电网工作环境图像的第二监控部。

6.根据权利要求5所述的一种电网监控应急系统，其特征在于，所述第一监控部包括用于检测配电网线路负荷电流的第二电流互感器和用于检测配电网节点线圈温度的第二温度传感器；所述第二监控部包括摄像装置；所述第二电流互感器、第二温度传感器和摄像装置分别与第一控制装置电性连接。

7.根据权利要求1所述的一种电网监控应急系统，其特征在于，所述电网监控模块还包括用于对应急物资进行监控的物资监控单元,所述物资监控单元与第一控制装置连接。

8.根据权利要求7所述的一种电网监控应急系统，其特征在于，所述物资监控单元包括用于扫描应急物资上的电子标签的读写装置，所述读写装置包括控制单元、第三无线通讯单元和第二定位单元，所述第三无线通讯单元和第二定位单元分别与控制单元电性连接，所述第三无线通讯单元可分别与第一无线通讯单元和第二无线通讯单元进行信息交互。

9.根据权利要求1所述的一种电网监控应急系统，其特征在于，所述电网应急模块还包括信息公开单元，所述信息公开单元包括显示屏幕和第四无线通讯单元，所述显示屏幕和第四无线通讯单元分别与第二控制装置电性连接。

10.根据权利要求1所述的一种电网监控应急系统，其特征在于，所述电网监控应急系统还包括系统优化模块，所述系统优化模块包括第三控制装置，所述第三控制装置与第二控制装置电性连接。

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