CN111371180A - 变电站巡查监管与数据分析系统 - Google Patents

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CN111371180A CN202010209385.8A CN202010209385A CN111371180A CN 111371180 A CN111371180 A CN 111371180A CN 202010209385 A CN202010209385 A CN 202010209385A CN 111371180 A CN111371180 A CN 111371180A
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Abstract

变电站巡查监管与数据分析系统，属于电力电网技术领域。解决了现有变电站巡检过程中存在漏检，数据异常无法发现，造成变电站事故经常发生的问题。本发明采用本发明采用电子标签的方式对电气设备的各项参数的数据进行存储更新，采用基于BIM的三维模拟显示模块对变电站建立三维模型，可以直观获取变电站的实际运行情况，且可以根据根据历史数据对变电站个电气设备下一时刻的数据进行评估预测。本发明适用于变电站使用。

Description

变电站巡查监管与数据分析系统
技术领域
本发明属于电力电网技术领域，具体涉及一种变电站巡查监管与数据分析系统。
背景技术
变电站在电网中的职能尤为重要，为了保证电网的安全运行，变电站的巡查检测是变电站工作人员每日重要工作任务之一，但是现在巡查过程中通常存在漏检现象，导致用电故障不能及时被发现，进而造成严重的经济损失，现有为了能够准确的发现故障，通常采用信息自动采集，并采用建立局域网的方式，进行数据传输，但是，在变电站中存在一些无法自动采集到的故障，或采集的电子器件可能突发故障等问题，还是需要工作人员进行不定时现场巡查，因此，为了避免存在漏检问题造成严重用电事故，工作人员的巡查路径的监测仍然尤为重要。
发明内容
本发明是为了解决现有变电站巡检过程中存在漏检，数据异常无法发现，造成变电站事故经常发生的问题，提出了一种变电站巡查监管与数据分析系统。
本发明所述的变电站巡查监管与数据分析系统，包括数据采集与报警单元S1、数据读取传输单元S2和设备监测信息管理与分析平台S3；
数据采集与报警单元S1用于对变电站内每个电气设备的多个参数进行实时数据采集，计算时间t内的每个参数的平均值，并将每个电气设备时间t内多个参数的最大值、最小值和平均值发送至电子标签，同时当数据存在异常时进行报警，并发送报警信号；
数据读取传输单元S2用于巡查读取电气设备上电子标签内的数据，对读取的数据进行实时显示，并将读取的数据传输至设备监测信息管理与分析平台S3；
设备监测信息管理与分析平台S3用于接收巡查读取的电气设备上的电子标签内的数据，并判断数据是否存在异常，并基于神经网络算法，利用故障经验数据，对每个电气设备多个参数下一时刻的数值进行评估预测，根据评估预测的参数值，对电气设备是否会出现故障进行判断预测，并采用三维模拟技术对变电站内的电气设备设施进行模拟显示，同时根据出现故障的概率，根据判断预测结果将电气设备设置为不同的颜色。
进一步地，数据采集与报警单元S1包括n个子单元，每个子单元用于对变电站内的一个电气设备进行数据采集；
每个子单元均包括声光报警模块101、数据采集单元、子微控制器107、编程器108和电子标签109；
数据采集单元用于对电气设备的多个参数的实时数据进行采集，并将采集的数据实时输出至子微控制器107；
子微控制器107用于分别求每个参数时间t内的平均值，并将每个参数的最大值、最小值、平均值和电气设备的编号发送至编程器108；
编程器108用于定时向电子标签109内写入每个参数的最大值、最小值和平均值；
电子标签109贴设在电气设备上便于工作人员扫描的位置，接收并存储电气设备每个参数的最大值、最小值和平均值，并存储所贴的电气设备的编号；
声光报警模块101报警触发信号输入端连接子微控制器107的报警触发信号输出端；用于进行声光报警；
所述子微控制器107还用于实时判断接收的参数的实施数据是否大于其对应的阈值，若是，则向声光报警模块101发送报警触发信号。
进一步地，数据采集单元包括温度传感器103、湿度传感器104、电流传感器105和电压传感器106；
温度传感器103用于采集电气设备内的温度，并将采集的温度数据实时输出至子微控制器107；
湿度传感器104用于采集电气设备内的湿度，并将采集的湿度数据实时输出至子微控制器107；
电流传感器105用于采集电气设备的工作电流，并将采集的电流数据实时输出至子微控制器107；
电流传感器105用于采集电气设备的工作电压，并将采集的电压数据实时输出至子微控制器107。
进一步地，数据读取传输单元S2包括读取器201、子无线通信电路202、主微控制器203和显示屏204；
读取器201用于扫描读取电子标签109内的时间t内电气设备的多个参数的平均值、最大值、最小值和电气设备编号信息，并将读取的信息发送至主微控制器203；
主微控制器203用于将读取器201读取的信息发送至显示屏204和子无线通信电路202；
同时判断读取器201读取的时间t内电气设备的多个参数的平均值、最大值和最小值是否均位于设定的阈值范围内，若不在设定的阈值范围，向显示屏204和子无线通信电路202发送报警提示信号；所述报警提示信号包括：不在设定阈值范围内的参数名称、设备编号和参数数值；
显示屏204用于对读取器201读取的信息进行显示，同时当接收到报警提示信号时进行显示；
子无线通信电路202用于将接收的读取器201读取的信息通过无线网络发送至设备监测信息管理与分析平台S3；
同时当接收到报警提示信号时，通过无线网络将报警提示信号发送至设备监测信息管理与分析平台S3。
进一步地，设备监测信息管理与分析平台S3包括主无线通信电路301、基于BIM的三维模拟显示模块302、中心控制器303和数据库304；
主无线通信电路301用于将由子无线通信电路202接收的数据传输至中心控制器303；
同时当接收到报警提示信号时，将报警提示信号传输至中心控制器303；
中心控制器303用于将每次接收的时间t内电气设备的多个参数的平均值、最大值、最小值按照电气设备编号及接收的时间存储至数据库304，基于神经网络算法，利用每个电气设备的每个参数平均值数据与该参数的故障经验数据，对电气设备多个参数下一时刻的数值进行评估预测，当预测获得的数值大于对应参数的阈值时，向基于BIM的三维模拟显示模块302发送橙色预警信号、预警设备的编号及预警的参数名称及数值；
同时，当接收到报警提示信号，向基于BIM的三维模拟显示模块302发送红色报警信号；
基于BIM的三维模拟显示模块302用于建立变电站的电气设备、场地、架构、设备基础的三维信息模型，将真实变电站电气设备基本信息、配件更换信息、设备的历史参数及设备编号全部对应移交至所述三维信息模型并进行显示，同时，根据接收报警信号或预警信号改变对应编号的电气设备的颜色；
数据库304用于按照接收的时间顺序对所有电气设备多个参数的平均值、最大值、最小值对应编号进行存储，同时存储变电站所有电气设备基本信息、配件更换信息、设备的历史参数及每个或每类电气设备的故障经验数据。
进一步地，中心控制器303还用于判断每次通过主无线通信电路301接收数据是否包含变电站内所有电气设备的参数数据，若是存在遗漏，则将遗漏的电气设备的编号及其闪烁控制信号发送至基于BIM的三维模拟显示模块302；
所述基于BIM的三维模拟显示模块302接收到遗漏的电气设备的编号及其闪烁控制信号后令对应编号的模型进行颜色明亮闪烁报警。
本发明采用电子标签的方式对电气设备的各项参数的数据进行存储更新，采用读取器进行数据读取时，不仅实现数据采集，同时在读取器读取电气设备参数的过程，即实现了整个电厂的人工巡检，无需进行巡查打卡，设备监测信息管理与分析平台S3根据接收数据即可获知巡检的完整性，当出现漏检时，即会出现数据不完整的现象，同时根据接收的数据数据的读取顺序即可获得巡检人员的检查路线，同时人工巡检还实现了对变电站其他设备的巡视，有效的较少了变电站意外事故的发生，同时采用基于BIM的三维模拟显示模块302对变电站建立三维模型，可以直观获取变电站的实际运行情况，且可以根据历史数据对变电站个电气设备下一时刻的数据进行评估预测，当预测出危险数据时，进行报警，有效的降低了变电站故障的概率，为检修人员提供了预先检修的时间，提高了变电站的安全性。
附图说明
图1本发明所述系统的原理框图。
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作出创造性劳动的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。
需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，但不作为本发明的限定。
具体实施方式一：下面结合图1说明本实施方式，本实施方式所述变电站巡查监管与数据分析系统，包括数据采集与报警单元S1、数据读取传输单元S2和设备监测信息管理与分析平台S3；
数据采集与报警单元S1用于对变电站内每个电气设备的多个参数进行实时数据采集，计算时间t内的每个参数的平均值，并将每个电气设备时间t内多个参数的最大值、最小值和平均值发送至电子标签，同时当数据存在异常时进行报警，并发送报警信号；
数据读取传输单元S2用于巡查读取电气设备上电子标签内的数据，对读取的数据进行实时显示，并将读取的数据传输至设备监测信息管理与分析平台S3；
设备监测信息管理与分析平台S3用于接收巡查读取的电气设备上的电子标签内的数据，并判断数据是否存在异常，并基于神经网络算法，利用故障经验数据，对每个电气设备多个参数下一时刻的数值进行评估预测，根据评估预测的参数值，对电气设备是否会出现故障进行判断预测，并采用三维模拟技术对变电站内的电气设备设施进行模拟显示，同时根据出现故障的概率，根据判断预测结果将电气设备设置为不同的颜色。
本实施方式所述的设备监测信息管理与分析平台基于服务器实现，采用三维模拟软件进行变电站电气设备及其搭建设备的布设及其连接关系的模拟，使工作人员能够清晰的观察变电站所有电气设备的情况，同时根据变电站电气设备的使用年限、维修次数和更换配件、电气设备及其配件的寿命和经验故障数据，调整电气设备模型的颜色，其颜色分为绿色、橙色和红色，所述红色为故障电气设备或停用电气设备，橙色为预测可能会出现故障的电气设备，绿色为正常健康的电气设备。本实施方式中的参数的实时数据即为参数的实时数值。
进一步地，本实施方式中，数据采集与报警单元S1包括n个子单元，每个子单元用于对变电站内的一个电气设备进行数据采集；
每个子单元均包括声光报警模块101、数据采集单元、子微控制器107、编程器108和电子标签109；
数据采集单元用于对电气设备的多个参数的实时数据进行采集，并将采集的数据实时输出至子微控制器107；
子微控制器107用于分别求每个参数时间t内的平均值，并将每个参数的最大值、最小值、平均值和电气设备的编号发送至编程器108；
编程器108用于定时向电子标签109内写入每个参数的最大值、最小值和平均值；
电子标签109贴设在电气设备上便于工作人员扫描的位置，接收并存储电气设备每个参数的最大值、最小值和平均值，并存储所贴的电气设备的编号；
声光报警模块101报警触发信号输入端连接子微控制器107的报警触发信号输出端；用于进行声光报警；
所述子微控制器107还用于实时判断接收的参数的实施数据是否大于其对应的阈值，若是，则向声光报警模块101发送报警触发信号。
本实施方式中所述每个参数对应的阈值，为每个参数的危险阈值，例如，当温度、电流、电压或湿度大于其对应的温度阈值、电流阈值、电压阈值或湿度阈值时，声光报警模块进行报警。本实施方式还包括蓝牙模块102，每个蓝牙模块102均与其相邻的电气设备上的数据采集与报警单元S1的蓝牙模块102的进行无线连接，当接收到报警信号时，将报警信号及电气设备的编号广播出去，这样就可以实现，当一个设备出现危险故障时，整个变电站所有电气设备上的数据采集与报警单元S1均广播报警信号及报警设备的编号。实现故障的快速响应，减少经济损失。
进一步地，本实施方式中，数据采集单元包括温度传感器103、湿度传感器104、电流传感器105和电压传感器106；
温度传感器103用于采集电气设备内的温度，并将采集的温度数据实时输出至子微控制器107；
湿度传感器104用于采集电气设备内的湿度，并将采集的湿度数据实时输出至子微控制器107；
电流传感器105用于采集电气设备的工作电流，并将采集的电流数据实时输出至子微控制器107；
电流传感器105用于采集电气设备的工作电压，并将采集的电压数据实时输出至子微控制器107。
本实施方式仅仅是列举了几个常见的电气设备需要采集的数据，还可以采集二次设备或一次设备的其他数据。
进一步地，本实施方式中，数据读取传输单元S2包括读取器201、子无线通信电路202、主微控制器203和显示屏204；
读取器201用于扫描读取电子标签109内的时间t内电气设备的多个参数的平均值、最大值、最小值和电气设备编号信息，并将读取的信息发送至主微控制器203；
主微控制器203用于将读取器201读取的信息发送至显示屏204和子无线通信电路202；
同时判断读取器201读取的时间t内电气设备的多个参数的平均值、最大值和最小值是否均位于设定的阈值范围内，若不在设定的阈值范围，向显示屏204和子无线通信电路202发送报警提示信号；所述报警提示信号包括：不在设定阈值范围内的参数名称、设备编号和参数数值；
显示屏204用于对读取器201读取的信息进行显示，同时当接收到报警提示信号时进行显示；
子无线通信电路202用于将接收的读取器201读取的信息通过无线网络发送至设备监测信息管理与分析平台S3；
同时当接收到报警提示信号时，通过无线网络将报警提示信号发送至设备监测信息管理与分析平台S3。
本实施方式所述的读取器与编程器为采用统一规则算法的编码和解码设备，有效的保证数据读取的完整性，同时可采用采集现场直接进行数据传输的方式和巡查后统一进行数据传输两种方式，当采用采集现场直接进行数据传输的方式时，可进行巡查完整性提示，当有还未扫描的电子标签时，显示屏通过标记点闪烁的方式进行显示提醒巡查工作人员，巡查后统一进行数据传输方式时，可通过控制基于BIM的三维模拟显示模块302中未接收到新数据的电气设备模型进行闪烁。这样有效的保证了变电站巡查的完整性，避免了巡查漏检的问题。所述时间t内电气设备的多个参数的平均值、最大值、最小值为对所有参数分别求时间t内的平均值、提取最大值和最小值。
进一步地，本实施方式中，设备监测信息管理与分析平台S3包括主无线通信电路301、基于BIM的三维模拟显示模块302、中心控制器303和数据库304；
主无线通信电路301用于将由子无线通信电路202接收的数据传输至中心控制器303；
同时当接收到报警提示信号时，将报警提示信号传输至中心控制器303；
中心控制器303用于将每次接收的时间t内电气设备的多个参数的平均值、最大值、最小值按照电气设备编号及接收的时间存储至数据库304，基于神经网络算法，利用每个电气设备的每个参数平均值数据与该参数的故障经验数据，对电气设备多个参数下一时刻的数值进行评估预测，当预测获得的数值大于对应参数的阈值时，向基于BIM的三维模拟显示模块302发送橙色预警信号、预警设备的编号及预警的参数名称及数值；
同时，当接收到报警提示信号，向基于BIM的三维模拟显示模块302发送红色报警信号；
基于BIM的三维模拟显示模块302用于建立变电站的电气设备、场地、架构、设备基础的三维信息模型，将真实变电站电气设备基本信息、配件更换信息、设备的历史参数及设备编号全部对应移交至所述三维信息模型并进行显示，同时，根据接收报警信号或预警信号改变对应编号的电气设备的颜色；
数据库304用于按照接收的时间顺序对所有电气设备多个参数的平均值、最大值、最小值对应编号进行存储，同时存储变电站所有电气设备基本信息、配件更换信息、设备的历史参数及每个或每类电气设备的故障经验数据。
进一步地，本实施方式中，中心控制器303还用于判断每次通过主无线通信电路301接收数据是否包含变电站内所有电气设备的参数数据，若是存在遗漏，则将遗漏的电气设备的编号及其闪烁控制信号发送至基于BIM的三维模拟显示模块302；
所述基于BIM的三维模拟显示模块302接收到遗漏的电气设备的编号及其闪烁控制信号后令对应编号的模型进行颜色明亮闪烁报警。
本实施方式所述的基于BIM的三维模拟显示模块302采用BIM(BuildingInformation Modeling，又称建筑信息模拟)技术是由充足信息构成以支持新产品开发管理，利用数字化技术，为这个模型提供完整的、与实际情况一致的建筑工程信息库。在不同阶段，通过在BIM中插入、提取、更新和修改信息，以支持和反映工作人员各自职责的协同作业。
虽然在本文中参照了特定的实施方式来描述本发明，但是应该理解的是，这些实施例仅仅是本发明的原理和应用的示例。因此应该理解的是，可以对示例性的实施例进行许多修改，并且可以设计出其他的布置，只要不偏离所附权利要求所限定的本发明的精神和范围。应该理解的是，可以通过不同于原始权利要求所描述的方式来结合不同的从属权利要求和本文中所述的特征。还可以理解的是，结合单独实施例所描述的特征可以使用在其他所述实施例中。

Claims (6)

1.变电站巡查监管与数据分析系统，其特征在于，包括数据采集与报警单元(S1)、数据读取传输单元(S2)和设备监测信息管理与分析平台(S3)；
数据采集与报警单元(S1)用于对变电站内每个电气设备的多个参数进行实时数据采集，计算时间t内的每个参数的平均值，并将每个电气设备时间t内多个参数的最大值、最小值和平均值发送至电子标签，同时当数据存在异常时进行报警；
数据读取传输单元(S2)用于巡查读取电气设备上电子标签内的数据，对读取的数据进行实时显示，并将读取的数据传输至设备监测信息管理与分析平台(S3)；
设备监测信息管理与分析平台(S3)用于接收巡查读取的电气设备上的电子标签内的数据，并判断数据是否存在异常，并基于神经网络算法，利用故障经验数据，对每个电气设备多个参数下一时刻的数值进行评估预测，根据评估预测的参数值，对电气设备是否会出现故障进行判断预测，并采用三维模拟技术对变电站内的电气设备设施进行模拟显示，同时根据出现故障的概率，根据判断预测结果将电气设备设置为不同的颜色。
2.根据权利要求1所述变电站巡查监管与数据分析系统，其特征在于，数据采集与报警单元(S1)包括n个子单元，每个子单元用于对变电站内的一个电气设备进行数据采集；
每个子单元均包括声光报警模块(101)、数据采集单元、子微控制器(107)、编程器(108)和电子标签(109)；
数据采集单元用于对电气设备的多个参数的实时数据进行采集，并将采集的数据实时输出至子微控制器(107)；
子微控制器(107)用于分别求每个参数时间t内的平均值，并将每个参数时间t内的最大值、最小值、平均值和电气设备的编号发送至编程器(108)；
编程器(108)用于定时向电子标签(109)内写入每个参数的最大值、最小值和平均值；
电子标签(109)贴设在电气设备上便于工作人员扫描的位置，接收并存储电气设备每个参数的最大值、最小值和平均值，并存储所贴的电气设备的编号；
声光报警模块(101)报警触发信号输入端连接子微控制器(107)的报警触发信号输出端；用于进行声光报警；
所述子微控制器(107)还用于实时判断接收的参数的实施数据是否大于对应的阈值，若是，则向声光报警模块(101)发送报警触发信号。
3.根据权利要求2所述变电站巡查监管与数据分析系统，其特征在于，数据采集单元包括温度传感器(103)、湿度传感器(104)、电流传感器(105)和电压传感器(106)；
温度传感器(103)用于采集电气设备内的温度，并将采集的温度数据实时输出至子微控制器(107)；
湿度传感器(104)用于采集电气设备内的湿度，并将采集的湿度数据实时输出至子微控制器(107)；
电流传感器(105)用于采集电气设备的工作电流，并将采集的电流数据实时输出至子微控制器(107)；
电流传感器(105)用于采集电气设备的工作电压，并将采集的电压数据实时输出至子微控制器(107)。
4.根据权利要求1、2或3所述变电站巡查监管与数据分析系统，其特征在于，数据读取传输单元(S2)包括读取器(201)、子无线通信电路(202)、主微控制器(203)和显示屏(204)；
读取器(201)用于扫描读取电子标签(109)内时间t内电气设备的多个参数的平均值、最大值、最小值和电气设备编号信息，并将读取的信息发送至主微控制器(203)；
主微控制器(203)用于将读取器(201)读取的信息发送至显示屏(204)和子无线通信电路(202)；
同时判断读取器(201)读取的时间t内电气设备的多个参数的平均值、最大值和最小值是否均位于设定的阈值范围内，若不在设定的阈值范围，向显示屏(204)和子无线通信电路(202)发送报警提示信号；所述报警提示信号包括：不在设定阈值范围内的参数名称、设备编号和参数数值；
显示屏(204)用于对读取器(201)读取的信息进行显示，同时当接收到报警提示信号时，对报警提示信号进行显示；
子无线通信电路(202)用于将接收的读取器(201)读取的信息通过无线网络发送至设备监测信息管理与分析平台(S3)；
同时当接收到报警提示信号时，通过无线网络将报警提示信号发送至设备监测信息管理与分析平台(S3)。
5.根据权利要求4所述变电站巡查监管与数据分析系统，其特征在于，设备监测信息管理与分析平台(S3)包括主无线通信电路(301)、基于BIM的三维模拟显示模块(302)、中心控制器(303)和数据库(304)；
主无线通信电路(301)用于将由子无线通信电路(202)接收的数据传输至中心控制器(303)；
同时当接收到报警提示信号时，将报警提示信号传输至中心控制器(303)；
中心控制器(303)用于将每次接收的时间t内电气设备的多个参数的平均值、最大值和最小值按照电气设备编号及接收的时间存储至数据库(304)，基于神经网络算法，利用每个电气设备的每个参数的平均值数据与该参数的故障经验数据，对电气设备多个参数下一时刻的数值进行评估预测，当预测获得的数值大于对应参数的阈值时，向基于BIM的三维模拟显示模块(302)发送橙色预警信号、预警设备的编号及预警的参数名称及数值；
同时，当接收到报警提示信号，向基于BIM的三维模拟显示模块(302)发送红色报警信号；
基于BIM的三维模拟显示模块(302)用于建立变电站的电气设备、场地、架构、设备基础的三维信息模型，将真实变电站电气设备基本信息、配件更换信息、设备的历史参数及设备编号全部对应移交至所述三维信息模型并进行显示，同时，根据接收报警信号或预警信号改变对应编号的电气设备的颜色；
数据库(304)用于按照接收的时间顺序对所有电气设备多个参数的平均值、最大值、最小值对应编号进行存储，同时存储变电站所有电气设备基本信息、配件更换信息、设备的历史参数及每个或每类电气设备的故障经验数据。
6.根据权利要求1、2、3或5所述变电站巡查监管与数据分析系统，其特征在于，中心控制器(303)还用于判断每次通过主无线通信电路(301)接收数据是否包含变电站内所有电气设备的参数数据，若是存在遗漏，则将遗漏的电气设备的编号及闪烁控制信号发送至基于BIM的三维模拟显示模块(302)；
所述基于BIM的三维模拟显示模块(302)接收到遗漏的电气设备的编号及闪烁控制信号后令对应编号的模型进行颜色明亮闪烁报警。
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