CN111555163A - 基于边缘计算的10kV开关设备智能化运检系统及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种基于边缘计算的10kV开关设备智能化运检系统，包括10kV开关柜二次部分模块、10kV开关柜一次部分模块、传感指示器模块、数据汇集模块、开关柜边缘计算设备模块和开关柜边缘计算数据分析模块；所述开关柜边缘计算设备模块与10kV开关柜二次部分模块、传感指示器模块、数据汇集模块和开关柜边缘计算数据分析模块分别连接；所述10kV开关柜一次部分模块与10kV开关柜二次部分模块和传感指示器模块分别连接；所述数据汇集模块还与10kV开关柜二次部分模块连接。本发明能够实时监测开关设备运行状态，降低总停电时间，提升供电可靠性。

Description

基于边缘计算的10kV开关设备智能化运检系统及方法
技术领域
本发明涉及电力物联网技术领域，具体涉及一种基于边缘计算的10kV开关设备智能化运检系统及方法。
背景技术
配电设备状态的全面感知是保障配电网安全运行、提升电网驾驭能力、实现电网智能运行的先决条件。随着大量新能源的接入，电网的形态已经由传统的交流电网转变成交直流混联电网，大量电力电子设备的接入增加了电网的复杂度，光伏、风电等新能源的波动性增加了电网的不确定性和不可控性，因而对电力设备状态的感知提出了更高的要求。同时，近年我国极端气候频发，环境对电力设备的影响更加明显。通过先进的设备感知技术、通信技术和数据分析技术实现配网设备业务数字化到数字业务化的转变，是当前电网企业转型发展的重要手段。
传统配电站房及开闭所的开关设备运检依靠人工巡视、手持设备检测、滞后性安排试验测试、突发故障抢修，存在复电效率低、发现设备缺陷不准确不及时，以致设备损坏率高等问题。
另外，现阶段配电网实际生产上存在开关设备故障致停电停机、容许的定时停电检修时间缩短、缺乏有经验运维人员、开关设备实际工作状态难以准确获知等突出问题。而且配电侧、用电侧终端采集监控覆盖不足，实时性不强。站内终端智能化和双向交互水平差，数据采集主要为基本电参量，缺少预防性维护及诊断信息。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种基于边缘计算的10kV开关设备智能化运检系统及方法，能够实时监测开关设备运行状态，降低总停电时间，提升供电可靠性。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种基于边缘计算的10kV开关设备智能化运检系统，包括10kV开关柜二次部分模块、10kV开关柜一次部分模块、传感指示器模块、数据汇集模块、开关柜边缘计算设备模块和开关柜边缘计算数据分析模块；所述开关柜边缘计算设备模块与10kV开关柜二次部分模块、传感指示器模块、数据汇集模块和开关柜边缘计算数据分析模块分别连接；所述10kV开关柜一次部分模块与10kV开关柜二次部分模块和传感指示器模块分别连接；所述数据汇集模块还与10kV开关柜二次部分模块连接。
进一步的，所述10kV开关柜二次部分模块通过航空插头从10kV开关柜一次部分模块取得设备的信号及相关信息。
进一步的，所述设备的信号及相关信息包括断路器分合闸信号、断路器位置信号、本地/远程控制信号、开关操作次数、保护动作信号、高压带电信号和远方负载投切信号。
进一步的，所述10kV开关柜一次部分模块包括开关触臂、断路器机构、真空灭弧室、刀闸、断路器、框架底座、电缆室和智能钥匙锁。
进一步的，所述传感指示器模块包括包括短路/接地故障指示器、气体压力指示器、温度传感器、智能角度传感器、霍尔传感器、电压互感器、电流互感器、局放检测器、图像摄影器和故障录波器。
一种基于边缘计算的10kV开关设备智能化运检系统的运检方法，包括以下步骤：
步骤S1:开关柜边缘计算设备模块的边缘计算芯片进行芯片自检，检查芯片内网络是否正常、系统运行是否可靠等，若边缘计算芯片存在故障，则将故障代码发送至相关检修人员，对边缘计算芯片进行检修;
步骤S2:若芯片正常，则采集开关柜内设备的相关数据，对数据进行存储并处理；
步骤S3:基于检测算法，对数据指标进行预处理，并识别是否有数据越限、存在异常，直接预警至相关负责人；
步骤S4:若各项指标正常，边缘计算芯片将调取历史数据，通过内置对比分析算法，计算出偏差度，形成分析报告;若结果有存在超出合理偏差范围的，直接预警至相关负责人；
步骤S5:若结果正常，则最后利用深度学习模型，对所得图像进行识别，提取异常图像，识别故障信息，形成综合评价报告；
步骤S6:将综合评价报告发送至云端存储。
进一步的，所述相关数据包括开关柜内设备的信号、参数、信息、图像和传感器数据。
本发明与现有技术相比具有以下有益效果：
1、本发明能够实时监测开关设备运行状态，降低总停电时间，提升供电可靠性。
2、本发明实现开关设备状态实时感知，智能运维，故障快速查找，快速检修设备，及时复电。
附图说明
图1是本发明一实施例中系统框架图；
图2是本发明一实施例中方法流程图。
具体实施方式
下面结合附图及实施例对本发明做进一步说明。
请参照图1，本发明提供一种基于边缘计算的10kV开关设备智能化运检系统，包括10kV开关柜二次部分模块、10kV开关柜一次部分模块、传感指示器模块、数据汇集模块、开关柜边缘计算设备模块和开关柜边缘计算数据分析模块；所述开关柜边缘计算设备模块与10kV开关柜二次部分模块、传感指示器模块、数据汇集模块和开关柜边缘计算数据分析模块分别连接；所述10kV开关柜一次部分模块与10kV开关柜二次部分模块和传感指示器模块分别连接；所述数据汇集模块还与10kV开关柜二次部分模块连接。
在本实施例中，所述10kV开关柜二次部分模块位于开关柜上端的保护箱内，通过航空插头从10kV开关柜一次部分模块取得设备的信号及相关信息。所述设备的信号及相关信息包括断路器分合闸信号、断路器位置信号、本地/远程控制信号、开关操作次数、保护动作信号、高压带电信号和远方负载投切信号。
在本实施例中，所述10kV开关柜一次部分模块位于开关柜下端，为实际通电的设备，是开关柜的核心部件，是获得各种信号与信息的来源，包括开关触臂、断路器机构、真空灭弧室、刀闸、断路器、框架底座、电缆室和智能钥匙锁。
在本实施例中，所述传感指示器模块包括包括短路/接地故障指示器、气体压力指示器、温度传感器、智能角度传感器、霍尔传感器、电压互感器、电流互感器、局放检测器、图像摄影器和故障录波器。
在本实施例中，数据汇集模块将10kV开关柜二次部分模块、10kV开关柜一次部分模块和传感指示器模块的信息统一汇集、存储并发送至边缘计算设备分析处理，主要包含各种温度数据、状态信息、参数信息、基本电参量、高级电参量、设备基础信息等。
在本实施例中，开关柜边缘计算设备模块通过边缘计算设备的芯片、通讯方式等，将数据载入内置的各种算法，进行识别、判断。同时也能够将数据载入内置的仿真软件，进行故障模拟辅助分析。通过网关模块，可上传云端。
在本实施例中，开关柜边缘计算数据分析模块将计算结果形成可供我们运维与检修可参考的分析报告、决策，主要包括设备运行策略、设备运行状态与条件、设备综合评价健康报告、设备预测性维护检修建议。
一种基于边缘计算的10kV开关设备智能化运检系统的运检方法，包括以下步骤：
步骤S1:开关柜边缘计算设备模块的边缘计算芯片进行芯片自检，检查芯片内网络是否正常、系统运行是否可靠等，若边缘计算芯片存在故障，则将故障代码发送至相关检修人员，对边缘计算芯片进行检修;
步骤S2:若芯片正常，则采集开关柜内设备的相关数据，对数据进行存储并处理；
步骤S3:基于检测算法，对数据指标进行预处理，并识别是否有数据越限、存在异常，直接预警至相关负责人；
步骤S4:若各项指标正常，边缘计算芯片将调取历史数据，通过内置对比分析算法，计算出偏差度，形成分析报告;若结果有存在超出合理偏差范围的，直接预警至相关负责人；
步骤S5:若结果正常，则最后利用深度学习模型，对所得图像进行识别，提取异常图像，识别故障信息，形成综合评价报告；
步骤S6:将综合评价报告发送至云端存储。
进一步的，所述相关数据包括开关柜内设备的信号、参数、信息、图像和传感器数据。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明申请专利范围所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。

Claims (7)

1.一种基于边缘计算的10kV开关设备智能化运检系统，其特征在于：包括10kV开关柜二次部分模块、10kV开关柜一次部分模块、传感指示器模块、数据汇集模块、开关柜边缘计算设备模块和开关柜边缘计算数据分析模块；所述开关柜边缘计算设备模块与10kV开关柜二次部分模块、传感指示器模块、数据汇集模块和开关柜边缘计算数据分析模块分别连接；所述10kV开关柜一次部分模块与10kV开关柜二次部分模块和传感指示器模块分别连接；所述数据汇集模块还与10kV开关柜二次部分模块连接。
2.根据权利要求1所述的基于边缘计算的10kV开关设备智能化运检系统，其特征在于：所述10kV开关柜二次部分模块通过航空插头从10kV开关柜一次部分模块取得设备的信号及相关信息。
3.根据权利要求2所述的基于边缘计算的10kV开关设备智能化运检系统，其特征在于：所述设备的信号及相关信息包括断路器分合闸信号、断路器位置信号、本地/远程控制信号、开关操作次数、保护动作信号、高压带电信号和远方负载投切信号。
4.根据权利要求1所述的基于边缘计算的10kV开关设备智能化运检系统，其特征在于：所述10kV开关柜一次部分模块包括开关触臂、断路器机构、真空灭弧室、刀闸、断路器、框架底座、电缆室和智能钥匙锁。
5.根据权利要去1所述的基于边缘计算的10kV开关设备智能化运检系统，其特征在于：所述传感指示器模块包括包括短路/接地故障指示器、气体压力指示器、温度传感器、智能角度传感器、霍尔传感器、电压互感器、电流互感器、局放检测器、图像摄影器和故障录波器。
6.一种基于边缘计算的10kV开关设备智能化运检系统的运检方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤S1:开关柜边缘计算设备模块的边缘计算芯片进行芯片自检，检查芯片内网络是否正常、系统运行是否可靠等，若边缘计算芯片存在故障，则将故障代码发送至相关检修人员，对边缘计算芯片进行检修;
步骤S2:若芯片正常，则采集开关柜内设备的相关数据，对数据进行存储并处理；
步骤S3:基于检测算法，对数据指标进行预处理，并识别是否有数据越限、存在异常，直接预警至相关负责人；
步骤S4:若各项指标正常，边缘计算芯片将调取历史数据，通过内置对比分析算法，计算出偏差度，形成分析报告;若结果有存在超出合理偏差范围的，直接预警至相关负责人；
步骤S5:若结果正常，则最后利用深度学习模型，对所得图像进行识别，提取异常图像，识别故障信息，形成综合评价报告；
步骤S6:将综合评价报告发送至云端存储。
7.根据权利要求6所述的基于边缘计算的10kV开关设备智能化运检系统的运检方法，其特征在于：所述相关数据包括开关柜内设备的信号、参数、信息、图像和传感器数据。
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