CN112462827A - 一种汇控柜环境综合监测治理方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种汇控柜环境综合监测治理方法及系统，属于电力系统领域，依托物联网多传感器智能感知、人工智能控制和大数据分析技术手段，优化整合运检资源，实现汇控柜内环境信息自动采集、实时上传、可视化和远程感知，实现汇控柜环境智能化调节，系统平台通过布置于汇控柜内的温湿度传感器实时监控柜内温湿度；系统平台通过对多个变电站内的温湿度监测信息，形成控制模型训练样本，修正特征量与汇控柜凝露缺陷间的模型，形成信息闭环，从而实现环境的超前调节与综合控制。

Description

一种汇控柜环境综合监测治理方法及系统

技术领域

本发明属于电力系统领域，具体的，涉及一种汇控柜环境综合监测治理方法及系统。

背景技术

这里的陈述仅提供与本发明相关的背景技术，而不必然地构成现有技术。

随着电气设备制造水平的发展，汇控柜在电力系统得到广泛的应用，且应用前景良好，随着绝缘距离一再缩小，存在凝露的柜内绝缘水平受到严厉的考验。凝露是水蒸气在空气中达到饱和时，在温度相对较低的物体上凝结的一种现象。水珠覆盖在绝缘材料表面，产生局部放电，损坏绝缘，长期运行将会发生绝缘击穿故障。

为解决汇控柜凝露问题，现有技术中，通常现场采取封堵、除湿和加热等措施，但是由于控制手段和模型过于简单，对柜体内微环境和凝露动态过程缺乏监测和调控手段，不能系统性解决凝露问题，部分柜体仍然存在凝露现象，危害了变电设备安全运行。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明的目的是提供一种汇控柜环境综合监测治理方法及系统，该系统依托物联网多传感器智能感知、人工智能控制和大数据分析技术手段，优化整合运检资源，实现汇控柜内环境信息自动采集、实时上传、可视化和远程感知，实现汇控柜环境智能化调节。

为了实现上述目的，本发明是通过如下的技术方案来实现：

第一方面，本发明的技术方案提供了一种汇控柜环境综合监测治理方法，系统平台通过布置于汇控柜内的温湿度传感器实时监控柜内温湿度；系统平台通过对多个变电站内的温湿度监测信息，形成控制模型训练样本，修正特征量与汇控柜凝露缺陷间的模型，形成信息闭环，从而实现环境的超前调节与综合控制。。

第二方面，本发明的技术方案还提供了一种汇控柜环境综合监测治理系统，包括控制终端以及连接于控制终端的温湿度传感器、除湿器、加热器、排气扇和系统平台；汇控柜具有多个，每个汇控柜均安装有温湿度传感器、除湿器、加热器、排气扇，温湿度传感器用于采集汇控柜内外的温湿度并传输至系统平台。。

上述本发明的技术方案的有益效果如下：

1)本发明中，针对不同汇控柜柜体进行结构和流体仿真，有针对的进行安装施工，有效解决不同结构柜体的凝露问题。

2)本发明中，开发了柜内环境监控和协调控制系统平台，实时监控各除湿装置终端运行，系统平台下发汇控柜温湿度控制指令至除湿装置终端，终端反馈控制指令运行后的环境监测信息，系统平台通过对多个变电站内大量的汇控柜环境监测信息及控制效果的反馈，形成新的控制模型训练样本，修正特征量与汇控柜凝露缺陷间的模型，形成信息闭环，从而实现环境的超前调节，综合控制，避免凝露发生。

附图说明

构成本发明的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。

图1是本发明根据一个或多个实施方式的系统构成图，

图2是本发明根据一个或多个实施方式的主控终端电路架构图，

图3是本发明根据一个或多个实施方式的主控终端嵌入式软件控制流程图。

为显示各部位位置而夸大了互相间间距或尺寸，示意图仅作示意使用。

具体实施方式

应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本发明提供进一步的说明。除非另有指明，本发明使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

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发明的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非本发明另外明确指出，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；

为了方便叙述，本发明中如果出现“上”、“下”、“左”“右”字样，仅表示与附图本身的上、下、左、右方向一致，并不对结构起限定作用,仅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设备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。

术语解释部分：本发明中的术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或为一体；可以是机械连接，也可以是电连接，可以是直接连接，也可以是通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部连接，或者两个元件的相互作用关系，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的具体含义。

正如背景技术所介绍的，针对现有技术存在的不足，本发明的目的是提供一种基于智能感知协调控制的汇控柜环境综合监测与治理系统，该系统依托物联网多传感器智能感知、人工智能控制和大数据分析技术手段，优化整合运检资源，实现汇控柜内环境信息自动采集、实时上传、可视化和远程感知，实现汇控柜环境智能化调节。

实施例1

本发明的一种典型的实施方式中，如图1所示，本发明一种基于智能感知与协调控制的汇控柜环境综合监测与治理系统，包括柜内主控终端、温湿度传感器、除湿器、加热器、排气扇、通信模块和系统平台，汇控柜具有多个，每个汇控柜均安装有温湿度传感器、除湿器、加热器、排气扇，温湿度传感器用于采集汇控柜内外的温湿度并传输至系统平台。

采用gamb it软件建立汇控柜物理模型，并划分网格，倒入fluent软件进行流体仿真，湍流模型根据实际情况采用工程仿真常用模型(standardk-∈湍流模型)，开启能量方程，考虑重力因素，进风扇和除湿风扇采用质量流量入口边界条件，排风扇采用压力出口边界条件；通过汇控柜柜体仿真模拟，确定除湿器、排风扇和加热器的最佳安装位置。

可以理解的是，汇控柜柜体仿真模拟是使用PC或者服务器进行进行模拟过程的，具体的，在PC或者服务器中安装gambit软件和fluent软件，并使用gambit软件建立汇控柜物理模型，并划分网格，倒入fluent软件进行流体仿真。

在进行流体仿真时，湍流模型根据实际情况采用工程仿真常用模型(standard k-ε湍流模型)，开启能量方程，考虑重力因素，进风扇和除湿风扇采用质量流量入口边界条件，排风扇采用压力出口边界条件；通过汇控柜柜体仿真模拟，确定除湿器、排风扇和加热器的最佳安装位置。

本实施例中采用的standard k-ε湍流模型，允许通过求解两个独立的输运方程来确定湍流长度和时间尺度，是实际工程流动计算的主力计算模型，它具有很好的鲁棒性、经济性和对大范围湍流的合理预测，所以它在工业流动和传热模拟中非常受欢迎，它是一个半经验模型，模型方程的推导依赖于现象和经验。

standard模型是基于湍流动能K及其耗散率t的输运方程的模型。K的模型传输方程是从精确方程推导出来的，而ε的模型传输方程是通过物理推理得到的，与数学上的精确方程相似性很小。

本实施例中通过以上运算，设计出的结构具体如下：

包括柜内主控终端、温湿度传感器、除湿器、加热器、排气扇、通信模块和系统平台，每个汇控柜内均安装有温湿度传感器，由于汇控柜内的空间较为封闭的，内部温湿度均一，因此不限定温湿度传感器在汇控柜内的安装位置；除湿器、排风扇和加热器根据计算结果确定安装位置，受环境因素影响，在此不再一一列举，可以确定的是，排风扇安装于汇控柜的柜体的开口处，除湿器和加热器则安装于汇控柜内；柜内主控终端和通信模块也安装于汇控柜内，且温湿度传感器、除湿器、加热器、排气扇、通信模块均电连接柜内主控终端。

柜内主控终端，具体为安装于汇控内的控制嵌入式电路板，搭载嵌入式软件以控制流程，采集温湿度传感器数据，控制汇控柜内的除湿器、加热器和排气扇的运行。

更为具体的，本实施例中的柜内主控终端，可以采用具备TTL接口、RS485接口、433mhz无线通信接口、IO控制接口和直流12V电压接口的工控机或PC；TTL接口用于连接温湿度传感器；RS485接口用于连接除湿器；433mhz无线通信接口用于与通信模块通信；IO控制接口用于连接控制加热器的中间继电器；直流12V电压接口，用于连接供电电源。

更为具体的，本实施例中的温湿度传感器，主控终端可接入多个温湿度传感器，用于采集汇控柜内外温湿度，温湿度传感器通过TTL电平与主控终端连接。

更为具体的，本实施例中的除湿器，用于汇控柜内除湿，除湿器通过RS485通信方式与主控终端连接。

更为具体的，本实施例中的加热器，用于汇控柜加热，加热器通过中间继电器与主控终端连接。

所述通信模块具备第一无线通信接口和第二无线通信接口，通信模块通过第一无线通信接口与控制终端通信，通信模块通过第二无线通信将第一无线通信接口接收的通信终端数据转发到系统后台。

更为具体的，本实施例中的通信模块，具备433mhz无线通信接口和4G无线通信接口，也即第一无线通信接口为433mhz无线通信接口，第二无线通信接口为4G无线通信接口，通信模块通过433mhz无线透传与主控终端通信，通信模块通过4G无线通信将433mhz接口接收的主控终端数据转发到系统后台。

更为具体的，本实施例中的系统平台，通过网络与通信模块通信，获取汇控柜内采集的环境参数，用于监测柜内环境参数；系统平台搭载人工智能算法，对汇控柜内环境参数进行训练，最终训练出最优的除湿器开启湿度阈值；系统平台，通过网络可远程修改主控终端的除湿器开启湿度阈值，优化汇控柜除湿主控终端控制参数；系统平台，可远程开启和关闭除湿器、加热器和排风扇功能。

本实施例中，针对不同汇控柜柜体进行结构和流体仿真，有针对的进行安装施工，有效解决不同结构柜体的凝露问题。

实施例2

本发明的一种典型的实施方式中，如图1所示，本发明一种汇控柜环境综合监测与治理方法，使用如实施例1所述的一种汇控柜环境综合监测与治理系统进行操作，使用柜内主控终端、除湿器、排风扇、温湿度传感器对汇控柜内的温度进行控制，开发柜内环境监控和协调控制系统平台，实时监控各除湿装置终端运行。系统平台下发汇控柜温湿度控制指令至除湿装置终端，终端反馈控制指令运行后的环境监测信息，系统平台通过对多个变电站内大量的汇控柜环境监测信息及控制效果的反馈，形成新的控制模型训练样本，修正特征量与汇控柜凝露缺陷间的模型，形成信息闭环。从而实现环境的超前调节，综合控制，避免凝露发生。

可以理解的是，本实施例中的训练样本，是通过机器学习进行的，对数据进行机器学习训练，在现有技术中的较为常用，在此不再赘述。

具体控制方法如下：

柜内主控终端搭载的搭载嵌入式软件中，定义柜内最低温度T0，柜内空气温度T1，柜外环境温度T2，柜内湿度S1，柜外环境湿度S2，除湿器开启阈值S3，

当T0>T2，S1>S2，S1>S3，开启除湿器除湿，开启排风扇，关闭加热器；

当T0<T2，S1>S2，S1>S3，T0>T1，开启除湿器除湿，开启排风扇，关闭加热器；

当T0<T2，S1>S2，S1<S3，T0>T1，关闭除湿器除湿，开启排风扇，关闭加热器；

当T0>T2，S1>S2，S1<S3，关闭除湿器除湿，开启排风扇，关闭加热器；

当T0>T2，S1<S2，S1<S3，关闭除湿器除湿，关闭排风扇，关闭加热器；

当T0<T2，S<S2，S1<S3，关闭除湿器除湿，关闭排风扇，关闭加热器。

当T0<T2，S<S2，S1>S3，T0>T1，开启除湿器除湿，关闭排风扇，关闭加热器；

当T0>T2，S1<S2，S1>S3，开启除湿器除湿，关闭排风扇，关闭加热器；

当T0>T2，S1>S2，S1>S3，T0<T1，开启除湿器除湿，开启排风扇，开启加热器；

当T0<T2，S1>S2，S1<S3，T0<T1，关闭除湿器除湿，开启排风扇，开启加热器；

当T0<T2，S<S2，S1>S3，T0<T1，开启除湿器除湿，关闭排风扇，开启加热器；

本系统基于汇控柜内主控终端作为信息采集节点，通过网络传输，系统后台获取汇控柜内外环境数据，结合智能分析方法，进行汇控柜数据统计分析和训练优化，完成了基于智能感知与协调控制的汇控柜环境综合监测与治理系统。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种汇控柜环境综合监测治理方法，其特征在于，系统平台通过布置于汇控柜内的温湿度传感器实时监控柜内温湿度；系统平台通过对多个变电站内的温湿度监测信息，形成控制模型训练样本，修正特征量与汇控柜凝露缺陷间的模型，形成信息闭环，从而实现环境的超前调节与综合控制。

2.如权利要求1所述的一种汇控柜环境综合监测治理方法，其特征在于，定义柜内最低温度T0，柜内空气温度T1，柜外环境温度T2，柜内湿度S1，柜外环境湿度S2，除湿器开启阈值S3，系统平台根据TO、T1和T2之间的大小关系以及S1、S2和S3之间的大小关系，控制除湿器、排风扇和加热器的启停。

3.如权利要求2所述的一种汇控柜环境综合监测治理方法，其特征在于，汇控柜设置除湿器、排风扇和加热器，系统平台对除湿器、排风扇和加热器发送汇控柜温湿度控制指令，系统平台发送的汇控柜温湿度控制指令包括：

当T0>T2，S1>S2，S1>S3，或者当T0<T2，S1>S2，S1>S3，T0>T1时，开启除湿器除湿，开启排风扇，关闭加热器；

当T0>T2，S1>S2，S1<S3，或者当T0>T2，S1>S2，S1<S3时，关闭除湿器除湿，开启排风扇，关闭加热器；

当T0>T2，S1<S2，S1<S3，或者当T0<T2，S<S2，S1<S3，关闭除湿器除湿，关闭排风扇，关闭加热器；

当T0<T2，S<S2，S1>S3，T0>T1，或者当T0>T2，S1<S2，S1>S3，开启除湿器除湿，关闭排风扇，关闭加热器；

当T0>T2，S1>S2，S1>S3，T0<T1，开启除湿器除湿，开启排风扇，开启加热器；

当T0<T2，S1>S2，S1<S3，T0<T1，关闭除湿器除湿，开启排风扇，开启加热器；

当T0<T2，S<S2，S1>S3，T0<T1，开启除湿器除湿，关闭排风扇，开启加热器。

4.如权利要求3所述的一种汇控柜环境综合监测治理方法，其特征在于，所述除湿器、所述排风扇和所述加热器在启停时均通过控制终端控制继电器实现。

5.如权利要求1所述的一种汇控柜环境综合监测治理方法，其特征在于，系统平台形成的控制模型训练样本包括每个汇控柜中的所述除湿器、所述排风扇和所述加热器的启停状态以及对应的温湿度。

6.一种汇控柜环境综合监测治理系统，其特征在于，包括控制终端以及连接于控制终端的温湿度传感器、除湿器、加热器、排气扇和系统平台；汇控柜具有多个，每个汇控柜均安装有温湿度传感器、除湿器、加热器、排气扇，温湿度传感器用于采集汇控柜内外的温湿度并传输至系统平台。

7.如权利要求1所述的一种汇控柜环境综合监测治理系统，其特征在于，每个汇控柜在柜内和柜外至少均安装一个温湿度传感器，以监测柜内和柜外的温湿度。

8.如权利要求1所述的一种汇控柜环境综合监测治理系统，其特征在于，每个汇控柜的所述温湿度传感器、除湿器、加热器、排气扇安装位置，采用湍流模型模拟计算决定。

9.如权利要求1所述的一种汇控柜环境综合监测治理系统，其特征在于，还包括通信模块，每个汇控柜内的控制终端通过通信模块连接系统平台。

10.如权利要求9所述的一种汇控柜环境综合监测治理系统，其特征在于，所述通信模块具备第一无线通信接口和第二无线通信接口，通信模块通过第一无线通信接口与控制终端通信，通信模块通过第二无线通信将第一无线通信接口接收的通信终端数据转发到系统后台。

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