CN112684292A - 一种风电场集电线路监控系统、方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明提出了一种风电场集电线路监控系统，包括：若干个检测终端、传输网络、数据库、监控中心；检测终端分布于风电场集电线路中的若干个位置，检测终端包括检测模块、终端标签及时间模块；检测模块用于采集集电线路上的设备状态信息，并生成采集信息；时间模块根据设备状态信息的生成时间，生成采集时间；检测终端根据终端标签、采集时间、设备状态信息生成采集信息，并将采集信息发送至数据库；并将采集信息通过传输网络发送至数据库；数据库用于将所有数据永久存储于数据库中，并将状态信息发送至监控中心；监控中心对采集信息进行分析处理，生成诊断信息。

Description

一种风电场集电线路监控系统、方法及装置

技术领域

本发明涉及风电领域，具体涉及一种风电场集电线路监控系统、方法及装置。

背景技术

随着风力发电容量在区域电网中所占比例越来越大，为电力系统带来发展机遇的同时，也给其安全稳定运行带来了新的挑战，风电场并网点大多为电网末端，属于弱电网，稳定性差，一旦电网发生故障将引起风电场风机脱网，造成巨大的损失，风电场35kV集电线路大多是架空线路，由于集电线路传输距离远，沿途地势复杂，环境和气候条件恶劣，极易由于集电线路设备质量、天气原因等发生接地短路故障，故障发生后，故障点不好确定，排查范围大，查找故障，非常困难，浪费了大量的人力、物力，有时因为特殊天气或档距较大而未能发现故障点，由此会带来巨大的经济损失；

目前110kV及以上电压等级的线路都配备故障录波装置，故障发生后可以及时报出故障相别及故障测距，变电人员可以轻易的找到故障点，为故障处理带来了很大方便，而现有35kV集电线路没有在线监测装置及故障识别功能，发生故障后无法判断故障点的区域范围，亦不具备故障智能识别功能，不能根据在线监测大数据分析制定集电线路状态评价及开展状态检修。

发明内容

为了克服现有技术的缺陷，本发明所要解决的技术问题在于提出一种风电场集电线路监控系统、方法及装置，通过检测终端包括检测模块、终端标签及时间模块，起到了检测集电线路上的设备状态信息，同时增加的采集时间和终端标签起到了，同步时间以及标记信息来源的作用，为监控中心进行分析判断，起到对故障点进行定位的效果。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

本发明提供的一种风电场集电线路监控系统，包括：若干个检测终端、传输网络、数据库、监控中心；检测终端分布于风电场集电线路中的若干个位置，检测终端包括检测模块、终端标签及时间模块；检测模块用于采集集电线路上的设备状态信息，并生成采集信息；时间模块根据设备状态信息的生成时间，生成采集时间；检测终端根据终端标签、采集时间、设备状态信息生成采集信息，并将采集信息发送至数据库；并将采集信息通过传输网络发送至数据库；数据库用于将所有数据永久存储于数据库中，并将状态信息发送至监控中心；监控中心对采集信息进行分析处理，生成诊断信息。

优选的，检测模块包括设备运行数据采集模块，设备运行数据采集模块用于实时检测采集集电线路电压、电流、温度、功率、谐波和三相不平衡度数据。

优选的，集电线路包括风机、箱变、母线；风机与箱变连接，箱变与母线连接；检测终端分布于箱变与母线连接的架空线上、箱变低压侧及母线上。

优选的，监控中心包括故障识别及定位模块、预警模块、状态评估模块、状态检修模块；故障识别及定位模块用于故障模式识别和故障点的判断，达到快速定位故障点及故障类型的效果；预警模块用于对运行设备数据及带电检测数据分析，对超过阈值的设备及时进行预警；状态评估模块用于收集和分析设备的运行数据、历史试验数据、历史故障情况，根据风电场设备状态评估细则综合评估设备状态，为设备提供预检预修的依据；状态检修模块用于根据采集信息评估数据，定制状态检修策略，延长检修试验周期，优化检修试验项目。

一种风电场集电线路监控方法，用于检测终端，包括：

检测风电场集电线路的设备状态同时生成设备状态信息；

根据设备状态信息的生成时间，生成采集时间；

根据设备状态信息、采集时间以及检测终端自带的终端标签，生成采集信息，将采集信息发送至数据库。

一种风电场集电线路监控方法，用于数据库，包括：

接收来自检测终端的采集信息，并将采集信息永久存储于数据库中；

将采集信息发送至监控中心。

一种风电场集电线路监控方法，用于监控中心，包括：

接收来自数据库的采集信息后，将采集信息中的设备状态信息进行状态评估，判断是否存在异常；

当设备状态信息出现异常时，生成诊断信息，并根据采集信息中的采集时间确定最早检测出异常的采集信息；

再根据采集信息中的终端标签确定离异常点最近的检测终端，生成故障点的定位信息；

将诊断信息和故障信息发送至移动端。

一种风电场集电线路监控装置，用于检测终端，包括：

设备状态单元，用于检测终端用于检测风电场集电线路的设备状态同时生成设备状态信息；

时间单元，用于根据设备状态信息的生成时间，生成采集时间；

标签单元，用于根据设备状态信息、采集时间以及检测终端自带的终端标签，生成采集信息，将采集信息发送至数据库。

一种风电场集电线路监控装置，用于数据库，包括：

存储单元，用于将采集信息永久存储于数据库中；

交互单元，用于将采集信息发送至监控中心。

一种风电场集电线路监控装置，用于监控中心，包括：

判断单元，用于将采集信息中的设备状态信息进行状态评估，判断是否存在异常；

诊断单元，当设备状态信息出现异常时，生成诊断信息，并根据采集信息中的采集时间确定最早检测出异常的采集信息；

定位单元，再根据采集信息中的终端标签确定离异常点最近的检测终端，生成故障点的定位信息；

发送单元，将诊断信息和故障信息发送至移动端。

本发明的有益效果为：

本发明提供的一种风电场集电线路监控系统、方法及装置，通过检测终端包括检测模块、终端标签及时间模块，检测模块起到了检测集电线路上的设备状态信息，时间模块增加的采集时间起到了同步时间的效果，终端标签起到了标记采集信息来源于那个检测终端的作用；由设备状态信息、采集时间、终端标签为监控中心进行分析判断，起到对故障点进行定位的效果；监控中心接收采集信息后，将采集信息中的设备状态信息进行状态评估，判断是否存在异常；当设备状态信息出现异常时，生成诊断信息，并根据采集信息中的采集时间确定最早检测出异常的采集信息；再根据采集信息中的终端标签确定离异常点最近的检测终端，生成故障点的定位信息；将诊断信息和故障信息发送至移动端，具有监控诊断风电场集电线路的状态，同时还具有异常点定位效果以及可以通过移动端查看诊断信息和故障信息的效果，实现了在线监测及故障识别、状态评估及故障定位等效果。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的风电场集电线路监控系统的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的风电场集电线路监控方法的示意图一；

图3为本发明实施例提供的风电场集电线路监控方法的示意图二；

图4为本发明实施例提供的风电场集电线路监控方法的示意图三；

图5为本发明实施例提供的风电场集电线路监控装置的示意图一；

图6为本发明实施例提供的风电场集电线路监控装置的示意图二；

图7为本发明实施例提供的风电场集电线路监控装置的示意图三；

图8为本发明实施例提供的风电场集电线路监控系统的检测装置分布示意图。

附图标识：1检测终端；11检测模块；12时间模块；13终端标签；2传输网络；3数据库；31存储模块；32交互模块；4监控中心；41故障识别及定位模块；42预警模块；43状态评估模块；44状态检修模块；51设备状态单元；52时间单元；53标签单元；61存储单元；62交互单元；71判断单元；72诊断单元；73定位单元；74发送单元。

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。

下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。

实施例一

如图1、8所示，本实施例中提供的一种风电场集电线路监控系统，包括：若干个检测终端1、传输网络2、数据库3、监控中心4；检测终端1分布于风电场集电线路中的若干个位置，检测终端1包括检测模块11、终端标签13及时间模块12；检测模块11用于采集集电线路上的设备状态信息，并生成采集信息；时间模块12根据设备状态信息的生成时间，生成采集时间；检测终端1根据终端标签13、采集时间、设备状态信息生成采集信息，并将采集信息发送至数据库3；并将采集信息通过传输网络2发送至数据库3；数据库3用于将所有数据永久存储于数据库3中，并将状态信息发送至监控中心4；监控中心4对采集信息进行分析处理，生成诊断信息。

优选的，集电线路包括风机、箱变、母线；风机与箱变连接，箱变与母线连接；检测终端1分布于箱变与母线连接的架空线上、箱变低压侧及母线上。

具体的，集电线路包括风机、箱变、母线等基础装置，检测终端1可以根据需求分布于箱变与母线连接的架空线路上、箱变低压侧及母线线路上，若是线路过长可以在架空线路上设置多个检测终端1；传输网络2采用VPDN网络或电力专网，为检测终端1与数据库3之间建立通讯基础；数据库3包括存储模块31和交互模块32，存储模块31用于永久存储所有数据，交互模块32用于将采集信息发送至监控中心4；监控中心4接收采集信息后，将采集信息中的设备状态信息进行状态评估，判断是否存在异常；当设备状态信息出现异常时，生成诊断信息，并根据采集信息中的采集时间确定最早检测出异常的采集信息；由于在发送异常点附件的检测终端1是能最快采集到的异常数据的，所以再根据采集信息中的终端标签13就可以确定离异常点最近的检测终端1，根据检测终端1的布局图，就可以生成故障点的定位信息；真是由于时间模块12的加入使得每个采集数据都会带有采集时间，实现了通过采集时间和终端标签13进行故障点的定位，使得本申请公开的系统，可以在不设置定位模块的前提下就能实现故障点的定位效果；监控中心4在主控装置上可以进行显示故障信息，同时还可以将将诊断信息和故障信息发送至移动端，使工作人员可以随时随地的接收到集电线路的最新状态，具有远程监控诊断风电场集电线路状态的效果。

优选的，检测模块11包括设备运行数据采集模块，设备运行数据采集模块用于实时检测采集集电线路电压、电流、温度、功率、谐波和三相不平衡度数据。

优选的，检测模块11包括单台机组并网点参数检测模块11，单台机组并网点参数检测模块11用于对风电场机组并网点的电压、电流、功率数据进行采集。

优选的，检测模块11包括避雷器带电检测模块11，避雷器带电检测模块11用于对避雷器运行中的全电流、阻性电流和容性电流的有效值进行采集。具体的，通过对避雷器运行中的全电流、阻性电流和容性电流的有效值进行采集，实现对避雷器的防雷性能进行检验，防止避雷器出现故障，出现故障可以实时发现进行排除。

优选的，检测模块11包括电缆高频电流带电检测模块11，电缆高频电流带电检测模块11用于采集运行电缆的高频电流数据。

优选的，检测模块11包括雷电流监测模块，雷电流监测模块用于对集电线路雷击时的雷电流数据进行采集。

优选的，检测模块11包括覆冰监测模块，所述覆冰监测模块用于监测覆冰导线的重力变化、绝缘子串倾斜角、风偏角、导线舞动频率及风速等环境信息。

具体的，检测模块11包括设备运行数据采集模块、单台机组并网点参数检测模块11、避雷器带电检测模块11电、缆高频电流带电检测模块11、雷电流监测模块、覆冰监测等功能模块，主要用于检测集电线路上的各类电性信号，对集电线路上的电缆、避雷器、单台机组并网点、等设备的运行状态进行实时监控。

优选的，监控中心4包括故障识别及定位模块41、预警模块42、状态评估模块43、状态检修模块44；故障识别及定位模块41用于故障模式识别和故障点的判断，达到快速定位故障点及故障类型的效果；预警模块42用于对运行设备数据及带电检测数据分析，对超过阈值的设备及时进行预警；状态评估模块43用于收集和分析设备的运行数据、历史试验数据、历史故障情况，根据风电场设备状态评估细则综合评估设备状态，为设备提供预检预修的依据；状态检修模块44用于根据采集信息评估数据，定制状态检修策略，延长检修试验周期，优化检修试验项目。

具体的，采集信息发送至监控中心4后，由监控中心4的故障识别及定位模块41、预警模块42、状态评估模块43、状态检修模块44等功能模块对采集信息进行分析、判断、评估，最后输出当前集电线路的各种状态数据和评估数据；

实施例二

如图2所示，本实施例中提供的一种风电场集电线路监控方法，用于检测终端1，包括：

步骤101：检测风电场集电线路的设备状态同时生成设备状态信息；

步骤102：根据设备状态信息的生成时间，生成采集时间；

步骤103：根据设备状态信息、采集时间以及检测终端1自带的终端标签13，生成采集信息，将采集信息发送至数据库3。

具体的，检测终端1设于风电场集电线路上的若干个位置，采集不同位置的实时设备状态生成设备状态信息，设备状态信息包括有：集电线路电压、电流、温度、功率、谐波和三相不平衡度；避雷器运行中的全电流、阻性电流和容性电流的有效值；运行电缆高频电流；风电场机组并网点的电压、电流、功率；集电线路雷击时的雷电流；覆冰导线的重力变化、绝缘子串倾斜角、风偏角、导线舞动频率及风速等数据，设备状态信息主要用于反馈集电线路上给设备的运行状态；

同时加入采集时间作为后续故障点定位起到主要参数，每个检测终端1均会有独一无二的终端标签13，终端标签13增加采集信息中，起到了识别采集信息具体来源与哪个检测终端1的效果，在布局检测终端1时势必会有检测终端1的布局图，通过终端标签13可以快速的查找出对应的检测终端1位于何处。

实施例三

如图3所示，本实施例中提供的一种风电场集电线路监控方法，用于数据库3，包括：

步骤201：接收来自检测终端1的采集信息，并将采集信息永久存储于数据库3中；

步骤202：将采集信息发送至监控中心4。

具体的，数据库3首先起到了收集和存储所有的采集信息，接着，将采集信息发送至监控中心4；同时监控中心4还可以通过查询数据库3得到历史的采集信息，历史的采集信息对于风险的预估或者是故障出现原因的分析都能起到至关重要的作用。

实施例四

如图4所示，本实施例中提供的一种风电场集电线路监控方法，用于监控中心4，包括：

步骤301：接收来自数据库3的采集信息后，将采集信息中的设备状态信息进行状态评估，判断是否存在异常；

步骤302：当设备状态信息出现异常时，生成诊断信息，并根据采集信息中的采集时间确定最早检测出异常的采集信息；

步骤303：再根据采集信息中的终端标签13确定离异常点最近的检测终端1，生成故障点的定位信息；

步骤304：将诊断信息和故障信息发送至移动端。

具体的，监控中心4主要起到对于采集信息的分析、判断，输出诊断信息和故障点的定位信息，其中诊断信息包括：设备的运行状态；避雷器的防雷性能；电缆绝缘有无裂化及放电现象等信息，同时还包括预警信息和策略信息，预警信息包括：设备故障信息，设备隐患信息；设备故障信息为当设备出现故障时，针对设备的故障数据生成设备故障信息，使得工作人员可以直接的看出发生了何种故障的效果；设备隐患信息为，当监控中心4对采集数据进行分析后未发现设备故障，但是进行历史数据的分析对比评估后，发现设备存在发生故障的隐患，若不排除隐患可能会演变成故障，所以设备隐患信息是用于提示工作人员需要进行注意检修维护的信号，起到防止故障发生的效果；策略信息是用于针对预警信息作出的维修或者维护策略，给出参考处理方案，为工作人员提供参考方案。

实施例五

如图5所示，本实施例中提供的一种风电场集电线路监控装置，用于检测终端1，包括：

设备状态单元51，用于检测终端1用于检测风电场集电线路的设备状态同时生成设备状态信息；

时间单元52，用于根据设备状态信息的生成时间，生成采集时间；

标签单元53，用于根据设备状态信息、采集时间以及检测终端1自带的终端标签13，生成采集信息，将采集信息发送至数据库3。

具体的，检测终端1设于风电场集电线路上的若干个位置，设备状态单元51用于采集不同位置的实时设备状态生成设备状态信息，设备状态信息包括有：集电线路电压、电流、温度、功率、谐波和三相不平衡度；避雷器运行中的全电流、阻性电流和容性电流的有效值；运行电缆高频电流；风电场机组并网点的电压、电流、功率；集电线路雷击时的雷电流；覆冰导线的重力变化、绝缘子串倾斜角、风偏角、导线舞动频率及风速等数据，设备状态信息主要用于反馈集电线路上给设备的运行状态；

时间单元52，用于根据设备状态信息的生成时间，生成采集时间；加入采集时间作为后续故障点定位起到主要参数；

标签单元53，每个检测终端1均会有独一无二的终端标签13，终端标签13增加采集信息中，起到了识别采集信息具体来源与哪个检测终端1的效果，在布局检测终端1时势必会有检测终端1的布局图，通过终端标签13可以快速的查找出对应的检测终端1位于何处。

实施例六

如图6所示，本实施例中提供的一种风电场集电线路监控装置，用于数据库3，包括：

存储单元61，用于将采集信息永久存储于数据库3中；

交互单元62，用于将采集信息发送至监控中心4。

具体的，存储单元61，起到了收集和存储所有的采集信息；交互单元62，将采集信息发送至监控中心4；同时监控中心4还可以通过查询数据库3得到历史的采集信息，历史的采集信息对于风险的预估或者是故障出现原因的分析都能起到至关重要的作用。

实施例七

如图7所示，本实施例中提供的一种风电场集电线路监控装置，用于监控中心4，包括：

判断单元71，用于将采集信息中的设备状态信息进行状态评估，判断是否存在异常；

诊断单元72，当设备状态信息出现异常时，生成诊断信息，并根据采集信息中的采集时间确定最早检测出异常的采集信息；

定位单元73，再根据采集信息中的终端标签13确定离异常点最近的检测终端1，生成故障点的定位信息；

发送单元74，将诊断信息和故障信息发送至移动端。

具体的，监控中心4通过判断单元71、诊断单元72、定位单元73、发送单元74，对于采集信息的分析、判断，输出诊断信息和故障点的定位信息，其中诊断信息包括：设备的运行状态；避雷器的防雷性能；电缆绝缘有无裂化及放电现象等信息，同时还包括预警信息和策略信息，预警信息包括：设备故障信息，设备隐患信息；设备故障信息为当设备出现故障时，针对设备的故障数据生成设备故障信息，使得工作人员可以直接的看出发生了何种故障的效果；设备隐患信息为，当监控中心4对采集数据进行分析后未发现设备故障，但是进行历史数据的分析对比评估后，发现设备存在发生故障的隐患，若不排除隐患可能会演变成故障，所以设备隐患信息是用于提示工作人员需要进行注意检修维护的信号，起到防止故障发生的效果；策略信息是用于针对预警信息作出的维修或者维护策略，给出参考处理方案，为工作人员提供参考方案。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，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)

1.一种风电场集电线路监控系统，其特征在于，包括：若干个检测终端、传输网络、数据库、监控中心；

所述检测终端分布于风电场集电线路中的若干个位置，所述检测终端包括检测模块、终端标签及时间模块；

所述检测模块用于采集集电线路上的设备状态信息，并生成采集信息；所述时间模块根据所述设备状态信息的生成时间，生成采集时间；所述检测终端根据所述终端标签、所述采集时间、所述设备状态信息生成采集信息，并将所述采集信息发送至所述数据库；

并将采集信息通过所述传输网络发送至所述数据库；

所述数据库用于将所有数据永久存储于数据库中，并将状态信息发送至监控中心；

所述监控中心对采集信息进行分析处理，生成诊断信息。

2.如权利要求1所述的一种风电场集电线路监控系统，其特征在于：所述检测模块包括设备运行数据采集模块，所述设备运行数据采集模块用于实时检测采集集电线路电压、电流、温度、功率、谐波和三相不平衡度数据。

3.如权利要求1所述的一种风电场集电线路监控系统，其特征在于：所述集电线路包括风机、箱变、母线；所述风机与所述箱变连接，所述箱变与所述母线连接；

所述检测终端分布于箱变与母线连接的架空线上、箱变低压侧及母线上。

4.如权利要求1所述的一种风电场集电线路监控系统，其特征在于：所述监控中心包括故障识别及定位模块、预警模块、状态评估模块、状态检修模块；

所述故障识别及定位模块用于故障模式识别和故障点的判断，达到快速定位故障点及故障类型的效果；

所述预警模块用于对运行设备数据及带电检测数据分析，对超过阈值的设备及时进行预警；

所述状态评估模块用于收集和分析设备的运行数据、历史试验数据、历史故障情况，根据风电场设备状态评估细则综合评估设备状态，为设备提供预检预修的依据；

所述状态检修模块用于根据采集信息评估数据，定制状态检修策略，延长检修试验周期，优化检修试验项目。

5.一种风电场集电线路监控方法，用于检测终端，其特征在于，包括：

检测风电场集电线路的设备状态同时生成设备状态信息；

根据设备状态信息的生成时间，生成采集时间；

根据所述设备状态信息、采集时间以及所述检测终端自带的终端标签，生成采集信息，将所述采集信息发送至数据库。

6.一种风电场集电线路监控方法，用于数据库，其特征在于，包括：

接收来自检测终端的采集信息，并将所述采集信息永久存储于数据库中；

将所述采集信息发送至监控中心。

7.一种风电场集电线路监控方法，用于监控中心，其特征在于，包括：

接收来自数据库的采集信息后，将所述采集信息中的设备状态信息进行状态评估，判断是否存在异常；

当设备状态信息出现异常时，生成诊断信息，并根据所述采集信息中的采集时间确定最早检测出异常的采集信息；

再根据采集信息中的终端标签确定离异常点最近的检测终端，生成故障点的定位信息；

将所述诊断信息和所述故障信息发送至移动端。

8.一种风电场集电线路监控装置，用于检测终端，其特征在于，包括：

设备状态单元，用于检测终端用于检测风电场集电线路的设备状态同时生成设备状态信息；

时间单元，用于根据设备状态信息的生成时间，生成采集时间；

标签单元，用于根据所述设备状态信息、采集时间以及所述检测终端自带的终端标签，生成采集信息，将所述采集信息发送至数据库。

9.一种风电场集电线路监控装置，用于数据库，其特征在于，包括：

存储单元，用于将所述采集信息永久存储于数据库中；

交互单元，用于将所述采集信息发送至监控中心。

10.一种风电场集电线路监控装置，用于监控中心，其特征在于，包括：

判断单元，用于将所述采集信息中的设备状态信息进行状态评估，判断是否存在异常；

诊断单元，当设备状态信息出现异常时，生成诊断信息，并根据所述采集信息中的采集时间确定最早检测出异常的采集信息；

定位单元，再根据采集信息中的终端标签确定离异常点最近的检测终端，生成故障点的定位信息；

发送单元，将所述诊断信息和所述故障信息发送至移动端。

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