CN112838677A - 一种多合一站的监控系统及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种多合一站的监控系统及方法，属于多站融合技术领域。本发明系统，包括：过程层，所述过程层实时采集待监控的系统/设备的实时数据信息，将实时状态信息进行汇总后上传至间隔层；间隔层，所述间隔层将过程层汇总的实时数据信息，传输至站控层，并接受站控层发出的控制操作命令，并将控制操作命令传输至待监控的系统/设备；站控层，所述站控层跟根据汇总的实时数据信息，生成系统/设备的控制操作命令，并传输至间隔层。本发明能够满足变电站、数据中心、储能站的数据流融合需求，最大化利用相关资源，打通各站之间的信息孤岛，实现不同厂家，不同站之间设备的互操作。

Description

一种多合一站的监控系统及方法
技术领域
本发明涉及多站融合技术领域，并且更具体地，涉及一种多合一站的监控系统及方法。
背景技术
大型城市电力负荷高，变电站分布多而广、供电半径小、尖峰负荷明显，深入用户侧；同时，城市土地资源紧张，政府碳排放指标严格，政府严控规模以上数据中心建设，对数据中心需求旺盛；电动汽车保有量高且快速增长，充电需求旺盛。如何利用电网厂站设施，打造能源互联网的核心枢纽节点，实现能源流、数据流、业务流的“三流合一”与变电站，数据中心站，储能站和充电站等多站融合，具有广泛而深刻的意义。在多站融合中，监控融合是站内“能源流”的优化协调控制、“数据流”的互联互通、“业务流”的优化整合的重要保障。目前，多站融合的建设仍处于试点探索阶段，示范工程仅将不同站建在一起，尚未实现不同站之间能源，数据，业务的高效融合，且当前主要存在以下几方面问题：
(1)不同类型的站在不同的建设时期选用了不同厂家的产品，各个设备生产商采用的通信协议不一致，产生的数据格式不一致，数据整合困难。
(2)不同站的监控系统独立运行，通过各自的通信通道上传数据，系统之间无法通信，更无法实现设备间的互操作。难以实现对各个系统集中监控和管理，降低了系统的集成度，同时也增加了系统管理成本，不利于多站融合的未来发展。
发明内容
针对上述问题，本发明提出了一种多合一站的监控系统，包括：
过程层，所述过程层实时采集待监控的系统/设备的实时数据信息，将实时状态信息进行汇总后上传至间隔层；
间隔层，所述间隔层将过程层汇总的实时数据信息，传输至站控层，并接受站控层发出的控制操作命令，并将控制操作命令传输至待监控的系统/设备；
站控层，所述站控层跟根据汇总的实时数据信息，生成系统/设备的控制操作命令，并传输至间隔层。
可选的，控制操作命令用于对待监控的系统/设备进行运行控制，及对一次设备进行保护控制或操作闭锁控制。
可选的，待监测的系统/设备，包括：电气系统，空调系统，给排水系统，安全防范系统，消防系统或环境系统中的至少一种。
可选的，间隔层与过程层使用过GOOSE网和SV网络进行通信。
可选的，站控层与间隔层使用MMS网络进行通信。
本发明还提出了一种多合一站的监控方法，包括：
使用过程层实时采集待监控的系统/设备的实时数据信息，将实时状态信息进行汇总后上传至间隔层；
控制间隔层将过程层汇总的实时数据信息，传输至站控层；
使用站控层跟根据汇总的实时数据信息，生成系统/设备的控制操作命令，并传输至间隔层；
控制接受站控层发出的控制操作命令，并将控制操作命令传输至待监控的系统/设备。
可选的，控制操作命令用于对待监控的系统/设备进行运行控制，及对一次设备进行保护控制或操作闭锁控制。
可选的，待监测的系统/设备，包括：电气系统，空调系统，给排水系统，安全防范系统，消防系统或环境系统中的至少一种。
可选的，间隔层与过程层使用过GOOSE网和SV网络进行通信。
可选的，站控层与间隔层使用MMS网络进行通信。
本发明能够满足变电站、数据中心、储能站的数据流融合需求，最大化利用相关资源，打通各站之间的信息孤岛，实现不同厂家，不同站之间设备的互操作，提高系统集成度，推动传统变电站正在向包含储能站、变电站、数据中心、5G基站、充电站等多功能的综合能源站转型。
附图说明
图1为本发明系统的结构图；
图2为本发明系统过程层监控结构图；
图3为本发明系统过程层监控结构图；
图4为本发明系统辅控功能监控结构图；
图5为本发明方法的流程图。
具体实施方式
现在参考附图介绍本发明的示例性实施方式，然而，本发明可以用许多不同的形式来实施，并且不局限于此处描述的实施例，提供这些实施例是为了详尽地且完全地公开本发明，并且向所属技术领域的技术人员充分传达本发明的范围。对于表示在附图中的示例性实施方式中的术语并不是对本发明的限定。在附图中，相同的单元/元件使用相同的附图标记。
除非另有说明，此处使用的术语(包括科技术语)对所属技术领域的技术人员具有通常的理解含义。另外，可以理解的是，以通常使用的词典限定的术语，应当被理解为与其相关领域的语境具有一致的含义，而不应该被理解为理想化的或过于正式的意义。
本发明提出了一种多合一站的监控系统，如图1所示，包括：
过程层，所述过程层实时采集待监控的系统/设备的实时数据信息，将实时状态信息进行汇总后上传至间隔层；
间隔层，所述间隔层将过程层汇总的实时数据信息，传输至站控层，并接受站控层发出的控制操作命令，并将控制操作命令传输至待监控的系统/设备；
其中，所述站控层跟根据汇总的实时数据信息，生成系统/设备的控制操作命令，并传输至间隔层。
其中，控制操作命令用于对待监控的系统/设备进行运行控制，及对一次设备进行保护控制或操作闭锁控制。
其中，待监测的系统/设备，包括：电气系统，空调系统，给排水系统，安全防范系统，消防系统或环境系统中的至少一种。
其中，间隔层与过程层使用过GOOSE网和SV网络进行通信。
其中，站控层与间隔层使用MMS网络进行通信。
下面结合实施例对本发明进行进一步的说明：
如图1所示，本发明系统，包括站控层、间隔层和过程层。
站控层包含数据服务器一台、主机/操作员站一台、远动工作站一台，网络打印机一台，工程师站一台，时间同步系统一套。站控层提供站内人机界面，实现间隔层的管理控制，形成全站监控管理中心，通过电力数据网与调度中心或集控中心通信。
间隔层包括保护装置若干台，测控装置若干，防孤岛保护装置一台，储能能量管理IED一台，辅控系统监测IED一台。间隔层汇总本间隔过程层实时数据信息，通过网络传送给站控层，同事在接收站控层发出的控制操作命令，实现操作命令的承上启下传输，并且间隔层具备对一次设备的保护控制和操作闭锁等功能。
过程层由监控设备和采集设备组成，依据多合一站集成的功能而布设。
采集设备布置于相应设备上，实时采集相关状态、信息，上传至监控设备。监控设备将采集系统上传的信息汇总，转换后至间隔层SV或GOOSE网。过程层主要满足模拟量采样，开关量输入/输出和操作控制命令发送等与一次设备相关的功能。
间隔层与过程层通过GOOSE网和SV网实现通信，GOOSE(Generic Object OrientedSubstation Event)用于传输站内IED之间的重要实时信号，GOOSE通过采用网络信号代替常规的装置之间硬接线的通讯方式；GOOSE通过通信过程的不断自检，实现装置间二次回路的智能化监测。SV用于传输保护及测控装置所需的实时采样值，IEC61850对互感器的数据输出接口进行了规范，在SV服务中定义了抽象采样值传输模型，并将其映射到具体的通信网络及协议。站控层和间隔层通过MMS(Manufacturing Message Specification)网络实现通信。
多合一站监控范围划分为电气系统，储能系统和辅控系统三大部分。电气系统监控系统由高压配电系统，低压配电系统、变压器等变电站传统设备的监控设备组成；储能系统由储能站，充电桩等可充放设备的监控设备组成。辅控系统由安全防范系统，消防系统，空调系统，给排水系统，照明系统，防雷系统等设备的监控设备组成。具体监控内容详见附表。
依电力系统二次系统安全分区划分，电气系统监控，储能系统监控接入安全I区，辅控系统监控接入安全II区，I区II区之间设置防火墙。
如图2所示，本发明以变电站馈线为例介绍电气系统过程层监控设备布置，光电式电流互感器(ECVT)接线路合并单元(MU)，将电流采样信息转换为SV报文；光电式电压互感器(EVT)接母线合并单元(MU)，将电压采样信息转换为SV报文；合并单元将采样信息转换为SV报文后，将报文上传至SV网络，实现信息共享，由测控装置等设备获取使用；
断路器、隔离开关等设备二次回路接智能终端(ST)，智能终端将开关分合位置，设备本体报警等开关量信息转换为GOOSE报文，上传至GOOSE网络，由测控装置等设备获取使用；测控装置将分合闸命令通过GOOSE网络下达至智能终端，实现开关操作；
测控装置将SV、GOOSE报文转换为MMS报文上传至站控层，保护装置将保护动作信息通过MMS报文上传至站控层，实现网络共享，并由操作员工作站实现人机交互等站控功能，经由远动工作站上传至调度。
监控人员通过操作员工作站，调度人员通过远动工作站将指令转换为MMS报文，经由测控装置将控制命令通过GOOSE网络下达智能终端，实现分合闸等操作。通过MMS报文下达至保护装置，远程实现操作软压板等操作。
为提高继电保护动作可靠性，保护装置采用“直采直跳”模式，直接接至合并单元和智能终端，直接获取采样和输出跳闸命令；
如图3所示，交流母线光电式电压互感器EVT_1，直流母线光电压互感器EVT_2，分别接至合并单元mU_1,mU_2，将母线电压采样值转换为SV报文后上传至SV网络，供能量管理系统，变换器监控IED，V2G充电桩获取使用，实现网络共享；交流光电式电流互感器ECVT_1～ECVT_3，直流光电式ECVT_4～ECVT_7，分别接至合并单元MU_1～MU_7将电流采样值转换为SV报文后上传至SV网络，供能量管理系统，AC/DC监控IED，DC/DC监控IED,V2G充电桩获取使用，实现网络共享。
智能终端ST_1～ST_7，将断路器开关位置，本体设备状态等开关量信息转换为GOOSE报文，上传至GOOSE网络，供能量管理系统，AC/DC监控IED，DC/DC监控IED,V2G充电桩获取使用，实现网络共享。
AC/DC监控IED，DC/DC监控IED,V2G充电桩将设备本体状态上传至GOOSE网供能量管理系统使用，实现网络共享。
能量管理系统将SV、GOOSE报文转换为MMS报文，上传至站控层，实现网络共享，并由操作员工作站实现人机交互等站控功能，经由远动工作站上传至调度。
监控人员通过操作员工作站，调度人员通过远动工作站将指令转换为MMS报文，经由能量管理系统将控制命令通过GOOSE网络下达至AC/DC监控IED，DC/DC监控IED，V2G充电桩，实现控制。
如图4所示，监控内容如表1-6所示，辅控系统由安防系统监控，空调系统监控，消防系统监控，给排水系统监控构成。
安防系统监控中安防监测IED将红外传感器，入侵报警器等采集的信息汇总后转换为GOOSE报文，上传至GOOSE网络，实现间隔层网络共享；经过智能辅控系统后转换为MMS报文，上传至MMS网络，实现站控层网络共享；
安防监测IED可就地控制发送指令至摄像头，智能门禁等可控设备，实现就地控制；摄像头，门禁直接接至GOOSE网络，可与其他辅控系统进行联动；通过解析变电站中的GOOSE报文获得保护动作信息，该信息通过数据库中映射关系表反映到视频监控系统中，进而驱动视频监控系统联动相应摄像机，画面给操作员作为监控参考。
空调系统监控中空调监测IED将温度传感器，湿度传感器等采集的信息汇总后转换为GOOSE报文，上传至GOOSE网络，实现间隔层网络共享；经过智能辅控系统后转换为MMS报文，上传至MMS网络，实现站控层网络共享；
空调监测IED可就地控制发送指令至空调风系统，空调水系统，机房专用空调系统等可控设备，实现就地控制；空调风系统，空调水系统，机房专用空调系统直接接至GOOSE网络，可与其他辅控系统进行联动；调度人员，后台操作人员可通过站控层网络发送MMS报文至智能辅控系统，经智能辅控系统转换为GOOSE后发送至空调风系统，空调水系统，机房专用空调系统，实现控制。
消防系统监控中消防监测IED将烟雾传感器，火灾器等采集的信息汇总后转换为GOOSE报文，上传至GOOSE网络，实现间隔层网络共享；经过智能辅控系统后转换为MMS报文，上传至MMS网络，实现站控层网络共享；
消防监测IED可就地控制发送指令至消防联动等可控设备，实现就地控制；消防联动系统直接接至GOOSE网络，可与其他辅控系统进行联动；调度人员，后台操作人员可通过站控层网络发送MMS报文至智能辅控系统，经智能辅控系统转换为GOOSE后发送至消防联动系统，实现控制。
给排水系统监控中给排水监测IED将漏水检测系统，管道压力，流量，水质监测等采集的信息汇总后转换为GOOSE报文，上传至GOOSE网络，实现间隔层网络共享；经过智能辅控系统后转换为MMS报文，上传至MMS网络，实现站控层网络共享；
给排水监测IED可就地控制发送指令至水泵等可控设备，实现就地控制；水泵直接接至GOOSE网络，可与其他辅控系统进行联动；调度人员，后台操作人员可通过站控层网络发送MMS报文至智能辅控系统，经智能辅控系统转换为GOOSE后发送至水泵，实现控制。
表1
Figure BDA0002931822010000081
Figure BDA0002931822010000091
表2
Figure BDA0002931822010000092
Figure BDA0002931822010000101
表3
Figure BDA0002931822010000102
表4
Figure BDA0002931822010000103
表5
设备大类 设备子类 监控内容
消防系统 火灾自动报警系统 报警信息
消防联动控制系统 报警信息
表6
Figure BDA0002931822010000111
本发明还提出了一种多合一站的监控方法，如图5所示，包括：
使用过程层实时采集待监控的系统/设备的实时数据信息，将实时状态信息进行汇总后上传至间隔层；
控制间隔层将过程层汇总的实时数据信息，传输至站控层；
使用站控层跟根据汇总的实时数据信息，生成系统/设备的控制操作命令，并传输至间隔层；
控制接受站控层发出的控制操作命令，并将控制操作命令传输至待监控的系统/设备。
其中，控制操作命令用于对待监控的系统/设备进行运行控制，及对一次设备进行保护控制或操作闭锁控制。
其中，待监测的系统/设备，包括：电气系统，空调系统，给排水系统，安全防范系统，消防系统或环境系统中的至少一种。
其中，间隔层与过程层使用过GOOSE网和SV网络进行通信。
其中，站控层与间隔层使用MMS网络进行通信。
本发明能够满足变电站、数据中心、储能站的数据流融合需求，最大化利用相关资源，打通各站之间的信息孤岛，实现不同厂家，不同站之间设备的互操作，提高系统集成度，推动传统变电站正在向包含储能站、变电站、数据中心、5G基站、充电站等多功能的综合能源站转型。
本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。本申请实施例中的方案可以采用各种计算机语言实现，例如，面向对象的程序设计语言Java和直译式脚本语言JavaScript等。
本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
尽管已描述了本申请的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本申请范围的所有变更和修改。
显然，本领域的技术人员可以对本申请进行各种改动和变型而不脱离本申请的精神和范围。这样，倘若本申请的这些修改和变型属于本申请权利要求及其等同技术的范围之内，则本申请也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (10)

1.一种多合一站的监控系统，所述系统包括：
过程层，所述过程层实时采集待监控的系统/设备的实时数据信息，将实时状态信息进行汇总后上传至间隔层；
间隔层，所述间隔层将过程层汇总的实时数据信息，传输至站控层，并接受站控层发出的控制操作命令，并将控制操作命令传输至待监控的系统/设备；
站控层，所述站控层跟根据汇总的实时数据信息，生成系统/设备的控制操作命令，并传输至间隔层。
2.根据权利要求1所述的系统，所述控制操作命令用于对待监控的系统/设备进行运行控制，及对一次设备进行保护控制或操作闭锁控制。
3.根据权利要求1所述的系统，所述待监测的系统/设备，包括：电气系统，空调系统，给排水系统，安全防范系统，消防系统或环境系统中的至少一种。
4.根据权利要求1所述的系统，所述间隔层与过程层使用过GOOSE网和SV网络进行通信。
5.根据权利要求1所述的系统，所述站控层与间隔层使用MMS网络进行通信。
6.一种多合一站的监控方法，所述方法包括：
使用过程层实时采集待监控的系统/设备的实时数据信息，将实时状态信息进行汇总后上传至间隔层；
控制间隔层将过程层汇总的实时数据信息，传输至站控层；
使用站控层跟根据汇总的实时数据信息，生成系统/设备的控制操作命令，并传输至间隔层；
控制接受站控层发出的控制操作命令，并将控制操作命令传输至待监控的系统/设备。
7.根据权利要求6所述的方法，所述控制操作命令用于对待监控的系统/设备进行运行控制，及对一次设备进行保护控制或操作闭锁控制。
8.根据权利要求6所述的方法，所述待监测的系统/设备，包括：电气系统，空调系统，给排水系统，安全防范系统，消防系统或环境系统中的至少一种。
9.根据权利要求6所述的方法，所述间隔层与过程层使用过GOOSE网和SV网络进行通信。
10.根据权利要求6所述的方法，所述站控层与间隔层使用MMS网络进行通信。
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