CN113390532A - 变电站设备温度监测系统、方法以及边缘计算设备 - Google Patents

Abstract

一种变电站设备温度监测系统，所述变电站设备位于变电站的不同区域，所述温度监测系统包括，中心服务器；多台边缘计算设备，被设置于所述的变电站的不同区域内，形成边缘节点，并且与所述中心服务器耦接；温度传感器，与所述边缘计算设备电连接，用于监测所述变电站设备温度。

Description

变电站设备温度监测系统、方法以及边缘计算设备

技术领域

本发明属于电力设备技术领域，特别涉及一种变电站设备温度监测系统、方法，以及用于变电站设备温度监测边缘计算设备。

背景技术

为了保证变电站正常稳定运行，工作人员需要实时监控变电站设备温度情况。传统变电站无法保证电力设备温度监测的实时性，需要滞后一段时间才可以获得变电站的温度情况。对于建设于比较偏僻区域的变电站，这种滞后的情况尤其会严重影响变电站的安全运行。

发明内容

本发明实施例之一，一种变电站设备温度监测系统，所述变电站设备位于变电站的不同区域。所述温度监测系统包括，

中心服务器；

多台边缘计算设备，被设置于所述的变电站的不同区域内，形成边缘节点，并且与所述中心服务器耦接；

温度传感器，与所述边缘计算设备电连接，用于监测所述变电站设备温度。温度传感器的数量为多个，包括对主变压器、电缆和引线接头、闸刀触头、主变套管、开关、避雷器等器件进行电连接以及温度的检测。

附图说明

通过参考附图阅读下文的详细描述，本发明示例性实施方式的上述以及其他目的、特征和优点将变得易于理解。在附图中，以示例性而非限制性的方式示出了本发明的若干实施方式，其中：

图1示出根据本发明实施例之一的基于边缘计算的变电站设备温度监测系统结构示意图。

图2示出根据本发明实施例之一的基于边缘计算的变电站设备温度监测系统的组成示意图。

图3示出根据本发明实施例之一的基于边缘计算的变电站设备温度监测装置示意图。

图4示出根据本发明实施例之一的基于边缘计算的变电站设备温度监测系统的数据传输交互示意图。

图5示出根据本发明实施例之一的基于边缘计算的变电站设备温度监测数据处理流程示意图。

图6示出根据本发明实施例之一的基于边缘计算的变电站设备温度监测系统的一种区域划分示意图。

具体实施方式

变电站因为温度异常而产生的故障，通常会产生比较大的损失。对于变电站温度监测领域，由于故障测试手段有限，特别在开关箱和封闭母线内温度超限点更不易被发现。随着温升时间的延长，温度超限处将因发热而加大氧化程度，进而可能造成烧毁母线、触头、接点毁盘、停电等重大事故。

而通过边缘计算技术，可以在边缘侧对数据进行处理，可以有效降低数据延迟，从而实现实时监测温度，减少变电站故障。因此，本发明的目的是提供一种基于边缘计算下的变电站设备温度监测系统及方法，用于实时监测电气设备温度情况，减少变电站故障。

根据一个或者多个实施例，一种基于边缘计算的变电站设备温度监测方法，所述方法包括：

步骤S0、划分变电站设备管理的区域；

步骤S1、通过边缘计算设备获取变电站设备温度传感器数据，获取的方式包括有线或者无线连接采集温度传感器上的数据；

步骤S2、对主变压器、电缆和引线接头、闸刀触头、主变套管、开关、避雷器等器件上温度传感器的数据进行分析，若温度正常则执行S3，若温度超出基准值，但是没有超出温度最高限则执行S4，若温度超出温度的最高限，则执行步骤S7。

步骤S3、温度正常，生成不同变电站电气设备温度实时变化曲线后删除存储的温度数据。

步骤S4、温度超出温度基准值，边缘设备则向中心服务器发送异常数据，中心服务器根据人工智能算法来检测该温度。边缘设备同时根据温度信息生成温度实时变化曲线，并保存异常温度信息，将异常信息存储在边缘装置的存储模块，故障处理结束后，通过中心服务器下达删除指令删除存储的数据。

步骤S5、中心服务器检测该温度正常，不发送任何报警信息，同时发送删除指令，边缘设备收到指令后删除存储的信息。

步骤S6、中心服务器检测该温度呈异常趋势，通过广播等手段发送报警信息，通知工作人员前来处理，处理完成后由工作人员在中心服务器手动发送删除指令，边缘设备删除存储的数据信息。

步骤S7、边缘设备检测到温度超过最高限制，立刻进行紧急处理，进行区域断电等应急策略，同时发送报警信息给中心服务器，中心服务器接收到报警信息后立马通知工作人员，请求工作人员前去处理故障，处理完成后由工作人员在中心服务器手动发送删除指令，边缘设备删除存储的数据信息。随着大量重要信息被存储在中心服务器，将带来了安全隐私方面的挑战，可以通过在边缘设备和中心服务器对数据进行双重加密，大大增加整个系统的安全性，可以有效应对外部攻击。

进一步的，所述步骤S7还包括：

如果一段时间间隔内，温度发生剧烈变化，边缘设备收集到温度信息后，直接对电力设备进行紧急处理，并向中心服务器发送报警信息，中心服务器立马告知工作人员，请求工作人员前去处理，防止产生进一步损害。

所述报警信息提示包括，中心服务器的监控设备或和移动监控终端发出的消息框弹框提示、语音播报提示；

所述步骤S4还包括，中心服务器和边缘节点信息是通过总线或者无线网进行数据的交互。

根据一个或者多个实施例，一种基于边缘计算的变电站设备温度监测方法，包括以下步骤：

步骤S11、在变电站的每个划分区域设置边缘计算节点，所述的边缘计算节点之间以路由进行传输数据和信息交互，全部边缘计算节点与中心服务器之间以路由作为节点进行数据交互和下达命令。

详细的说，边缘设备作为计算节点本身具有数据采集、数据分析、存储收集的温度数据以及液晶显示等功能，例如，边缘计算节点可以对其所采集的区域电气设备温度进行检测，判断是否过温，并将数据存储在边缘计算设备中的存储器中，通过对温度的实时收集，生成不同设备的温度变化曲线，可以在通过液晶显示模块查看对应设备的温度变化曲线。

步骤S12，每个所述边缘计算节点将会对节点区域内的电气设备按照所述中心服务器设置的时间间隔进行温度数据采集。

步骤S13，所述边缘节点在收集传感器数据后，主控模块对数据进行分析处理，如果温度正常进行步骤S14，温度异常则进行步骤S15。

步骤S14，温度正常，不向中心服务器发送报告，将数据保存至边缘节点存储区，并生成温度变化曲线图；

步骤S15，所述边缘节点监测到温度异常，将异常温度数据发送至中心服务器，中心服务器根据人工智能算法计算该数据是否为真的异常数据，如果是异常数据则向中心服务器发出报警，中心服务器通过语音或者短信通知工作人员前去处理，同时边缘节点存储相应数据，生成温度变化曲线；

所述步骤S15中，如果温度变化剧烈或者温度过高，边缘计算节点自动进行紧急处理，并通知临近边缘节点，与其他边缘节点结合，临时调用其他设备维持故障区域的基本工作。

根据一个或者多个实施例，一种基于边缘计算的变电站设备温度监测方法。每个区域的边缘节点按照中心服务器设置的时间间隔采集温度传感器数据，在所述的边缘设备进行处理后，将数据发送至中心服务器。包括；

在所述边缘节点处理之后，将检测到的异常结果发送到中心服务器；

所述中心服务器发送报警提示，通过语音播报或者短信的方式发送给工作人员，请求工作人员前去处理。

所述边缘计算节点，在检测到温度剧烈变化或者温度过高时，会自动进行应急处理，并生成应急处理策略，对该区域实行直接断电处理，并联合周围边缘节进行应急控制，保证故障区域断电后可以维持变电站的基本工作。

例如，各个边缘设备通过路由将异常数据发送至中心服务器，中心服务器通过人工智能算法计算该数据是否为真的异常数据，如果不是，则不进行任何处理，若为异常数据，发出报警提示通知工作人员，并生成处理策略，下发给边缘节点进行临时处理。

优选地，中心服务器会再根据温度的变化情况决定是否生成应急处理策略，若有需要，测下达指令给边缘节点，边缘节点进行紧急处理，若中心服务器分析并不需要应急处理，则不下达应急处理指令。

根据一个或者多个实施例，一种基于边缘计算的变电站设备温度监测方法。所述方法还包括：

所述分割的区域中，某一边缘节点发生故障不能正常工作时，中心服务器向附近的边缘节点发送交替指令。

所述的边缘节点将会临时接替故障边缘节点的工作，并将故障信息发送给中心服务器，中心服务器收到故障信息后会请求工作人员前去处理边缘装备故障问题。

根据一个或者多个实施例，一种基于边缘计算的变电站设备温度监测装置，包括，主控模块、信息交互模块、数据存储模块、数据采集模块，液晶显示模块。

所述主控模块，是边缘计算设备的主控芯片，用来搭载人工智能算法和紧急处理策略，对温度数据进行处理，并标记该数据属于什么电气设备，生成不同电气设备的实时温度曲线，同时可以对故障的区域进行表示显示，让工作人员可以快速定位到故障区域。

所述信息交互模块，用来跟中心服务器进行数据交互以及对故障现场进行紧急处理。

所述紧急处理模块，用来对超出温度限的区域进行应急处理，防止产生更大的故障。

所述数据存储模块，用来存储收集的电力设备温度数据和生成是实时温度曲线。

所述液晶显示模块，用来显示温度实时曲线，显示故障区域的位置，方便工作人员进行精确的查找。

所述数据采集模块，采用无线的方式进行采集传感器上的数据，此装置用来采集电气设备的温度数据。

所述主控模块还搭载人工智能算法，对数据进行过滤、融合，并且对不同电气设备的数据进行标记。

所述的数据采集模块还包括，多个并行的数据区单元，各数据区单元和各电力设备一一对应。

本发明提出了一种基于边缘计算的变电站设备温度监测系统，适用于对变电站设备进行实时温度监测，可以采用ZYNQ系列芯片作为主控芯片构成的电力设备温度监测装置。本发明通过监测设备对电力设备实行24小时温度监测，每一段时间间隔对电气设备的温度进行一次数据采集，由于不同的设备的异常温度存在差异性，故边缘设备设置一个温度基准和一个温度最高限，如果超过这个温度基准但是没有超过温度最高限，则将温度数据传送给中心服务器，中心服务器根据人工算法对温度进行评估和预测，判断该温度是否属于异常温度。同时该装置可以对不同电气设备的温度进行标记，生成温度实时变化曲线，边缘计算装置根据传感器数据判断电气设备温度是否存在异常，如果温度异常，则将温度信息发送给中心服务器，由中心服务器来进行检测，若中心服务器将该温度检测为异常温度，则发送报警信息，请求工作人员前来处理。边缘设备若监测到温度超过温度最高限制，则边缘设备直接对中心服务器发送报警提示，中心服务器接收消息后立马通知工作人员，边缘设备同时进行应急处理，进行区域断电或者其他应急策略，从而避免电气设备发生更大的故障。工作人员可通过边缘装置中的液晶显示模块查看故障区域和温度变化曲线。

本发明提高了电力设备信息数据的安全性，可以很好的防御因外部的网络攻击而导致的网络瘫痪，并且可以有效的防御传感器虚假数据攻击。故该装置可以有效减少因为温度异常而导致的损失，提升变电站的安全性。

值得说明的是，虽然前述内容已经参考若干具体实施方式描述了本发明创造的精神和原理，但是应该理解，本发明并不限于所公开的具体实施方式，对各方面的划分也不意味着这些方面中的特征不能组合，这种划分仅是为了表述的方便。本发明旨在涵盖所附权利要求的精神和范围内所包括的各种修改和等同布置。

Claims (6)

1.一种变电站设备温度监测系统，其特征在于，

所述变电站设备位于变电站的不同区域，

所述温度监测系统包括，

中心服务器；

多台边缘计算设备，被设置于所述的变电站的不同区域内，形成边缘节点，并且与所述中心服务器耦接；

温度传感器，与所述边缘计算设备电连接，用于监测所述变电站设备温度。

2.根据权利要求1所述的变电站设备温度监测系统，其特征在于，所述边缘计算设备执行以下步骤：

获取变电站设备温度传感器数据；

对温度传感器的数据进行分析，若温度正常，生成不同变电站电气设备温度实时变化曲线后删除存储的温度数据，

若温度超出基准值，但是没有超出温度最高限，则边缘计算设备则向中心服务器发送异常数据，同时根据温度数据生成温度实时变化曲线，并保存异常温度数据，将异常数据存储在边缘计算设备的存储模块，故障处理结束后，通过中心服务器下达删除指令删除存储的数据，

若温度超出温度的最高限，则立刻进行紧急处理，执行区域断电应急策略，同时发送报警信息给中心服务器，中心服务器接收到报警信息后立马通知工作人员，请求工作人员前去处理故障，处理完成后由工作人员在中心服务器手动发送删除指令，边缘计算设备删除存储的数据信息。

3.根据权利要求2所述的变电站设备温度监测系统，其特征在于，中心服务器检测到设备温度呈异常趋势，则通过广播手段发送报警信息，通知工作人员前来处理，处理完成后由工作人员在中心服务器手动发送删除指令，边缘设备删除存储的数据信息。

4.一种边缘计算设备，用于变电站设备温度监测，其特征在于，包括主控模块、信息交互模块、数据存储模块、数据采集模块、液晶显示模块，

所述主控模块，用来搭载人工智能算法和紧急处理策略，对温度数据进行处理，并标记该数据属于什么电气设备，生成不同电气设备的实时温度曲线，同时对故障区域进行表示；

所述信息交互模块，用来与中心服务器进行数据交互以及对故障现场进行紧急处理；

所述紧急处理模块，用来对超出温度限的区域进行应急处理；

所述数据存储模块，用来存储收集的电力设备温度数据和生成实时温度曲线；

所述液晶显示模块，用来显示温度实时曲线，显示故障区域的位置；

所述数据采集模块，用于采集温度传感器的数据。

5.根据权利要求4所述的边缘计算设备，其特征在于，所述的数据采集模块还包括多个并行的数据区单元，各数据区单元与各电力设备一一对应。

6.一种变电站设备温度监测方法，其特征在于，

设置用于变电站设备温度监测的中心服务器；

划分变电站设备管理的区域；

在每个区域设置边缘计算节点，在每个边缘计算节点的边缘计算设备对节点区域内的电气设备按照中心服务器设置的时间间隔进行温度数据采集。

所述边缘计算设备在收集传感器数据后，边缘计算设备的主控模块对数据进行分析处理，

如果温度正常，则将温度数据保存至边缘节点存储区，并生成温度变化曲线图；

如果温度异常，则将异常温度数据发送至中心服务器，中心服务器根据人工智能算法计算该数据是否为真的异常数据，如果是异常数据则向中心服务器发出报警，中心服务器通过语音或者短信通知工作人员前去处理，同时边缘节点存储相应数据，生成温度变化曲线，

如果温度变化剧烈或者温度过高，边缘计算设备自动进行紧急处理，并通知临近边缘节点，与其他边缘节点结合，临时调用其他设备维持故障区域的基本工作。

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