CN114089067B - 一种变电站电气二次回路可视化系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种变电站电气二次回路可视化系统,包括电缆二次回路建模模块、电缆二次回路可视化展示模块、二次安措票自动生成模块、跳合闸回路监视模块、移动巡检模块、RFID智能标签生成模块及三维可视化展示模块,电缆二次回路建模模块用于构建SLCD文件;电缆二次回路可视化展示模块用于生成二次回路连接关系图;二次安措票自动生成模块用于生成二次安措票;跳合闸回路监视模块用于二次回路监视预警;移动巡检模块用于继电保护现场作业管理;RFID智能标签生成模块用于定位电缆位置;三维可视化展示模块用于变电站三维可视化展示;本发明的优点在于:功能完善,实现全站可视化展示,及时发现故障并快速定位故障。

Description

一种变电站电气二次回路可视化系统
技术领域
本发明涉及变电站系统构建领域,更具体涉及一种变电站电气二次回路可视化系统。
背景技术
二次设备是用于对电力系统及一次设备的工况进行监测、控制、测量、调节和保护的低压电器设备,包括测量仪表、一次设备的控制、运行情况监视信号以及自动化监控系统、继电保护和安全自动装置、通信设备等。
二次设备之间按一定的功能要求连接在一起所构成的电气回路统称为二次接线或称为二次回路,它是确保电力系统安全生产、经济运行和可靠供电不可缺少的重要组成部分。
变电站二次回路接线复杂,环节多,涉及面广,综合各种因素,二次回路中存在的缺陷隐蔽性强,有些隐患只有在遇到设备故障或大的系统故障冲击时才被发现,危害极大,往往影响继电保护装置的正确动作,造成设备损坏或电网瓦解等重大事故,因此对变电站二次回路进行可视化展示,发现故障并快速定位故障十分重要。
中国专利公开号CN112688425A,公开了一种基于IEC61850的智能变电站二次回路可视化系统,该系统包括SCD文件解析模块(1)、二次回路关联存储模块(2)、数据流量统计模块(3)和界面显示模块(4),其中:SCD文件解析模块(1)用于获得智能变电站的所有IED的配置信息;二次回路关联存储模块(2)通过上述配置信息查找出所有IED之间的二次回路关联关系;数据流量统计模块(3)接收该智能变电站的流量统计数据;界面显示模块(4)用于显示二次回路关联存储模块(2)和数据流量统计模块(3)传递过来的信息。该专利申请能够解决智能变电站二次回路难以监测的问题,提高操作人员对二次回路的监测和检修效率,从而提高变电站的智能化水平。但是该专利申请的系统功能不完善,无法实现全站可视化展示,从而无法及时发现故障并快速定位故障。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于现有技术变电站二次回路可视化系统的功能不完善,无法实现全站可视化展示,从而无法及时发现故障并快速定位故障。
本发明通过以下技术手段实现解决上述技术问题的:一种变电站电气二次回路可视化系统,包括电缆二次回路建模模块、电缆二次回路可视化展示模块、二次安措票自动生成模块、跳合闸回路监视模块、移动巡检模块、RFID智能标签生成模块及三维可视化展示模块,
电缆二次回路建模模块,用于构建全站屏柜之间的二次回路连接描述文件SLCD;
电缆二次回路可视化展示模块,用于解析SLCD文件,自动生成设备之间的二次回路连接关系图;
二次安措票自动生成模块,用于导入SLCD文件,选择某一个装置作为目标,以该装置为中心,自动识别其外部连接关系,以预定制的安措库原则,断开其与外部连接的回路,自动生成二次安措票;
跳合闸回路监视模块,用于实现跳合闸二次回路监视预警;
移动巡检模块,用于在手持移动终端上部署移动巡检APP,实现继电保护现场作业管理、作业信息采集及技术指导;
RFID智能标签生成模块,用于生成RFID智能标签,将RFID智能标签挂在对应屏柜的对应电缆上或挂在对应端子排外部电缆上,通过识别RFID智能标签快速定位电缆位置;
三维可视化展示模块,用于生成变电站三维模型,实现变电站三维可视化展示。
本发明生成全站屏柜之间的二次回路连接描述文件SLCD,解析SLCD文件,自动生成设备之间的二次回路连接关系图,完成电缆二次回路可视化展示,并且解析SLCD文件自动生成二次安措票,自动化程度高,能够实现跳合闸二次回路监视预警,继电保护现场作业管理、作业信息采集及技术指导以及通过识别RFID智能标签快速定位电缆位置,还能实现变电站三维可视化展示,功能完善,实现全站可视化展示,在故障发生前能够有效预警并在预警之后能够快速定位实际电缆位置,从而及时发现故障并快速定位故障。
进一步地,所述电缆二次回路建模模块还用于构建变电站二次回路信息模型,所述变电站二次回路信息模型包括一个SubStation元素,SubStation元素由多个Region元素和多个Cable元素组成,Region元素由多个Cubicle元素组成;SubStation元素表示该模型所属的变电站信息;Region元素表示该电站中的小室,分为户内小室和户外小室;Cubicle元素为二次回路中的屏柜;Cable元素表示屏柜间的电缆或光缆,其中包含若干个电缆芯元素Wire和若干个光缆芯元素Core。
更进一步地,所述屏柜间电缆或光缆的属性有屏柜间电缆或光缆编号、屏柜间电缆或光缆连接的一端屏柜名称CubicleA、电缆或光缆另一端连接的屏柜名称CubicleB,其中CubicleA,CubicleB为屏柜在对应小室中的引用路径;
电缆芯元素Wire的属性有电缆芯编号、电缆芯的一端点编号TerminalA及电缆芯的另一端点编号TerminalB;
光缆芯元素Core的属性有光缆芯编号、光缆芯的一端点编号PortA及光缆芯的另一端点编号PortB;
采用inCore表示屏柜内光纤连接,采用Core表示屏柜间的光缆连接。
更进一步地,通过CAD识图软件自动对变电站二次回路CAD图纸进行识别,获取图纸中的文字信息和连接关系信息,按照变电站二次回路信息模型的定义,写入到对应属性中,形成全站SLCD文件。
进一步地,所述电缆二次回路可视化展示模块还用于:
导入并解析SLCD文件,通过屏柜装置列表选择中心设备,自动生成设备之间的二次电缆连接关系图,显示与此设备相关联的其他设备间的连接,设备上标识设备名称,连接线上标识电缆编号,且中心设备与关联设备相互跳转;
点击装置所属屏柜的电缆编号,显示两个装置之间的回路连接,包括回路编号、回路描述,以及对应的端子排编号;
双击某一回路编号,以正电为起点,负电为终点,途径端子排端子、空开、压板及装置板卡端子,展示从正电到负电的一条全回路信息。
进一步地,所述跳合闸回路监视模块包括跳合闸回路采集器,跳合闸回路采集器包括FPGA以及分别与FPGA连接的以太网电路、开关量输入电路、RS485通信电路、AD采样电路、光串口接收和发送电路及UART串口电路,还包括若干路差分放大电路、系统电源电路及设置于跳合闸回路上的若干个电流传感器,系统电源电路为采集器供电,每个电流传感器分别连接一路差分运放电路,每路差分放大电路均与AD采样电路连接,变电站中每个间隔单元中均设置一个跳合闸回路采集器,FPGA通过以太网电路、RS485通信电路、光串口接收和发送电路或者UART串口电路将信号传输给主机,主机通过交换机将信号集中到站内工作站,站内工作站与移动终端通讯连接。
更进一步地,所述跳合闸回路监视模块还包括预警单元,预警单元进行漏电预警、电流越线预警、趋势预警、突变量预警、同期数据比对预警,所述漏电预警主要依据基尔霍夫电流定律,流入回路与流出回路电流相等的原理,根据采集到的回路的正电源侧电流和负电源侧电流,比对计算,判断二次回路是否存在漏电流情况。
更进一步地,所述差分放大电路包括共模电感L-COM7、磁珠FB27、磁珠FB28、瞬态二极管TVS14、瞬态二极管TVS15、电阻R191、电阻R193、电阻R192、二极管D19、二极管D15、电容C256、芯片U36、电阻R165、电阻R173、电容C242、电阻R137、电容C75及电阻R143,所述共模电感L-COM7的第一端以及第四端接收电流传感器的信号,磁珠FB27的一端与共模电感L-COM7的第四端连接,磁珠FB27的另一端、共模电感L-COM7的第三端、瞬态二极管TVS14的一端以及电阻R191的一端连接,磁珠FB28的一端与共模电感L-COM7的第一端连接,磁珠FB28的另一端、共模电感L-COM7的第二端、瞬态二极管TVS15的一端以及电阻R193的一端连接,瞬态二极管TVS14的另一端以及瞬态二极管TVS15的另一端接地;
电阻R191的另一端、二极管D19的阴极、二极管D15的阳极、芯片U36的第二引脚、电阻R137的一端及电阻R143的一端连接,二极管D19的阳极、电阻R193的另一端及、电阻R192的一端、二极管D15的阳极及芯片U36的第三引脚连接,电阻R192的另一端接地;芯片U36的第四引脚与电容C256的一端连接并接电源VN8P_AV,电容C256的另一端接地;电阻R143的另一端与电容C75的一端连接,电容C75的另一端、电阻R137的另一端及芯片U36的第六引脚连接并作为信号输出端口,电容C242的一端、电阻R173的一端、电阻R165的一端及芯片U36的第七引脚连接并接电源V8P_AV,电阻R165的另一端与芯片U36的第八引脚连接,电阻R173的另一端与芯片U36的第一引脚连接。
更进一步地,所述光串口接收和发送电路包括接收单元和发送单元,接收单元和发送单元均与FPGA连接,所述接收单元包括电阻R200、与非门U41A、与非门U41B、与非门U41C、与非门U41D、电阻R269、电容C279、电阻R271、电阻R215、电阻R208、电容C103及芯片J12,所述与非门U41A的第一引脚与FPGA的UART接收端口连接,与非门U41A的第二引脚、电阻R200的一端、与与非门U41D的第十三引脚、与与非门U41B的第四引脚及与与非门U41C的第九引脚连接,电阻R200的另一端以及与非门U41A的第十四引脚均与电源V5P_VDD连接,与非门U41A的第七引脚接地,与非门U41A的第三引脚、与与非门U41D的第十二引脚、与与非门U41B的第五引脚及与与非门U41C的第十引脚连接,与与非门U41D的第十一引脚、与与非门U41B的第六引脚、与非门U41C的第八引脚、电阻R269的一端及电容C279的一端连接,电阻R269的另一端及电容C279的另一端均与电阻R271的一端连接,电阻R271的另一端与芯片J12的第三引脚连接;电阻R215的一端、电阻R208的一端及电容C103的一端连接并接FPGA的UART接收端口连接,电阻R215的另一端与芯片J12的第二引脚连接,电阻R208的另一端与芯片J12的第六引脚连接,电容C103的另一端接地。
进一步地,所述移动巡检APP包括巡检管理模块、检验管理模块、验收管理模块及缺陷管理模块,
所述巡检管理模块,用于对未巡检设备查询,历史数据加载,自动比对本次录入数据和上次录入数据,当两者差值超过设定阈值时自动报警,环境温湿度自动采集录入,巡检信息查询以及巡检任务查询;
所述检验管理模块,用于检验作业指导书及安全措施票的编制、审核、批准操作,历史数据加载,自动比对本次录入数据和上次录入数据,当两者差值超过设定阈值时自动报警,查询管辖范围内保护设备的历史检验信息、下次检验时间,到期应执行及超期未执行的设备查询和自动提醒,检验任务查询,检验报告预览、自动生成、审核、批准操作;
所述验收管理模块,用于未验收设备查询,验收发现问题的阶段性汇总报告,验收信息查询功能,验收任务查询,验收报告预览、自动生成、审核、批准操作;
所述缺陷管理模块,用于缺陷智能推送,消缺任务审核,缺陷信息查询,消缺任务查询。
进一步地,所述RFID智能标签生成模块生成RFID智能标签的过程为:
导入SLCD文件,SLCD文件中的二次设备、元件、柜间电缆、柜内电缆之间的连接关系;连接关系中包括元件的编号、描述、详细起点信息、详细终点信息、规格、功能简介,将这些连接关系按照不同类型分类整理成打印RFID表层标签和解析标签所需的数据格式,生成智能标签文件,然后利用标签打印机根据智能标签文件实现RFID表层标签的自动打印,利用RFID读写器,将标签编号及检索信息写入RFID底层标签,最后将RFID表层标签和RFID底层标签贴合在一起,形成所述RFID智能标签。
更进一步地,所述通过识别RFID智能标签快速定位电缆位置包括:
使用手持移动终端扫描屏柜背后的电缆或电缆芯的RFID表层标签的二维码,手持移动终端获取到该标签二维码对应的编号信息以及检索信息,在数据库中定位到该电缆或电缆芯,继而在手持移动终端的电缆二次回路可视化展示界面中展示该电缆或电缆芯连接回路;
本发明的优点在于:本发明生成全站屏柜之间的二次回路连接描述文件SLCD,解析SLCD文件,自动生成设备之间的二次回路连接关系图,完成电缆二次回路可视化展示,并且解析SLCD文件自动生成二次安措票,自动化程度高,能够实现跳合闸二次回路监视预警,继电保护现场作业管理、作业信息采集及技术指导以及通过识别RFID智能标签快速定位电缆位置,还能实现变电站三维可视化展示,功能完善,实现全站可视化展示,在故障发生前能够有效预警并在预警之后能够快速定位实际电缆位置,从而及时发现故障并快速定位故障。
附图说明
图1为本发明实施例所公开的一种变电站电气二次回路可视化系统中SLCD文件的主要结构示意图;
图2为本发明实施例所公开的一种变电站电气二次回路可视化系统中SLCD文件层级关系示意图;
图3为本发明实施例所公开的一种变电站电气二次回路可视化系统中CAD识图的流程;
图4为本发明实施例所公开的一种变电站电气二次回路可视化系统中二次安措票生成过程RFID定位原理图;
图5为本发明实施例所公开的一种变电站电气二次回路可视化系统中越线预警示意图;
图6为本发明实施例所公开的一种变电站电气二次回路可视化系统中趋势预警示意图;
图7为本发明实施例所公开的一种变电站电气二次回路可视化系统中突变量告警示意图;
图8为本发明实施例所公开的一种变电站电气二次回路可视化系统中跳合闸回路采集器的电路原理框图;
图9为本发明实施例所公开的一种变电站电气二次回路可视化系统架构图;
图10为本发明实施例所公开的一种变电站电气二次回路可视化系统中跳合闸回路采集器的开关量输入电路原理图;
图11为本发明实施例所公开的一种变电站电气二次回路可视化系统中跳合闸回路采集器的差分放大电路原理图;
图12为本发明实施例所公开的一种变电站电气二次回路可视化系统中跳合闸回路采集器的光串口接收和发送电路的接收单元的第一部分原理图;
图13为本发明实施例所公开的一种变电站电气二次回路可视化系统中跳合闸回路采集器的光串口接收和发送电路的接收单元的第二部分原理图;
图14为本发明实施例所公开的一种变电站电气二次回路可视化系统中跳合闸回路采集器的光串口接收和发送电路的接收单元的第三部分原理图;
图15为本发明实施例所公开的一种变电站电气二次回路可视化系统中跳合闸回路采集器的光串口接收和发送电路的发送单元的第一部分原理图;
图16为本发明实施例所公开的一种变电站电气二次回路可视化系统中跳合闸回路采集器的光串口接收和发送电路的发送单元的第二部分原理图;
图17为本发明实施例所公开的一种变电站电气二次回路可视化系统中跳合闸回路采集器的光串口接收和发送电路的发送单元的第三部分原理图;
图18为本发明实施例所公开的一种变电站电气二次回路可视化系统中移动巡检模块的架构示意图;
图19为本发明实施例所公开的一种变电站电气二次回路可视化系统中RFID技术原理示意图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合本发明实施例,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。
本发明实施例提供一种变电站电气二次回路可视化系统,包括电缆二次回路建模模块、电缆二次回路可视化展示模块、二次安措票自动生成模块、跳合闸回路监视模块、移动巡检模块、RFID智能标签生成模块及三维可视化展示模块,
电缆二次回路建模模块,用于构建单装置的二次回路连接自我描述文件ULCD、屏柜内部装置之间的回路连接描述文件CLCD以及全站屏柜之间的二次回路连接描述文件SLCD;
电缆二次回路可视化展示模块,用于解析SLCD,自动生成设备之间的二次回路连接关系图;
二次安措票自动生成模块,用于导入SLCD,选择某一个装置作为目标,以该装置为中心,自动识别其外部连接关系,以预定制的安措库原则,断开其与外部连接的回路,自动生成二次安措票;
跳合闸回路监视模块,用于搭建跳合闸回路在线监视系统,实现跳合闸二次回路监视预警;
移动巡检模块,用于在手持移动终端上部署具备巡检管理、检验管理、验收管理、缺陷管理及台账资料管理功能的相应移动巡检APP,实现继电保护现场作业管理、作业信息采集及技术指导;
RFID智能标签生成模块,用于生成RFID智能标签,将RFID智能标签挂在对应屏柜的对应电缆上或挂在对应端子排外部电缆上,通过识别RFID智能标签快速定位电缆位置;
三维可视化展示模块,用于生成变电站三维模型,实现变电站三维可视化展示。以下分模块详细介绍变电站电气二次回路可视化系统中各部分的功能及原理。
1、电缆二次回路建模模块
如图1和图2所示,所述电缆二次回路建模模块还用于构建变电站二次回路信息模型,所述变电站二次回路信息模型包括一个SubStation元素,SubStation元素由多个Region元素和多个Cable元素组成,Region元素由多个Cubicle元素组成;SubStation元素表示该模型所属的变电站信息;Region元素表示该电站中的小室,分为户内小室和户外小室;Cubicle元素为二次回路中的屏柜;Cable元素表示屏柜间的电缆或光缆,其中包含若干个电缆芯元素Wire和若干个光缆芯元素Core。
所述屏柜间电缆或光缆的属性有屏柜间电缆或光缆编号、屏柜间电缆或光缆连接的一端屏柜名称CubicleA、电缆或光缆另一端连接的屏柜名称CubicleB,其中CubicleA,CubicleB为屏柜在对应小室中的引用路径;
电缆芯元素Wire的属性有电缆芯编号、电缆芯的一端点编号TerminalA及电缆芯的另一端点编号TerminalB;
光缆芯元素Core的属性有光缆芯编号、光缆芯的一端点编号PortA及光缆芯的另一端点编号PortB;
采用inCore表示屏柜内光纤连接,采用Core表示屏柜间的光缆连接。
为了顺利进行二次回路建模,需要将变电站纸质版图纸取回,依据图纸照片或者电子版图纸,绘制出CAD图纸。对于存量变电站,采样CAD识图技术,通过CAD识图软件自动对变电站二次回路CAD图纸进行识别,获取图纸中的文字信息和连接关系信息,按照变电站二次回路信息模型的定义,写入到对应属性中,形成全站SLCD文件。对于新建变电站,由负责生成装置的设备厂家提供装置模型,由屏柜生产厂家提供屏柜模型,最后模型都提交到设计院后,由设计院设计二次回路模型文件SLCD文件。
采用CAD图纸识别的方式进行集成配置SLCD文件,可以有效的保证二次系统物理回路模型与CAD图纸的一致性、正确性,同时也可以解决CAD图纸数字化问题。如图3所示,所述通过CAD识图软件自动对变电站二次回路CAD图纸进行识别,获取图纸中的文字信息和连接关系信息,包括:
步骤一:建立二次元件识别图元库,制定识别二次元件类型,并根据识别二次元件类型建立各二次元件的标准图元,用于后续识别二次元件的依据;
步骤二:识别CAD图纸的图戳,根据图戳编号在图册目录中查找对应图纸编号,确定CAD图纸所属的屏柜、装置信息;
步骤三:自动将图纸缩放到预设比例下,设定识别区域框大小,自动调整识别区域框的大小,识取CAD图纸中的各类元件,根据二次元件识别图元库中各元件的形状和特点进行识别区域框图形匹配,与二次元件识别图元库中图元一致的图形识别为二次元件;
步骤四:获取拾取二次元件的属性信息,二次元件属性包括二次元件所属的二次装置、二次屏柜、二次元件名称、二次元件的类型,根据识别二次元件的位置遍历二次元件附近的文字内容,以及图纸所属的屏柜或装置信息,识别二次元件图形,自动获取二次元件的属性信息;
步骤五:拾取CAD图纸中的各连接线,通过连接线首尾两端坐标位置获取连接线连接的二次元件连接点,结合识别二次元件的位置坐标获取元件与元件间的连接关系;
步骤六:拾取CAD图中的文本框位置坐标与文字,与连接线的位置坐标进行匹配,从而获取文本框与连接线的对应关系,将文本框中的文字赋值到连接线的功能说明属性中,完善连接线功能识别;
步骤七:重复步骤二到步骤六步完成所有CAD图纸的识别,根据图纸的连接关系,将各二次元件连接信息进行信息整合,并针对二次回路连接关系进行回路校验;
步骤八:根据实际需求输出标准格式下的描述变电站二次回路连接关系文件或xml文件。
其中,所识别的CAD图纸的类型包括:图纸目录、二次原理图、屏柜正/背面图、装置背板图、元件接线图、光缆连接图或光缆连接表、端子排图。
所识别的二次元件主要类型包括:线圈、接点、器件、开关、空开、绕组、装置、电源、屏柜、端子箱、按钮、端子、触点端子、压板、指示灯、黑盒子类元件、电机类元件。
2、电缆二次回路可视化展示模块
电缆二次回路可视化展示模块的主要目的是,开发桌面端和移动端的二次回路可视化软件,通过解析二次回路模型文件,自动生成设备之间的二次回路连接关系图。可选定某一设备为中心设备,显示与此设备相关联的其他设备以及设备间的电缆连接关系,其中设备上标识设备名称,电缆上标识电缆编号。此图支持中心设备间的跳转。当双击某一电缆时,弹出界面详细显示两设备间电缆芯的信息,包括电缆芯两端的端子号、电缆芯的功能定义、以及数据流向。基于此,所述电缆二次回路可视化展示模块还用于:
导入并解析SLCD文件,通过屏柜装置列表选择中心设备,自动生成设备之间的二次电缆连接关系图,显示与此设备相关联的其他设备间的连接,设备上标识设备名称,连接线上标识电缆编号,且中心设备与关联设备相互跳转;
点击装置所属屏柜的电缆编号,显示两个装置之间的回路连接,包括回路编号、回路描述,以及对应的端子排编号;
双击某一回路编号,以正电为起点,负电为终点,途径端子排端子、空开、压板及装置板卡端子,展示从正电到负电的一条全回路信息。
3、二次安措票自动生成模块
提供两种安措票的辅助生成,二次检修安措票及二次保护设备改造安措票。目前,这两种安措票的生成,或者采用对照CAD图纸编写安措票,或者是至变电站现场对照实际的接线端子编写安措票,二次系统模型化后,SLCD文件包含了最为全面的回路信息、端子信息,可以按照一定规则自动生成相应的安措票,相关人员可在此基础上进行增减或修改,大大地提高了传统变电站安措票生成的效率。为了搭建二次安措库的原则,需要获取适各种典型间隔的二次安措票。整理220kV、110kV以及10kV的典型线路/主变/母联/母线下的二次安措票,根据用户提供的各种二次安措票,制定该站的二次安措库中的原则。具体安措原则示例如下:
(1)线路保护二次回路安全措施
1)检查保护屏上所有切换开关、压板所在位置并做好记录;
2)检查保护屏上切换之旁路保护运行的设备,做好防止误碰设备、误切切换开关的防误措施;
3)断开保护屏上跳闸压板和合闸压板;
4)检查保护屏后电压空气开关位置、保护直流开关位置、操作直流开关位置,并做好记录;
5)断开电压空气开关和电压小母线至保护屏上端子,防止电压小母线短路或接地;
6)断开保护屏后电流二次回路,如果开关在运行中,端子排上电流二次回路外侧必须短路并接地良好,才能打开电流端子,防止电流互感器二次回路开路;
7)断开至母差失灵启动回路,线头做好绝缘措施,防止误启动;
8)断开保护至录波启动回路,线头做好绝缘措施,防止误启动录波器;
9)断开保护屏上信号正电源,线头做好绝缘措施,防止发信后,干扰运行人员;
10)投入检修压板。
(2)主变保护屏二次回路安全措施
1)检查保护屏上所有切换开关、电流切换端子、压板位置,并做好记录;
2)检查保护屏后电压空气开关、保护直流开关、操作电源位置,并做好记录;
3)断开保护屏上跳闸压板,尤其是跳旁路与母联压板,做好防误措施,防止误跳;
4)断开电压空气开关和电压小母线(母线、旁路)至保护屏上端子,防止电压二次回路短接或接地;
5)断开保护屏上电流二次回路端子,如果电流二次回路在运行中(本侧、旁路)要在端子排外侧短接并接地良好,防止电流二次回路开路,断开差动保护电流二次回路接地点;
6)断开母差失灵起动回路,主变解除母差电压闭锁回路,线头做好绝缘措施,防止误起动母差回路;
7)断开保护起动录波器回路,线头做好绝缘措施,防止误起动录波器;
8)断开保护屏上信号正电源,线头做好绝缘措施,防止发信后干扰运行人员;
9)投入检修压板。
(3)母差保护屏二次回路安全措施
1)检查保护屏上所有切换开关、压板所在位置,并做好记录;
2)检查断开所有跳闸压板,并做好防误跳措施;
3)检查保护屏后电压空气开关、直流开关、母联操作控制屏上操作直流开关位置,并做好记录;
4)检查母差大电流切换屏内SD端子短接至CT侧并接地;
5)断开电压空气开关和电压小母线至保护屏上端子,防止电压回路短接或接地;
6)断开保护起动录波器回路,线头做好绝缘措施,防止误起动录波器;
7)断开保护屏上信号正电源,线头做好绝缘措施,防止发信后干扰运行人员;
8)投入检修压板。
在变电站二次回路可视化系统中,选择二次安措票自动生成功能。导入SLCD文件(二次回路模型文件)后,选择某一个装置作为目标,软件会以该装置为中心,自动识别其外部连接关系。软件界面上用户能看到以目标装置为中心与之相连的外部回路,点开回路可以详细看到与回路相关的压板、空开等元件。由于软件预设了定制的安措库原则,那么就会以定制的安措库为原则,断开其与外部连接的回路,自动生成二次安措票。
本模块最终出具自动生成的二次安措票,用户将自己制作的安措票与本系统自动生成的二次安措票进行对比,用户判断自己制作的安措票是否正确。具体过程为:如图4所示,通过手持移动终端,进入安措执行功能,能够对照自动生成的二次安措票,详细的展示需要断开的回路接线的数量、功能、屏柜位置、端子位置、二次线编号。
4、跳合闸回路监视模块
为了实现跳合闸二次回路监视预警,本实施例对2个典型线路间隔实现跳合闸回路的监视,搭建跳合闸回路在线监视系统。用电流传感器10采集跳合闸回路电流数值,为平台层设备的数据分析、预测故障、发出预警,提供有效的数据支撑。
首先需要在这两个典型间隔安装跳合闸回路电流传感器10,安装在间隔断路器操作箱所在屏柜的端子排外部跳闸和合闸回路处,采集断路器操作箱去机构箱的跳合闸回路的电流,以及操作箱的操作正电源和负电源处,监视操作电源的电流。
本实施例采用开环式零磁通传感器,安装及维修简单方便,开环式零磁通电流传感器10具有优越的电性能,精度高,线性度动态特性好,工作频带宽,而且体积小,不会对断路器跳合闸回路的正常运行造成影响。另外,测量回路与输出回路相互隔离,故而不必再对电流输入通道进行隔离,是一种先进的能隔离主电流回路与电子电路的电检测元件。既综合了互感器和分流器的优点,又克服了互感器只适用于工频测量和分流器无法进行隔离检测的不足。
通过电流传感器10对现场跳合闸回路和操作回路的电流进行感知,然后传感器将实时感知到的数据送给跳合闸回路采集器,每个间隔的跳合闸回路采集器对本间隔跳合闸回路和操作回路的电流传感器10数据进行采集、存储、处理。然后每个间隔的跳合闸回路采集器通过光纤,将采集到的电流数据送给采集单元,采集单元采集后再上送给工作站。
工作站的跳合闸回路在线监视系统依据基尔霍夫电流定律,流入回路与流出回路电流相等原理,系统根据采集到的回路的正电源侧电流和负电源侧电流,通过比对计算,可判断出二次回路是否存在漏电流情况。工作站的跳合闸回路在线监视系统具有四种模式的预警:电流越线预警、趋势预警、突变量预警、同期数据比对预警。
(1)电流越线告警:如图5所示,因跳合闸回路异常情况导致电流增加或减小,达到系统中预设置告警门槛值的上线或下线,系统发出预警。
(2)趋势预警:如图6所示,跳闸回路电流、合闸回路电流、跳合闸回路的正电源侧电流、跳合闸回路的负电源侧电流,进行历史采样数据分析,从而预估出其发展趋势,当在一定预期时间内预计采样数据会超过告警定值,则产生告警。
(3)突变量告警:如图7所示,对跳闸回路电流、合闸回路电流、跳合闸回路的正电源侧电流、跳合闸回路的负电源侧电流,采样差值分析,当前后两个采样点之间的数据突变差值大于设置定值时产生告警。
将经过信号处理后获得的特征参量与规定的允许参数或判别标准进行比较,从而确定断路器的跳合闸回路工作状态、是否存在故障以及故障的类型和性质等,同时根据当前数据预测状态可能发展的趋势,进行故障趋势分析,为此应制定合理的判别准则和策略。基于区域范围内和历史事件段内的空间和时间维度多维监测信息进行统计并根据每种状态量的状态评价算法,状态评价以100分制进行量化。设计断路器的运行状态评分细则,分为良好、正常、注意、异常、严重五个状态。实现断路器跳合闸回路的状态评估。
以下详细介绍所述跳合闸回路采集器的具体电路结构,如图8所示,为跳合闸回路采集器的电路原理框图,跳合闸回路采集器包括FPGA 1以及分别与FPGA 1连接的以太网电路2、开关量输入电路3、RS485通信电路4、AD采样电路5、光串口接收和发送电路6及UART串口电路7,还包括若干路差分放大电路8、系统电源电路9及设置于跳合闸回路上的若干个电流传感器10,系统电源电路9为采集器供电,每个电流传感器10分别连接一路差分运放电路,每路差分放大电路8均与AD采样电路5连接,变电站中每个间隔单元中均设置一个跳合闸回路采集器,FPGA 1通过以太网电路2、RS485通信电路4、光串口接收和发送电路6或者UART串口电路7将信号传输给主机,主机通过交换机将信号集中到站内工作站,站内工作站与移动终端通讯连接,具体参阅图9。
如图10所示,为开关量输入电路3的原理图,所述开关量输入电路3包括共模电感L-COM9、磁珠FB31、磁珠FB32、整流桥BR4、二极管D21、稳压二极管D9、稳压二极管D25、电阻R119、电容C60、电阻R94、芯片U18、电容C196、电阻R56、电阻R167、电阻R129、电阻R120、电容C61、电阻R95、芯片U19、电容C195、电阻R57、电阻R247、芯片U8、电容C154、电阻R45以及电容C46,所述共模电感L-COM9的型号为DLW5BSM501TQ2,所述芯片U18及芯片U19的型号为ACPL-M50L,芯片U8的型号为SN74LVC1G97DBV,所述共模电感L-COM9的第一端以及第四端接收开关量输入信号,磁珠FB31的一端与共模电感L-COM9的第四端连接,磁珠FB31的另一端、共模电感L-COM9的第三端、整流桥BR4的第一交流输入端以及二极管D21的阴极连接,二极管D21的阳极接电源V24P_1,磁珠FB32的一端与共模电感L-COM9的第一端连接,磁珠FB32的另一端、共模电感L-COM9的第二端、整流桥BR4的第二交流输入端以及稳压二极管D25的阴极连接,整流桥BR4的输出正端与稳压二极管D9的阴极连接,整流桥BR4的输出负端接地;稳压二极管D9的阳极与电阻R119的一端连接,电阻R119的另一端、电容C60的一端、电阻R94的一端以及芯片U18的第一引脚连接,电容C60的另一端、电阻R94的另一端及芯片U18的第三引脚连接并接地;芯片U18的第六引脚、电阻R56的一端以及电容C196的一端连接并接电源V3P3_VDD,电容C196的另一端接地,电阻R56的另一端、芯片U18的第五引脚以及芯片U8的第六引脚连接;电阻R167的一端与稳压二极管D25的阳极连接,电阻R167、电阻R129及电阻R120依次串联,电阻R120的非串联端、电容C61的一端、电阻R95的一端及芯片U19的第一引脚连接,电容C61的另一端、电阻R95的另一端及芯片U19的第三引脚连接并接地,芯片U19的第六引脚、电容C195的一端及电阻R57的一端连接并接电源V3P3_VDD,电容C195的另一端接地,电阻R57的另一端、芯片U19的第五引脚及芯片U8的第三引脚连接;芯片U8的第一引脚通过电阻R247与电源V3P3_VDD连接,芯片U8的第五引脚与电容C154的一端连接并接电源V3P3_VDD,电容C154的另一端与芯片U8的第二引脚连接并接地,芯片U8的第四引脚与电阻R45的一端连接,电阻R45的另一端分别与FPGA 1的一个IO端口以及电容C46的一端连接,电容C46的另一端接地。磁珠FB31、磁珠FB32与共模电感L-COM9属于兼容设计,实际应用中采用磁珠FB31、磁珠FB32或者采用共模电感L-COM9,本发明采用共模电感L-COM9。
如图11所示,所述差分放大电路8包括共模电感L-COM7、磁珠FB27、磁珠FB28、瞬态二极管TVS14、瞬态二极管TVS15、电阻R191、电阻R193、电阻R192、二极管D19、二极管D15、电容C256、芯片U36、电阻R165、电阻R173、电容C242、电阻R137、电容C75及电阻R143,所述共模电感L-COM7的第一端以及第四端接收电流传感器10的信号,磁珠FB27的一端与共模电感L-COM7的第四端连接,磁珠FB27的另一端、共模电感L-COM7的第三端、瞬态二极管TVS14的一端以及电阻R191的一端连接,磁珠FB28的一端与共模电感L-COM7的第一端连接,磁珠FB28的另一端、共模电感L-COM7的第二端、瞬态二极管TVS15的一端以及电阻R193的一端连接,瞬态二极管TVS14的另一端以及瞬态二极管TVS15的另一端接地;共模电感L-COM7与磁珠FB27及磁珠FB28属于兼容设计,实际应用中采用共模电感L-COM7或者采用磁珠FB27及磁珠FB28,本发明采用磁珠FB27及磁珠FB28。
电阻R191的另一端、二极管D19的阴极、二极管D15的阳极、芯片U36的第二引脚、电阻R137的一端及电阻R143的一端连接,二极管D19的阳极、电阻R193的另一端及、电阻R192的一端、二极管D15的阳极及芯片U36的第三引脚连接,电阻R192的另一端接地;芯片U36的第四引脚与电容C256的一端连接并接电源VN8P_AV,电容C256的另一端接地;电阻R143的另一端与电容C75的一端连接,电容C75的另一端、电阻R137的另一端及芯片U36的第六引脚连接并作为信号输出端口,电容C242的一端、电阻R173的一端、电阻R165的一端及芯片U36的第七引脚连接并接电源V8P_AV,电阻R165的另一端与芯片U36的第八引脚连接,电阻R173的另一端与芯片U36的第一引脚连接。
本实施例中,AD采样电路5包括芯片U4及其外围电路,芯片U4的型号为AD7606BSTZ,所述芯片U4的第四十九引脚、第五十一引脚、第五十三引脚、第五十五引脚、第五十七引脚、第五十九引脚、第六十一引脚及第六十三引脚分别通过一个电阻连接一路差分放大电路8的信号输出端口,芯片U4的第九引脚、第十引脚、第十一引脚、第十二引脚、第十三引脚、第十四引脚、第二十四引脚及第二十五引脚分别与FPGA 1的一个AD采样端口连接。
所述光串口接收和发送电路6包括接收单元和发送单元,接收单元和发送单元均与FPGA 1连接,如图12-图14所示,所述接收单元包括电阻R200、与非门U41A、与非门U41B、与非门U41C、与非门U41D、电阻R269、电容C279、电阻R271、电阻R215、电阻R208、电容C103及芯片J12,所述与非门U41A的第一引脚与FPGA 1的UART接收端口连接,与非门U41A的第二引脚、电阻R200的一端、与与非门U41D的第十三引脚、与与非门U41B的第四引脚及与与非门U41C的第九引脚连接,电阻R200的另一端以及与非门U41A的第十四引脚均与电源V5P_VDD连接,与非门U41A的第七引脚接地,与非门U41A的第三引脚、与与非门U41D的第十二引脚、与与非门U41B的第五引脚及与与非门U41C的第十引脚连接,与与非门U41D的第十一引脚、与与非门U41B的第六引脚、与非门U41C的第八引脚、电阻R269的一端及电容C279的一端连接,电阻R269的另一端及电容C279的另一端均与电阻R271的一端连接,电阻R271的另一端与芯片J12的第三引脚连接;电阻R215的一端、电阻R208的一端及电容C103的一端连接并接FPGA 1的UART接收端口连接,电阻R215的另一端与芯片J12的第二引脚连接,电阻R208的另一端与芯片J12的第六引脚连接,电容C103的另一端接地。所述发送单元的原理图如图15-图17所示,具体连接关系参阅附图,在此不做赘述。接收单元中图12所示的电路为兼容设计,实际应用中使用图13和图14所示的电路。对发送单元来说,图16所示的电路为兼容设计,实际应用中采用图15和图17所示的电路。
5、移动巡检模块
移动巡检通过在手持移动终端上部署移动巡检APP实现继电保护现场作业管理、作业信息采集及技术指导。移动巡检模块应具备巡检管理、检验管理、验收管理、缺陷管理等功能模块,同时在手持移动终端上部署相应APP。工作站上配置的功能模块和移动巡检APP功能基本相同,但作业指导书、安全措施票模板维护等编辑量大的功能仅布置在工作站上对应的功能模块,工作过程管控及现场数据采集功能仅布置在移动巡检APP。
不具备移动终端接入无线网络条件可采用离线模式开展移动终端应用,当具备无线网络接入条件后采用在线模式应用。因现场工作过程中信号屏蔽或其他原因移动终端暂无法连接无线网络时,可临时脱机进行作业操作,重新恢复无线网络连接后将脱机作业数据同步至工作站端。
如图18所示,所述移动巡检APP包括巡检管理模块、检验管理模块、验收管理模块及缺陷管理模块,
(1)巡检管理模块
a)未巡检设备查询功能。查询本次工作中尚未巡检的保护设备;
b)历史数据加载功能。可选择加载上次同类型工作的数据,并在此基础上进行修改;
c)数据比对功能。在巡检工作信息录入过程中,自动比对本次录入数据和上次录入数据,当两者差值超过设定阈值时自动报警;
d)安装环境温湿度模块的防护型终端,应具备环境温湿度自动采集录入功能;
e)巡检信息查询功能。通过扫描二维码标签(电子标签)或选择设备查询管辖范围保护设备的历史巡检信息、下次巡检时间,并具备到期应执行及超期未执行的设备查询和自动提醒功能;
f)巡检任务查询功能。按任务名称、工作负责人、工作时间、执行情况等字段查询任务信息。
(2)检验管理模块
a)检验作业指导书及安全措施票的编制、审核、批准操作;
b)历史数据加载功能。可选择加载上次同类型工作的数据,并在此基础上进行修改;
c)数据比对功能。在检验工作信息录入过程中,自动比对本次录入数据和上次录入数据,当两者差值超过设定阈值时自动报警;
d)下次检验日期维护功能。维护管辖范围内保护设备的下次检验日期;
e)检验信息查询功能。通过扫描二维码标签(电子标签)或选择设备,查询管辖范围内保护设备的历史检验信息、下次检验时间,并具备到期应执行及超期未执行的设备查询和自动提醒功能;
f)检验任务查询功能。按任务名称、工作负责人、工作时间、执行情况等字段查询任务信息。
g)检验报告预览、自动生成、审核、批准操作。
(3)验收管理模块
a)未验收设备查询。查询本次工作中尚未完成验收的保护设备;
b)验收发现问题的阶段性汇总报告功能;
c)验收信息查询功能。通过扫描二维码标签(电子标签)或选择设备查询保护设备的历史验收信息;
d)验收任务查询功能。按任务名称、工作负责人、工作时间、执行情况等字段查询任务信息;
e)验收报告预览、自动生成、审核、批准操作。
(4)缺陷管理模块
a)缺陷智能推送。应支持自动匹配推送历史缺陷库中的同类型缺陷,提示缺陷部位、缺陷原因、处理方法等信息;
b)消缺任务审核操作。对缺陷的处理情况和填报信息进行审核;
c)缺陷信息查询。通过扫描二维码标签(电子标签)或选择设备,查询管辖范围内保护设备的历史缺陷信息,并具备到期应执行及超期未执行的设备查询和自动提醒功能;
d)消缺任务查询。按任务名称、缺陷设备、工作负责人、工作时间、执行情况等字段查询任务信息。
消缺任务查询。按任务名称、缺陷设备、工作负责人、工作时间、执行情况等字段查询任务信息。
在站内工作站的移动运维管理主站系统上,能够查看管理所有巡检任务。查看巡检任务流程执行情况,发布巡检任务流程,查看任务信息。
6、RFID智能标签生成模块
如图19所示,RFID是RadioFrequencyIDentification的英文缩写,即射频识别,又称电子标签,是一种非接触式的自动识别技术。RFID电子标签内含芯片,所以其成本高于一、二维码,但标签信息可以进行更改,因此部分标签的重复使用又提高了RFID的环保价值。它通过无线电讯号识别特定的目标,并读写相关的数据,而不需要识别系统与这个目标有机械或者是光学接触。它无须人工干预,可用于各种恶劣环境,可识别高速运动的物体,可同时识别多个标签,操作快捷方便。RFID技术可以实现一次性读取多个标签,可以大大提高读取效率。
基建阶段需提供屏柜间电缆标签,工程移交时粘贴装置、空开、压板、转换开关、复位按钮的标签,这是一项比较艰难的工作。SLCD文件中包括装置、屏柜、回路、端子等信息,因此基于SLCD二次回路模型文件,附加输入一些基本信息,按一定规则自动生成柜间电缆、光缆标签,回路标签,以及装置、空开、压板、转换开关等标签,自动生成相应的标签或号码管文件,并支持打印。所述RFID智能标签生成模块生成RFID智能标签的过程为:导入SLCD文件,SLCD文件中的二次设备、元件、柜间电缆、柜内电缆之间的连接关系;连接关系中包括元件的编号、描述、详细起点信息、详细终点信息、规格、功能简介,将这些连接关系按照不同类型分类整理成打印RFID表层标签和解析标签所需的数据格式,生成智能标签文件,然后利用标签打印机根据智能标签文件实现RFID表层标签的自动打印,利用RFID读写器,将标签编号及检索信息写入RFID底层标签,最后将RFID表层标签和RFID底层标签贴合在一起,形成所述RFID智能标签。
将电缆RFID智能标签通过网线芯挂在对应屏柜的对应电缆上,将电缆芯的RFID智能标签通过卡扣的形式挂在对应端子排外部电缆上。通过识别RFID智能标签快速定位电缆位置包括:
如图4所示,使用手持移动终端扫描屏柜背后的电缆或电缆芯的RFID表层标签的二维码,手持移动终端获取到该标签二维码对应的编号信息以及检索信息,在数据库中定位到该电缆或电缆芯,继而在手持移动终端的电缆二次回路可视化展示界面中展示该电缆或电缆芯连接回路;
7、三维可视化展示模块
为了提升二次系统三维设计的效率与质量,确保三维模型设计的完整性,引入标准族库技术、标准族库与设备材料库关联技术、识别SLCD技术。本实施例采用的建模工具是Autodesk公司的Revit软件。为实现快速、准确创建三维模型,对标准屏柜、箱子、装置设备、端子排、元器件等建立图元族库,三维手动或自动创建屏柜时,利用图元族库,实现标准模型设计。
为了实现三维可视化展示,在站内工作站部署三维模型主站系统。利用三维建模软件,导入变电站SLCD文件(二次回路模型文件),自动依据连接关系及图元族库生成对应变电站的三维模型。三维模型可以转出GIM标准格式的移交文件,供三维引擎展示使用。将生成的三维引擎上传到三维模型主站web端,发布该三维引擎。然后使用工作站登陆web端查看三维模型:在三维小室内可以模拟运行人员以第一人称和第三人称视角对各屏柜进行巡视,运行人员可以在小室内自由行走。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案,而非对其限制;尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明,本领域的普通技术人员应当理解:其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改,或者对其中部分技术特征进行等同替换;而这些修改或者替换,并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (9)

1.一种变电站电气二次回路可视化系统,其特征在于,包括电缆二次回路建模模块、电缆二次回路可视化展示模块、二次安措票自动生成模块、跳合闸回路监视模块、移动巡检模块、RFID智能标签生成模块及三维可视化展示模块,
电缆二次回路建模模块,用于构建全站屏柜之间的二次回路连接描述文件SLCD;
电缆二次回路可视化展示模块,用于解析SLCD文件,自动生成设备之间的二次回路连接关系图;
二次安措票自动生成模块,用于导入SLCD文件,选择某一个装置作为目标,以该装置为中心,自动识别其外部连接关系,以预定制的安措库原则,断开其与外部连接的回路,自动生成二次安措票;
跳合闸回路监视模块,用于实现跳合闸二次回路监视预警;所述跳合闸回路监视模块包括跳合闸回路采集器,跳合闸回路采集器包括FPGA以及分别与FPGA连接的以太网电路、开关量输入电路、RS485通信电路、AD采样电路、光串口接收和发送电路及UART串口电路,还包括若干路差分放大电路、系统电源电路及设置于跳合闸回路上的若干个电流传感器,系统电源电路为采集器供电,每个电流传感器分别连接一路差分运放电路,每路差分放大电路均与AD采样电路连接;所述差分放大电路包括共模电感L-COM7、磁珠FB27、磁珠FB28、瞬态二极管TVS14、瞬态二极管TVS15、电阻R191、电阻R193、电阻R192、二极管D19、二极管D15、电容C256、芯片U36、电阻R165、电阻R173、电容C242、电阻R137、电容C75及电阻R143,所述共模电感L-COM7的第一端以及第四端接收电流传感器的信号,磁珠FB27的一端与共模电感L-COM7的第四端连接,磁珠FB27的另一端、共模电感L-COM7的第三端、瞬态二极管TVS14的一端以及电阻R191的一端连接,磁珠FB28的一端与共模电感L-COM7的第一端连接,磁珠FB28的另一端、共模电感L-COM7的第二端、瞬态二极管TVS15的一端以及电阻R193的一端连接,瞬态二极管TVS14的另一端以及瞬态二极管TVS15的另一端接地;
电阻R191的另一端、二极管D19的阴极、二极管D15的阳极、芯片U36的第二引脚、电阻R137的一端及电阻R143的一端连接,二极管D19的阳极、电阻R193的另一端、电阻R192的一端、二极管D15的阳极及芯片U36的第三引脚连接,电阻R192的另一端接地;芯片U36的第四引脚与电容C256的一端连接并接电源VN8P_AV,电容C256的另一端接地;电阻R143的另一端与电容C75的一端连接,电容C75的另一端、电阻R137的另一端及芯片U36的第六引脚连接并作为信号输出端口,电容C242的一端、电阻R173的一端、电阻R165的一端及芯片U36的第七引脚连接并接电源V8P_AV,电阻R165的另一端与芯片U36的第八引脚连接,电阻R173的另一端与芯片U36的第一引脚连接;芯片U36的型号为OP07CSZ;
移动巡检模块,用于在手持移动终端上部署移动巡检APP,实现继电保护现场作业管理、作业信息采集及技术指导;
RFID智能标签生成模块,用于生成RFID智能标签,将RFID智能标签挂在对应屏柜的对应电缆上或挂在对应端子排外部电缆上,通过识别RFID智能标签快速定位电缆位置;所述RFID智能标签生成模块生成RFID智能标签的过程为:导入SLCD文件,SLCD文件中的二次设备、元件、柜间电缆及柜内电缆之间的连接关系;连接关系中包括元件的编号、描述、详细起点信息、详细终点信息、规格及功能简介,将这些连接关系按照不同类型分类整理成打印RFID表层标签和解析标签所需的数据格式,生成智能标签文件,然后利用标签打印机根据智能标签文件实现RFID表层标签的自动打印,利用RFID读写器,将标签编号及检索信息写入RFID底层标签,最后将RFID表层标签和RFID底层标签贴合在一起,形成所述RFID智能标签;所述通过识别RFID智能标签快速定位电缆位置包括:使用手持移动终端扫描屏柜背后的电缆或电缆芯的RFID表层标签的二维码,手持移动终端获取到该标签二维码对应的编号信息以及检索信息,在数据库中定位到该电缆或电缆芯,继而在手持移动终端的电缆二次回路可视化展示界面中展示该电缆或电缆芯连接回路;
三维可视化展示模块,用于生成变电站三维模型,实现变电站三维可视化展示。
2.根据权利要求1所述的一种变电站电气二次回路可视化系统,其特征在于,所述电缆二次回路建模模块还用于构建变电站二次回路信息模型,所述变电站二次回路信息模型包括一个SubStation元素,SubStation元素由多个Region元素和多个Cable元素组成,Region元素由多个Cubicle元素组成;SubStation元素表示该模型所属的变电站信息;Region元素表示变电站中的小室,分为户内小室和户外小室;Cubicle元素为二次回路中的屏柜;Cable元素表示屏柜间的电缆或光缆,其中包含若干个电缆芯元素Wire和若干个光缆芯元素Core。
3.根据权利要求2所述的一种变电站电气二次回路可视化系统,其特征在于,所述屏柜间电缆或光缆的属性有屏柜间电缆或光缆编号、屏柜间电缆或光缆连接的一端屏柜名称CubicleA以及屏柜间电缆或光缆另一端连接的屏柜名称CubicleB,其中CubicleA,CubicleB为屏柜在对应小室中的引用路径;
电缆芯元素Wire的属性有电缆芯编号、电缆芯的一端点编号TerminalA及电缆芯的另一端点编号TerminalB;
光缆芯元素Core的属性有光缆芯编号、光缆芯的一端点编号PortA及光缆芯的另一端点编号PortB;
采用inCore表示屏柜内光纤连接,采用Core表示屏柜间的光缆连接。
4.根据权利要求3所述的一种变电站电气二次回路可视化系统,其特征在于,通过CAD识图软件自动对变电站二次回路CAD图纸进行识别,获取图纸中的文字信息和连接关系信息,按照变电站二次回路信息模型的定义,写入到对应属性中,形成全站SLCD文件。
5.根据权利要求1所述的一种变电站电气二次回路可视化系统,其特征在于,所述电缆二次回路可视化展示模块还用于:
导入并解析SLCD文件,通过屏柜装置列表选择中心设备,自动生成设备之间的二次电缆连接关系图,显示与此设备相关联的其他设备间的连接,设备上标识设备名称,连接线上标识电缆编号,且中心设备与关联设备相互跳转;
点击装置所属屏柜的电缆编号,显示两个装置之间的回路连接,包括回路编号、回路描述以及对应的端子排编号;
双击某一回路编号,以正电为起点,负电为终点,途径端子排端子、空开、压板及装置板卡端子,展示从正电到负电的一条全回路信息。
6.根据权利要求1所述的一种变电站电气二次回路可视化系统,其特征在于,变电站中每个间隔单元中均设置一个跳合闸回路采集器,FPGA通过以太网电路、RS485通信电路、光串口接收和发送电路或者UART串口电路将信号传输给主机,主机通过交换机将信号集中到站内工作站,站内工作站与移动终端通讯连接。
7.根据权利要求6所述的一种变电站电气二次回路可视化系统,其特征在于,所述跳合闸回路监视模块还包括预警单元,预警单元进行漏电预警、电流越线预警、趋势预警、突变量预警以及同期数据比对预警,所述漏电预警依据基尔霍夫电流定律,流入回路与流出回路电流相等的原理,根据采集到的回路的正电源侧电流和负电源侧电流,比对计算,判断二次回路是否存在漏电流情况。
8.根据权利要求6所述的一种变电站电气二次回路可视化系统,其特征在于,所述光串口接收和发送电路 包括接收单元和发送单元,接收单元和发送单元均与FPGA连接,所述接收单元包括电阻R200、与非门U41A、与非门U41B、与非门U41C、与非门U41D、电阻R269、电容C279、电阻R271、电阻R215、电阻R208、电容C103及芯片J12,所述与非门U41A的第一引脚与FPGA的UART接收端口连接,与非门U41A的第二引脚、电阻R200的一端、与非门U41D的第十三引脚、与非门U41B的第四引脚及与非门U41C的第九引脚连接,电阻R200的另一端以及与非门U41A的第十四引脚均与电源V5P_VDD连接,与非门U41A的第七引脚接地,与非门U41A的第三引脚、与非门U41D的第十二引脚、与非门U41B的第五引脚及与非门U41C的第十引脚连接,与非门U41D的第十一引脚、与非门U41B的第六引脚、与非门U41C的第八引脚、电阻R269的一端及电容C279的一端连接,电阻R269的另一端及电容C279的另一端均与电阻R271的一端连接,电阻R271的另一端与芯片J12的第三引脚连接;电阻R215的一端、电阻R208的一端及电容C103的一端连接并接FPGA的UART接收端口,电阻R215的另一端与芯片J12的第二引脚连接,电阻R208的另一端与芯片J12的第六引脚连接,电容C103的另一端接地,芯片J12的型号为AFBR-2418TZ。
9.根据权利要求1所述的一种变电站电气二次回路可视化系统,其特征在于,所述移动巡检APP包括巡检管理模块、检验管理模块、验收管理模块及缺陷管理模块,
所述巡检管理模块,用于对未巡检设备查询,历史数据加载,自动比对本次录入数据和上次录入数据,当两者差值超过设定阈值时自动报警,环境温湿度自动采集录入,巡检信息查询以及巡检任务查询;
所述检验管理模块,用于检验作业指导书及安全措施票的编制、审核以及批准操作,历史数据加载,自动比对本次录入数据和上次录入数据,当两者差值超过设定阈值时自动报警,查询管辖范围内保护设备的历史检验信息以及下次检验时间,到期应执行及超期未执行的设备查询和自动提醒,检验任务查询,检验报告预览、自动生成、审核以及批准操作;
所述验收管理模块,用于未验收设备查询,验收发现问题的阶段性汇总报告,验收信息查询功能,验收任务查询,验收报告预览、自动生成、审核以及批准操作;
所述缺陷管理模块,用于缺陷智能推送,消缺任务审核,缺陷信息查询以及消缺任务查询。
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Wang et al. Operation and maintenance technology of smart substations

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