CN114338745A - 一种换流站数据汇集与综合分析系统 - Google Patents

Abstract

本发明属于换流站技术领域，涉及一种换流站数据汇集与综合分析系统，包括：生产控制模块包括若干安全区，各安全区之间通讯连接，用于汇集换流站中各个子系统及辅助设备的数据信息；检测模块，用于对换流站中各个区域进行监控；管路信息模块，用于接受生产控制模块和检测模块的信息，并将其传送至边缘物联代理模块；边缘物联代理模块对换流站中各个子系统及辅助设备的使用状态和安全隐患进行分析，获得对应的解决方案，并将解决方案传送至信息管理子系统；信息管理子系统对解决方案进行审批，判断其可行性。其能够汇集换流站的全量数据，并对数据进行综合分析，以准确深入掌握设备运行状态，提升换流站设备管理水平，从而提高换流站运行可靠性。

Description

一种换流站数据汇集与综合分析系统

技术领域

本发明涉及一种换流站数据汇集与综合分析系统，属于换流站技术领域，特别涉及换流站的数据分析处理领域。

背景技术

换流站在长距离、大规模电力输送中处于极端重要的地位，其运行可靠性与设备管理水平密切相关。换流站因承担交流电与直流电的转换职责，除交流设备外，还安装了大量的特有设备，包括换流变压器、换流阀、阀冷设备、穿墙套管、交流滤波器和直流滤波器等，部分换流站还安装有调相机，造成换流站设备的运维检修工作无论从强度还是难度上都远高于交流变电站。

换流站设备管理依赖于准确获取并综合分析各类实时量测与静态数据，包括主回路电气量、设备非电量、控制保护的遥测遥信信号、辅助巡检系统数据、运维检修记录等。对于大量在换流站，受限于建站时期的技术水平和对数字化的认知水平，不仅在换流站内建设了较多的自动化系统和智能巡检辅助系统，而且在管理部门建设了若干企业级的信息管理系统。上述设备管理所需的数据分散在这些独立系统中，不仅带来了设备监视工作繁杂、数据重复填报与维护工作量大的问题，更导致数据深度分析不足，难以准确深入掌握设备状态。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的是提供一种换流站数据汇集与综合分析系统，其能够汇集换流站的全量数据，并在此基础上能对数据进行综合分析，以准确深入掌握设备运行状态，提升换流站设备管理水平，从而提高换流站运行可靠性，降低换流站强迫停运次数，提升能量可用率。

为了实现上述目的，本发明提出了以下技术方案：一种换流站数据汇集与综合分析系统，包括：生产控制模块、检测模块、管路信息模块和边缘物联代理模块；生产控制模块包括若干安全区，各安全区之间通讯连接，用于汇集换流站中各个子系统及辅助设备的数据信息；检测模块，用于对换流站中各个区域进行监控；管路信息模块，用于接受生产控制模块和检测模块的信息，并将其传送至边缘物联代理模块；边缘物联代理模块对换流站中各个子系统及辅助设备的使用状态和安全隐患进行分析，获得对应的解决方案，并将解决方案传送至信息管理子系统；信息管理子系统对解决方案进行审批，判断其可行性。

进一步，生产控制模块包括安全I区和安全II区，安全I区用于汇集换流站中各个子系统数据信息；安全II区用于汇集换流站中辅助设备的数据信息；安全I区通过IEC 104协议向安全II区传输数据信息，安全I区和安全II区之间部署防火墙。

进一步，子系统包括直流控制保护子系统、交流保护子系统和调相机分布式控制子系统。

进一步，辅助设备包括保信子站、故障录波、空调、智能锁控、照明控制和安全警卫。

进一步，安全II区与管路信息模块连接，安全II区将各子系统遥测、遥信信号采用的IEC61850和辅助设备采用的协议统一成IEC104协议传动至管路信息模块。

进一步，安全II区与管路信息模块设置单向隔离单元。

进一步，检测模块包括可见光摄像头、红外摄像头、智能机器人、智能巡检单元、无线传感器或有线传感器。

进一步，管路信息模块包括汇集节点和接入节点，汇集节点兼容无线传输协议和以太网，用于汇集换流站中某一区域中的检测模块的数据，接入节点汇集各汇聚节点的数据，并存储智能巡检单元的数据。

进一步，边缘物联代理模块为由若干服务器构成的集群，能够通过增加服务器的数量进行性能扩展。

进一步，边缘物联代理模块能够与云端的信息管理子系统进行数据交互与界面集成，从信息管理系统获取工作任务、公共案例、设备台账和培训资料，向信息管理子系统提交作业审批、作业结果、缺陷故障信息和告警信息。

本发明由于采取以上技术方案，其具有以下优点：

1、本发明可为换流站运行人员提供统一监视平台，改变以往换流站数十套系统独立监视的方式，极大提高监视效率，降低工作强度。

2、本发明可实现在运换流站各网络安全分区的子系统数据在边缘物联代理统一汇集，解决了设备运行状态分散且难以利用的难题，为设备状态的大数据分析奠定了数据基础。

3、本发明在边缘物联代理按照统一数据模型提供数据服务，有利于在行业或企业范围内的全部换流站构建应用生态，加快物联网技术在换流站的应用，为电网企业向能源互联网转型提供解决方案。

附图说明

图1是本发明一实施例中换流站数据汇集与综合分析系统的结构示意图；

图2是本发明一实施例生产控制模块、检测模块、管路信息模块实现方法的流程图；

图3是本发明一实施例中边缘物联代理模块的数据汇集单元的逻辑流程图；

图4是本发明一实施例中边缘物联代理模块的数据汇集单元的逻辑流程图。

具体实施方式

为了使本领域技术人员更好的理解本发明的技术方案，通过具体实施例对本发明进行详细的描绘。然而应当理解，具体实施方式的提供仅为了更好地理解本发明，它们不应该理解成对本发明的限制。在本发明的描述中，需要理解的是，所用到的术语仅仅是用于描述的目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

本发明涉及一种换流站数据汇集与综合分析系统，其通过生产控制模块对换流站各个子系统工作状况以及产生的数据进行汇总，通过管路信息模块对检测模块中如摄像头、智能巡检单元等设备的数据进行汇集，可以掌握换流站的整体情况和全部数据进行，通过边缘物联代理模块对数据进行分析处理，获得换流站各设备的状态以及存在的安全隐患，方便实时监控，提高了监控效率，有利于问题及早发现和解决。

实施例一

本实施例公开了一种换流站数据汇集与综合分析系统，如图1所示，包括：生产控制模块、检测模块、管路信息模块和边缘物联代理模块；

生产控制模块包括若干安全区，各安全区之间通讯连接，用于汇集换流站中各个子系统及辅助设备的数据信息；生产控制模块包括安全I区和安全II区，安全I区用于汇集换流站中各个子系统数据信息；安全II区用于汇集换流站中辅助设备的数据信息；安全I区通过IEC104协议向安全II区传输数据信息，安全I区和安全II区之间部署防火墙。子系统包括但不限于直流控制保护子系统、交流保护子系统和调相机分布式控制子系统(DCS)等子系统。辅助设备包括但不限于保信子站、故障录波、空调、智能锁控、照明控制和安全警卫等设备。安全II区与管路信息模块连接，述安全II区将各子系统遥测、遥信信号采用的IEC61850和辅助设备采用的协议统一成IEC104协议传动至管路信息模块，传送至管路信息模块的文件采用ftp或sftp格式。将安全II区与管路信息模块设置单向隔离单元，用于将生产控制模块的数据传输至管路信息模块。

检测模块，用于对换流站中各个区域进行监控；检测模块包括可见光摄像头、红外摄像头、智能机器人、智能巡检单元和无线或有线传感器。

管路信息模块，用于接受生产控制模块和检测模块的信息，并将其传送至边缘物联代理模块；管路信息模块包括汇集节点和接入节点，汇集节点兼容ZigBee、Lora、Wifi等无线传输协议和以太网，用于汇集换流站中某一区域中的检测模块的数据，接入节点汇集各汇聚节点的数据，并存储智能巡检单元的数据。

边缘物联代理模块对换流站中各个子系统及辅助设备的使用状态和安全隐患进行分析，获得对应的解决方案，并将解决方案传送至信息管理子系统；边缘物联代理模块为由若干服务器构成的集群，能够通过增加服务器的数量进行性能扩展，不影响模块中软件运行和数据安全。边缘物联代理模块将生产控制模块和管路信息模块中数据以符合行业标准或企业标准的数据模型形式存储在数据库中，为模块中软件的应用提供统一的共享数据。边缘物联代理模块基于汇集的数据，部署视频监控、数字孪生等面向全站的应用，以及换流变压器、换流阀、阀冷、GIS、调相机等子系统或设备的状态分析和故障诊断。

信息管理子系统对解决方案进行审批，判断其可行性。边缘物联代理模块应具备云边协同的能力，边缘物联代理模块能够与云端的信息管理子系统进行数据交互与界面集成，从信息管理系统获取工作任务、公共案例、设备台账和培训资料，向信息管理子系统提交作业审批、作业结果、缺陷故障信息和告警信息。边缘物联代理模块与信息管理系统共同实现换流站资产全寿命周期管理、各层级信息共享、现场作业扁平化管理等。

本实施例中的换流站数据汇集与综合分析系统，可准确深入掌握设备运行状态，提升换流站设备管理水平，从而提高换流站运行可靠性，降低换流站强迫停运次数，提升能量可用率。

实施例二

基于相同的发明构思，本实施例提供了实施例一中生产控制模块、检测模块、管路信息模块的实现方法，如图2所示。

在生产控制模块中，在安全I区内，换流站对阀冷子系统进行实时采样，对获得数据进行汇聚，并提供基础数据服务，通过调用该基础数据服务，获取监视和分析所需的遥测、遥信、遥脉、告警、视频、图片等各类结构化和非结构化数据。

在测试模块中，在安全II区内，换流站对辅助设备采样数据、故障信息、告警信息、预警分析、统计分析等数据进行汇集。

在管路信息模块中，对生产控制模块和测试模块中获得的数据进行筛选、计算、分析和整合，并将数据处理结果进行展示。基于管路信息模块的前端展示框架和展示组件，将阀冷子系统相关的展示页面，在指定的展示区域，以便于换流站运维人员，直观获取阀冷设备的当前状态和分析数据。

本实施例融合控制保护、阀冷子系统、一体化在线监测、阀厅空调系统、室内空调系统等多个系统的结构化和非结构化数据，并通过二维展示、三维建模、视频播放等多种展现形式，极大提高监视效率，降低工作强度。

实施例三

基于相同的发明构思，本实施例提供了边缘物联代理模块的数据汇集单元，如图3所示，主要目的在于解决数据孤岛和数据应用冗余存储和重复建设问题，通过统一标准的集成规约，实现对安全I区、安全II区、检测模块和管路信息模块产生的数据进行汇集。

安全II区采集辅助设备的基础数据，通过跨正向安全隔离的数据同步服务，将数据同步至边缘物联代理模块，传输的数据包括文件同步、实时数据同步、历史数据同步等。边缘物联代理模块将数据进行汇聚、处理，包括结构化和非结构化数据，模块中的统一数据存储服务将汇聚数据进行统一存储，包括实时数据、历史数据、告警数据、文件数据、视频数据等；并对获得的数据进行实时有效汇聚，为后续基于子系统和辅助设备状态的大数据分析应用，提供了有力的数据支撑。

本实施例实现了数据从各个安全区、各个子系统在边缘物联代理模块的统一数据汇聚功能，解决了子系统和辅助设备运行状态分散且难以利用的难题，为子系统和辅助设备状态的大数据分析奠定了数据基础，实现了数据统一采集、处理及存储功能，通信链路管理、规约处理和数据转发功能。汇聚数据内容包括遥信、遥测、遥脉、告警等实时采集及历史存储数据，数据形式包括数据报文、波形文件、视频文件、图片文件等。

实施例四

基于相同的发明构思，如图4所示，在已形成标准规范的统一数据模型和统一接口规范的基础上，为数字换流站上层应用提供统一的底层数据服务。以实时数据服务为例，数据汇集单元通过标准电力规约方式接入并转发所有实时数据至数字换流站的边缘物联代理模块，边缘物联代理模块中实时数据采集和处理子模块对接收到的实时数据进行预处理并将处理后的数据存入边缘物联代理模块中的实时数据库。统一实时数据服务，一方面，基于标准rest服务接口规范，向应用提供了实时数据访问接口；另一方面，通过将实时数据，按照指定的topic名称，推送到消息队列中间件，应用可以通过消息订阅方式，实时获取最新的采样数据。

本实施例提供符合标准规范的基础数据服务，有利于在行业或企业范围内的全部换流站构建应用生态，加快物联网技术在换流站的应用，为电网企业向能源互联网转型提供解决方案。基础数据服务包括实时数据服务、历史数据服务、告警服务、文件服务、视频服务、告警服务、应用管理服务、权限服务等功能，满足应用在开发及运行中的数据获取、分析、存储及交互需求。

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。

最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，而未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本发明的权利要求保护范围之内。上述内容仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种换流站数据汇集与综合分析系统，其特征在于，包括：生产控制模块、检测模块、管路信息模块和边缘物联代理模块；

所述生产控制模块包括若干安全区，各所述安全区之间通讯连接，用于汇集换流站中各个子系统及辅助设备的数据信息；

所述检测模块，用于对换流站中各个区域进行监控；

所述管路信息模块，用于接受所述生产控制模块和所述检测模块的信息，并将其传送至所述边缘物联代理模块；

所述边缘物联代理模块对换流站中各个子系统及辅助设备的使用状态和安全隐患进行分析，获得对应的解决方案，并将所述解决方案传送至所述信息管理子系统；

所述信息管理子系统对所述解决方案进行审批，判断其可行性。

2.如权利要求1所述的换流站数据汇集与综合分析系统，其特征在于，所述生产控制模块包括安全I区和安全II区，所述安全I区用于汇集换流站中各个子系统数据信息；所述安全II区用于汇集换流站中辅助设备的数据信息；所述安全I区通过IEC 104协议向安全II区传输数据信息，所述安全I区和安全II区之间部署防火墙。

3.如权利要求2所述的换流站数据汇集与综合分析系统，其特征在于，所述子系统包括直流控制保护子系统、交流保护子系统和调相机分布式控制子系统。

4.如权利要求2所述的换流站数据汇集与综合分析系统，其特征在于，所述辅助设备包括保信子站、故障录波、空调、智能锁控、照明控制和安全警卫。

5.如权利要求2所述的换流站数据汇集与综合分析系统，其特征在于，所述安全II区与管路信息模块连接，所述安全II区将各子系统遥测、遥信信号采用的IEC61850和辅助设备采用的协议统一成IEC104协议传动至管路信息模块。

6.如权利要求5所述的换流站数据汇集与综合分析系统，其特征在于，所述安全II区与管路信息模块设置单向隔离单元。

7.如权利要求1-6任一项所述的换流站数据汇集与综合分析系统，其特征在于，所述检测模块包括可见光摄像头、红外摄像头、智能机器人、智能巡检单元、无线传感器或有线传感器。

8.如权利要求7所述的换流站数据汇集与综合分析系统，其特征在于，所述管路信息模块包括汇集节点和接入节点，所述汇集节点兼容无线传输协议和以太网，用于汇集换流站中某一区域中的检测模块的数据，所述接入节点汇集各所述汇聚节点的数据，并存储所述智能巡检单元的数据。

9.如权利要求1-6任一项所述的换流站数据汇集与综合分析系统，其特征在于，所述边缘物联代理模块为由若干服务器构成的集群，能够通过增加服务器的数量进行性能扩展。

10.如权利要求9所述的换流站数据汇集与综合分析系统，其特征在于，所述边缘物联代理模块能够与云端的信息管理子系统进行数据交互与界面集成，从所述信息管理系统获取工作任务、公共案例、设备台账和培训资料，向所述信息管理子系统提交作业审批、作业结果、缺陷故障信息和告警信息。

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