CN114861952A - 一种海上风电设备监测和管理系统及方法 - Google Patents

一种海上风电设备监测和管理系统及方法 Download PDF

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CN114861952A CN202210795105.5A CN202210795105A CN114861952A CN 114861952 A CN114861952 A CN 114861952A CN 202210795105 A CN202210795105 A CN 202210795105A CN 114861952 A CN114861952 A CN 114861952A
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尹峥
张露露
王斌
王峥赢
王晨
王乾
康晓非
王乐陶
庄宇飞
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Abstract

本发明公开了一种海上风电设备监测和管理系统及方法，该系统包括：设备监测装置，用于预先检测海上风电站中多个电力终端设备的性能参数的至少三个取值，并根据取值确定性能参数范围；远程监控装置，用于实时接收当前电力终端设备的性能参数和工作状态信息，并读取性能参数取值范围，基于接收到的性能参数和状态信息以及取值范围，判断当前电力终端设备是否异常；预警装置根据接收到的判断结果通知对应的电力终端设备进行异常信息显示，或通知对应的运维管理人员。本发明还公开了一种海上风电设备监测和管理方法。本申请的系统和方法利用各个海上风电设备的不同的性能，并结合风电设备的特点，形成独特、非普遍性鉴别信息，提高了终端鉴别准确性。

Description

一种海上风电设备监测和管理系统及方法
技术领域
本发明涉及风电设备运维管理领域，尤其涉及一种海上风电设备监测和管理系统及方法。
背景技术
风力发电作为公认的新型清洁能源，是能源结构调整中不可缺少的重要组成部分，是我国实现碳中和碳达峰目标过程中的关键环节。随着国内海上风电场的爆发式增长，对海上风电场智慧运行维护需求日益增加，业内对海上风电机组发电功率性能的监测越来越重视。目前海上风电场运营和维护工作主要采用人工手段进行管理，随着风电设备运行时间不断累计以及投入运营的风机数量的不断增加，海上风电场的运维工作量将成倍的增加，传统的运维方式进行海上风电场的管理效率较低，而且无法及时发现设备异常。
发明内容
鉴于上述问题，提出了本发明以便提供一种克服上述问题或者至少部分地解决上述问题的技术方案。因此，本发明的一个方面，提供了一种海上风电设备监测和管理系统及方法，该系统包括：设备监测装置、远程监控装置和预警装置；
所述设备监测装置，用于预先检测海上风电站中多个电力终端设备的性能参数的至少三个取值，并根据上述取值确定性能参数范围；
所述远程监控装置，用于接收相同功能和工作范围的电力终端设备的三个性能参数取值范围，并进行存储；
所述远程监控装置，还用于实时接收当前电力终端设备的性能参数和工作状态信息，并读取对应设备和状态的性能参数取值范围，随后，基于接收到的性能参数和工作状态信息以及读取的取值范围，判断当前电力终端设备是否出现异常；
所述预警装置根据接收到的判断结果通知对应的电力终端设备进行设备异常信息的显示，或者通知对应的运维管理人员。
优选的，所述设备监测装置具体包括参数采集单元、参数计算单元和数据传输单元；
所述参数采集单元用于在一定时间间隔读取相同功能和工作范围的每一个电力终端设备性能参数的取值；
所述参数计算单元用于针对每一个工作状态下的性能参数，基于每一个电力终端设备的性能参数取值，计算该工作状态下的性能参数取值范围；
所述数据传输单元用于将每一个工作状态下的性能参数取值范围信息发送到所述远程监控装置中进行存储。
优选的，所述远程监控装置具体包括存储单元、参数分析单元和控制单元；
所述存储单元用于每隔一定时间获取每一个电力终端设备的各个工作状态的取值范围后，进行对应取值范围的更新；
所述参数分析单元用于判断当前电力终端设备的性能参数是否在对应工作状态的取值范围内，并将判断结果发送到所述控制单元；
所述控制单元用于将所述参数分析单元的判断结果发送到所述预警装置。
优选的，所述参数采集单元还用于实时采集当前电力终端设备的性能参数，并确定当前设备工作状态，随后，将当前设备的性能参数和工作状态信息通过所述数据传输单元发送到所述远程监控装置。
优选的，所述参数分析单元还用于在接收另一个工作状态的性能参数后，基于另一个工作状态判断性能参数是否处于对应的取值范围内，如果处于范围内，则认为当前电力终端设备正常；如果没有处于范围内，则将异常状态信息发送到所述控制单元。
本发明还提供一种海上风电设备监测和管理方法，该方法包括：
步骤1、预先检测海上风电站中多个电力终端设备的性能参数的至少三个取值，并根据上述取值确定性能参数范围；
步骤2、在一定时间间隔读取相同功能和工作范围的每一个电力终端设备性能参数的取值；
步骤3、实时接收当前电力终端设备的性能参数和工作状态信息，并读取对应设备和状态的性能参数取值范围，随后，基于接收到的性能参数和工作状态信息以及读取的取值范围，判断当前电力终端设备是否出现异常；
步骤4、根据接收到的判断结果通知对应的电力终端设备进行设备异常信息的显示，或者通知对应的运维管理人员。
优选的，步骤1具体包括：在一定时间间隔读取相同功能和工作范围的每一个电力终端设备性能参数的取值；
针对每一个工作状态下的性能参数，基于每一个电力终端设备的性能参数取值，计算该工作状态下的性能参数取值范围；
将每一个工作状态下的性能参数取值范围信息发送到所述远程监控装置中进行存储。
优选的，步骤2具体包括：每隔一定时间获取每一个电力终端设备的各个工作状态的取值范围后，进行对应取值范围的更新；
判断当前电力终端设备的性能参数是否在对应工作状态的取值范围内，并将判断结果发送到所述控制单元；
将所述参数分析单元的判断结果发送到所述预警装置。
优选的，步骤1还包括：实时采集当前电力终端设备的性能参数，并确定当前设备工作状态，随后，将当前设备的性能参数和工作状态信息通过所述数据传输单元发送到所述远程监控装置。
优选的，步骤2还包括：在接收另一个工作状态的性能参数后，基于另一个工作状态判断性能参数是否处于对应的取值范围内，如果处于范围内，则认为当前电力终端设备正常；如果没有处于范围内，则将异常状态信息发送到所述控制单元。
由于采用以上所述的技术方案，本发明可以达到以下有益效果：利用各个海上风电设备的不同的性能，并结合风电设备的特点，形成独特的、非普遍性的鉴别信息，提高了终端鉴别的准确性，也增加了识别信息的复杂程度，使得上述信息更难进行伪造。
附图说明
通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本发明的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：
图1是本发明的海上风电设备监测和管理系统示意图；
图2是本发明的海上风电设备监测和管理方法流程图。
这些附图和文字描述并不旨在以任何方式限制本发明的构思范围，而是通过参考特定实施例为本领域技术人员说明本发明的概念。
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做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。
一种海上风电设备监测和管理系统，如图1所示，该系统包括：设备监测装置、远程监控装置和预警装置。
其中，所述设备监测装置，用于预先检测海上风电站中多个电力终端设备的性能参数的至少三个取值，并根据上述取值确定性能参数范围。所述多个电力终端设备是相同功能和工作范围的设备，并且每一个电力终端设备的编号不同，如A、B、C、D、E……
所述设备监测装置具体包括参数采集单元、参数计算单元和数据传输单元。
所述参数采集单元用于在一定时间间隔读取相同功能和工作范围的每一个电力终端设备性能参数的取值；所述设备性能参数包括设备待机时的性能参数、设备数据传输时的性能参数以及设备风力发电时的性能参数这三种电力终端设备工作状态下的性能参数。
所述参数采集单元还用于实时采集当前电力终端设备的性能参数，并确定当前设备工作状态，随后，将当前设备的性能参数和工作状态信息通过所述数据传输单元发送到所述远程监控装置。
所述参数计算单元用于针对每一个工作状态下的性能参数，基于每一个电力终端设备的性能参数取值，计算该工作状态下的性能参数取值范围。
所述数据传输单元用于将每一个工作状态下的性能参数取值范围信息发送到所述远程监控装置中进行存储。
例如，所述参数采集单元每隔1天时间，采集相同功能和工作范围的三个电力终端设备A、B、C的性能参数。所述电力终端设备A、B、C在设备待机时的性能参数分别为2.7、3、2.5、设备数据传输时的性能参数10、15、20以及设备风力发电时的性能参数100、125、113。
所述参数计算单元将每一个工作状态中多个性能参数中取值最小值*80%，同时将取值最大值*120%，得到该工作状态的取值范围。例如，所述电力终端设备A、B、C在设备待机时的性能参数取值范围为2-3.6、设备数据传输时的性能参数取值范围为8-24以及设备风力发电时的性能参数取值范围80-150。
所述数据传输单元发送上述三个性能参数取值范围到所述远程监控装置存储，例如A（2-3.6）（8-24）（80-150），B和C与A的存储取值范围相同。
所述远程监控装置，用于接收相同功能和工作范围的电力终端设备的三个性能参数取值范围，并进行存储。
所述远程监控装置，还用于实时接收当前电力终端设备的性能参数和工作状态信息，并读取对应设备和状态的性能参数取值范围，随后，基于接收到的性能参数和工作状态信息以及读取的取值范围，判断当前电力终端设备是否出现异常。
所述远程监控装置具体包括存储单元、参数分析单元和控制单元。
所述存储单元用于存储每一个电力终端设备的各个工作状态的取值范围，如A（2-3.6）（8-24）（80-150）、B（2-3.6）（8-24）（80-150）、E（1-2）（10-19）（100-123）……同时，每一个电力终端设备取值范围的存储格式顺序都是“设备编号”“设备待机时的性能参数取值范围”“设备数据传输时的性能参数取值范围”“设备风力发电时的性能参数取值范围”。
所述存储单元用于每隔一定时间获取每一个电力终端设备的各个工作状态的取值范围后，进行对应取值范围的更新。
所述参数分析单元用于判断当前电力终端设备的性能参数是否在对应工作状态的取值范围内，并将判断结果发送到所述控制单元。
所述参数分析单元具体用于获取当前电力终端设备的性能参数和工作状态，并从存储单元读取该电力终端设备的取值范围；随后，基于工作状态判断性能参数是否处于对应的取值范围内，如果处于范围内，则认为当前电力终端设备正常；如果没有处于范围内，则通知所述设备监测装置采集当前电力终端设备另一个工作状态的性能参数。
所述参数分析单元还用于在接收另一个工作状态的性能参数后，基于另一个工作状态判断性能参数是否处于对应的取值范围内，如果处于范围内，则认为当前电力终端设备正常；如果没有处于范围内，则将异常状态信息发送到所述控制单元。
例如，所述参数分析单元实时获取所述数据传输单元发送的当前电力终端设备A的性能参数200和工作状态“设备风力发电”，同时，从存储单元读取当前电力终端设备A的取值范围A（2-3.6）（8-24）（80-150），并基于工作状态“设备风力发电”确定对应的取值范围“（80-150）”。
随后，所述参数分析单元判断当前电力终端设备A的性能参数200没有处于取值范围“（80-150）”内，则通知所述设备监测装置采集当前电力终端设备A另一个工作状态“设备待机”时的性能参数3。所述另一个工作状态可以通过切换当前电力终端设备A工作状态达到，也可以通过等待当前电力终端设备A达到该工作状态。
所述参数分析单元接收到当前电力终端设备A另一个工作状态“设备待机”时的性能参数3后，确定对应的取值范围“（2-3.6）”，并判断性能参数3在对应的取值范围“（2-3.6）”内，则判断当前电力终端设备A正常。
例如，所述参数分析单元实时获取所述数据传输单元发送的当前电力终端设备E的性能参数23和工作状态“设备数据传输”，同时，从存储单元读取当前电力终端设备E的取值范围E（1-2）（10-19）（100-123），并基于工作状态“设备风力发电”确定对应的取值范围“（10-19）”。
随后，所述参数分析单元判断当前电力终端设备A的性能参数23没有处于取值范围“（10-19）”内，则通知所述设备监测装置采集当前电力终端设备E另一个工作状态“设备待机”时的性能参数1.5。所述另一个工作状态可以通过切换当前电力终端设备E工作状态达到，也可以通过等待当前电力终端设备E达到该工作状态。
所述参数分析单元接收到当前电力终端设备E另一个工作状态“设备待机”时的性能参数3后，确定对应的取值范围“（1-2）”，并判断性能参数3不在对应的取值范围“（1-2）”内，则将当前电力终端设备E状态异常的信息发送到所述控制单元。
所述控制单元用于将所述参数分析单元的判断结果发送到所述预警装置。
所述预警装置根据接收到的判断结果通知对应的电力终端设备进行设备异常信息的显示，或者通知对应的运维管理人员。
本发明还提供一种海上风电设备监测和管理方法，如图2所示，该方法包括：
步骤1、 预先检测海上风电站中多个电力终端设备的性能参数的至少三个取值，并根据上述取值确定性能参数范围。
具体为：
所述多个电力终端设备是相同功能和工作范围的设备，并且每一个电力终端设备的编号不同，如A、B、C、D、E……
在一定时间间隔读取相同功能和工作范围的每一个电力终端设备性能参数的取值。
所述设备性能参数包括设备待机时的性能参数、设备数据传输时的性能参数以及设备风力发电时的性能参数这三种电力终端设备工作状态下的性能参数。
实时采集当前电力终端设备的性能参数，并确定当前设备工作状态，随后，将当前设备的性能参数和工作状态信息通过所述数据传输单元发送到所述远程监控装置。
针对每一个工作状态下的性能参数，基于每一个电力终端设备的性能参数取值，计算该工作状态下的性能参数取值范围。
将每一个工作状态下的性能参数取值范围信息发送到所述远程监控装置中进行存储。
例如，每隔1天时间，采集相同功能和工作范围的三个电力终端设备A、B、C的性能参数。所述电力终端设备A、B、C在设备待机时的性能参数分别为2.7、3、2.5、设备数据传输时的性能参数10、15、20以及设备风力发电时的性能参数100、125、113。
将每一个工作状态中多个性能参数中取值最小值*80%，同时将取值最大值*120%，得到该工作状态的取值范围。例如，所述电力终端设备A、B、C在设备待机时的性能参数取值范围为2-3.6、设备数据传输时的性能参数取值范围为8-24以及设备风力发电时的性能参数取值范围80-150。
发送上述三个性能参数取值范围到所述远程监控装置存储，例如A（2-3.6）（8-24）（80-150），B和C与A的存储取值范围相同。
步骤2、接收相同功能和工作范围的电力终端设备的三个性能参数取值范围，并进行存储。
步骤3、实时接收当前电力终端设备的性能参数和工作状态信息，并读取对应设备和状态的性能参数取值范围，随后，基于接收到的性能参数和工作状态信息以及读取的取值范围，判断当前电力终端设备是否出现异常。
具体为：存储每一个电力终端设备的各个工作状态的取值范围，如A（2-3.6）（8-24）（80-150）、B（2-3.6）（8-24）（80-150）、E（1-2）（10-19）（100-123）……同时，每一个电力终端设备取值范围的存储格式顺序都是“设备编号”“设备待机时的性能参数取值范围”“设备数据传输时的性能参数取值范围”“设备风力发电时的性能参数取值范围”。
另外，每隔一定时间获取每一个电力终端设备的各个工作状态的取值范围后，进行对应取值范围的更新。
判断当前电力终端设备的性能参数是否在对应工作状态的取值范围内，并将判断结果发送到所述控制单元。
即获取当前电力终端设备的性能参数和工作状态，并从存储单元读取该电力终端设备的取值范围；随后，基于工作状态判断性能参数是否处于对应的取值范围内，如果处于范围内，则认为当前电力终端设备正常；如果没有处于范围内，则通知所述设备监测装置采集当前电力终端设备另一个工作状态的性能参数。
在接收另一个工作状态的性能参数后，基于另一个工作状态判断性能参数是否处于对应的取值范围内，如果处于范围内，则认为当前电力终端设备正常；如果没有处于范围内，则将异常状态信息发送到所述控制单元。
例如，实时获取所述数据传输单元发送的当前电力终端设备A的性能参数200和工作状态“设备风力发电”，同时，从存储单元读取当前电力终端设备A的取值范围A（2-3.6）（8-24）（80-150），并基于工作状态“设备风力发电”确定对应的取值范围“（80-150）”。
随后，判断当前电力终端设备A的性能参数200没有处于取值范围“（80-150）”内，则通知所述设备监测装置采集当前电力终端设备A另一个工作状态“设备待机”时的性能参数3。所述另一个工作状态可以通过切换当前电力终端设备A工作状态达到，也可以通过等待当前电力终端设备A达到该工作状态。
接收到当前电力终端设备A另一个工作状态“设备待机”时的性能参数3后，确定对应的取值范围“（2-3.6）”，并判断性能参数3在对应的取值范围“（2-3.6）”内，则判断当前电力终端设备A正常。
例如，实时获取所述数据传输单元发送的当前电力终端设备E的性能参数23和工作状态“设备数据传输”，同时，从存储单元读取当前电力终端设备E的取值范围E（1-2）（10-19）（100-123），并基于工作状态“设备风力发电”确定对应的取值范围“（10-19）”。
随后，判断当前电力终端设备A的性能参数23没有处于取值范围“（10-19）”内，则通知所述设备监测装置采集当前电力终端设备E另一个工作状态“设备待机”时的性能参数1.5。所述另一个工作状态可以通过切换当前电力终端设备E工作状态达到，也可以通过等待当前电力终端设备E达到该工作状态。
接收到当前电力终端设备E另一个工作状态“设备待机”时的性能参数3后，确定对应的取值范围“（1-2）”，并判断性能参数3不在对应的取值范围“（1-2）”内，则将当前电力终端设备E状态异常的信息发送到所述控制单元。
将所述参数分析单元的判断结果发送到所述预警装置。
步骤4、根据接收到的判断结果通知对应的电力终端设备进行设备异常信息的显示，或者通知对应的运维管理人员。
在一个或多个示例性的设计中，本发明实施例所描述的上述功能可以在硬件、软件、固件或这三者的任意组合来实现。如果在软件中实现，这些功能可以存储与电脑可读的媒介上，或以一个或多个指令或代码形式传输于电脑可读的媒介上。电脑可读媒介包括电脑存储媒介和便于使得让电脑程序从一个地方转移到其它地方的通信媒介。存储媒介可以是任何通用或特殊电脑可以接入访问的可用媒体。例如，这样的电脑可读媒体可以包括但不限于RAM、ROM、EEPROM、CD-ROM或其它光盘存储、磁盘存储或其它磁性存储装置，或其它任何可以用于承载或存储以指令或数据结构和其它可被通用或特殊电脑、或通用或特殊处理器读取形式的程序代码的媒介。此外，任何连接都可以被适当地定义为电脑可读媒介，例如，如果软件是从一个网站站点、服务器或其它远程资源通过一个同轴电缆、光纤电缆、双绞线、数字用户线(DSL)或以例如红外、无线和微波等无线方式传输的也被包含在所定义的电脑可读媒介中。所述的碟片(disk)和磁盘(disc)包括压缩磁盘、镭射盘、光盘、DVD、软盘和蓝光光盘，磁盘通常以磁性复制数据，而碟片通常以激光进行光学复制数据。上述的组合也可以包含在电脑可读媒介中。
以上参照附图描述了本公开的优选实施例，但是本公开当然不限于以上示例。本领域技术人员可在所附权利要求的范围内得到各种变更和修改，并且应理解这些变更和修改自然将落入本公开的技术范围内。
在该说明书中，流程图中所描述的步骤不仅包括以所述顺序按时间序列执行的处理，而且包括并行地或单独地而不是必须按时间序列执行的处理。此外，甚至在按时间序列处理的步骤中，无需说，也可以适当地改变该顺序。
上文所有描述仅仅为本发明的实施方式，本发明所保护的范围并不仅限于此。本领域技术人员可轻易进行任何变化或替换。因此，本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种海上风电设备监测和管理系统，该系统包括：设备监测装置、远程监控装置和预警装置；
所述设备监测装置，用于预先检测海上风电站中多个电力终端设备的性能参数的至少三个取值，并根据上述取值确定性能参数范围；
所述远程监控装置，用于接收相同功能和工作范围的电力终端设备的三个性能参数取值范围，并进行存储；
所述远程监控装置，还用于实时接收当前电力终端设备的性能参数和工作状态信息，并读取对应设备和状态的性能参数取值范围，随后，基于接收到的性能参数和工作状态信息以及读取的取值范围，判断当前电力终端设备是否出现异常；
所述预警装置根据接收到的判断结果通知对应的电力终端设备进行设备异常信息的显示，或者通知对应的运维管理人员。
2.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述设备监测装置具体包括参数采集单元、参数计算单元和数据传输单元；
所述参数采集单元用于在一定时间间隔读取相同功能和工作范围的每一个电力终端设备性能参数的取值；
所述参数计算单元用于针对每一个工作状态下的性能参数，基于每一个电力终端设备的性能参数取值，计算该工作状态下的性能参数取值范围；
所述数据传输单元用于将每一个工作状态下的性能参数取值范围信息发送到所述远程监控装置中进行存储。
3.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述远程监控装置具体包括存储单元、参数分析单元和控制单元；
所述存储单元用于每隔一定时间获取每一个电力终端设备的各个工作状态的取值范围后，进行对应取值范围的更新；
所述参数分析单元用于判断当前电力终端设备的性能参数是否在对应工作状态的取值范围内，并将判断结果发送到所述控制单元；
所述控制单元用于将所述参数分析单元的判断结果发送到所述预警装置。
4.如权利要求2所述的系统，其特征在于，所述参数采集单元还用于实时采集当前电力终端设备的性能参数，并确定当前设备工作状态，随后，将当前设备的性能参数和工作状态信息通过所述数据传输单元发送到所述远程监控装置。
5.如权利要求3所述的系统，其特征在于，所述参数分析单元还用于在接收另一个工作状态的性能参数后，基于另一个工作状态判断性能参数是否处于对应的取值范围内，如果处于范围内，则认为当前电力终端设备正常；如果没有处于范围内，则将异常状态信息发送到所述控制单元。
6.一种海上风电设备监测和管理方法，该方法包括：
步骤1、预先检测海上风电站中多个电力终端设备的性能参数的至少三个取值，并根据上述取值确定性能参数范围；
步骤2、在一定时间间隔读取相同功能和工作范围的每一个电力终端设备性能参数的取值；
步骤3、实时接收当前电力终端设备的性能参数和工作状态信息，并读取对应设备和状态的性能参数取值范围，随后，基于接收到的性能参数和工作状态信息以及读取的取值范围，判断当前电力终端设备是否出现异常；
步骤4、根据接收到的判断结果通知对应的电力终端设备进行设备异常信息的显示，或者通知对应的运维管理人员。
7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，步骤1具体包括：在一定时间间隔读取相同功能和工作范围的每一个电力终端设备性能参数的取值；
针对每一个工作状态下的性能参数，基于每一个电力终端设备的性能参数取值，计算该工作状态下的性能参数取值范围；
将每一个工作状态下的性能参数取值范围信息发送到远程监控装置中进行存储。
8.如权利要求6所述的方法，其特征在于，步骤2具体包括：每隔一定时间获取每一个电力终端设备的各个工作状态的取值范围后，进行对应取值范围的更新；
判断当前电力终端设备的性能参数是否在对应工作状态的取值范围内，并将判断结果发送到控制单元；
将参数分析单元的判断结果发送到预警装置。
9.如权利要求7所述的方法，其特征在于，步骤1还包括：实时采集当前电力终端设备的性能参数，并确定当前设备工作状态，随后，将当前设备的性能参数和工作状态信息通过数据传输单元发送到所述远程监控装置。
10.如权利要求8所述的方法，其特征在于，步骤2还包括：在接收另一个工作状态的性能参数后，基于另一个工作状态判断性能参数是否处于对应的取值范围内，如果处于范围内，则认为当前电力终端设备正常；如果没有处于范围内，则将异常状态信息发送到所述控制单元。
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