CN114899947B - 基于智能变电站的一次设备监测分析系统 - Google Patents

基于智能变电站的一次设备监测分析系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开了基于智能变电站的一次设备监测分析系统，涉及电力安全技术领域，包括数据上传模块、状态参量监测模块和设备防护模块；当状态参量监测模块批量监测多个一次设备时，数据上传模块用于管理员上传监测请求至上位机，上位机用于解析监测请求内容后根据设备标识从数据库调取对应设备的监测任务数据包并分发至监测单元，实现监测任务的多样性组合，提高监测效率；上位机用于将监测数据中各个状态参量与对应的参量报警阈值进行对比，及时提示管理员对一次设备进行检修维护，提高设备安全；设备防护模块用于对云平台内存储的带有时间戳的检修信息进行防护系数分析，判断是否需要更换新的一次设备，进一步提高变电站的电力安全。

Description

基于智能变电站的一次设备监测分析系统
技术领域
本发明涉及电力安全技术领域，具体是基于智能变电站的一次设备监测分析系统。
背景技术
随着电网公司智能电网建设目标的确立，变电站主设备综合自动化水平不断提高，电力系统的综合智能化改造迫在眉睫。由于变电站内设备覆盖范围广、设备种类多、设备缺陷复杂多样，而目前的监测分析系统缺乏智能化、主动化的管理手段，变电站多采用人为主观判断的被动监控模式，这很容易由于人员的主观因素而产生误报、漏报现象；
随着设备监测分析方式自动化程度的提高，当前的一次设备监测分析系统不仅不能满足一次设备批量监测分析过程产生的运行压力，导致监测分析效率低，还不利于设备的运行状态跟进和检修维护；此外，对一次设备的相关功能性参数进行监测的监测任务也不能根据需求或针对不同的设备进行个性化定制，从而不能实现监测任务的多样性组合，无法高效准确的配合管理平台对一次设备的运行数据进行统计收集、异常分析和追踪等；基于以上不足，本发明提出基于智能变电站的一次设备监测分析系统。
发明内容
本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出基于智能变电站的一次设备监测分析系统。
为实现上述目的，根据本发明的第一方面的实施例提出基于智能变电站的一次设备监测分析系统，包括数据上传模块、状态参量监测模块、数据库、设备追踪模块以及设备防护模块；
当状态参量监测模块批量监测多个一次设备时，所述数据上传模块用于管理员上传监测请求至上位机，其中监测请求携带有若干设备标识；
所述上位机用于解析监测请求内容后根据设备标识从数据库调取对应设备的监测任务数据包，并将若干个监测任务数据包通过总线通讯单元分发至监测单元，以使各个监测单元分别根据各自获取的监测任务数据包对相应的一次设备进行运行监测；
所述状态参量监测模块用于将监测数据发送至上位机；所述上位机用于将监测数据中各个状态参量与对应的参量报警阈值进行对比，若状态参量超出对应的参量报警阈值，则生成预警信号，并驱动报警模块发出警报；
所述上位机用于将预警信号发送至管理员的手机终端，管理员接收到预警信号后对对应的一次设备进行检修维护；所述设备追踪模块用于对一次设备进行检修追踪，当监测到一次设备被检修时，记录检修信息并将检修信息打上时间戳传输到云平台进行实时存储；
所述设备防护模块与云平台相连接，用于对云平台内存储的带有时间戳的检修信息进行防护系数分析，判断对应一次设备是否需要更换。
进一步地，所述状态参量监测模块包括控制底板、总线通讯单元和分别与若干一次设备电连接的监测单元，其中监测单元与控制底板均通过总线通讯单元分别与上位机进行通讯连接。
进一步地，所述状态参量监测模块的具体监测步骤为：
控制底板分别向每个监测单元下发一个开始监测指令；
响应于接收到开始监测指令，由监测单元解析接收到的监测任务数据包内容，并实时采集对应一次设备的状态参量；所述监测单元用于将采集的一次设备的状态参量作为监测数据发送至上位机。
进一步地，所述一次设备包括变压器类设备、开关类设备、容性设备及避雷器设备；所述上位机负责监测状态参量数据的展示、存储及上传至云平台，其中每个一次设备均带有设备标识。
进一步地，其中每个监测任务数据包内设置有若干不同的监测任务，每个监测任务对应一个状态参量，数据库内存储有设备类型与监测任务数据包的对照表；每个设备类型需要监测的状态参量均不同。
进一步地，其中，变压器类设备的状态参量包括油中溶解气体、铁芯/夹件接地电流、套管绝缘状态、变压器特高频局放及高频电流局放；开关类设备的状态参量包括SF6气体压力、机械特性和组合电器局放；容性设备及避雷器设备的状态参量包括全电流和母线电压。
进一步地，所述设备防护模块的具体分析方法为：
根据设备标识，获取某个一次设备在预设时间段内的所有检修信息；其中检修信息包括设备标识、检修时长和对应的检修等级，检修等级由检修人员检修完成后上传至云平台；统计对应一次设备的检修次数为C1；
将每个检修信息中的检修时长标记为Ti，检修等级标记为Di；利用公式JXi＝Ti×a1+Di×a2计算得到检修值JXi，其中a1、a2为系数因子；若JXi大于检修阈值，则反馈高危信号至设备防护模块；
根据高危信号的出现情况对高危偏值YD进行评估；
利用公式
Figure BDA0003629954630000031
计算得到对应一次设备的防护系数FH，其中g3、g4均为系数因子；若FH大于防护阈值，则生成设备防护信号；
所述设备防护模块用于将设备防护信号传输至上位机，上位机接收到设备防护信号后控制报警模块发出警报，并将设备防护信号发送至管理人员的手机终端，以提示管理人员更换新的一次设备。
进一步地，其中，高危偏值YD的具体评估过程如下：
统计高危信号的出现次数为P1，截取相邻高危信号之间的时间段为高危缓冲时段；统计高危缓冲时段内对应一次设备的检修次数为高危缓冲频次Vi；
统计Vi小于缓冲阈值的次数为L1；当Vi小于缓冲阈值时，获取Vi与缓冲阈值的差值并求和得到差缓总值CH，利用公式CX＝L1×a3+CH×a4计算得到差缓系数CX，其中a3、a4为系数因子；利用公式YD＝P1×g1+CX×g2计算得到对应一次设备的高危偏值YD，其中g1、g2均为系数因子。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1、本发明中当状态参量监测模块批量监测多种类一次设备时，数据上传模块用于管理员上传监测请求至上位机，上位机用于解析监测请求内容后根据设备标识从数据库调取对应设备的监测任务数据包，并将若干个监测任务数据包通过总线通讯单元分发至监测单元，以使各个监测单元分别根据各自获取的监测任务数据包对相应的一次设备进行运行监测，从而实现监测任务的多样性组合，提高监测效率；
2、响应于接收到开始监测指令，由监测单元解析接收到的监测任务数据包内容，并实时采集对应一次设备的状态参量，上位机用于将各个状态参量与对应的参量报警阈值进行对比，若状态参量超出对应的参量报警阈值，则生成预警信号，并驱动报警模块发出警报，以提醒管理员对对应一次设备进行检修维护，从而提高一次设备的电力安全；
3、本发明中设备追踪模块用于对一次设备进行检修追踪，当监测到一次设备被检修时，记录检修信息并将检修信息打上时间戳传输到云平台进行实时存储；设备防护模块用于对云平台内存储的带有时间戳的检修信息进行防护系数分析，若防护系数FH大于防护阈值，则生成设备防护信号，提示管理人员更换新的一次设备，进一步提高变电站的电力安全。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明基于智能变电站的一次设备监测分析系统的系统框图。
具体实施方式
下面将结合实施例对本发明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它实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1所示，基于智能变电站的一次设备监测分析系统，包括上位机、数据上传模块、状态参量监测模块、云平台、数据库、报警模块、设备追踪模块、设备防护模块以及若干一次设备；
所述一次设备包括变压器类设备、开关类设备、容性设备及避雷器设备等；本实施例中的上位机优选工业PC机，工业PC机负责监测状态参量数据的展示、存储及上传至云平台，工业PC机对状态参量监测模块批量监测一次设备后获得的状态参量提供了统一的展示界面，使用户关心的结果数据能够简洁，清晰的展示；其中每个一次设备均带有设备标识；
所述状态参量监测模块包括控制底板、总线通讯单元和分别与若干一次设备电连接的监测单元，其中监测单元与控制底板均通过总线通讯单元分别与上位机进行通讯连接；
当状态参量监测模块批量监测多种类一次设备时，所述数据上传模块用于管理员上传监测请求至上位机，其中监测请求携带有若干设备标识；
所述上位机用于解析监测请求内容后根据设备标识从数据库调取对应设备的监测任务数据包；并将若干个监测任务数据包通过总线通讯单元分发至监测单元，其中每个监测任务数据包内设置有若干不同的监测任务，每个监测任务对应一个状态参量；以使各个监测单元分别根据各自获取的监测任务数据包对相应的一次设备进行运行监测；
其中，数据库存储有设备类型与监测任务数据包的对照表；每个设备类型需要监测的状态参量均不同；例如：针对变压器类设备，需要监测：油中溶解气体、铁芯/夹件接地电流、套管绝缘状态、变压器特高频局放及高频电流局放等状态参量；针对开关类设备，需要监测：SF6气体压力、机械特性、组合电器局放等状态参量；针对容性设备及避雷器设备，需要监测：全电流、母线电压等状态参量；
本发明能够根据设备类型与监测任务数据包的对照表，向监测单元下发相应的监测任务数据包，针对特定类型的一次设备在监测任务数据包内设置有相应的监测任务类型和数量，从而实现监测任务的多样性组合，提高监测效率；
在本实施例中，为实现监测任务的多样性组合，提高监测效率，所述状态参量监测模块用于根据多个监测任务数据包分别对多个一次设备进行性能运行监测，并将监测数据发送至上位机；具体步骤为：
控制底板分别向每个监测单元下发一个开始监测指令；
响应于接收到开始监测指令，由监测单元解析接收到的监测任务数据包内容，并实时采集对应一次设备的状态参量；所述监测单元用于将采集的一次设备的状态参量作为监测数据发送至上位机；
所述上位机接收到监测数据后，将监测数据中各个状态参量与对应的参量报警阈值进行对比，若状态参量超出对应的参量报警阈值，则生成预警信号，并驱动报警模块发出警报；所述预警信号携带有设备标识；
所述上位机用于将预警信号发送至管理员的手机终端，管理员接收到预警信号后对对应的一次设备进行检修维护；
所述设备追踪模块用于对一次设备进行检修追踪，当监测到一次设备被检修时，记录检修信息并将检修信息打上时间戳传输到云平台进行实时存储，其中检修信息包括设备标识、检修时长和对应的检修等级，检修等级由检修人员检修完成后上传至云平台，其中检修等级越高，则表示故障问题越严重；
所述设备防护模块与云平台相连接，用于对云平台内存储的带有时间戳的检修信息进行防护系数分析，具体分析方法为：
根据设备标识，获取某个一次设备在预设时间段内的所有检修信息；
统计对应一次设备的检修次数为C1；将每个检修信息中的检修时长标记为Ti，检修等级标记为Di；利用公式JXi＝Ti×a1+Di×a2计算得到检修值JXi，其中a1、a2为系数因子；将检修值JXi与检修阈值相比较，若JXi大于检修阈值，则反馈高危信号至设备防护模块；
统计高危信号的出现次数为P1，截取相邻高危信号之间的时间段为高危缓冲时段；统计高危缓冲时段内对应一次设备的检修次数为高危缓冲频次Vi；将高危缓冲频次Vi与缓冲阈值相比较；
统计Vi小于缓冲阈值的次数为L1；当Vi小于缓冲阈值时，获取Vi与缓冲阈值的差值并求和得到差缓总值CH，利用公式CX＝L1×a3+CH×a4计算得到差缓系数CX，其中a3、a4为系数因子；利用公式YD＝P1×g1+CX×g2计算得到对应一次设备的高危偏值YD，其中g1、g2均为系数因子；
利用公式
Figure BDA0003629954630000071
计算得到对应一次设备的防护系数FH，其中g3、g4均为系数因子；将防护系数FH与防护阈值相比较；若FH大于防护阈值，则生成设备防护信号，所述设备防护模块用于将设备防护信号传输至上位机，上位机接收到设备防护信号后控制报警模块发出警报，并将设备防护信号发送至管理人员的手机终端，提示管理人员更换新的一次设备，从而提高智能变电站的电力安全。
上述公式均是去除量纲取其数值计算，公式是由采集大量数据进行软件模拟得到最接近真实情况的一个公式，公式中的预设参数和预设阈值由本领域的技术人员根据实际情况设定或者大量数据模拟获得。
本发明的工作原理：
基于智能变电站的一次设备监测分析系统，在工作时，当状态参量监测模块批量监测多种类一次设备时，数据上传模块用于管理员上传监测请求至上位机，上位机用于解析监测请求内容后根据设备标识从数据库调取对应设备的监测任务数据包，并将若干个监测任务数据包通过总线通讯单元分发至监测单元，其中每个监测任务数据包内设置有若干不同的监测任务，每个监测任务对应一个状态参量；以使各个监测单元分别根据各自获取的监测任务数据包对相应的一次设备进行运行监测，从而实现监测任务的多样性组合，提高监测效率；
响应于接收到开始监测指令，由监测单元解析接收到的监测任务数据包内容，并实时采集对应一次设备的状态参量，上位机用于将各个状态参量与对应的参量报警阈值进行对比，若状态参量超出对应的参量报警阈值，则生成预警信号，并驱动报警模块发出警报，以提醒管理员对对应一次设备进行检修维护，从而提高一次设备的电力安全；设备追踪模块用于对一次设备进行检修追踪，当监测到一次设备被检修时，记录检修信息并将检修信息打上时间戳传输到云平台进行实时存储；
设备防护模块用于对云平台内存储的带有时间戳的检修信息进行防护系数分析；根据设备标识，获取某个一次设备在预设时间段内的所有检修信息；统计对应一次设备的检修次数为C1；计算每次检修的检修值JXi，若JXi大于检修阈值，则反馈高危信号至设备防护模块；根据高危信号的出现情况对高危偏值YD进行评估；利用公式
Figure BDA0003629954630000091
计算得到对应一次设备的防护系数FH；若FH大于防护阈值，则生成设备防护信号，提示管理人员更换新的一次设备，进一步提高变电站的电力安全。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。

Claims (6)

1.基于智能变电站的一次设备监测分析系统，其特征在于，包括数据上传模块、状态参量监测模块、数据库、设备追踪模块以及设备防护模块；
当状态参量监测模块批量监测多个一次设备时，所述数据上传模块用于管理员上传监测请求至上位机，其中监测请求携带有若干设备标识；
所述上位机用于解析监测请求内容后根据设备标识从数据库调取对应设备的监测任务数据包，并将若干个监测任务数据包通过总线通讯单元分发至监测单元，以使各个监测单元分别根据各自获取的监测任务数据包对相应的一次设备进行运行监测；
所述状态参量监测模块用于将监测数据发送至上位机；所述上位机用于将监测数据中各个状态参量与对应的参量报警阈值进行对比，若状态参量超出对应的参量报警阈值，则生成预警信号，并驱动报警模块发出警报；
所述上位机用于将预警信号发送至管理员的手机终端，管理员接收到预警信号后对对应的一次设备进行检修维护；所述设备追踪模块用于对一次设备进行检修追踪，当监测到一次设备被检修时，记录检修信息并将检修信息打上时间戳传输到云平台进行实时存储；
所述设备防护模块与云平台相连接，用于对云平台内存储的带有时间戳的检修信息进行防护系数分析，判断对应一次设备是否需要更换；
所述设备防护模块的具体分析方法为：
根据设备标识，获取某个一次设备在预设时间段内的所有检修信息；其中检修信息包括设备标识、检修时长和对应的检修等级，检修等级由检修人员检修完成后上传至云平台；统计对应一次设备的检修次数为C1；
将每个检修信息中的检修时长标记为Ti，检修等级标记为Di；利用公式JXi=Ti×a1+Di×a2计算得到检修值JXi，其中a1、a2为系数因子；若JXi大于检修阈值，则反馈高危信号至设备防护模块；
根据高危信号的出现情况对高危偏值YD进行评估；具体评估过程如下：
统计高危信号的出现次数为P1，截取相邻高危信号之间的时间段为高危缓冲时段；统计高危缓冲时段内对应一次设备的检修次数为高危缓冲频次Vi；
统计Vi小于缓冲阈值的次数为L1；当Vi小于缓冲阈值时，获取Vi与缓冲阈值的差值并求和得到差缓总值CH，利用公式CX=L1×a3+CH×a4计算得到差缓系数CX，其中a3、a4为系数因子；利用公式YD=P1×g1+CX×g2计算得到对应一次设备的高危偏值YD，其中g1、g2均为系数因子；
利用公式
Figure QLYQS_1
计算得到对应一次设备的防护系数FH，其中g3、g4均为系数因子；若FH大于防护阈值，则生成设备防护信号；
所述设备防护模块用于将设备防护信号传输至上位机，上位机接收到设备防护信号后控制报警模块发出警报，并将设备防护信号发送至管理人员的手机终端，以提示管理人员更换新的一次设备。
2.根据权利要求1所述的基于智能变电站的一次设备监测分析系统，其特征在于，所述状态参量监测模块包括控制底板、总线通讯单元和分别与若干一次设备电连接的监测单元，其中监测单元与控制底板均通过总线通讯单元分别与上位机进行通讯连接。
3.根据权利要求2所述的基于智能变电站的一次设备监测分析系统，其特征在于，所述状态参量监测模块的具体监测步骤为：
控制底板分别向每个监测单元下发一个开始监测指令；
响应于接收到开始监测指令，由监测单元解析接收到的监测任务数据包内容，并实时采集对应一次设备的状态参量；所述监测单元用于将采集的一次设备的状态参量作为监测数据发送至上位机。
4.根据权利要求1所述的基于智能变电站的一次设备监测分析系统，其特征在于，所述一次设备包括变压器类设备、开关类设备、容性设备及避雷器设备；所述上位机负责监测状态参量数据的展示、存储及上传至云平台，其中每个一次设备均带有设备标识。
5.根据权利要求4所述的基于智能变电站的一次设备监测分析系统，其特征在于，其中每个监测任务数据包内设置有若干不同的监测任务，每个监测任务对应一个状态参量，数据库内存储有设备类型与监测任务数据包的对照表；每个设备类型需要监测的状态参量均不同。
6.根据权利要求4所述的基于智能变电站的一次设备监测分析系统，其特征在于，其中，变压器类设备的状态参量包括油中溶解气体、铁芯/夹件接地电流、套管绝缘状态、变压器特高频局放及高频电流局放；开关类设备的状态参量包括SF6气体压力、机械特性和组合电器局放；容性设备及避雷器设备的状态参量包括全电流和母线电压。
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