CN116231868B - 基于物联网的水电安全监控系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了基于物联网的水电安全监控系统，属于水电站管理技术领域，包括电站分析模块、监测分析模块和控制模块；所述电站分析模块用于进行各小水电站的规划分析，生成水电站并网分布图；所述监测分析模块用于进行各小水电站的监测分析，获得各小水电站电力数据的校核结果和监测值，将获得的校核结果和监测值在水电站并网分布图中的对应位置上进行实时显示和更新；所述控制模块用于进行各小水电站的并网控制，实时识别水电站并网分布图中表示需要进行中断并网的表现形式，识别该小水电站对应的控制单元，向该控制单元发送对应的中断信号，当控制单元接收到中断信号时，中断该小水电站的并网。

Description

基于物联网的水电安全监控系统

技术领域

本发明属于水电站管理技术领域，具体是基于物联网的水电安全监控系统。

背景技术

目前小水电资源十分丰富，可开发量达8700万kW，主要分布在西南部的偏远农村与山区。这些地区地形复杂、人烟稀少、负荷分散且需求量低。由于地理环境和技术条件的限制，在大力开发利用小水电提供的清洁电能的同时，必须应对围绕小水电安全监控的难题，以保证电网的安全稳定运行；追求利益且缺乏监控的小水电站给电网的安全稳定运行带来巨大隐患，当前，绝大部分的小水电只能经低电压等级的配电网远距离馈送电能，由于电压等级低且线路阻抗大，配电线路的远距离功率传输能力极为有限，且网损偏高，从而经常导致这些与电网弱连接的小水电机组在丰水期“有电发不出、运不出”的尴尬局面，更为严重的是，在厂网分开的背景下，为了追求发电收益的最大化，缺乏监控的小水电站肆意提高水电机组的机端电压来增大水电出力，严重危及小水电接入配电网的安全稳定运行。因此，为了解决这个问题，本发明提供了基于物联网的水电安全监控系统。

发明内容

为了解决上述方案存在的问题，本发明提供了基于物联网的水电安全监控系统。

本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

基于物联网的水电安全监控系统，包括电站分析模块、监测分析模块、综合分析模块、控制模块和记录分析模块；

所述电站分析模块用于进行各小水电站的规划分析，生成水电站并网分布图。

进一步地，电站分析模块根据小水电站的并网接入点设置对应的监测单元和控制单元，所述监测单元用于实时进行小水电站的并网电力数据采集。

进一步地，所述水电站并网分布图中标记有各小水电站对应的并网特征。

所述监测分析模块用于进行各小水电站的监测分析，获得各小水电站电力数据的校核结果和监测值，将获得的校核结果和监测值在水电站并网分布图中的对应位置上进行实时显示和更新。

进一步地，对各小水电站电力数据进行校核的方法包括：

实时接收各小水电站对应的监测单元传输的电力数据，识别电力数据中各数据项数据，对识别的各数据项数据进行校核，获得该电力数据对应的校核结果。

进一步地，根据电力数据计算监测值的方法包括：

将电力数据中的各数据项数据进行转化，获得各数据项对应的评估值，获取各数据项对应的权重系数，将获得的评估值和权重系数输入到监测值公式中，获得对应的监测值。

进一步地，监测值公式为：其中，i表示对应的数据项，i＝1、2、……、n，n为正整数；PGi表示各数据项对应的评估值；qi表示各数据项对应的权重系数。

进一步地，校核结果在水电站并网分布图中进行显示的方式为按照预设的表现形式进行显示。

所述控制模块用于进行各小水电站的并网控制，实时识别水电站并网分布图中表示需要进行中断并网的表现形式，识别该小水电站对应的控制单元，向该控制单元发送对应的中断信号，当控制单元接收到中断信号时，中断该小水电站的并网。

所述综合分析模块用于进行并网电能质量的综合分析，根据分析结果在水电站并网分布图中标记对应需要进行中断并网的剔除电站标记。

进一步地，综合分析模块的工作方法包括：

实时监测并网后的电能质量，识别异常并网，根据水电站并网分布图中各小水电站对应的并网特征匹配异常并网对应的关联电站；识别各关联电站对应的监测值，根据获得的监测值选择关联电站中需要进行中断并网的小水电站，在水电站并网分布图中标记对应的剔除电站标记。

进一步地，根据监测值选择关联电站中需要进行中断并网的小水电站的方法包括：

将各关联电站按照监测值从小到大的顺序进行排序，获得第一序列，在第一序列中补充各小水电站对应的电力数据，获得第二序列，对第二序列进行分析，获得需要进行中断并网的小水电站。

所述记录分析模块用于根据各小水电站的中断并网记录进行分析，获取各小水电站的中断并网记录对应的综合供电评分，获得的综合供电评分匹配对应的评估等级和应对方案，根据获得的应对方案和评估等级进行各小水电站的指导管理。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

通过电站分析模块、监测分析模块、综合分析模块和控制模块之间的相互配合，发挥监控方便及数据存储的优点，实时监测小水电站运行数据，了解小水电站运行状况，实现了对小水电的监控，提高了供电管理效率，采用无线通信方式进行数据通信，既实现了远程控制，又降低了架设光缆或者通信电缆所带来的成本，适用于数量多、容量小、布局分散的小水电站的监控；并根据并网电能质量进行综合分析和管理，保障电能质量和供电安全；通过记录分析模块实现对各小水电站的指导管理，避免各小水电站盲目追求利益而影响电能质量和供电安全。

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的介绍，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为本发明原理框图。

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他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1所示，基于物联网的水电安全监控系统，包括电站分析模块、监测分析模块、综合分析模块、控制模块和记录分析模块；

所述电站分析模块用于进行各小水电站的规划分析，为每个小水电站设置对应的监测单元和控制单元，通过设置的监测单元对对应的小水电站输出的电力数据进行实时采集，如实时监测小水电站并网接入点的电压、电流和功率信号；所述控制单元用于根据接收到的控制信号对对应的小水电站进行并网控制，如接收到中断信号，则断开该小水电站的并网，并记录该次断开记录；通过利用现有的电力设备，可以实现监测单元和控制单元的功能；识别各小水电站的并网线路、输出方向、目的地等并网数据，从并网数据中提取该小水电站的并网特征，并网特征所包含的具体数据项数据，是通过专家组进行讨论设置的，用于后续将对某一并网线路、区域等的电能质量进行调整，如当某一并网部分的电能质量较差，超过限值，则需要进行相应的调整，根据各小水电站的并网特征快速匹配到哪些小水电站的并网对该电能质量具有影响，进而便于进行各小水电站的调整，改善电能质量；根据各小水电站的位置、并网特征数据绘制水电站并网分布图，包括输电线、并网信息、电站等相关联信息；基于现有的制图技术进行生成，或者直接通过人工的方式进行绘制，并不需要进行频繁绘制，只要在开始时进行大面积绘制后，后续仅需要进行相应的维护和小部分的调整即可。

所述监测分析模块用于进行各小水电站的监测分析，实时获取各小水电站对应的监测单元采集的电力数据，对获得的电力数据进行校核，判断电力数据是否具有超限、过载等特征，如线路过压、过流、单相接地故障和相间短路故障等，通过对应数据的校核可以判断出是否具有上述问题，进而输出对应的校核结果，如正常、过压、过流等结果；将获得的校核结果按照预设的标记形式在水电站并网分布图中的对应位置处进行相应的标记，预设表现形式指的是各种校核结果在水电站并网分布图何种方式进行表现，如采用不同的编号表示不同的校核结果，或者使用不同的显示颜色表示不同的校核结果，具体的根据需要进行相应的表现形式调整；进而便于通过水电站并网分布图实时显示各个小水电站的并网情况；

识别并转化电力数据中的各项评估值，具体的是根据电力数据中具有的数据项设置各数据项对应的转化方式，如电压、电流等数据项对应的数据的转化，具体的转化方式是通过专家组进行讨论设置的，用于进行数据转化计算，只有对应转化后才能进行综合计算，将数据项转化后的数值视为评估值，通过人工的方式为每个数据项设置一个权重系数，将数据项标记为i，其中i＝1、2、……、n，n为正整数；将评估值和权重系数分别标记为PGi和qi，根据监测值公式计算该小水电站的监测值，将计算的监测值在水电站并网分布图中的对应位置上进行实时显示。

所述综合分析模块用于进行并网电能质量的综合分析，实时监测并网后的电能质量，可以利用现有的评估方式进行电能质量评估，识别电能质量超过预设正常范围的异常并网，预设正常范围是通过人工的方式进行设置的，即在预设的正常范围内时，是处于可以接受的范围内的，当超过该范围时，需要进行相应的调整，保障供电质量，表面该异常并网对应的各小水电站的并网导致电能质量不达标，虽然单一小水电站的并网影响在允许的范围内，但是当大量的小水电站的不利影响综合起来时，将会导致电能质量不达标，因此，进行综合评估调整；具体如下：

将识别的异常并网在水电站并网分布图中进行实时标记，根据水电站并网分布图中各小水电站对应的并网特征匹配与该异常并网相关联的小水电站，标记为关联电站；识别各关联电站对应的监测值，将获得的关联电站按照监测值的从小到大的顺序进行排序，监测值越大，表示该小水电站的并网质量越好；获得排序后的第一序列；在第一序列中补充各小水电站对应的电力数据，将补充后的第一序列标记为第二序列，根据第二序列中的数据将一些小水电站中断并网，降低其对异常并网的不利影响，保障电能质量，具体的可以基于CNN网络或DNN网络建立对应的序列分析模型，通过人工的方式建立对应的训练集进行训练，通过训练后的序列分析模型对第二序列进行分析，按照第二序列顺序标记若干个剔除电站标记，即按照顺序进行标记，将具有剔除电站标记的小水电站在水电站并网分布图中进行相应表现形式的标记，用于后续识别并中断对应的小水电站并网；因为神经网络为本领域的现有技术，因此，具体的建立和训练过程在本发明中不进行详细叙述。

所述控制模块用于进行各小水电站的并网控制，获取水电站并网分布图，对获得的水电站并网分布图进行实时识别，识别水电站并网分布图中表示需要进行中断并网的表现形式，当识别的对应中断并网的表现形式时，识别该小水电站对应的控制单元，向该控制单元发送对应的中断信号，当控制单元接收到中断信号时，中断该小水电站的并网。

所述记录分析模块用于根据各小水电站的中断并网记录进行分析，判断该小水电站的运行情况，是否需要进行指导整改，避免长期、频繁的因为其并网电能质量而导致的不利影响，可以根据其中断并网的原因、频次、发电量等数据进行综合分析，具体的可以基于CNN网络或DNN网络建立对应的记录分析模型，通过人工的方式建立对应的训练集进行训练，通过训练后的记录分析模型对各小水电站对应的中断并网记录数据进行分析，输出该小水电在的综合供电评分，根据需要可以通过人工的方式设置若干个评估等级，每个评估等级设置对应的应对方案和评分区间，如奖惩措施、整改措施等，将获得的综合供电评分与各评估等级对应的评分区间进行匹配，获得各小水电站的评估等级和应对方案，通过获得的应该方案进行各小水电站的指导管理，提高供电质量。

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。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方法而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方法进行修改或等同替换，而不脱离本发明技术方法的精神和范围。

Claims (5)

1.基于物联网的水电安全监控系统，其特征在于，包括电站分析模块、监测分析模块和控制模块；

所述电站分析模块用于进行各小水电站的规划分析，生成水电站并网分布图；

所述监测分析模块用于进行各小水电站的监测分析，获得各小水电站电力数据的校核结果和监测值，将获得的校核结果和监测值在水电站并网分布图中的对应位置上进行实时显示和更新；

所述控制模块用于进行各小水电站的并网控制，实时识别水电站并网分布图中表示需要进行中断并网的表现形式，识别该小水电站对应的控制单元，向该控制单元发送对应的中断信号，当控制单元接收到中断信号时，中断该小水电站的并网；

对各小水电站电力数据进行校核的方法包括：

实时接收各小水电站对应的监测单元传输的电力数据，识别电力数据中各数据项数据，对识别的各数据项数据进行校核，获得该电力数据对应的校核结果；

根据电力数据计算监测值的方法包括：

将电力数据中的各数据项数据进行转化，获得各数据项对应的评估值，获取各数据项对应的权重系数，将获得的评估值和权重系数输入到监测值公式中，获得对应的监测值；

监测值公式为：其中，i表示对应的数据项，i＝1、2、……、n，n为正整数；PGi表示各数据项对应的评估值；qi表示各数据项对应的权重系数；

还包括综合分析模块，所述综合分析模块用于进行并网电能质量的综合分析，根据分析结果在水电站并网分布图中标记对应需要进行中断并网的剔除电站标记；

综合分析模块的工作方法包括：

实时监测并网后的电能质量，识别异常并网，根据水电站并网分布图中各小水电站对应的并网特征匹配异常并网对应的关联电站；识别各关联电站对应的监测值，根据获得的监测值选择关联电站中需要进行中断并网的小水电站，在水电站并网分布图中标记对应的剔除电站标记。

2.根据权利要求1所述的基于物联网的水电安全监控系统，其特征在于，电站分析模块根据小水电站的并网接入点设置对应的监测单元和控制单元，所述监测单元用于实时进行小水电站的并网电力数据采集。

3.根据权利要求1所述的基于物联网的水电安全监控系统，其特征在于，所述水电站并网分布图中标记有各小水电站对应的并网特征。

4.根据权利要求1所述的基于物联网的水电安全监控系统，其特征在于，校核结果在水电站并网分布图中进行显示的方式为按照预设的表现形式进行显示。

5.根据权利要求1所述的基于物联网的水电安全监控系统，其特征在于，还包括记录分析模块，所述记录分析模块用于根据各小水电站的中断并网记录进行分析，获取各小水电站的中断并网记录对应的综合供电评分，获得的综合供电评分匹配对应的评估等级和应对方案，根据获得的应对方案和评估等级进行各小水电站的指导管理。