CN116311821A - 一种适用于电厂出线设备的预警方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种适用于电厂出线设备的预警方法，属于电厂出线设备数据处理技术领域，预警方法包括，利用安全二区的红外可见光双摄像系统采集温度数据及图像数据；通过数据传输模块将温度数据及图像数据经过正向隔离装置传送至位于安全三区的后台数据处理模块，对其进行处理和趋势分析；基于多种报警方式判断电厂出线设备实时温度数据是否超过报警阈值，若超过，则进行预警。本发明削减了电厂对人员的依赖，能够24小时自动化远程监测220KV出线设备温度情况，工作人员在厂内办公网即可查看监测结果、接收报警信息，保证设备安全运行的目的，便于维护人员进行数据分析。

Description

一种适用于电厂出线设备的预警方法

本申请是名为《一种适用于电厂出线设备的预警方法》的专利申请的分案申请，原申请的申请日为2021年04月28日，申请号为202110466600.7。

技术领域

本发明涉及电厂出线设备数据处理技术领域，尤其涉及一种适用于电厂出线设备的预警方法。

背景技术

随着国家电力工业的发展，对电厂设备安全运行和自动化水平提出了越来越高的要求，为响应国家政策及社会需求，水电厂的管理方式逐步过渡到无人值班、少人值守的方式。

电厂220KV出线设备是重要的组网设备，对安全系数要求高，220KV出线设备若发生过热故障，会导致功能运行不正常，甚至有造成火灾的风险，因此对出现设备温度监控是十分必要的。

传统的设备温度检查方式为人工巡检，手动使用红外线测温仪测温。这种测温方式对人员技术和经验要求高，效率低，且存在检测不完全，漏测错测的情况，而且也不符合无人值班、少人值守的发展趋势。随着电厂自动化的发展，红外摄像技术也应用于电力设备上。但是传统红外技术抗干扰能力差，要尽量避免可见光直接照射摄像头，户外天气条件和环境可见度等条件直接影响温度测量效果，造成较大误差。值班人员需要到专门的运维机房才能查看监控结果，需要配备专门的运行人员定时监控，不具有灵活性。

发明内容

本部分的目的在于概述本发明的实施例的一些方面以及简要介绍一些较佳实施例。在本部分以及本申请的说明书摘要和发明名称中可能会做些简化或省略以避免使本部分、说明书摘要和发明名称的目的模糊，而这种简化或省略不能用于限制本发明的范围。

鉴于上述现有技术存在的问题，本发明提供了一种适用于电厂出线设备的预警方法，能够解决当前巡查员不去设备现场就无法实现的远程监控设备、预警和分析的问题。

为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：

一种适用于电厂出线设备的预警方法，包括：

通过红外可见光双摄像系统采集电厂出线设备的温度数据及图像数据；所述红外可见光双摄像系统位于电厂安全二区网络范围内；所述红外可见光双摄像系统包括：多组红外可见光摄像机组、云台、光端机和数据服务器；多组红外可见光摄像机组平行紧靠放置于所述云台上；各红外可见光摄像机组通过光纤与所述光端机连接；多组红外可见光摄像机组和所述光端机与所述数据服务器共同连接至交换机；

通过数据传输模块将所述温度数据及所述图像数据经过正向隔离装置传送至后台数据处理模块；所述后台数据处理模块位于安全三区；

通过所述后台数据处理模块对所述温度数据及所述图像数据进行编码、整编、备份和趋势分析；

基于多种报警方式判断电厂出线设备的实时温度数据是否超过报警阈值，若超过，则进行预警。

作为本发明所述的适用于电厂出线设备的预警方法的一种优选方案，其中：所述红外可见光摄像机组包括红外摄像镜头及可见光摄像头；

通过红外可见光双摄像系统采集电厂出线设备的温度数据及图像数据，具体包括：通过红外可见光双摄像系统采集电厂出线设备的温度数据及图像数据，具体包括：通过所述红外摄像镜头采集电厂出线设备的红外温度图像，以得到温度数据；通过所述可见光摄像头采集电厂出线设备的可见光图像。

作为本发明所述的适用于电厂出线设备的预警方法的一种优选方案，其中：所述红外可见光双摄像系统还包括：电源、护罩及支架。

作为本发明所述的适用于电厂出线设备的预警方法的一种优选方案，其中：所述电厂出线设备为220KV出线设备。

作为本发明所述的适用于电厂出线设备的预警方法的一种优选方案，其中：所述适用于电厂出线设备的预警方法还包括：通过所述数据服务器通讯接口，将所述温度数据和所述图像数据暂存在所述数据服务器的数据库内。

作为本发明所述的适用于电厂出线设备的预警方法的一种优选方案，其中：所述数据传输模块包括：客户端和服务端；所述客户端位于电厂安全二区网络设备内，所述服务端位于安全三区的应用服务器内；所述数据处理模块位于电厂安全三区应用服务器内。

作为本发明所述的适用于电厂出线设备的预警方法的一种优选方案，其中：通过所述后台数据处理模块对所述温度数据及所述图像数据进行编码、整编、备份和趋势分析，具体包括：

对温度数据点和图像数据测点进行kks编码，将测点对应接收到的温度数据按时间戳整编为时段数据，对于因测温元件损坏、线路接口接触不良故障造成的数据严重失真，手动进行标记并修改失真数据；

查找某个测点在近一年不同工况下的历史值标准差，确定期望值、最大值、最小值及标准差；

以所述期望值与正负3个标准差之和为上下界，绘制预测过程线；

查找分析点所在工况，基于所述分析点所在工况及所述预测过程线，判断所述分析点是否在历史值的最大值与最小值的范围内，以及所述分析点是否在预测过程线的范围内，若超过范围，则进行趋势预警。

作为本发明所述的适用于电厂出线设备的预警方法的一种优选方案，其中：所述适用于电厂出线设备的预警方法还包括：通过所述后台数据处理模块采用图形模式或表格模式查询温度曲线、历史图像、设备运行状态和工程信息。

作为本发明所述的适用于电厂出线设备的预警方法的一种优选方案，其中：所述报警方式包括，画面、音响、话音、E-Mail、短信报警。

本发明的有益效果：本发明削减了电厂对人员的依赖，能够24小时自动化远程监测220KV出线设备的温度情况，工作人员在厂内办公网即可查看监测结果、接收报警信息，保证设备安全运行的目的；同时网络架构符合网络通讯安全要求，加装隔离装置保证安全三区的操作对二区数据没有影响，对数据处理后，能够查询历史数据，数据可进行梯度及趋势对比，实现了对超温设备的及时报警，便于维护人员进行数据分析。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例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性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。其中：

图1为本发明适用于电厂出线设备的预警方法的流程示意图；

图2为本发明适用于电厂出线设备的预警方法的总体结构示意图。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合说明书附图对本发明的具体实施方式做详细的说明，显然所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通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，都应当属于本发明的保护的范围。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。

其次，此处所称的“一个实施例”或“实施例”是指可包含于本发明至少一个实现方式中的特定特征、结构或特性。在本说明书中不同地方出现的“在一个实施例中”并非均指同一个实施例，也不是单独的或选择性的与其他实施例互相排斥的实施例。

本发明结合示意图进行详细描述，在详述本发明实施例时，为便于说明，表示器件结构的剖面图会不依一般比例作局部放大，而且所述示意图只是示例，其在此不应限制本发明保护的范围。此外，在实际制作中应包含长度、宽度及深度的三维空间尺寸。

同时在本发明的描述中，需要说明的是，术语中的“上、下、内和外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一、第二或第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

本发明中除非另有明确的规定和限定，术语“安装、相连、连接”应做广义理解，例如：可以是固定连接、可拆卸连接或一体式连接；同样可以是机械连接、电连接或直接连接，也可以通过中间媒介间接相连，也可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

参照图1，本发明提供了一种适用于电厂出线设备的预警方法，包括：

S1：利用安全二区的红外可见光双摄像系统，采集温度数据及图像数据。

S2：结合数据传输模块将采集的数据经过隔离装置分别传送至位于安全三区的后台数据处理模块，对其进行处理和趋势分析。

S3：基于多种报警方式判断电厂出线设备实时温度数据是否超过报警阈值，若超过，则进行预警。

本发明通过安全二区的红外可见光双摄像系统采集温度数据及图像数据，通过数据传输模块将两种数据经过隔离装置分别传送至位于安全三区的后台数据处理模块，对数据进行处理和趋势分析，通过多种报警方式，实时温度数据超过报警阈值时进行实时报警，温度趋势预测结果超过报警阈值时进行预警。

具体的，其中需要说明的是，红外可见光双摄像系统包括：红外可见光摄像机组、云台、电源、护罩、支架、光端机和数据服务器；其中，红外可见光摄像机组还包括两种摄像镜头：红外摄像镜头和可见光摄像头。红外摄像镜头接收设备红外温度图像，可见光摄像头接收设备可见光图像，两种摄像头平行紧靠放置于云台上。红外可见光摄像机组与光端机通过光纤相连接，多组摄像机组和光端机与数据服务器共同连接至交换机。红外可见光双摄像系统采集220KV出线设备外部温度数据和图像数据，通过数据服务器通讯接口，将数据暂存在数据服务器的数据库内，且红外可见光双摄像系统整体位于电厂安全二区网络范围。

通俗的说，红外可见光双摄像系统是集可见光、红外热成像和嵌入式处理技术于一体的实时监测、监控系统，采集出线设备红外图像及可见光图像，融合图像过滤阳光直射的影响光线，数据结果保存至安全二区数据服务器。

参照图2，考虑到220KV出线设备工作位置及网络数据安全，本实施例中的红外可见光双摄像系统接入电厂安全二区网络，通过光纤与GIS(Gas Insulated Switchgear)室交换机相连，数据服务器通过服务器的网络通讯接口与GIS室交换机相连，GIS室交换机与安全三区网络用正向隔离装置进行隔离，数据只能单向通行，保证三区设备不能发送控制指令到二区，修改二区数据，保证电厂原始数据的安全。

进一步的，还需要说明的是，数据传输模块包括，客户端和服务端。客户端位于电厂安全二区网络设备内，服务端位于安全三区的应用服务器内，通过正向隔离装置单向传输数据，保证三区设备不能发送控制指令到二区，修改二区数据，保证了电厂原始数据的安全。数据处理模块位于电厂安全三区应用服务器内。

数据传输模块在tcp协议的基础上定义通讯协议，建立数据传输通道，建立socket客户端，利用protobuf协议将温度和图像数据二进制序列化，使用sync.proto文件定义数据传输类型，尽量压缩数据降低带宽使用率，运用socket通信，将数据通过隔离装置送至安全三区，在应用服务器上建立socket服务端，数据进行protobuf解析，服务端设为监听模式，随时准备接收数据。

由于图像数据量大，为防止通信拥堵导致数据丢失，将温度、位置、时间等数据归为一类，图像数据归为一类，作为两种不同信号，隔离装置内开设两个通信端口，两种信号分别传输，分别存储。

再进一步的是，数据处理模块包括：数据处理、数据查询、趋势分析和预警。

其中，数据处理将温度数据点和图像数据测点根据中华人民共和国国家标准《电厂标识系统编码标准》和电厂实际情况进行kks编码，将测点对应接收到的温度数据按时间戳顺序整编为时段数据，若时间点对应的温度数据为空或坏值，则保留该时间点对应位置，继续整编下一点数据，对于因测温元件损坏、线路接口接触不良故障造成数据严重失真的情况，手动进行标记并修改失真数据，为后序判断作为参考。

数据查询包括：温度曲线、历史图像、设备运行状态和系统有关的工程信息查询，图形模式和表格模式可以快速切换。

具体地，数据查询依托于安全三区建立的B/S架构系统，系统的数据查询提供方便的图表切换功能，在图形模式下通过简单的操作即可快速切换到对应的表格显示模式，也可由表格模式快速切换回对应的图形模式，在图表混排界面下提供图表的同步显示、以及可关联查询有关的图形图象等。

基本的查询功能包括：

(1)温度查询：提供对单点、多点、指定起止时间的过程图形及表格显示，提供按时段、日、旬、月、年等的统计计算和统计值查询，并支持分区统计与查询，以及实际值与各类统计值、均值、极值的对比。

(2)测点信息查询：提供各测点的运行状况等信息的图表查询，提供对各设备、测点、指定起止时间的图片、数据查询。

(3)基本信息查询：提供系统有关的工程信息、设计参数、设备、测点特征等信息的查询，可查看历史温度数据和图像信息。

趋势分析包括：基于简单移动平均法查找某个测点在近一年不同工况下的历史值标准差，通过计算获得期望值、最大值、最小值、标准差，以期望值与正负3个标准差之和为上下界，绘制预测过程线；查找分析点所在工况，根据工况到预测过程线中查找分析点的范围，是否在历史值的最大值、最小值范围内，是否在预测过程线的范围内，若超过范围，则进行趋势预警。

预警包括，根据预先设置的报警方式、限值进行实时报警及趋势预警。具体地，对系统运行状态发生变化或对未来系统的预测、设备运行监视与控制、调度员的操作记录等一切需要引起调度员和运行人员注意的事件均列入告警处理。

在本实施例中，报警方式包括：画面、音响、话音、E-Mail、短信等。可与电厂原有报警平台进行通信，进行厂内报警，电厂管理员可手动修改报警阈值，设置报警频率，定义告警引发的后续事件，对事件及报警记录以视频、图片等方式自动记录管理，可手动修改报警方式，编辑报警信息文本，对于出现的故障和异常，系统在进行告警的同时，还同时进行事件记录，一些重要的操作和设置也都将进行日志记录，方便后期分析、维护。

应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，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案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (9)

1.一种适用于电厂出线设备的预警方法，其特征在于，所述适用于电厂出线设备的预警方法包括：

通过红外可见光双摄像系统采集电厂出线设备的温度数据及图像数据；所述红外可见光双摄像系统位于电厂安全二区网络范围内；所述红外可见光双摄像系统包括：多组红外可见光摄像机组、云台、光端机和数据服务器；多组红外可见光摄像机组平行紧靠放置于所述云台上；各红外可见光摄像机组通过光纤与所述光端机连接；多组红外可见光摄像机组和所述光端机与所述数据服务器共同连接至交换机；

通过数据传输模块将所述温度数据及所述图像数据经过正向隔离装置传送至后台数据处理模块；所述后台数据处理模块位于安全三区；

通过所述后台数据处理模块对所述温度数据及所述图像数据进行编码、整编、备份和趋势分析；

基于多种报警方式判断电厂出线设备的实时温度数据是否超过报警阈值，若超过，则进行预警。

2.根据权利要求1所述的适用于电厂出线设备的预警方法，其特征在于，所述红外可见光摄像机组包括红外摄像镜头及可见光摄像头；

通过红外可见光双摄像系统采集电厂出线设备的温度数据及图像数据，具体包括：通过所述红外摄像镜头采集电厂出线设备的红外温度图像，以得到温度数据；通过所述可见光摄像头采集电厂出线设备的可见光图像。

3.根据权利要求1所述的适用于电厂出线设备的预警方法，其特征在于，所述红外可见光双摄像系统还包括：电源、护罩及支架。

4.根据权利要求1所述的适用于电厂出线设备的预警方法，其特征在于，所述电厂出线设备为220KV出线设备。

5.根据权利要求1所述的适用于电厂出线设备的预警方法，其特征在于，所述适用于电厂出线设备的预警方法还包括：

通过所述数据服务器通讯接口，将所述温度数据和所述图像数据暂存在所述数据服务器的数据库内。

6.根据权利要求1所述的适用于电厂出线设备的预警方法，其特征在于，所述数据传输模块包括：客户端和服务端；

所述客户端位于电厂安全二区网络设备内，所述服务端位于安全三区的应用服务器内；所述数据处理模块位于电厂安全三区应用服务器内。

7.根据权利要求1所述的适用于电厂出线设备的预警方法，其特征在于，通过所述后台数据处理模块对所述温度数据及所述图像数据进行编码、整编、备份和趋势分析，具体包括：

对温度数据点和图像数据测点进行kks编码，将测点对应接收到的温度数据按时间戳整编为时段数据，对于因测温元件损坏、线路接口接触不良故障造成的数据严重失真，手动进行标记并修改失真数据；

查找某个测点在近一年不同工况下的历史值标准差，确定期望值、最大值、最小值及标准差；

以所述期望值与正负3个标准差之和为上下界，绘制预测过程线；

查找分析点所在工况，基于所述分析点所在工况及所述预测过程线，判断所述分析点是否在历史值的最大值与最小值的范围内，以及所述分析点是否在预测过程线的范围内，若超过范围，则进行趋势预警。

8.根据权利要求1所述的适用于电厂出线设备的预警方法，其特征在于，所述适用于电厂出线设备的预警方法还包括：

通过所述后台数据处理模块采用图形模式或表格模式查询温度曲线、历史图像、设备运行状态和工程信息。

9.根据权利要求1所述的适用于电厂出线设备的预警方法，其特征在于，所述报警方式包括，画面、音响、话音、E-Mail、短信报警。

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