CN116846920A - 一种智慧监管实时监测系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种智慧监管实时监测系统，涉及新能源发电技术领域，具体包括数据采集模块、区域集控中心模块、监控中心和综合智能报警模块，所述数据采集模块用于对新能源场站数据进行实时采集，所述数据采集模块包括通信采集服务模块，该模块用于实现区域集控中心模块和场站端的采集装置进行双向数据交互和远程控制。一种智慧监管实时监测系统，部署“私有云”并运用一系列大数据工具，将全部新能源场站数据进行标准化存储，实现大数据应用、各系统数据交换共享，打造人、财、物的统一交互平台，解决“信息孤岛”，充分利用数据价值。

Description

一种智慧监管实时监测系统

技术领域

本发明涉及新能源发电技术领域，具体为一种智慧监管实时监测系统。

背景技术

随着光伏、风力等新能源发电及储能技术的迅速发展，新能源机组装机容量、渗透率不断提高，新能源的大力发展不但很大程度的缓解了环境污染问题，而且也提高了能源的实际利用率，增加了社会效益，新能源具有的最大的不同是不稳定性和分散性：1)分散性，指单台发电单元发电规模较小，位置比较分散，尤其在我国这一特点更加突出，新能源场站不但位置分散而且分布区域多位于偏远地区；2)不稳定性，从已获得的新能源发电运行经验发现，光伏、风电等新能源的可用发电能力受制于多变的天气条件，难以人为控制，具有发电功率预测误差大、波动性强的特征，如果将其产生的电能直接并入大电网将对电网的稳定运行产生严重影响，基于此，新能源的智慧监管平台应运而生，且随着新能源行业迅速发展，集中管理模式已基本成熟，通过集约化管理可以实现减员增效，提升管理效率，做到“专业的人员做专业的事”，改善员工生活条件，更有利于员工素质提升和管理水平提高。

例如，现有技术中申请号为CN201320256338.4的授权专利就提供了一种一种新能源发电中央监控系统，该系统在使用时，通过数据采集子系统对各电站的数据进行采集，并把数据上报到数据存储子系统中，数据存储子系统把数据上传至数据存储应用子系统内，数据存储应用子系统对数据进行汇总处理，在此过程中，数据存储应用子系统需要处理庞大的数据，降低该监控系统的工作效率，且在数据传输过程中，数据中会出现时标错误、传的数据有跳变等情况，数据存储应用子系统直接对接收的数据进行汇总处理，影响该系统监测结果的准确性，且面对如此庞大的数据，使用云计算技术是大势所趋，但云计算技术采用公有云的部署模式，存在安全、稳定性、硬件所有权、不可预测成本四方面劣势，公有云不会区分数据的重要程度，一旦公有云出现安全隐患，则数据可能发生泄漏。并且公有云规模大，用户群体多，容易成本为黑客的攻击首选，存储在云主机的数据安全也难以得到保障，且公有云在使用过程中，会出现系统崩溃、紧急抢修的现象，影响监管系统的稳定性，为此，提出一种智慧监管实时监测系统。

发明内容

本发明提供了一种智慧监管实时监测系统，解决了上述背景技术中提出的采集数据需要统一上传至数据存储应用子系统中进行汇总处理和采用公有云部署模式的云计算技术，存在安全、稳定性、硬件所有权、不可预测成本四方面劣势的问题。

本发明提供如下技术方案：一种智慧监管实时监测系统，包括数据采集模块、区域集控中心模块、监控中心和综合智能报警模块，所述数据采集模块用于对新能源场站数据进行实时采集，所述数据采集模块包括通信采集服务模块，该模块用于实现区域集控中心模块和场站端的采集装置(如远动机等)进行双向数据交互和远程控制；

所述区域集控中心模块用于对区域内的数据采集模块采集的数据进行监控、管理、汇集并转发至监控中心，所述区域集控中心内包含数据处理模块，数据处理模块具备模拟量处理、状态量处理、电能量、非实测数据处理、质量码、计算及统计的功能，所述数据处理模块采用私有云的云计算方式；

所述监控中心接收区域集控中心传输的数据，具备数据管理与挖掘、总体运行监控与指标分析、设备诊断分析及故障预警、技术监督和生产管理、技术与数据应用创新支撑的功能；

所述综合智能报警模块用于对该系统内的各类告警事件进行捕捉、判断和分析，并提供告警显示、告警压缩和查询管理功能。

优选的，所述通信采集服务模块支持多种通信方式、支持多种通信协议、支持模拟量、保护动作信号、开关变位信号的秒级信息采集和处理、支持通过专门的安全通信网关，实现数据端对端的安全传输和支持前置通信采集节点相互热备、故障监测和自动切换。

优选的，所述区域集控中心对采集到的各场站数据进行清洗、转换、计算并转发，以满足监控中心的需求，且在所述区域集控中心内只有配置“前置节点”的服务器可以运行通信采集程序。

优选的，所述系统提供通道配置管理功能，所述通道配置包括通信方式配置和通信参数配置；所述系统提供信息点表管理功能，实现对遥测、遥信、遥脉(电能量)、遥控信息的配置管理功能，所述系统具有断电续传功能。

优选的，所述数据采集模块中采集数据包括逆变器数据采集、智能汇流箱数据采集、风力发电机组数据采集、升压站(配电所)数据采集、箱变数据采集、功率预测数据采集、功率控制数据采集、储能系统数据采集、电能计量信息采集、继电保护实时数据采集和卫星同步时钟数据采集，该系统支持处理的数据类型包括模拟量、开关量、电度量、事件顺序记录以及保护装置的动作信息和告警信息。

优选的，所述断点续传数据存储周期根据实际需求设置，且若系统通讯时间中断存储周期设置天数以上，则仅存储最近数据存储周期内的数据，早于次日期的数据将被覆盖，当通信恢复时，系统可自动进行缓存数据的上传，并且可以自动分配实时数据与断点续传数据的传输通道及带宽，避免因为断点续传影响实时数据的上传。

优选的，所述综合智能报警模块以文字告警弹窗、语音、音响、短信、告警画面推送、告警设备图元闪烁等方式向值班人员提示有告警发生，以便及时发现和处理，且对所有事项均有记录。

优选的，所述告警确认有延时确认、自动确认和人工确认三种。

优选的，所述数据传输过程中对数据进行加密处理。

与现有技术对比，本发明具备以下有益效果：

1、该智慧监管实时监测系统，部署“私有云”并运用一系列大数据工具，将全部新能源场站数据进行标准化存储，实现大数据应用、各系统数据交换共享，打造人、财、物的统一交互平台，解决“信息孤岛”，充分利用数据价值。

2、该智慧监管实时监测系统，通过区域集控中心模块的设置，能够对数据采集模块采集的数据进行预处理，提高上传数据的准确性，降低监控中心处理数据的量，提高该系统信息处理的效率，且在数据传输过程中，采用加密处理，提高该系统的安全性。

3、该智慧监管实时监测系统，可以实现集中化运行状态的远程监视，对电站运行数据进行综合统计分析，有助于对各电站进行更有效的管理，该系统通过数据挖掘、清洗、分析等手段对各新能源电站的生产运行数据进行实时采集与分析，并通过预警诊断等功能及早发现设备缺陷，便于运维人员提前设备缺陷，完成消缺工作，从而提高发电量。

附图说明

图1为本发明系统流程示意图。

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。

请参阅图1，本发明提供了一种智慧监管实时监测系统，该系统包括数据采集模块、区域集控中心模块、监控中心和综合智能报警模块，四个模块层层递进，使该系统能够对新能源场站进行实时监控，对各区域运行数据进行全面、多维度的统计分析，为运维人员提供全面的数据支持，并通过预警诊断等功能及早发现设备缺陷，便于运维人员提前设备缺陷，完成消缺工作，从而提高发电量。

本申请中的数据采集模块中采集数据包括逆变器数据采集、智能汇流箱数据采集、风力发电机组数据采集、升压站(配电所)数据采集、箱变数据采集、功率预测数据采集、功率控制数据采集、储能系统数据采集、电能计量信息采集、继电保护实时数据采集和卫星同步时钟数据采集，该系统支持处理的数据类型包括模拟量、开关量、电度量、事件顺序记录以及保护装置的动作信息和告警信息。

且该系统支持采集处理多种数据类型，支持的数据类型包括模拟量、开关量、电度量、事件顺序记录以及保护装置的动作信息、告警信息等。模拟量包括电压、电流、有功及无功功率、温度、风速、风向、辐照量等电气模拟量和非电气模拟量；开关量包括事故总信号、断路器及隔离开关的位置信号、设备状态信号、继电保护动作信号、火灾报警动作信号和各类故障信号的采集；关口表电量包括电表采集器上传的数据。

风电场采集的数据包括风机运行数据、风机部件数据、风机所有故障信息和风机控制信息。

光伏电站采集的数据信息有：采集环境检测仪数据。采集汇流箱数据、采集逆变器数据，如此设置，该系统对光伏组件、汇流箱、直流配电柜的重要信息量可进行远程集中监测，包括各支路电流、电压和功率。系统能够支持智能光跟踪支架管理，跟踪支架状态，能直观显示，对逆变器可进行远程集中监控，包括逆变器的启、停和各工作模式(最大功率点跟踪MPPT、恒功率、恒电压、恒电流)的切换控制。

升压站采集的数据为监测数据和控制数据，监测数据包括升压站的断路器位置信号、隔离开关位置信号、远方/就地控制信号、变压器分接头位置信号、箱变开关位置信号。电压、电流、有功功率、无功功率、功率因数、变压器温度等模拟量数据；控制数据包括线路、主变、无功补偿装置等相关断路器、隔离开关、分接头档位调节等控制功能。

且数据采集模块包含通信采集服务模块，信采集服务模块支持以太网络、4G无线(支持升级5G)、光纤、串口等多种通信方式、支持多种通信协议(如:IEC870-5-104、IEC870-5-101、Modbus-RTU、SFTP等)与不同厂家、不同型号的采集装置或系统进行双向数据交互，并可根据用户实际情况进行协议定制开发、支持模拟量、保护动作信号、开关变位信号的秒级信息采集和处理、支持通过专门的安全通信网关，实现数据端对端的安全传输和支持前置通信采集节点相互热备、故障监测和自动切换，通信采集服务模块的功能是实现区域集控中心模块和场站端的采集装置(如远动机等)进行双向数据交互和远程控制，数据采集模块通过通信采集服务模块能够把采集的数据上传至区域集控中心模块内，区域集控中心模块利用通信采集服务模块能够对数据采集模块进行远程控制。

通信采集服务模块可分布在不同计算机上，通过统筹协调工作共同完成一体化系统的数据采集任务并在全系统共享，实现对站内遥测信号、遥信信号、电能信号、告警信号、设备运行状态、环境监测信号等数据的远程采集、远程对时和设备的远程控制。满足对大数据流及时响应的需要，支持数据采集和处理应用的负载均衡处理，实现调度类信息、监控类信息的有效分流、满足各种传输场合的实时性要求。

在数据采集模块中，该系统配置通道配置管理功能，通过人机界面，用户可以管理配置管理下属所有场站的通信信道参数，包括：下属场站的通道名称、通信方式选择(如TCP或UDP等)、通信服务模式选择(服务端或客户端)、通信IP地址和端口、通道应用层协议(如IEC870-104、Modbus)、数据采集周期、方式、参数等信息；同时通道配置管理还提供诸如通道建立链接时间、断开链接时间、通道断开次数统计、误码率统计、通道链路当前状态(如正常、中断等)等诸多管理信息；如集控站投入运行后，有需接入新的厂站，用户可自行通过通道配置管理，将新厂站的通信参数和协议录入后，通信服务采集模块会自动实现与新厂站的自动信息交互。

该系统为通道配置管理提供信息点表管理功能，实现对遥测、遥信、遥脉(电能量)、遥控信息的配置管理功能。

通道配置有通信方式配置和通信参数配置两种模式，当通道为运营商或电力专线时，站端系统通常有固定IP地址时，这时可配置前置服务器为TCP-Client模式,前置服务器主动与站端系统进行通信链接；当通信介质为Internet或4G时，站端系统通常没有固定IP，这时可配置前置服务器为TCP-Server模式,前置服务器被动等待站端系统发起通信链接；通信参数配置方法为：配置前置节点服务器的IP地址和端口；为每个站端系统配置不同的IP地址和端口(代表一个物理通道)；为每个站端系统通道配置相应的通信协议，如：IEC104、Modbus等。

而当实现对站内运动或其他装置通信时，采用RTU配置，RTU配置的传输控制参数信息包括权书记采集周期。电能量采集周围、对时命令周期和对遥信、遥测、电能量、控制点号起始地址：该参数可以帮助灵活定义不同站端设备(或系统)不同的测点序号定义方式。

区域集控中心模块用于对区域内的数据采集模块采集的数据进行监控、管理、汇集并转发至监控中心，区域集控中心内包含数据处理模块，数据处理模块具备模拟量处理、状态量处理、电能量、非实测数据处理、质量码、计算及统计的功能，区域集控中心利用数据处理模块对采集到的各场站数据进行清洗、转换、计算并转发，以满足监控中心的需求，所述数据处理模块采用私有云的云计算方式，提高数据处理过程中的保密性。

通过上述设置可知，区域集控中心模块能够对数据采集模块采集的数据进行预处理，降低监控中心处理数据的难度及提高该系统的工作效率。

区域集控中心模块可以有多台服务台，且在该系统中，只有被配置“前置节点”的服务器上可以运行通信采集程序，通过该参数配置，可以实现：

1)可指定任意服务器为“前置节点”，具备通信采集功能；

2)可以配置多台“前置节点”服务器为一组，在组内指定某台服务器为默认主通信服务器，其它为备用通信服务器；

3)通信采集服务器运行时，只有默认主通信服务器采集的数据可以更新实时库，备用通信服务器只有探测到主通信服务器异常(宕机或网络中断)时，会自动切换升级为临时主通信服务器；

当默认主通信服务器恢复正常时，临时主通信服务器自动降级为备用通信服务器。

所述监控中心接收、分析并存储区域集控中心传输的数据，具备数据管理与挖掘、总体运行监控与指标分析、设备诊断分析及故障预警、技术监督和生产管理、技术与数据应用创新支撑的功能。

所述综合智能报警模块用于对该系统内的各类告警事件进行捕捉、判断和分析，并提供告警显示、告警压缩和查询管理功能。所述综合智能报警模块以文字告警弹窗、语音、音响、短信、告警画面推送、告警设备图元闪烁等方式向值班人员提示有告警发生，以便及时发现和处理，且对所有事项均有记录。所述告警确认有延时确认、自动确认和人工确认三种。

系统对所有模拟量、状态量和计算量均配置数据质量码，以反映数据的可靠程度和数据当时的运行情况，监控图形界面能根据数据质量码以相应的颜色显示数，质量码标签包括：无效：数据点值超过了模拟量的可能极限范围、网关装置对下链路已经断开后上送后台系统的数据等；通讯中断：装置、风机与前置之间的通讯链路已经断开，对应数据置此标志位；告警确认：数据变位或者越限后会在画面产生闪烁、音响效果，如果经过运行人员确认，对应标志位会被置上；人工置数：标明该点显示的数据值为人工输入值并禁止更新；处理允许：可人为在线修改，如果不选中状态，表明该点此时被抑制处理，不再接收前置上送数据进行处理和入库；告警允许：可人为在线修改，如果不选中状态，表明该点此时被抑制告警，以防止频繁告警干扰运行人员的正常监控；遥控/遥调允许：可人为在线修改，如果不选中状态，遥控/遥调点被禁止操作；带电标志：该设备处于带电状态；接地标志：该设备处于接地状态。未初始化数据：系统初运行原始未更新数据可疑数据：各种原因判断的有疑问数据；不刷新数据：不刷新时间超出设定范围的数据；多数据源替代数据。

该系统在数据传输过程中对数据进行加密处理，如利用SSL/TLS加密技术等，且数据传输过程中往往受到带宽的限制，该系统根据具体的场景需求如断点续传时开启相应的压缩传输模式，保证其他业务可以正常运行。平台应具有多种数据压缩方式，根据不同场景采用不同的数据压缩技术。数据压缩传输过程中应保证数据的准确度和完整性。

该系统具备断点续传的功能，断点续传数据存储周期根据实际需求设置，且若系统通讯时间中断存储周期设置天数以上，则仅存储最近数据存储周期内的数据，早于次日期的数据将被覆盖，当通信恢复时，系统可自动进行缓存数据的上传，并且可以自动分配实时数据与断点续传数据的传输通道及带宽，避免因为断点续传影响实时数据的上传。

例如，断电续传的存储周围设置为7天，若系统通讯时间中断7天以上，则仅存储最近7天的数据，早于次日期的数据将被覆盖，当通信恢复时，系统可自动进行缓存数据的上传。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (9)

1.一种智慧监管实时监测系统，包括数据采集模块、区域集控中心模块、监控中心和综合智能报警模块，其特征在于：

所述数据采集模块用于对新能源场站数据进行实时采集，所述数据采集模块包括通信采集服务模块，该模块用于实现区域集控中心模块和场站端的采集装置进行双向数据交互和远程控制；

所述区域集控中心模块用于对区域内的数据采集模块采集的数据进行监控、管理、汇集并转发至监控中心，所述区域集控中心内包含数据处理模块，所述数据处理模块具备模拟量处理、状态量处理、电能量、非实测数据处理、质量码、计算及统计的功能，所述数据处理模块采用私有云的云计算方式；

所述监控中心接收区域集控中心传输的数据，具备数据管理与挖掘、总体运行监控与指标分析、设备诊断分析及故障预警、技术监督和生产管理、技术与数据应用创新支撑的功能；

所述综合智能报警模块用于对该系统内的各类告警事件进行捕捉、判断和分析，并提供告警显示、告警压缩和查询管理功能。

2.根据权利要求1所述的一种智慧监管实时监测系统，其特征在于：所述通信采集服务模块支持多种通信方式、支持多种通信协议、支持模拟量、保护动作信号、开关变位信号的秒级信息采集和处理、支持通过专门的安全通信网关，实现数据端对端的安全传输和支持前置通信采集节点相互热备、故障监测和自动切换。

3.根据权利要求1所述的一种智慧监管实时监测系统，其特征在于：所述区域集控中心对采集到的各场站数据进行清洗、转换、计算并转发，以满足监控中心的需求，且在所述区域集控中心内只有配置“前置节点”的服务器可以运行通信采集程序。

4.根据权利要求1所述的一种智慧监管实时监测系统，其特征在于：所述系统提供通道配置管理功能，所述通道配置包括通信方式配置和通信参数配置；所述系统提供信息点表管理功能，实现对遥测、遥信、遥脉、遥控信息的配置管理功能，所述系统具有断电续传功能。

5.根据权利要求1所述的一种智慧监管实时监测系统，其特征在于：所述数据采集模块中采集数据包括逆变器数据采集、智能汇流箱数据采集、风力发电机组数据采集、升压站数据采集、箱变数据采集、功率预测数据采集、功率控制数据采集、储能系统数据采集、电能计量信息采集、继电保护实时数据采集和卫星同步时钟数据采集，该系统支持处理的数据类型包括模拟量、开关量、电度量、事件顺序记录以及保护装置的动作信息和告警信息。

6.根据权利要求4所述的一种智慧监管实时监测系统，其特征在于：所述断点续传数据存储周期根据实际需求设置，且若系统通讯时间中断存储周期设置天数以上，则仅存储最近数据存储周期内的数据，早于次日期的数据将被覆盖，当通信恢复时，系统可自动进行缓存数据的上传，并且可以自动分配实时数据与断点续传数据的传输通道及带宽，避免因为断点续传影响实时数据的上传。

7.根据权利要求4所述的一种智慧监管实时监测系统，其特征在于：所述综合智能报警模块以文字告警弹窗、语音、音响、短信、告警画面推送、告警设备图元闪烁等方式向值班人员提示有告警发生，以便及时发现和处理，且对所有事项均有记录。

8.根据权利要求4所述的一种智慧监管实时监测系统，其特征在于：所述告警确认有延时确认、自动确认和人工确认三种。

9.根据权利要求4所述的一种智慧监管实时监测系统，其特征在于：所述数据传输过程中对数据进行加密处理。