CN116865450A - 基于大数据驱动的变配电站智能监控系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及供电或配电系统领域，具体涉及基于大数据驱动的变配电站智能监控系统及方法，用于解决现有的基于大数据驱动的变配电站智能监控系统及方法无法对变配电站的运行情况进行监控，在运行的过程中出现故障难以及时发现，易造成严重的经济损失，也无法对电能管理区域进行监控，易于导致电力供需不平衡，配电重过载现象也极易发生的问题；该变配电站智能监控系统，包括以下模块：环境监控模块、数据分析模块、变配电站管理平台、智能调控模块以及配电监控模块；该变配电站智能监控方法通过大数据分析技术对变配电站的运行情况以及电能管理区域进行监控，实现变配电站的智能监测与诊断，保证了变配电站的安全性以及电能配送合理性。
Description
技术领域
本发明涉及供电或配电系统领域，具体涉及基于大数据驱动的变配电站智能监控系统及方法。
背景技术
随着电力需求的不断增长，变配电站作为电力系统的重要部分，其安全运行对于区域供电质量和稳定至关重要。然而，传统的变配电站监控方式往往难以实现远程监控和智能监测与诊断，给电力系统的运行带来一定的安全隐患。
申请号为CN202011397120.1的专利公开了一种基于大数据驱动的变配电站智能监控系统及方法，由变配电自动化监控系统和变配电站物联网智能监测系统组成，通过对局部放电监测、SF6泄漏检测、无线传感器等技术的研究和应用，利用大数据分析技术对监测数据进行分析，实现变配电站的远程监控和智能监测与诊断。本发明可有效确保变配电站的安全运行，保证区域供电质量和稳定，保障各类大型工厂、大型社区正常运作，但仍然存在以下不足之处：无法对变配电站的运行情况进行监控，在运行的过程中出现故障难以及时发现，易造成严重的经济损失，也无法对电能管理区域进行监控，易于导致电力供需不平衡，配电重过载现象也极易发生。
发明内容
为了克服上述的技术问题，本发明的目的在于提供基于大数据驱动的变配电站智能监控系统及方法：通过环境监控模块获取监控对象的环境状态参数，通过数据分析模块根据环境状态参数获得环境状态系数，通过变配电站管理平台根据环境状态系数生成环境调节指令或者配电监控指令，通过智能调控模块接收到环境调节指令对监控对象所处位置的环境温度和环境湿度进行调节，并对检修人员进行警示通过配电监控模块接收到配电监控指令后获取配电区的配电参数，通过数据分析模块根据配电参数获得配电系数，通过变配电站管理平台将配电系数与配电区间进行匹配，获得配电电压，通过智能调控模块接收到配电电压后按照配电电压对相对应的配电区进行输送电能，解决了现有的基于大数据驱动的变配电站智能监控系统及方法无法对变配电站的运行情况进行监控，在运行的过程中出现故障难以及时发现，易造成严重的经济损失，也无法对电能管理区域进行监控，易于导致电力供需不平衡，配电重过载现象也极易发生的问题。
本发明的目的可以通过以下技术方案实现：
基于大数据驱动的变配电站智能监控系统，包括：
环境监控模块，用于获取监控对象的环境状态参数，并将环境状态参数发送至数据分析模块；其中，环境状态参数包括温湿值WS、强频值QP以及差压值CY；
数据分析模块，用于根据环境状态参数获得环境状态系数HZ，并将环境状态系数HZ发送至变配电站管理平台；还用于根据配电参数获得配电系数PDi，并将配电系数PDi发送至变配电站管理平台；
变配电站管理平台，用于根据环境状态系数HZ生成环境调节指令或者配电监控指令，并将环境调节指令发送至智能调控模块，将配电监控指令发送至配电监控模块；还用于将配电系数PDi与配电区间进行匹配，获得配电电压，并将配电电压发送至智能调控模块；
智能调控模块，用于接收到环境调节指令对监控对象所处位置的环境温度和环境湿度进行调节，并对检修人员进行警示；还用于接收到配电电压后按照配电电压对相对应的配电区i进行输送电能；
配电监控模块，用于接收到配电监控指令后获取配电区i的配电参数，并将配电参数发送至数据分析模块；其中，配电参数包括数量值SL、面积值MJ以及距离值JL。
作为本发明进一步的方案：所述环境监控模块获取环境状态参数的具体过程如下：
获取监控对象所处位置的环境温度和环境湿度，并将其分别标记为境温值JW和境湿值JS，将境温值JW和境湿值JS代入公式WS＝j1×JW+j2×JS得到温湿值WS，其中，j1、j2分别为境温值JW和境湿值JS的预设比例系数，且j1+j2＝1，0＜j2＜j1＜1，取j1＝0.61，j2＝0.39；
获取监控对象产生的噪声的音强和频率，并将其分别标记为声强值SQ和声频值SP，将声强值SQ和声频值SP代入公式得到强频值QP，其中，s1、s2分别为声强值SQ和声频值SP的预设比例系数，且s1+s2＝1，0＜s1＜s2＜1，取s1＝0.43，s2＝0.57；
获取监控对象单位时间内的最大电压和最小电压，获得两者之间的差值，并将其标记为差压值CY；
将温湿值WS、强频值QP以及差压值CY发送至数据分析模块。
作为本发明进一步的方案：所述数据分析模块获得环境状态系数HZ的具体过程如下：
将温湿值WS、强频值QP以及差压值CY代入公式 得到环境状态系数HZ，其中,δ为误差调节因子，取β＝1.126，h1、h2、h3分别为差温值CW、振动值ZD以及振音值ZY的预设权重系数，且h2＞h1＞h3＞2.114，取h1＝2.58，h2＝2.89，h3＝2.25；
将环境状态系数HZ发送至变配电站管理平台。
作为本发明进一步的方案：所述数据分析模块获得配电系数PD i的具体过程如下：
将数量值SL、面积值MJ以及距离值JL代入公式得到配电系数PDi，其中,e为数学常数，k为误差调节因子，取k＝1.147，p1、p2、p3分别为数量值SL、面积值MJ以及距离值JL的预设权重系数，且p3＞p1＞p2＞1.125，取p1＝1.63，p2＝1.36，p3＝1.94；
将配电系数PDi发送至变配电站管理平台。
作为本发明进一步的方案：所述配电监控模块获取配电参数的具体过程如下：
接收到配电监控指令后获取变配电站所管理的区域，并将变配电站所管理的区域随机划分成若干个电能分配区域，并将其依次标记为配电区i，i＝1、……、n，n为自然数；
获取配电区i中的生活小区数量、办公场所数量以及工厂数量，并将其分别标记为区数值QS、公数值GS以及厂数值CS，将区数值QS、公数值GS以及厂数值CS代入公式SL＝α1×QS+α2×GS+α3×CS得到数量值SL，其中，α1、α2以及α3分别为区数值QS、公数值GS以及厂数值CS的预设比例系数，且α1+α2+α3＝1，0＜α2＜α1＜α3＜1，取α1＝0.35，α2＝0.27，α3＝0.38；
获取配电区i中的所有生活小区总面积、所有办公场所总面积以及所有工厂总面积，并将其分别标记为区面值QM、公面值GM以及厂面值CM，将区面值QM、公面值GM以及厂面值CM代入公式MJ＝β1×QM+β2×GM+β3×CM得到面积值MJ，其中，β1、β2以及β3分别为区面值QM、公面值GM以及厂面值CM的预设比例系数，且β1+β2+β3＝1，0＜β2＜β1＜β3＜1，取β1＝0.32，β2＝0.29，β3＝0.39；
获取变配电站的位置，并将其标记为配电点，获取配电点与所有生活小区之间的平均距离，并将其标记为区距值QJ，获取配电点与所有办公场所之间的平均距离，并将其标记为公距值GJ，获取配电点与所有工厂之间的平均距离，并将其标记为厂距值CJ，将区距值QJ、公距值GJ以及厂距值CJ代入公式JL＝γ1×QJ+γ2×GJ+γ3×CJ得到距离值JL，其中，γ1、γ2以及γ3分别为区距值QJ、公距值GJ以及厂距值CJ的预设比例系数，且γ1+γ2+γ3＝1，0＜γ2＜γ1＜γ3＜1，取γ1＝0.34，γ2＝0.25，γ3＝0.41；
将数量值SL、面积值MJ以及距离值JL发送至数据分析模块。
作为本发明进一步的方案：基于大数据驱动的变配电站智能监控方法，包括以下步骤：
步骤一：环境监控模块获取监控对象的环境状态参数，并将环境状态参数发送至数据分析模块；
步骤二：数据分析模块根据环境状态参数获得环境状态系数HZ，并将环境状态系数HZ发送至变配电站管理平台；
步骤三：变配电站管理平台根据环境状态系数HZ生成环境调节指令或者配电监控指令，并将环境调节指令发送至智能调控模块，将配电监控指令发送至配电监控模块；
步骤四：智能调控模块接收到环境调节指令对监控对象所处位置的环境温度和环境湿度进行调节，并对检修人员进行警示；
步骤五：配电监控模块接收到配电监控指令后获取配电区i的配电参数，并将配电参数发送至数据分析模块；
步骤六：数据分析模块根据配电参数获得配电系数PD i，并将配电系数PDi发送至变配电站管理平台；
步骤七：变配电站管理平台将配电系数PDi与配电区间进行匹配，获得配电电压，并将配电电压发送至智能调控模块；
步骤八：智能调控模块接收到配电电压后按照配电电压对相对应的配电区i进行输送电能。
本发明的有益效果：
本发明的基于大数据驱动的变配电站智能监控系统及方法，通过环境监控模块获取监控对象的环境状态参数，通过数据分析模块根据环境状态参数获得环境状态系数，通过变配电站管理平台根据环境状态系数生成环境调节指令或者配电监控指令，通过智能调控模块接收到环境调节指令对监控对象所处位置的环境温度和环境湿度进行调节，并对检修人员进行警示通过配电监控模块接收到配电监控指令后获取配电区的配电参数，通过数据分析模块根据配电参数获得配电系数，通过变配电站管理平台将配电系数与配电区间进行匹配，获得配电电压，通过智能调控模块接收到配电电压后按照配电电压对相对应的配电区进行输送电能；该变配电站智能监控系统首先对变配电站所处的环境以及自身状态进行检测，获得环境状态参数，并根据环境状态参数获得的环境状态系数能够综合衡量变配电站的所处环境以及自身状态的异常程度，且环境状态系数越大表示异常程度越高，当异常程度高时进行自动调控或者通知检修人员进行检修，当异常程度低时表示运行正常，可以进行正常配电，之后对变配电站的电能管理区域进行检测，获得配电参数，根据配电参数获得的配电系数表示电能配送难易程度，且配电系数越大表示配电难度越高，之后根据配电系数自动调控配电电压；该变配电站智能监控方法通过大数据分析技术对变配电站的运行情况以及电能管理区域进行监控，实现变配电站的智能监测与诊断，保证了变配电站的安全性以及电能配送合理性。
附图说明
下面结合附图对本发明作进一步的说明。
图1是本发明中基于大数据驱动的变配电站智能监控系统的原理框图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例，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作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。
实施例1：
请参阅图1所示，本实施例为基于大数据驱动的变配电站智能监控系统，包括以下模块：环境监控模块、数据分析模块、变配电站管理平台、智能调控模块以及配电监控模块；
其中，所述环境监控模块用于获取监控对象的环境状态参数，并将环境状态参数发送至数据分析模块；其中，环境状态参数包括温湿值、强频值以及差压值；
其中，所述数据分析模块用于根据环境状态参数获得环境状态系数，并将环境状态系数发送至变配电站管理平台；还用于根据配电参数获得配电系数，并将配电系数发送至变配电站管理平台；
其中，所述变配电站管理平台用于根据环境状态系数生成环境调节指令或者配电监控指令，并将环境调节指令发送至智能调控模块，将配电监控指令发送至配电监控模块；还用于将配电系数与配电区间进行匹配，获得配电电压，并将配电电压发送至智能调控模块；
其中，所述智能调控模块用于接收到环境调节指令对监控对象所处位置的环境温度和环境湿度进行调节，并对检修人员进行警示；还用于接收到配电电压后按照配电电压对相对应的配电区进行输送电能；
其中，所述配电监控模块用于接收到配电监控指令后获取配电区的配电参数，并将配电参数发送至数据分析模块；其中，配电参数包括数量值、面积值以及距离值。
实施例2：
请参阅图1所示，本实施例为基于大数据驱动的变配电站智能监控方法，包括以下步骤：
步骤s1：环境监控模块将需要进行监控的变配电站标记为监控对象；
步骤s2：环境监控模块获取监控对象所处位置的环境温度和环境湿度，并将其分别标记为境温值JW和境湿值JS，将境温值JW和境湿值JS代入公式WS＝j1×JW+j2×JS得到温湿值WS，其中，j1、j2分别为境温值JW和境湿值JS的预设比例系数，且j1+j2＝1，0＜j2＜j1＜1，取j1＝0.61，j2＝0.39；
步骤s3：环境监控模块获取监控对象产生的噪声的音强和频率，并将其分别标记为声强值SQ和声频值SP，将声强值SQ和声频值SP代入公式得到强频值QP，其中，s1、s2分别为声强值SQ和声频值SP的预设比例系数，且s1+s2＝1，0＜s1＜s2＜1，取s1＝0.43，s2＝0.57；
步骤s4：环境监控模块获取监控对象单位时间内的最大电压和最小电压，获得两者之间的差值，并将其标记为差压值CY；
步骤s5：环境监控模块将温湿值WS、强频值QP以及差压值CY发送至数据分析模块；
步骤s6：数据分析模块将温湿值WS、强频值QP以及差压值CY代入公式 得到环境状态系数HZ，其中,δ为误差调节因子，取β＝1.126，h1、h2、h3分别为差温值CW、振动值ZD以及振音值ZY的预设权重系数，且h2＞h1＞h3＞2.114，取h1＝2.58，h2＝2.89，h3＝2.25；
步骤s7：数据分析模块将环境状态系数HZ发送至变配电站管理平台；
步骤s8：变配电站管理平台将环境状态系数HZ与预设的环境状态阈值HZy进行比较：若环境状态系数HZ＞环境状态阈值HZy，则生成环境调节指令，并将环境调节指令发送至智能调控模块；若环境状态系数HZ≤环境状态阈值HZy，则生成配电监控指令，并将配电监控指令发送至配电监控模块；
步骤s9：智能调控模块接收到环境调节指令利用新风系统将监控对象所处位置的环境温度和环境湿度进行调节，分别调节至预设的标准温度和标准湿度，调节完成后，将环境状态系数HZ与预设的环境状态阈值HZy进行比较：若环境状态系数HZ＞环境状态阈值HZy，则生成状态检修指令，并将状态检修指令发送至检修人员的手机app，并控制手机app弹窗同时响铃警报；
步骤s10：配电监控模块接收到配电监控指令后获取变配电站所管理的区域，并将变配电站所管理的区域随机划分成若干个电能分配区域，并将其依次标记为配电区i，i＝1、……、n，n为自然数；
步骤s11：配电监控模块获取配电区i中的生活小区数量、办公场所数量以及工厂数量，并将其分别标记为区数值QS、公数值GS以及厂数值CS，将区数值QS、公数值GS以及厂数值CS代入公式SL＝α1×QS+α2×GS+α3×CS得到数量值SL，其中，α1、α2以及α3分别为区数值QS、公数值GS以及厂数值CS的预设比例系数，且α1+α2+α3＝1，0＜α2＜α1＜α3＜1，取α1＝0.35，α2＝0.27，α3＝0.38；
步骤s12：配电监控模块获取配电区i中的所有生活小区总面积、所有办公场所总面积以及所有工厂总面积，并将其分别标记为区面值QM、公面值GM以及厂面值CM，将区面值QM、公面值GM以及厂面值CM代入公式MJ＝β1×QM+β2×GM+β3×CM得到面积值MJ，其中，β1、β2以及β3分别为区面值QM、公面值GM以及厂面值CM的预设比例系数，且β1+β2+β3＝1，0＜β2＜β1＜β3＜1，取β1＝0.32，β2＝0.29，β3＝0.39；
步骤s13：配电监控模块获取变配电站的位置，并将其标记为配电点，获取配电点与所有生活小区之间的平均距离，并将其标记为区距值QJ，获取配电点与所有办公场所之间的平均距离，并将其标记为公距值GJ，获取配电点与所有工厂之间的平均距离，并将其标记为厂距值CJ，将区距值QJ、公距值GJ以及厂距值CJ代入公式JL＝γ1×QJ+γ2×GJ+γ3×CJ得到距离值JL，其中，γ1、γ2以及γ3分别为区距值QJ、公距值GJ以及厂距值CJ的预设比例系数，且γ1+γ2+γ3＝1，0＜γ2＜γ1＜γ3＜1，取γ1＝0.34，γ2＝0.25，γ3＝0.41；
步骤s14：配电监控模块将数量值SL、面积值MJ以及距离值JL发送至数据分析模块；
步骤s15：数据分析模块将数量值SL、面积值MJ以及距离值JL代入公式 得到配电系数PDi，其中,e为数学常数，k为误差调节因子，取k＝1.147，p1、p2、p3分别为数量值SL、面积值MJ以及距离值JL的预设权重系数，且p3＞p1＞p2＞1.125，取p1＝1.63，p2＝1.36，p3＝1.94；
步骤s16：数据分析模块将配电系数PD i发送至变配电站管理平台；
步骤s17：变配电站管理平台将配电系数PDi与配电区间进行匹配，配电区间PQ的取值范围为[Qo，Qo+1)，其中，Qo+1＞Qo，o为自然数，且每一个配电区间PQ对应一个配电电压，若配电系数PDi∈[Qo，Qo+1)，则将配电系数PDi对应的配电电压发送至智能调控模块；
步骤s18：智能调控模块接收到配电电压后按照配电电压对相对应的配电区i进行输送电能。
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。
以上内容仅仅是对本发明所作的举例和说明，所属本技术领域的技术人员对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离发明或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。
Claims (6)
1.基于大数据驱动的变配电站智能监控系统，其特征在于，包括：
环境监控模块，用于获取监控对象的环境状态参数，并将环境状态参数发送至数据分析模块；其中，环境状态参数包括温湿值、强频值以及差压值；
数据分析模块，用于根据环境状态参数获得环境状态系数，并将环境状态系数发送至变配电站管理平台；还用于根据配电参数获得配电系数，并将配电系数发送至变配电站管理平台；
变配电站管理平台，用于根据环境状态系数生成环境调节指令或者配电监控指令，并将环境调节指令发送至智能调控模块，将配电监控指令发送至配电监控模块；还用于将配电系数与配电区间进行匹配，获得配电电压，并将配电电压发送至智能调控模块；
智能调控模块，用于接收到环境调节指令对监控对象所处位置的环境温度和环境湿度进行调节，并对检修人员进行警示；还用于接收到配电电压后按照配电电压对相对应的配电区进行输送电能；
配电监控模块，用于接收到配电监控指令后获取配电区的配电参数，并将配电参数发送至数据分析模块；其中，配电参数包括数量值、面积值以及距离值。
2.根据权利要求1所述的基于大数据驱动的变配电站智能监控系统，其特征在于，所述环境监控模块获取环境状态参数的具体过程如下：
获取监控对象所处位置的环境温度和环境湿度，并将其分别标记为境温值和境湿值，将境温值和境湿值经过分析得到温湿值；
获取监控对象产生的噪声的音强和频率，并将其分别标记为声强值和声频值，将声强值和声频值经过分析得到强频值；
获取监控对象单位时间内的最大电压和最小电压，获得两者之间的差值，并将其标记为差压值；
将温湿值、强频值以及差压值发送至数据分析模块。
3.根据权利要求1所述的基于大数据驱动的变配电站智能监控系统，其特征在于，所述数据分析模块获得环境状态系数的具体过程如下：
将温湿值、强频值以及差压值经过分析得到环境状态系数；
将环境状态系数发送至变配电站管理平台。
4.根据权利要求1所述的基于大数据驱动的变配电站智能监控系统，其特征在于，所述数据分析模块获得配电系数的具体过程如下：
将数量值、面积值以及距离值经过分析得到配电系数；
将配电系数发送至变配电站管理平台。
5.根据权利要求1所述的基于大数据驱动的变配电站智能监控系统，其特征在于，所述配电监控模块获取配电参数的具体过程如下：
接收到配电监控指令后获取变配电站所管理的区域，并将变配电站所管理的区域随机划分成若干个电能分配区域，并将其依次标记为配电区；
获取配电区中的生活小区数量、办公场所数量以及工厂数量，并将其分别标记为区数值、公数值以及厂数值，将区数值、公数值以及厂数值经过分析得到数量值；
获取配电区中的所有生活小区总面积、所有办公场所总面积以及所有工厂总面积，并将其分别标记为区面值、公面值以及厂面值，将区面值、公面值以及厂面值经过分析得到面积值；
获取变配电站的位置，并将其标记为配电点，获取配电点与所有生活小区之间的平均距离，并将其标记为区距值，获取配电点与所有办公场所之间的平均距离，并将其标记为公距值，获取配电点与所有工厂之间的平均距离，并将其标记为厂距值，将区距值、公距值以及厂距值经过分析得到距离值；
将数量值、面积值以及距离值发送至数据分析模块。
6.基于大数据驱动的变配电站智能监控方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一：环境监控模块获取监控对象的环境状态参数，并将环境状态参数发送至数据分析模块；
步骤二：数据分析模块根据环境状态参数获得环境状态系数，并将环境状态系数发送至变配电站管理平台；
步骤三：变配电站管理平台根据环境状态系数生成环境调节指令或者配电监控指令，并将环境调节指令发送至智能调控模块，将配电监控指令发送至配电监控模块；
步骤四：智能调控模块接收到环境调节指令对监控对象所处位置的环境温度和环境湿度进行调节，并对检修人员进行警示；
步骤五：配电监控模块接收到配电监控指令后获取配电区的配电参数，并将配电参数发送至数据分析模块；
步骤六：数据分析模块根据配电参数获得配电系数，并将配电系数发送至变配电站管理平台；
步骤七：变配电站管理平台将配电系数与配电区间进行匹配，获得配电电压，并将配电电压发送至智能调控模块；
步骤八：智能调控模块接收到配电电压后按照配电电压对相对应的配电区进行输送电能。
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