CN117767536A - 一种电力设备管理数字化监测系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明一种电力设备管理数字化监测系统及方法，属于电力设备管理技术领域，所述系统包括：数据采集模块在设备侧节点采集电力设备运行数据；数据传输模块将采集的电力设备运行数据传输给状态估算模块；传输检测模块对数据传输模块的工作状态进行检测；状态估算模块对电力设备运行数据进行状态估算修正，对电力设备是否存在故障进行初步判定；运算模块对状态估算模块的初步判定结果进一步运算，确定电力设备是否存在故障并输出。本发明实现电力设备运行状态的实时监测，及时发现故障，并能够将设备的运行状态和故障位置进行数字化输出，节省人力且提高准确率，提高电力系统处理突发事故的能力，实现数据传输的可靠性以及提高了电力系统运维效率。
Description
技术领域
本发明属于电力设备管理技术领域，具体涉及一种电力设备管理数字化监测系统及方法。
背景技术
传统的电力设备的管理和监测大多依靠人工进行，耗费了大量的人力，尤其是监测方法，需要人工巡查，不仅劳动强度大，还容易出现盲点和纰漏。随着数字化技术的发展，出现了一系列电力设备管理平台，但在很多电力场合存在新旧设备糅杂，智能化水平参差不齐，监测标准也不一样，缺乏统一的平台对电力设备的工作状态进行管理，在电力设备出现故障时也无法快速进行定位，运维效率低。
现有的电力设备管理平台面对繁杂的电力设备，一方面由于标准不统一经常出现数据传输的不准确，可靠性低，另一方面不能进行电力设备运行状态的正确评估，导致在出现电网故障无法准确定位，事故处理能力低。
综上，传统的电力设备管理由于依靠人工，效率低，现有的电路设备管理平台面对标准不统一的电力设备，在数据传输中可靠性低，在故障定位中准确性低，不能满足电力设备的高效数字化管理需求。
此为现有技术的不足，因此，针对现有技术中的上述缺陷，提供一种电力设备管理数字化监测系统及方法，是非常有必要的。
发明内容
针对现有技术的上述传统的电力设备管理由于依靠人工效率低，现有的电路设备管理平台面对标准不统一的电力设备，在数据传输中可靠性低，在故障定位中准确性低的缺陷，本发明提供一种电力设备管理数字化监测系统及方法，以解决上述技术问题。
第一方面，本发明提供一种电力设备管理数字化监测系统，包括：
数据采集模块，用于在设备侧节点采集电力设备运行数据；
数据传输模块，用于将数据采集模块采集的电力设备运行数据传输给状态估算模块；
传输检测模块，用于对数据传输模块的工作状态进行检测；
状态估算模块，用于对电力设备运行数据进行状态估算修正，对电力设备是否存在故障进行初步判定；
运算模块，用于对状态估算模块的初步判定结果进一步运算，确定电力设备是否存在故障并输出。
进一步地，还包括：
数字化处理模块，用于对运算模块输出的电力设备故障分析结果进行数字化处理；
辅助管理模块，用于对数字化的电力设备故障分析结果进行数据整理和展示。
进一步地，数据传输模块连接有云平台，将传输的电力设备运行数据同时保存到云平台。
进一步地，数据传输模块包括互为备用的第一传输单元和第二传输单元；
第一传输单元和第二传输单元的网卡地址均按照设定规则映射成以太网地址，且在两个传输单元均启动MRTP进程；
数据传输模块通过第一传输单元或第二传输单元的MRTP进程进行数据有效性检测，将当前数据的报文序号与前次报文序号进行比对；
若当前数据报文序号小于前次报文序号，则对当前数据进行丢弃；
若当前数据报文序号等于前次报文序号，则进行正常数据传输；
若当前数据报文序号大于前次报文序号，则判定数据丢包，向数据采集模块发起数据重传请求。
进一步地，传输检测模块包括接收数据缓冲区单元和发送数据缓冲区单元；
发送数据缓冲区单元，用于存储设定数量的数据报文，并对数据进行发送前的加密处理；
接收数据缓冲区单元，用于存储设定数量的数据报文，并对接收数据进行打包加入序号后送入数据传输模块的缓冲区。数据传输模块的MRTP进程接收到接收缓冲区单元发送到自身缓冲区的数据后，检测数据有效性，并在数据有效时进行处理。
进一步地，状态估算模块包括：
数据接收单元，用于接收数据传输模块传输的电力设备运行数据；
状态估计器单元，用于根据电力设备运行数据对行电力系统实际结构进行估计以及对电力设备运行状态进行评估，以修正不良数据，减小上传数据误差；
实时数据库，用于对状态估计器单元的估计数据进行储存。
进一步地，运算模块包括：
实时数据潮流计算单元，用于根据电力设备运行数据中电网的接线方式及电压、电流及功率参数进行电力系统稳态运行各母线电压、各支路电流与功率及网损数据计算，并根据计算结果判断是否存在故障及对应故障类型；
历史断面数据潮流计算单元，用于计算电力系统的无功损耗和净利益，确定电力设备运行的起始容量、电阻及电感参数。
进一步地，数字化处理模块包括：
数据接收层单元，用于从运算模块接收数据，完成与电力系统对话；
数据计算层单元，用于接收数据服务请求，进行数字化计算，并将计算结果进行反馈；
数据服务层单元，用于进行数据的组织及存储任务，并按照预先设定方式将数据发送至作为电网应用模块的辅助管理模块。
第二方面，本发明提供一种电力设备管理数字化监测方法，包括如下步骤：
S1.在设备侧节点采集电力设备运行数据，并将数据进行传输，同时对传输过程进行检测；
S2.接收传输的电力设备运行数据，进行状态故障修正，完成对电力设备是否存在故障的初步判定，再对初步判定结果进一步运算，确定电力设备是否存在故障并输出；
S 3.对电力设备故障分析结果进行数字化处理后，再进行数据整理和展示。
进一步地，步骤S1具体步骤如下：
S11.在设备侧布设采集设备，通过采集设备采集电力设备运行数据；
S12.数据传输模块使用互为备用双网卡节点进行数据传输，并在每个网卡节点均设置MRTP进程；
S13.作为主节点网卡的MRTP进程进行数据有效性检测，将当前数据的报文序号与前次报文序号进行比对；
若当前数据报文序号小于前次报文序号，则进入步骤S14；
若当前数据报文序号等于前次报文序号，则进入步骤S16；
若当前数据报文序号大于前次报文序号，则进入步骤S15；
S14.对当前数据进行丢弃，结束；
S15.判定数据丢包，向数据采集模块发起数据重传请求，结束；
S16.进行正常数据传输，同时将传输数据保存到云平台；
步骤S2具体步骤如下：
S21.接收传输的电力设备运行数据，对行电力系统实际结构进行估计以及对电力设备运行状态进行评估，以修正不良数据，减小上传数据误差；
S22.对轨迹数据进行储存；
S23.根据电力设备运行数据中电网的接线方式及电压、电流及功率参数进行电力系统稳态运行各母线电压、各支路电流与功率及网损数据计算，并根据计算结果判断是否存在故障及对应故障类型；
S24.计算电力系统的无功损耗和净利益，确定电力设备运行的起始容量、电阻及电感参数；
步骤S3具体步骤如下：
S 31.接收完成计算的电力设备运行数据，完成与电力系统对话；
S 32.接收电网应用模块的数据服务请求，进行数字化计算；
S 33.进行数据的组织及存储任务，并按照预先设定方式将数据反馈给作为电网应用模块的辅助管理模块进行数据整理和展示。
本发明的有益效果在于：
本发明提供的电力设备管理数字化监测系统及方法，实现电力设备运行状态的实时监测，及时发现故障，并能够将设备的运行状态和故障位置进行数字化输出，以辅助工作人员进行数字化管理，节省人力且提高准确率，提高电力系统处理突发事故的能力；通过传输检测模块提高了数据传输的可靠性，云平台实现数据实时上传，便于工作人员对数据的查看分析和追溯，提高了电力系统运维效率。
此外，本发明设计原理可靠，结构简单，具有非常广泛的应用前景。
由此可见，本发明与现有技术相比，具有突出的实质性特点和显著的进步，其实施的有益效果也是显而易见的。
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，对于本领域普通技术人员而言，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是本发明电力设备管理数字化监测系统示意图。
图2是本发明电力设备管理数字化监测方法一个实施例的流程示意图。
图3为本发明电力设备管理数字化监测方法另一个实施例的流程示意图。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明中的技术方案，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，都应当属于本发明保护的范围。
实施例1：
如图1所示，本发明提供一种电力设备管理数字化监测系统，包括：
数据采集模块，用于在设备侧节点采集电力设备运行数据；
数据传输模块，用于将数据采集模块采集的电力设备运行数据传输给状态估算模块；
传输检测模块，用于对数据传输模块的工作状态进行检测；
状态估算模块，用于对电力设备运行数据进行状态估算修正，对电力设备是否存在故障进行初步判定；
运算模块，用于对状态估算模块的初步判定结果进一步运算，确定电力设备是否存在故障并输出；
数字化处理模块，用于对运算模块输出的电力设备故障分析结果进行数字化处理；
辅助管理模块，用于对数字化的电力设备故障分析结果进行数据整理和展示。
实施例2：
如图1所示，本发明提供一种电力设备管理数字化监测系统，包括：
数据采集模块，用于在设备侧节点采集电力设备运行数据；
数据传输模块，用于将数据采集模块采集的电力设备运行数据传输给状态估算模块；数据传输模块基于TCP协议并搭载MRTP协议进行设计，为平台数字化处理模块提供相关的电力数据服务；数据传输模块包括互为备用的第一传输单元和第二传输单元；
第一传输单元和第二传输单元的网卡地址均按照设定规则映射成以太网地址，且在两个传输单元均启动MRTP进程；
数据传输模块通过第一传输单元或第二传输单元的MRTP进程进行数据有效性检测，将当前数据的报文序号与前次报文序号进行比对；
若当前数据报文序号小于前次报文序号，则对当前数据进行丢弃；
若当前数据报文序号等于前次报文序号，则进行正常数据传输；
若当前数据报文序号大于前次报文序号，则判定数据丢包，向数据采集模块发起数据重传请求；
传输检测模块，用于对数据传输模块的工作状态进行检测；数据传输模块连接有云平台，将传输的电力设备运行数据同时保存到云平台；传输检测模块包括接收数据缓冲区单元和发送数据缓冲区单元；
发送数据缓冲区单元，用于存储设定数量的数据报文，并对数据进行发送前的加密处理；
接收数据缓冲区单元，用于存储设定数量的数据报文，并对接收数据进行打包加入序号后送入数据传输模块的缓冲区；
状态估算模块，用于对电力设备运行数据进行状态估算修正，对电力设备是否存在故障进行初步判定；状态估算模块包括：
数据接收单元，用于接收数据传输模块传输的电力设备运行数据；
状态估计器单元，用于根据电力设备运行数据对行电力系统实际结构进行估计以及对电力设备运行状态进行评估，以修正不良数据，减小上传数据误差；
实时数据库，用于对状态估计器单元的估计数据进行储存；
运算模块，用于对状态估算模块的初步判定结果进一步运算，确定电力设备是否存在故障并输出；运算模块包括：
实时数据潮流计算单元，用于根据电力设备运行数据中电网的接线方式及电压、电流及功率参数进行电力系统稳态运行各母线电压、各支路电流与功率及网损数据计算，并根据计算结果判断是否存在故障及对应故障类型；
历史断面数据潮流计算单元，用于计算电力系统的无功损耗和净利益，确定电力设备运行的起始容量、电阻及电感参数；
数字化处理模块，用于对运算模块输出的电力设备故障分析结果进行数字化处理；数字化处理模块包括：
数据接收层单元，用于从运算模块接收数据，完成与电力系统对话；
数据计算层单元，用于接收数据服务请求，进行数字化计算，并将计算结果进行反馈；
数据服务层单元，用于进行数据的组织及存储任务，并按照预先设定方式将数据发送至作为电网应用模块的辅助管理模块；
辅助管理模块，包括数据管理单元和数据展示单元，用于对数字化的电力设备故障分析结果进行数据整理和展示。
实施例3：
如图2所示，本发明提供一种电力设备管理数字化监测方法，包括如下步骤：
S1.在设备侧节点采集电力设备运行数据，并将数据进行传输，同时对传输过程进行检测；
S2.接收传输的电力设备运行数据，进行状态故障修正，完成对电力设备是否存在故障的初步判定，再对初步判定结果进一步运算，确定电力设备是否存在故障并输出；
S 3.对电力设备故障分析结果进行数字化处理后，再进行数据整理和展示。
实施例4：
如图3所示，本发明提供一种电力设备管理数字化监测方法，包括如下步骤：
S1.在设备侧节点采集电力设备运行数据，并将数据进行传输，同时对传输过程进行检测；步骤S1具体步骤如下：
S11.在设备侧布设采集设备，通过采集设备采集电力设备运行数据；
S12.数据传输模块使用互为备用双网卡节点进行数据传输，并在每个网卡节点均设置MRTP进程；
S13.作为主节点网卡的MRTP进程进行数据有效性检测，将当前数据的报文序号与前次报文序号进行比对；
若当前数据报文序号小于前次报文序号，则进入步骤S14；
若当前数据报文序号等于前次报文序号，则进入步骤S16；
若当前数据报文序号大于前次报文序号，则进入步骤S15；
S14.对当前数据进行丢弃，结束；
S15.判定数据丢包，向数据采集模块发起数据重传请求，结束；
S16.进行正常数据传输，同时将传输数据保存到云平台；
S2.接收传输的电力设备运行数据，进行状态故障修正，完成对电力设备是否存在故障的初步判定，再对初步判定结果进一步运算，确定电力设备是否存在故障并输出；步骤S2具体步骤如下：
S21.接收传输的电力设备运行数据，对行电力系统实际结构进行估计以及对电力设备运行状态进行评估，以修正不良数据，减小上传数据误差；
S22.对轨迹数据进行储存；
S23.根据电力设备运行数据中电网的接线方式及电压、电流及功率参数进行电力系统稳态运行各母线电压、各支路电流与功率及网损数据计算，并根据计算结果判断是否存在故障及对应故障类型；
S24.计算电力系统的无功损耗和净利益，确定电力设备运行的起始容量、电阻及电感参数；
S 3.对电力设备故障分析结果进行数字化处理后，再进行数据整理和展示；步骤S3具体步骤如下：
S 31.接收完成计算的电力设备运行数据，完成与电力系统对话；
S 32.接收电网应用模块的数据服务请求，进行数字化计算；
S 33.进行数据的组织及存储任务，并按照预先设定方式将数据反馈给作为电网应用模块的辅助管理模块进行数据整理和展示。
在某些实施例中，在步骤S16的正常数据传输前后进行传输检测，在数据传输前，通过传输检测模块存储设定数量的数据报文，对数据进行发送前的加密处理；在数据传输后，通过传输检测模块存储设定数量的数据报文，对接收数据进行打包加入序号后进行传输前的缓冲，由数据传输模块的MRTP进程接收到接收缓冲区单元发送到缓冲区的数据后，检测数据有效性，并在数据有效时进行传输处理。
尽管通过参考附图并结合优选实施例的方式对本发明进行了详细描述，但本发明并不限于此。在不脱离本发明的精神和实质的前提下，本领域普通技术人员可以对本发明的实施例进行各种等效的修改或替换，而这些修改或替换都应在本发明的涵盖范围内/任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。
Claims (10)
1.一种电力设备管理数字化监测系统，其特征在于，包括：
数据采集模块，用于在设备侧节点采集电力设备运行数据；
数据传输模块，用于将数据采集模块采集的电力设备运行数据传输给状态估算模块；
传输检测模块，用于对数据传输模块的工作状态进行检测；
状态估算模块，用于对电力设备运行数据进行状态估算修正，对电力设备是否存在故障进行初步判定；
运算模块，用于对状态估算模块的初步判定结果进一步运算，确定电力设备是否存在故障并输出。
2.如权利要求1所述的电力设备管理数字化监测系统，其特征在于，还包括：
数字化处理模块，用于对运算模块输出的电力设备故障分析结果进行数字化处理；
辅助管理模块，用于对数字化的电力设备故障分析结果进行数据整理和展示。
3.如权利要求1所述的电力设备管理数字化监测系统，其特征在于，数据传输模块连接有云平台，将传输的电力设备运行数据同时保存到云平台。
4.如权利要求1所述的电力设备管理数字化监测系统，其特征在于，数据传输模块包括互为备用的第一传输单元和第二传输单元；
第一传输单元和第二传输单元的网卡地址均按照设定规则映射成以太网地址，且在两个传输单元均启动MRTP进程；
数据传输模块通过第一传输单元或第二传输单元的MRTP进程进行数据有效性检测，将当前数据的报文序号与前次报文序号进行比对；
若当前数据报文序号小于前次报文序号，则对当前数据进行丢弃；
若当前数据报文序号等于前次报文序号，则进行正常数据传输；
若当前数据报文序号大于前次报文序号，则判定数据丢包，向数据采集模块发起数据重传请求。
5.如权利要求1所述的电力设备管理数字化监测系统，其特征在于，传输检测模块包括接收数据缓冲区单元和发送数据缓冲区单元；
发送数据缓冲区单元，用于存储设定数量的数据报文，并对数据进行发送前的加密处理；
接收数据缓冲区单元，用于存储设定数量的数据报文，并对接收数据进行打包加入序号后送入数据传输模块的缓冲区。
6.如权利要求1所述的电力设备管理数字化监测系统，其特征在于，状态估算模块包括：
数据接收单元，用于接收数据传输模块传输的电力设备运行数据；
状态估计器单元，用于根据电力设备运行数据对行电力系统实际结构进行估计以及对电力设备运行状态进行评估，以修正不良数据，减小上传数据误差；
实时数据库，用于对状态估计器单元的估计数据进行储存。
7.如权利要求1所述的电力设备管理数字化监测系统，其特征在于，运算模块包括：
实时数据潮流计算单元，用于根据电力设备运行数据中电网的接线方式及电压、电流及功率参数进行电力系统稳态运行各母线电压、各支路电流与功率及网损数据计算，并根据计算结果判断是否存在故障及对应故障类型；
历史断面数据潮流计算单元，用于计算电力系统的无功损耗和净利益，确定电力设备运行的起始容量、电阻及电感参数。
8.如权利要求2所述的电力设备管理数字化监测系统，其特征在于，数字化处理模块包括：
数据接收层单元，用于从运算模块接收数据，完成与电力系统对话；
数据计算层单元，用于接收数据服务请求，进行数字化计算，并将计算结果进行反馈；
数据服务层单元，用于进行数据的组织及存储任务，并按照预先设定方式将数据发送至作为电网应用模块的辅助管理模块。
9.一种电力设备管理数字化监测方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1.在设备侧节点采集电力设备运行数据，并将数据进行传输，同时对传输过程进行检测；
S2.接收传输的电力设备运行数据，进行状态故障修正，完成对电力设备是否存在故障的初步判定，再对初步判定结果进一步运算，确定电力设备是否存在故障并输出；
S 3.对电力设备故障分析结果进行数字化处理后，再进行数据整理和展示。
10.如权利要求9所述的电力设备管理数字化监测方法，其特征在于，步骤S1具体步骤如下：
S11.在设备侧布设采集设备，通过采集设备采集电力设备运行数据；
S12.数据传输模块使用互为备用双网卡节点进行数据传输，并在每个网卡节点均设置MRTP进程；
S13.作为主节点网卡的MRTP进程进行数据有效性检测，将当前数据的报文序号与前次报文序号进行比对；
若当前数据报文序号小于前次报文序号，则进入步骤S14；
若当前数据报文序号等于前次报文序号，则进入步骤S16；
若当前数据报文序号大于前次报文序号，则进入步骤S15；
S14.对当前数据进行丢弃，结束；
S15.判定数据丢包，向数据采集模块发起数据重传请求，结束；
S16.进行正常数据传输，同时将传输数据保存到云平台；
步骤S2具体步骤如下：
S21.接收传输的电力设备运行数据，对行电力系统实际结构进行估计以及对电力设备运行状态进行评估，以修正不良数据，减小上传数据误差；
S22.对轨迹数据进行储存；
S23.根据电力设备运行数据中电网的接线方式及电压、电流及功率参数进行电力系统稳态运行各母线电压、各支路电流与功率及网损数据计算，并根据计算结果判断是否存在故障及对应故障类型；
S24.计算电力系统的无功损耗和净利益，确定电力设备运行的起始容量、电阻及电感参数；
步骤S3具体步骤如下：
S 31.接收完成计算的电力设备运行数据，完成与电力系统对话；
S 32.接收电网应用模块的数据服务请求，进行数字化计算；
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