CN204374731U - 基于ems-api的高压电气设备信息采集与评价系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种基于EMS-API的高压电气设备信息采集和评价系统，它包括高压电器设备，其特征在于还包括：设置于高压电气设备本体底部的电子标签RFID、通用串行总线、物资管理客户端计算机、生产管理客户端计算机、主干网交换机和设备信息采集和管理系统的服务器。该系统将电子标签RFID与移动终端在高压电气设备上结合使用，并经通用串行总线将设备相关状态信息传输至生产管理客户和物资管理客户端计算机，再由客户端计算机将信息通过主干网交换机汇总发送至设备信息采集和管理系统的服务器。从而达到构建全景全息的电力物联网的愿景，提高电力生产和高压电气设备管理等各方面的信息化水平。

Description

基于EMS-API的高压电气设备信息采集与评价系统

技术领域

本实用新型涉及高压电气设备智能巡视技术，尤其是智能电网中高压电气设备的信息采集与评价，特别是针对高压电气设备的台帐、巡视、缺陷、试验、监测、检修信息的采集与Web应用。

背景技术

高压电气设备智能巡视技术是应用于智能电网中设备信息采集的重要手段。通过对现有变电巡视系统的改进．并结合物联网技术在智能电网中的应用，围绕资产全寿命周期管理理念，提出依托物联网技术的新一代高压电气设备智能巡视系统的应用方案，可进一步促进高压电气设备的精细化管理和在电网资产管理领域的应用。同时．系统的设计充分体现信息化、自动化、互动化的“智能”技术特征．这对推动智能电网战略具有重大的现实意义。

目前，高压电气设备巡视系统主要是采用移动计算设备(PDA)检查设备状态，但目前系统仍存在较大的提升空间，具体内容如下：

1)智能化偏低，巡视任务及巡视设备未配置模板化，需根据设备性能差异进行个性化配置；录入方式单一：对未检、漏检及数据异常设备的告警不足；台帐数据更新不灵活；

2)信息共享不足，目前．高压电气设备的招标采购、物流配送、安装基建、设备运维及退役报废虽大多已实现信息化管理，但各系统之间存在信息壁垒，难以畅通地进行信息交互，设备标识出现了多个信息孤岛。由于目前的管理模式下，这些信息编码没有统一的载体，使得设备巡视、缺陷、故障等信息无法归集到高压电气设备的资产管理中，导致在资产统筹管理中缺乏全面的信息，无法客观的反映设备状态。

这些因素在一定程度上影响了电力物联网技术在智能电网中的推广应用。

近几年迅速兴起的射频识别的电子标签RFID技术可以改观上述情况，有效地实现高压电气设备管理智能化。电子标签RFID作为新兴的识别技术，由于具有读取快捷、环境适应性强、信息存储充足、载体安装牢固等优点，故具有广阔的高压电气设备管理应用前景。另一方面，国际电工委员会 IEC推出了 EMS API 标准，该标准可定义智能高压电气设备所需的设备信息模型，是智能电网信息一体化的基础。

发明内容

本实用新型的目的是提供一种基于EMS-API的高压电气设备信息采集与评价系统。该系统可利用电子标签RFID、移动终端、数据服务器等与高压电气设备连接到一起，并对高压电气设备的运行状况进行实时监控，使电力生产管理人员之间以及生产管理人员与电网之间能够进行网络互动和即时连接，对数据信息进行整合分析，实现数据的实时、高速、双向传输的总体效果，用于提高高压电气设备的可靠性、可用性，使运行和管理达到最优化。

基于电力物联网技术的高压电气设备信息采集与评价系统促进智能电网水平的进一步提高，为分布式数据的采集创造了必要的条件；并通过数据交互实现设备信息的采集、分析与管理。

为达上述目的，本实用新型的技术方案为：

一种基于EMS-API的高压电气设备信息采集与评价系统，它包括高压电器设备，其特征在于还包括：

设置于高压电气设备本体底部的电子标签RFID，实现设备标识定位及编码信息等存储；

用于射频识别电子标签RFID的移动终端，实现备用的高压电气设备盘点及正在运行的台帐基本信息调取；

设置于变电站中央控制室的通用串行总线，使通用串行总线能够依据通信协议EMS-API，在移动终端与相关设备管理信息系统客户端计算机之间按照既定的公共信息模型及组件接口规范相关设备的缺陷、台帐、监测等信息；

设置于变电站中央控制室的物资管理客户端计算机，即物资管理业务专用计算机，能够通过通用串行总线与移动终端交换高压电气设备的台帐、评价资料；

设置于变电站中央控制室的生产管理客户端计算机，即生产运维业务专用计算机，能够通过通用串行总线与移动终端交换高压电气设备的巡视、缺陷、监测资料；

设置于变电站中央控制室的电力综合数据网的主干网交换机，使其主干网交换机能够依据通信协议EMS-API，在设备信息采集与评价系统与相关设备管理信息系统客户端计算机之间直接交互设备巡视、缺陷、监测、台帐等状态信息；

设置于省级电网公司电气设备监测预警中心的设备信息采集与评价系统的服务器，能够间接通过各变电站的主干网交换机与移动终端交换高压电气设备的巡视、缺陷、台帐等全生命周期管理的状态信息。

采用六类线的双绞线连接所述的各客户端计算机、服务器、交换机，并实现高压电气设备的状态信息的数据交互。

以上结构的总线分布式基于电力物联网技术的高压电气设备信息采集与评价系统，将电子标签RFID与移动终端在高压电气设备上结合使用，并经通用串行总线将设备相关状态信息传输至生产管理客户端计算机、物资管理客户端计算机；再由客户端计算机将设备状态信息通过主干网交换机汇总发送至设备信息采集与评价系统的服务器。在该系统中，移动终端需采集、存储的设备状态信息包括巡视、缺陷、台帐、评价及监测数据。同时，设备信息采集与评价系统的服务器通过双绞线与各客户端计算机、服务器、交换机实现数据交互；从而达到构建全景全息的电力物联网的愿景，推动智能电网向自愈、互动、兼容、集成、优化和安全的方向发展，进而提高电力生产和高压电气设备管理等各方面的信息化水平。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意框图；

在图中，RFID电子标签1，移动终端2，通用串行总线3，物资管理客户端计算机4，生产管理客户端计算机5，主干网交换机6，数据集成平台7，设备信息采集与评价系统的服务器8。

具体实施方式

下面结合附图，对本实用新型作进一步说明。

图1所示，是本实用新型的结构框图；从图中可知，本基于EMS-API的高压电气设备信息采集与评价系统包括电子标签RFID1、移动终端2、通用串行总线3、物资管理客户端计算机4、生产管理客户端计算机5、主干网交换机6、数据集成平台7、设备信息采集与评价系统的服务器8。其中，通用串行总线3通过能够依据通信协议EMS-API，在移动终端与相关设备管理信息系统客户端计算机之间按照既定的公共信息模型及组件接口规范相关设备的缺陷、台帐、监测等信息。通信协议EMS-API是《能量管理系统应用程序接口（EMS-API）》。该协议定义了电力能量管理系统（EMS）的应用程序接口（API），目的在于便于集成来自不同厂家的EMS内部的各种应用，便于将EMS与调度中心内部其它系统互联，以及便于实现不同调度中心EMS之间的模型交换。

首先，通过设在高压电气设备底部的电子标签RFID1进行编码信息存储，并进行设备定位。电子标签RFID1分别布置于变电站内各高压电气设备，如变压器、并联电抗器、断路器、互感器等，构成分布式结构。这种电子标签RFID1是高压电气设备全生命周期的唯一标识；在电力物联网中将电力企业的物资、设备、资产等信息资源标准主数据标识均固化于电子标签RFID中，如物资编码、设备编码、功能位置编码、固定资产编码。电子标签RFID1一般具有无线通信能力，可以通过无线电识别既定的高压电气设备并读写相关编码信息，而用于射频识别的移动终端无需与设备之间建立机械或者光学接触。

移动终端2主要由模数转换装置、光电变换装置、数字信号编码及解码装置构成的读写终端设备。它不但可以读取电子标签RFID的信息，还可以删除及填写设备数据。 负责用于数据采集与感知采集电力物资、设备、资产发生的事件和数据；并利用短距离数据传输方式将电子标签RFID存储的数据采集后进行协同过程加工。移动终端2与电子标签RFID1对应，设置一个或多个，并对电子标签RFID写入的数据进行逐位校验，按各设备类型进行分类，对检测信号进行模数转换和光电变换，同时将信号编码合并传输。移动终端2的信号输出端通过通用串行总线3分别与物资管理客户端计算机4、生产管理客户端计算机5连接并传输信息。

通用串行总线3安装在变电站中央控制室的监控屏柜内，不受变电站内强电磁射频及耦合过电压的干扰。

物资管理客户端计算机4变电站中央控制室，可追溯高压电气设备生产厂商，并提供同批次及同型号设备的安装位置、规格、技术参数，实现设备的故障预防，为设备的状态评价提供基础数据。 同时，分析并提供高压电气设备的家族性缺陷、造价等绩效管理控制所需的基础数据。物资管理客户端计算机4的信号输出端通过主干网交换机6与设备信息采集与评价系统的服务器8连接并传输高压电气设备状态评价及绩效管理所需的基础数据、辅助决策建议。

生产管理客户端计算机5变电站中央控制室，可存储、追溯高压电气设备的历史缺陷数据、标准化缺陷库、巡视数据，提供同批次及同型号设备的准化缺陷库、作业指导书，并引入图表、曲线等智能报表分析工具，使标准化作业及缺陷分析处理的内容和项目更加详细和形象，为设备的运维生产提供参考数据。生产管理客户端计算机5的信号输出端通过主干网交换机6和数据集成平台7与设备信息采集与评价系统的服务器8连接，并传输高压电气设备运维生产管理所需的基础数据、辅助决策建议。

主干网交换机6设置于变电站通信机房，可依据通信协议EMS-API通过电力综合数据网，在设备信息采集与评价系统的服务器8与物资管理客户端计算机4、生产管理客户端计算机5之间直接交互等全生命周期管理所需的状态信息。

数据集成平台7设置于省级电网企业的信息中心，它能够通过电力综合数据网获取变电站的主干网交换机6传输的数据。

设备信息采集与评价系统的服务器8设置于省级电网公司电气设备监测预警中心，能够经数据集成平台7归集广域分布的变电站的高压电气数据；并通过Web应用的方式向各级设备管理人员提供查阅、分析功能。设备信息采集与评价系统服务器可为设备管理人员在决定是否需要对高压电气设备进行生产运行、检查修理、技术改造、退役处置等方面提供决策依据。

六类线的双绞线传输性能远远高于超五类标准，超五类为当前变电站内的常用双绞线，最适用于传输速率高于1Gbps的应用；因此便适用于变电站内设备的监测数据、工况数据等大数据量的实时传输。同时，六类标准中可取消传统的基本链路模型，布线标准采用星形的拓扑结构，要求的布线距离为：永久链路的长度不能超过90m，信道长度不能超过100m。在本系统中采用六类线的双绞线连接所述的各客户端计算机、服务器、交换机，并实现高压电气设备的状态信息的数据交互。

实施步骤：

一、 将电子标签RFID1安装于变电主设备本体，例如电压互感器、电流互感器或耦合电容器的本体下部；例如：将电子标签RFID安装于一台500kV主变压器A相的本体底部；

二、 通过移动终端2负责采集处理设备的技术参数、缺陷信号并转换成数字信号。如采集500kV主变压器A相的技术参数、缺陷信号并转换成数字信号，并通过通用串行总线3传给物资管理客户端计算机4；

三、将通用串行总线3安装在变电站中央控制室的监控屏柜内，并定义其通信协议EMS-API的接口参考模型，负责对各套移动终端2传来的信号做同步合并处理；并按既定的信息交换的语义及语法将处理后的数据分别传送至物资管理客户端计算机4、生产管理客户端计算机5；由于通用串行总线3不受变电站内强电磁射频及耦合过电压的干扰，且通道误码率低，故可保证通信质量；

四、 物资管理客户端计算机4可针对500kV主变压器A相的基本信息（如安装地点、设备型号、投运日期、管理部门）、技术参数（如线温跳闸值、油温跳闸值、耐热等级、允许温升、绝缘水平）等台账数据采用统一描述、统一编码，有效降低数据表征复杂性，并支持相关设备数据图表的展示、支持导出及打印。同时，采用先进的数据仓库、海量打包等技术处理台账数据，并可通过主干网交换机6发送绩效管理所需的基础数据和辅助决策建议至设备信息采集与评价系统的服务器8；

五、生产管理客户端计算机5可针对500kV主变压器A相的设备缺陷（如硅胶变色、气体继电器动作）、带电检测（如红外热成像测试谱图、超声波测试谱图）等状态数据采用统一存储，有效提高数据表征准确性，并支持历史数据变化趋势图的展示、支持导出及打印。同时，数据集成平台采用先进的数据仓库、海量打包等技术，经主干网交换机6采集各变电站内生产管理客户端计算机5获取的设备状态信息；

六、设备信息采集与评价系统的服务器8直接抽取数据集成平台内500kV主变压器A相的相关数据(设备缺陷、带电检测、基本信息、技术参数)。同时，设备管理人员在收到相关数据及时通过设备信息采集与评价系统的服务器8对各移动终端上传的状态信息进行分析诊断，以制定具体的设备管控策略和处理措施；

七、 设备信息采集与评价系统的服务器8采用六类线的双绞线与生产管理客户端计算机5、物资管理客户端计算机4等设备连接，实现高压电气设备的状态信息的数据交互。设备信息采集与评价系统的服务器8可通过有效的、通用的信息载体将500kV主变压器A相标识信息共享、使信息快速流通，并减少中间环节和信息壁垒；利于各级设备高压电气设备的全生命周期数据管理的技术监督与指导。

本实用新型具有以下优点：

（1）针对高压电气设备巡视等信息采集和管理的需要，采用抗干扰的电子标签RFID1和手持移动终端2。由于射频识别标签需要具有读取精度高、读取距离远、持久耐用等特点，且手持终端需要具有轻便易于携带、屏幕大、电池续航能力强、抗干扰等特点；故便于实现对资产日常管理中的变动信息的实时监控、记录和自动更新；

（2）由于系统可以实现设备台帐信息现场核查，以及缺陷、评价信息的现场查询和展示；所以工作人员使用手持终端，以生产MIS（安全生产信息管理系统）中设备台帐为基础，利用电子地图快速定位设备，并对缺失和错误的台帐信息，直接在手持终端上进行修改，减少手工抄录的工作量并提高数据录入的准确性和完整性；

（3）由于电子标签RFID1采用分布式布置，通过标签可以准确定位存在异常的设备，并通过手持终端全面获取设备的缺陷、评价信息，使得生产技术人员可对设备进行高效、可靠的（4）与设备运行管理系统互动。具体包括移动终端灵活自主地有高压电气设备获取基本信息、技术参数等数据，以及将试验、缺陷状态信息报送到设备信息采集与评价系统两个方面，以可辅助实现设备状态跟踪分析；

（5）Web Service作为可靠的分布式计算模式，具有跨平台、语言独立、松散耦合 协议标准等特点，可以构造适应电网企业内不同业务系统要求的异构信息集成系统。通过Web应用可以为电网企业下属各供电局及企业内各业务系统（基建、物资、财务、生产）之间的业务流程的集成提供了一个通用机制。其中，web service 是用于开发分布式的互操作的网络通信应用程序。该类程序能使不同用户在不同的机器上实现相互交换数据或集成。

Claims (2)

1.一种基于EMS-API的高压电气设备信息采集与评价系统，它包括高压电器设备，其特征在于还包括：

设置于高压电气设备本体底部的电子标签RFID，实现设备标识定位及编码信息存储；

用于射频识别电子标签RFID的移动终端，实现备用的高压电气设备盘点及正在运行的台帐基本信息调取；

设置于变电站中央控制室的通用串行总线，使通用串行总线能够依据通信协议EMS-API，在移动终端与相关设备管理信息系统客户端计算机之间，按照既定的公共信息模型及组件接口规范相关设备的缺陷、台帐和监测信息；

设置于变电站中央控制室的物资管理客户端计算机，即物资管理业务专用计算机，能够通过通用串行总线与移动终端交换高压电气设备的台帐、评价资料；

设置于变电站中央控制室的生产管理客户端计算机，即生产运维业务专用计算机，能够通过通用串行总线与移动终端交换高压电气设备的巡视、缺陷和监测资料；

设置于变电站中央控制室的电力综合数据网的主干网交换机，使其主干网交换机能够依据通信协议EMS-API，在设备信息采集与评价系统与相关设备管理信息系统客户端计算机之间直接交互设备巡视、缺陷、监测和台帐状态信息；

设置于省级电网公司电气设备监测预警中心的设备信息采集与评价系统的服务器，能够间接通过各变电站的主干网交换机与移动终端交换高压电气设备的巡视、缺陷和台帐全生命周期管理的状态信息。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于：

采用六类线的双绞线连接所述的各客户端计算机、服务器、交换机，并实现高压电气设备的状态信息的数据交互。