CN211043537U - 一种基于泛在电力物联网的变电设备状态监测系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种基于泛在电力物联网的变电设备状态监测系统，包括若干个变电设备检测装置、汇聚节点、电力物联网终端、物联管理平台和变电运检应用；所述变电设备检测装置，用于检测变电站内设备的运行状态信息；每一个变电设备的运行状态信息分别传输至相应的汇聚节点，汇聚节点用于运行状态信息的汇聚；若干个汇聚节点连接至电力物联网终端的输入，用于将汇聚的信息传输至电力物联网终端；电力物联网终端，用于对汇聚节点传输的信息进行边缘计算并输出计算后的信息至物联管理平台；物联管理平台用于信息的管理，以及用于将信息传输至变电运检应用。本实用新型数据高效采集和传输、终端统一接入数据，实现数据融通共享与应用。
Description
技术领域
本实用新型属于变电设备监测系统，具体涉及一种基于泛在电力物联网的变电设备监测系统。
背景技术
泛在物联是指任何时间、任何地点、任何人、任何物之间的信息连接和交互。泛在电力物联网是泛在物联网在电力行业的具体表现形式和应用落地；这不仅是技术的变革，更是管理思维的提升和管理理念的创新。
泛在电力物联网将电力用户及其设备、电网企业及其设备、发电企业及其设备、供应商及其设备，以及人和物连接起来，产生共享数据，为用户、电网、发电、供应商和政府社会服务；以电网为枢纽，发挥平台和共享作用，为全行业和更多市场主体发展创造更大机遇，提供价值服务。
输变电设备物联网是泛在电力物联网技术在输变电设备领域的融合应用，具有智慧化、多元化、生态化的特征，是泛在电力物联网的重要组成部分。近年来，随着智能运检体系深化建设，无人机、机器人等智能传感装备配置范围不断扩大，人工智能诊断技术得到一定发展应用，输变电设备管理已初步开展了设备和作业信息互联互通的实践。
现有的变电设备状态监测方式大多是单独的状态监测，设备之间难以实现数据的共享，造成了资源的重复投资，数据利用率低，建设成本较高。
实用新型内容
本实用新型的目的在于针对上述存在的问题和不足，提出一种基于泛在电力物联网的变电设备状态监测系统，数据高效采集和传输、终端统一接入数据，实现数据融通共享与应用。
为了实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是：一种基于泛在电力物联网的变电设备状态监测系统，包括若干个变电设备检测装置、汇聚节点、电力物联网终端、物联管理平台和变电运检应用；
所述变电设备检测装置，用于检测变电站内设备的运行状态信息；每一个变电设备的运行状态信息分别传输至相应的汇聚节点，汇聚节点用于运行状态信息的汇聚；若干个汇聚节点连接至电力物联网终端的输入，用于将汇聚的信息传输至电力物联网终端；电力物联网终端，用于对汇聚节点传输的信息进行边缘计算并输出计算后的信息至物联管理平台；物联管理平台用于信息的管理，以及用于将信息传输至变电运检应用。
进一步地，变电设备检测装置包括变压器感知元件、组合电器感知元件、开关柜感知元件和智能辅助传感器，智能辅助传感器用于检测变电站内环境信息。
进一步地，智能辅助传感器包括温湿度传感器、水浸传感器和烟感传感器。
进一步地，变电设备检测装置与汇聚节点之间通过有线或无线方式进行信息传输，有线方式包括RS232/RS485串口和RJ45网线，无线方式包括LoRa、ZigBee和WIFI。
进一步地，电力物联网终端包括设备接入模块和核心处理模块，设备接入模块用于统一接入汇聚节点传输的信息，核心处理模块用于信息的边缘计算。
进一步地，设备接入模块设置有以太网接口、VGA接口、PCI-E接口、USB接口和RS232/RS485接口，USB接口通过TF接口连接加密芯片。
进一步地，核心处理模块采用ARM或X86构架。
进一步地，电力物联网终端与物联管理平台通过远程通信的方式进行信息传输，远程通信方式包括无线专网和光纤主干网。
本实用新型的有益效果：(1)本实用新型通过电力物联网终端统一接入变电站内各类感知元件数据，最大发挥现有传感器的能力，打破传统在线监测造成烟囱式系统的壁垒，避免重复投资，实现数据的融通共享运用。
(2)本实用新型通过电力物联网终端设备接入标准化设计和MQTT、CoAP等物联网标准协议，实现数据的高效采集和传输。
(3)本实用新型通过感知元件的信息采集，汇聚节点进行信息汇聚和简单边缘计算，物联网终端对信息的处理后传输至物理管理平台，以供变电运检应用，实现主变状态评估、故障定位、智能联动和检修决策等应用。
附图说明
图1为本实用新型的结构图；
图2为图1中电力物联网终端的结构图；
图3为图2外部接口电路图。
具体实施方式
为使本实用新型的内容更加清楚，下面结合附图，对本实用新型的具体实施方式作进一步详细描述。应当注意，为了清楚的目的，附图和说明中省略了与本实用新型无关的、本领域普通技术人员已知的部件的表示和描述。
实施例1：
本实用新型提供的一种基于泛在电力物联网的变电设备状态监测系统，如图1所示，包括若干个变电设备检测装置、汇聚节点、电力物联网终端、物联管理平台和变电运检应用；
所述变电设备检测装置，用于检测变电站内设备的运行状态信息；每一个变电设备的运行状态信息分别传输至相应的汇聚节点，汇聚节点用于运行状态信息的汇聚；若干个汇聚节点连接至电力物联网终端的输入，用于将汇聚的信息传输至电力物联网终端；电力物联网终端，用于对汇聚节点传输的信息进行边缘计算并输出计算后的信息至物联管理平台；物联管理平台用于信息的管理，以及用于将信息传输至变电运检应用。
变电设备检测装置包括变压器感知元件、组合电器感知元件、开关柜感知元件和智能辅助传感器，智能辅助传感器用于检测变电站内环境信息。变压器感知元件用于检测变压器的桩头温度、端子箱温度、局部放电、油色谱、铁芯接地电流和套管介质等信息，组合电器感知元件用于检测组合电器的局部放电和SF6压力监测等信息，开关柜感知元件用于检测开关柜的局部放电和桩头温度等信息，智能辅助传感器包括温湿度传感器、水浸传感器和烟感传感器，分别用于检测变电站内温湿度、水浸和烟感信息。
变电设备检测装置与汇聚节点之间通过有线或无线方式进行信息传输，有线方式包括RS232/RS485串口和RJ45网线，无线方式包括LoRa、ZigBee和WIFI。
电力物联网终端与物联管理平台通过远程通信的方式进行信息传输，远程通信方式包括无线专网和光纤主干网。
如图2所示，电力物联网终端包括设备接入模块、核心处理模块、应用支撑模块和远程访问模块，设备接入模块用于统一接入汇聚节点传输的信息；核心处理模块用于信息的边缘计算；应用支撑模块，基于容器化技术，设置有若干个APP；远程访问模块，用于电力物联网终端与物联管理平台之间的远程通信。
设备接入模块，基于模块化通信组件技术，实现以太网、无线专网、RS485/RS232等各种通信接口的即插即用；基于协议自动识别、解析和转换技术，将IEC101/104规约、IEC61850、DL645等电力行业协议传输数据转换为标准化数据模型，并通过MQTT、CoAP等物联网标准协议上传至物联管理平台，实现多类型感知终端的统一规范接入和融合共享；遵循《电力设备微功耗无线接入协议》和《电力设备无线传感器网络节点组网协议》实现感知元件规范组网和接入。
核心处理模块，基于图像识别、机器学习模型预测、语音识别等人工智能技术，构建资源协同、数据协同、智能协同、管理协同、服务协同等云边协同体系，实现主变状态评估、局放分析、智辅联动等智能化服务。基于资源动态调配QoS技术，实现硬件、通信和应用资源的优先级管理；采用安全芯片、国密VPN等软硬件机制，实现智能终端在硬件、操作系统、设备接入、更新升级等方面的安全可信。
应用支撑模块，基于微服务架构和容器化技术，结合专业需求定制专业APP，可通过远程下载到智能终端中，实现远程更新和维护。通过物联管理平台实现统一应用部署与管理，包括应用上下架、应用升级、应用状态监控、应用远程维护等。同时，电力物联网终端为各应用提供容器化运行环境，采用消息总线等方式实现应用间数据共享，支撑边缘计算与区域自治。
如图3所示，设备接入模块设置有以太网接口、VGA接口、PCI-E接口、USB接口和RS232/RS485接口，以太网接口外部扩展LoRa外部扩展、ZigBee外部扩展和电力4G专网CPE，PCI-E接口连接LoRa组件、ZigBee组件和网口扩展，USB接口通过TF接口连接加密芯片。设备接入模块还设置有内存DDR和SATA硬盘。核心处理模块采用ARM或X86构架，用于信息的处理和变电设备检测装置的控制。
本实用新型的电力物联网终端作为变电站内的边缘节点，采用统一的标准协议，用于变电站内安装的各种传感端设备管理与控制，包括端设备的数据上报时机与间隔时间、数据的流向等。适用接入不同类型、不通厂家的监测装置，实现变电环节下各类监测装置的标准化接入、安全接入和智能化接入，实现监测装置数据的接入代理功能，可通过电力4G专网CPE接入电力专网，其具体参数如下：
(1)通信频率：2.4GHz～2.5GHz，APN通信；(2)天线增益：3dBi(全向)；(3)辐射功率：10dBm；(4)接收灵敏度：-129dBm；(5)通信距离：>1000米(3dBi天线空旷环境中)；(6)可管理节点数量：实时管理100个汇聚节点；(7)容器数量：大于100；(8)工作温度：-20℃～+75℃；(9)功耗：<20W；(10)供电方式：交流电AC220V；(11)尺寸：1U机箱结构；(12)安装方式：螺丝固定。(13)安全方式：电力安全芯片。
本实用新型的工作原理：变电站内变压器、组合电器、开关柜和智能辅助传感器通过RS232/RS485串口、RJ45网线、LoRa/ZigBee/WIFI等方式与汇聚节点通信，汇聚节点起到数据的汇聚和简单边缘计算功能；汇聚节点通过RJ45网线将数据汇聚至电力物联网终端，电力物联网终端用于数据的统一接入、边缘计算、多APP应用等功能，然后将变电站数据和初步分析结果上传至物联管理平台；物联管理平台，用于设备管理、连接管理、数据管理和标识管理等；物联管理平台将变电站数据上传至变电运检应用，实现各种业务功能。
以上仅表达了本实用新型的实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (8)
1.一种基于泛在电力物联网的变电设备状态监测系统，其特征在于：包括若干个变电设备检测装置、汇聚节点、电力物联网终端、物联管理平台和变电运检应用；
所述变电设备检测装置，用于检测变电站内设备的运行状态信息；每一个变电设备的运行状态信息分别传输至相应的汇聚节点，汇聚节点用于运行状态信息的汇聚；若干个汇聚节点连接至电力物联网终端的输入，用于将汇聚的信息传输至电力物联网终端；电力物联网终端，用于对汇聚节点传输的信息进行边缘计算并输出计算后的信息至物联管理平台；物联管理平台用于信息的管理，以及用于将信息传输至变电运检应用。
2.根据权利要求1所述的基于泛在电力物联网的变电设备状态监测系统，其特征在于：变电设备检测装置包括变压器感知元件、组合电器感知元件、开关柜感知元件和智能辅助传感器，智能辅助传感器用于检测变电站内环境信息。
3.根据权利要求2所述的基于泛在电力物联网的变电设备状态监测系统，其特征在于：智能辅助传感器包括温湿度传感器、水浸传感器和烟感传感器。
4.根据权利要求1所述的基于泛在电力物联网的变电设备状态监测系统，其特征在于：变电设备检测装置与汇聚节点之间通过有线或无线方式进行信息传输，有线方式包括RS232/RS485串口和RJ45网线，无线方式包括LoRa、ZigBee和WIFI。
5.根据权利要求1所述的基于泛在电力物联网的变电设备状态监测系统，其特征在于：电力物联网终端包括设备接入模块和核心处理模块，设备接入模块用于统一接入汇聚节点传输的信息，核心处理模块用于信息的边缘计算。
6.根据权利要求5所述的基于泛在电力物联网的变电设备状态监测系统，其特征在于：设备接入模块设置有以太网接口、VGA接口、PCI-E接口、USB接口和RS232/RS485接口，USB接口通过TF接口连接加密芯片。
7.根据权利要求5所述的基于泛在电力物联网的变电设备状态监测系统，其特征在于：核心处理模块采用ARM或X86构架。
8.根据权利要求1所述的基于泛在电力物联网的变电设备状态监测系统，其特征在于：电力物联网终端与物联管理平台通过远程通信的方式进行信息传输，远程通信方式包括无线专网和光纤主干网。
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