CN216210631U - 一种电力监控装置 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种电力监控装置，包括通信控制单元、交换机、操作工作站、智能测控单元；所述通信控制单元、操作工作站分别与所述交换机连接；所述智能测控单元与所述通信控制单元连接；所述通信控制单元包括通信控制器FEP和FEP对外接口；所述智能测控单元包括可编程逻辑控制器PLC、输入输出IO模块。本申请公开的电力监控装置能够实现地铁全线PSCADA系统产品形态统一。

Description

一种电力监控装置

技术领域

本申请涉及电力监控领域，尤指一种电力监控装置。

背景技术

在地铁内，电力监控系统(下文统称PSCADA系统：PSCADA：Power SupervisoryControl And Data Acquisition)(如图1所示)对供电系统的10kV 开关柜(或35kV开关柜)、750V开关柜(或1500开关柜)、0.4kV开关柜、牵引变压器、整流器、配电变压器、排流柜、杂散电流监测装置、牵引网电动隔离开关、再生能量吸收装置、钢轨电位限制装置、有源滤波装置等配置的综合测控保护装置、智能采集装置进行集成，实现电力设备的集中监控。

PSCADA系统与综合监控系统进行通信，通过综合监控系统接收电力调度中心的控制命令，向电力调度中心传送变电所操作、事故、测量等信息。全线的PSCADA系统通过综合监控系统实现信息汇总。当综合监控系统出现故障时，PSCADA系统可独立运行，并实现PSCADA系统的正常功能。

既有的PSCADA系统主要存在以下缺陷：目前PSCADA系统种类繁多，每条线路的产品都不一样，通用性差，后期需要投入较多资源进行维护；不同的PSCADA系统产品对应的接线方式不同，装配难度大，对应的文件种类多。

发明内容

本申请提供了一种地铁电力监控装置，能够实现地铁全线PSCADA系统产品形态统一。

本申请提供的一种电力监控装置，包括通信控制单元、交换机、操作工作站、智能测控单元；

所述通信控制单元、操作工作站分别与所述交换机连接；所述智能测控单元与所述通信控制单元连接；

所述通信控制单元包括FEP和FEP对外接口；

所述智能测控单元包括可编程逻辑控制器PLC、输入输出IO模块；

一种示例性的实施例中，所述FEP包括MOXA DA682A或研祥SPC-8271；所述交换机包括MOXA EDS-518E或SIEMENS 6GK6021；所述操作工作站包括SIEMENS 6AV7 260或研祥PPC-1781；所述智能测控单元包括Hollysys LK 或LE系列。

一种示例性的实施例中，所述PLC包括数据采集模块和报警处理模块；

所述数据采集模块，设置为通过所述输入输出IO模块采集所述PLC、FEP、交换机的上电自检数据以及运行数据；所述报警处理模块，设置为当所述自检数据或运行数据出现异常时进行报警并将对警情的处理结果上传到所述装置外部的电力调度中心。

一种示例性的实施例中，所述电力监控装置包括柜体；

所述柜体包括前门和后门；

在所述前门和后门上分别安装有行程开关；

所述PLC还包括开关状态采集模块；

所述开关状态采集模块，设置为采集行程开关的开关状态信息，并将开关状态信息上传至外部的电力调度中心。

一种示例性的实施例中，所述FEP包括主FEP和备FEP；

一种示例性的实施例中，所述交换机包括主交换机和备交换机。

一种示例性的实施例中，所述交换机通过光纤或以太网与外部综合监控交换机连接，以实现远程维护。

一种示例性的实施例中，所述装置还包括：6个机构箱接口；

每个机构箱接口，设置为与外部机构箱连接，以实现远程控制机构箱。

一种示例性的实施例中，所述装置还包括报警模块；

所述报警模块，设置为当所述装置出现故障时进行事故报警和预告报警。

一种示例性的实施例中，所述FEP对外接口包括主网络端口和备网络端口。

一种示例性的实施例中，所述装置与外部设备通过光纤或以太网连接；

所述装置还包括电源模块，所述电源模块设置为给通信控制单元、交换机、操作工作站、智能测控单元供电；所述电源模块包括主电源模块和备电源模块。

本申请的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本申请而了解。本申请的其他优点可通过在说明书以及附图中所描述的方案来实现和获得。

附图说明

附图用来提供对本申请技术方案的理解，并且构成说明书的一部分，与本申请的实施例一起用于解释本申请的技术方案，并不构成对本申请技术方案的限制。

图1为本申请实施例的电力监控装置的示意图；

图2为本申请实施例的PSCADA系统对外连接的示意图；

图3为本申请实施例的PSCADA系统架构图示例；

图4为本申请实施例的系统网络图示例。

具体实施方式

图1为本申请实施例的电力监控装置的示意图，如图1所示，本实施例的电力监控装置包括通信控制单元、交换机、维护工作站、智能测控单元；

包括通信控制单元、交换机、操作工作站、智能测控单元；

所述通信控制单元、维护工作站和智能测控单元通过光纤或以太网分别与所述交换机连接；

所述通信控制单元包括FEP和FEP对外接口；

所述智能测控单元包括可编程逻辑控制器PLC、输入输出IO模块；

所述操作工作站，设置为向所述电力监控装置提供变电所综合自动化系统的人机操作界面；

一种示例性的实施例中，所述FEP包括MOXA DA682A或研祥SPC-8271；所述交换机包括MOXA EDS-518E或SIEMENS 6GK6021；所述维护工作站包括SIEMENS 6AV7 260或研祥PPC-1781；所述智能测控单元包括Hollysys LK 或LE系列。

一种示例性的实施例中，通信控制单元，包括前端处理器(front end processor，FEP)，实现各类基础设备与监控工作站、综合监控系统之间的通信传输，接收电力调度中心/变电所控制室指令、向基础设备层设备发布指令、收集并处理从基础设备采集到的各类信息。

一种示例性的实施例中，交换机用来组建网络和数据通信。

一种示例性的实施例中，工作人员可以通过维护工作站监视变电所内各类供电系统设备的工作状态、报警信号等。

一种示例性的实施例中，智能测控单元由PLC控制器和若干个IO模块组成，可采集外部基础设备的数据或向其发送控制命令。

一种示例性的实施例中，所述IO模块的数量可设置。IO模块的数量主要与外部传感器、触点等有关，与开关柜的数量也有一定的关系。

一种示例性的实施例中，所述PLC包括数据采集模块和报警处理模块；

所述数据采集模块，设置为通过所述输入输出IO模块采集所述PLC、FEP、交换机的上电自检数据以及运行数据；

所述报警处理模块，设置为当所述自检数据或运行数据出现异常时进行报警并将对警情的处理结果上传到所述装置外部的电力调度中心。

一种示例性的实施例中，所述装置可以包括前门和后门；

在所述前门和后门上分别安装有行程开关；

所述PLC，还设置为采集行程开关的开关状态信息，并将开关状态信息上传至外部的电力调度中心。

一种示例性的实施例中，所述FEP包括主FEP和备FEP。

一种示例性的实施例中，所述交换机包括主交换机和备交换机。

一种示例性的实施例中，所述交换机通过光纤或以太网与外部综合监控交换机连接，以实现远程维护。

一种示例性的实施例中，所述装置还包括：6个机构箱接口；

每个机构箱接口，设置为与外部机构箱连接，以实现远程控制机构箱。机构箱是与隔离开关单元连接的外部设备。

一种示例性的实施例中，所述装置还包括报警模块；

所述报警模块，设置为当所述装置出现故障时进行事故报警和预告报警。

例如某设备CPU的工作温度不能超过50℃，当检测到CPU温度处于 40-50℃时，进行预告报警，提醒检修人员进行维护，确认是否通风、散热异常等。当检测到CPU温度超过50℃时，进行事故报告，通知相关人员立刻进行更换。

一种示例性的实施例中，所述FEP对外接口包括主网络端口和备网络端口。

一种示例性的实施例中，所述装置与外部设备通过光纤或以太网连接；

所述装置包括电源模块，所述电源模块设置为给通信控制单元、交换机、维护工作站、智能测控单元供电；所述电源模块包括主电源模块和备电源模块。

一种示例性的实施例中，电源模块可以为电源屏。

本申请实施例的电力监控装置通过内部设备和模块标准化，实现了地铁全线PSCADA产品形态统一，降低后期人力维护成本。

图2为本申请实施例的PSCADA系统对外连接的示意图，如图2所示，

PSCADA系统通过光纤或以太网与电源屏、综合监控、35kV开关柜、 1500kV开关柜、400V开关柜、变电所地线柜、再生能力吸收装置等等设备连接。

图3为本申请实施例的PSCADA系统架构图示例，如图3所示，PSCADA 系统包括通信控制器(FEP：front end processor)、交换机、操作工作站、智能测控单元、隔离开关单元。

FEP与交换机连接，交换机与操作工作站连接，智能测控单元与FEP连接，智能测控单元与隔离开关单元连接。

FEP还与PSCADA系统外的外部设备连接，交换机与PSCADA系统外的综合监控(即上文中的综合监控系统)连接，可通过综合监控进行远程维护等功能。智能测控单元与外部设备连接，智能测控单元还通过隔离开关单元与外部设备连接。

外部设备包括机构箱，从而实现对机构箱的远程控制、信号采集功能。每个PSCADA系统支持连接6个机构箱(即，PSCADA系统有6个机构箱接口)，可实现远程控制机构箱，并有指示灯显示相关信号工作状态。

智能测控单元使用PLC和IO模块完成外部DI、DO、AI、AO、RS485 信号采集与输出。具体IO模块数量根据实际应用进行删减配置。此单元具备如下功能：自动采集温度信息并进行相应的加热、通风、除霜、除湿操作，确保系统工作温度和湿度处于合适的范围；对PLC、FEP、工控机、电源模块、交换机等设备进行上电自检、运行监控。设备一旦出现异常会及时报警并将结果上传调度中心(即：网络采集PLC、FEP、工控机、交换机自诊断及运行信息，将信息数据上传调度中心并本地工控机存储，电源模块等通过PLC采集状态上传调度中心)；可以监控前后门开闭状态并自动记录，联动摄像头(即，前后门设置行程开关，开关状态由PLC采集并上传，由后台工控机联动对应摄像头(设备外部)，对准相应柜门，相关信息上传调度中心报警并记录存储。)，实现智能运维控制。

对于FEP、交换机的输入，均为冗余电源输入。

系统内部设置双冗余以太网交换机，以太网交换机支持自动切换功能。正常工作时，主交换机工作，备交换机处于热备状态。故障时，备用交换机升为主。主恢复后，主作为热备。

主备通信控制器，具备双机热备用功能。当一个通信单元故障后，系统自动切换到另一个通信处理单元。正常时，主通信接口处于工作状态，备通信接口处于监听状态。主备通信控制器每隔一定时间，检查主通信控制器的工作状态。当主通信接口或主通道故障时，自动启动备用通信接口，使用备用通道。

FEP对外接口互为冗余，当系统正常运行时，通信控制器通过主网络端口进行数据传输，监控工作站通过主网采集基础设备的数据，备用网络端口处于热备状态。当主网络端口发生故障时，主网数据中断，系统软件判断网络超时后会自动从备用网络端口采集数据。

PSCADA系统可接受综合监控远程维护功能，由于综合监控与PSCADA 系统为同一软件平台，因此无需重复登录，在控制中心可进行自动远程维护电力监控系统。

系统内部使用冗余的标准100M以太网总线。对外与综合监控通过冗余的以太网方式进行通信(网络连接图4所示)。

所述FEP包括MOXA DA682A或研祥SPC-8271；所述交换机包括MOXA EDS-518E或SIEMENS 6GK6021；所述维护工作站包括SIEMENS 6AV7 260 或研祥PPC-1781；所述智能测控单元包括Hollysys LK或LE系列。

本实施例的PSCADA系统还具有以下特点：

1、内部设备和模块标准化，降低产品成本，实现地铁全线PSCADA产品形态统一，降低后期人力维护成本。

2、冗余设计，支持灵活配置。包括电源冗余、网络冗余、通信控制器冗余、对外接口冗余。如果某一网络出现故障，系统可实现自动的冗余切换，另一套网络设备继续保持通讯，提高系统可用性。

3、具有二维码维护系统，手持终端扫描设备上的二维码即可实现系统说明、配置、软硬件版本等相关内容查看及文件传输。

另一方面，正常运行时，系统自动监视柜内电子元件的CPU负荷、内存占用率、设备温度、运行时间、检修提醒信息等。当超过正常范围时，首先进行预告报警，提醒检修更换。当出现设备异常或故障时，进行事故报警，并将结果上传调度运维中心。

当现场扫描二维码时，终端也可显示柜内电子元件的CPU负荷、内存占用率、设备温度、运行时间、检修提醒、报警信息等内容。

4、系统可外接wifi、5G等无线设备，实现视频、信号数据处理和自动上传至调度中心或就地工作站功能。

当某一处设备出现故障或异常时，PSCADA系统通过FEP无线联动摄像机对故障异常点进行视频监视，并将数据上传调度。

5、信息安全防护：在无线和有线数据上，对网络内的安全威胁进行分析，包括监控检测、设备监控、威胁分析、日志管理、安全警告等多项功能。

本申请描述了多个实施例，但是该描述是示例性的，而不是限制性的，并且对于本领域的普通技术人员来说显而易见的是，在本申请所描述的实施例包含的范围内可以有更多的实施例和实现方案。尽管在附图中示出了许多可能的特征组合，并在具体实施方式中进行了讨论，但是所公开的特征的许多其它组合方式也是可能的。除非特意加以限制的情况以外，任何实施例的任何特征或元件可以与任何其它实施例中的任何其他特征或元件结合使用，或可以替代任何其它实施例中的任何其他特征或元件。

本申请包括并设想了与本领域普通技术人员已知的特征和元件的组合。本申请已经公开的实施例、特征和元件也可以与任何常规特征或元件组合，以形成由权利要求限定的独特的发明方案。任何实施例的任何特征或元件也可以与来自其它发明方案的特征或元件组合，以形成另一个由权利要求限定的独特的发明方案。因此，应当理解，在本申请中示出和/或讨论的任何特征可以单独地或以任何适当的组合来实现。因此，除了根据所附权利要求及其等同替换所做的限制以外，实施例不受其它限制。此外，可以在所附权利要求的保护范围内进行各种修改和改变。

此外，在描述具有代表性的实施例时，说明书可能已经将方法和/或过程呈现为特定的步骤序列。然而，在该方法或过程不依赖于本文所述步骤的特定顺序的程度上，该方法或过程不应限于所述的特定顺序的步骤。如本领域普通技术人员将理解的，其它的步骤顺序也是可能的。因此，说明书中阐述的步骤的特定顺序不应被解释为对权利要求的限制。此外，针对该方法和/或过程的权利要求不应限于按照所写顺序执行它们的步骤，本领域技术人员可以容易地理解，这些顺序可以变化，并且仍然保持在本申请实施例的精神和范围内。

本领域普通技术人员可以理解，上文中所公开方法中的全部或某些步骤、系统、装置中的功能模块/单元可以被实施为软件、固件、硬件及其适当的组合。在硬件实施方式中，在以上描述中提及的功能模块/单元之间的划分不一定对应于物理组件的划分；例如，一个物理组件可以具有多个功能，或者一个功能或步骤可以由若干物理组件合作执行。某些组件或所有组件可以被实施为由处理器，如数字信号处理器或微处理器执行的软件，或者被实施为硬件，或者被实施为集成电路，如专用集成电路。这样的软件可以分布在计算机可读介质上，计算机可读介质可以包括计算机存储介质(或非暂时性介质) 和通信介质(或暂时性介质)。如本领域普通技术人员公知的，术语计算机存储介质包括在用于存储信息(诸如计算机可读指令、数据结构、程序模块或其他数据)的任何方法或技术中实施的易失性和非易失性、可移除和不可移除介质。计算机存储介质包括但不限于RAM、ROM、EEPROM、闪存或其他存储器技术、CD-ROM、数字多功能盘(DVD)或其他光盘存储、磁盒、磁带、磁盘存储或其他磁存储装置、或者可以用于存储期望的信息并且可以被计算机访问的任何其他的介质。此外，本领域普通技术人员公知的是，通信介质通常包含计算机可读指令、数据结构、程序模块或者诸如载波或其他传输机制之类的调制数据信号中的其他数据，并且可包括任何信息递送介质。

Claims (10)

1.一种电力监控装置，其特征在于：

包括通信控制单元、交换机、操作工作站、智能测控单元；

所述通信控制单元、操作工作站分别与所述交换机连接；所述智能测控单元与所述通信控制单元连接；

所述通信控制单元包括FEP和FEP对外接口；

所述智能测控单元包括可编程逻辑控制器PLC、输入输出IO模块。

2.如权利要求1所述的电力监控装置，其特征在于：

所述FEP包括MOXA DA682A或研祥SPC-8271；所述交换机包括MOXA EDS-518E或SIEMENS6GK6021；所述操作工作站包括SIEMENS 6AV7 260或研祥PPC-1781；所述智能测控单元包括Hollysys LK或LE系列。

3.如权利要求1所述的电力监控装置，其特征在于：

所述PLC包括数据采集模块和报警处理模块；

所述数据采集模块，设置为通过所述输入输出IO模块采集所述PLC、FEP、交换机的上电自检数据以及运行数据；

所述报警处理模块，设置为当所述自检数据或运行数据出现异常时进行报警并将对警情的处理结果上传到所述装置外部的电力调度中心。

4.如权利要求1所述的电力监控装置，其特征在于：

所述电力监控装置包括柜体；

所述柜体包括前门和后门；

在所述前门和后门上分别安装有行程开关；

所述PLC还包括开关状态采集模块；

所述开关状态采集模块，设置为采集行程开关的开关状态信息，并将开关状态信息上传至外部的电力调度中心。

5.如权利要求1所述的电力监控装置，其特征在于：

所述FEP包括主FEP和备FEP；

所述交换机包括主交换机和备交换机。

6.如权利要求1所述的电力监控装置，其特征在于：

所述交换机通过光纤或以太网与外部综合监控交换机连接。

7.如权利要求1所述的电力监控装置，其特征在于：

所述装置还包括：6个机构箱接口；

每个机构箱接口，设置为与外部机构箱连接。

8.如权利要求1所述的电力监控装置，其特征在于：

所述装置还包括报警模块；

所述报警模块，设置为当所述装置出现故障时进行事故报警和预告报警。

9.如权利要求1所述的电力监控装置，其特征在于：

所述FEP对外接口包括主网络端口和备网络端口。

10.如权利要求8所述的电力监控装置，其特征在于：

所述装置与外部设备通过光纤或以太网连接；

所述装置还包括电源模块，所述电源模块设置为给通信控制单元、交换机、操作工作站、智能测控单元供电；所述电源模块包括主电源模块和备电源模块。

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