CN2870274Y

CN2870274Y - 一种可即插即用的电气设备监测系统

Info

Publication number: CN2870274Y
Application number: CN 200520129538
Authority: CN
Inventors: 刘有为; 鞠登峰; 李忠晶
Original assignee: BEIJING FUAN ELECTRIC CORP
Current assignee: China Electric Power Research Institute Co Ltd CEPRI
Priority date: 2005-10-24
Filing date: 2005-10-24
Publication date: 2007-02-14
Anticipated expiration: 2015-10-24

Abstract

本实用新型公开了一种可即插即用的电气设备监测系统，它包括有一上位机，所述上位机通过总线连接有若干个监测单元，监测单元内设置有一单元自解释信息模块，所述上位机内设置有一数据结果接收单元以及一与所述单元自解释信息模块相配合的数据结构接收单元；所述监测单元包括有同步触发监测单元和同步采样监测单元；一同步触发监测单元与至少一同步采样监测单元组成一监测组，所述监测组的数量至少为一组。本实用新型各个监测单元内设置单元自解释信息模块，而上位机具有解析单元自解释信息模块的功能，使上位机和监测单元的初始化连接实现即插即用，即使不同厂家的产品，只需事先在单元自解释信息模块内记载好相关信息，即可以自动连接入系统。

Description

一种可即插即用的电气设备监测系统

技术领域

本实用新型涉及监测系统，特别是涉及一种新设备可以即插即用的电气设备监测系统。

背景技术

高压电气设备状态的监测系统，主要是对高压电气设备的运行状态进行实时监测的系统。监测系统主要分为两种，集中式和现场总线式；集中式是将被监测的模拟信号全部引到一台数字采集系统，由数字采集系统对模拟信号进行A/D变换处理。现场总线式是采用现场总线，将若干监测单元分别安装于被监测设备的附近，由该监测单元就近对模拟信号进行A/D变换，然后通过现场总线网络，将结果传送到上位机进行分析。

在以往的现场总线式监测系统的实现中，仅仅局限于现有监测数据的上传服务；而在线监测技术是不断发展的技术，新的监测技术不断成熟和应用。对于现有已经安装的在线监测系统，由于对监测单元的识别方式和数据传输方式已经固定，监测系统的扩展和新类型的监测单元的接入就存在一定的困难，一般需要修改上位机程序，甚至重组新的、彼此独立的监测系统，造成资源浪费。在已有的系统中，虽然通过人为配置，可实现对监测单元的识别，但实际使用中对人员素质要求高，而且适应性较差，难以满足工业化应用的要求。

发明创造内容

本实用新型的目的是提供一种新监测单元可以即插即用的电气设备监测系统。

为实现上述目的，本实用新型采取技术方案：一种可即插即用的电气设备监测系统，它包括有一上位机，所述上位机通过总线连接有若干个监测单元，所述监测单元内设置有一单元自解释信息模块，所述上位机内设置有一数据结果接收单元以及一与所述单元自解释信息模块相配合的数据结构接收单元；

所述监测单元包括有同步触发监测单元和同步采样监测单元；一同步触发监测单元与至少一同步采样监测单元组成一监测组，所述监测组的数量至少为一组；

在各个所述监测组中，所述同步触发监测单元发出一同步触发信号并立即采集该监测单元所要测量的特征量，与上述同步触发监测单元同组的各同步采样监测单元在接收到同步触发信号后，立刻采集各同步采样监测单元所要测量的特征量；所述同步触发监测单元采集的特征量发送给与其同组的各同步采样监测单元，各同步采样监测单元接收到同步触发监测单元发出的特征量后，根据其自身采集到的特征量计算出最终需要的监测结果，并将所述监测结果发送给上位机。

上述的电气设备状态监测系统中，所述单元自解释信息模块内记载有参数和数据的名称、类型、访问属性及顺序的结构信息以及自动配置文件。该自动配置文件记载有各个同步触发单元或同步采样监测单元的位置、名称、类型、各监测单元向上位机传送的监测结果的数据格式以及各监测单元的单元ID、分组ID、功能数和功能ID。

在实际操作中，所述同步触发监测单元为系统电压单元，其设置在变电站每段的母线上；所述同步采样监测单元为电容型设备或避雷器的监测单元，其分别设置在所需测量的设备附近。

另外，所述监测单元还可以包括有主动采样监测单元和被动采样监测单元。所述主动采样监测单元为变压器油温监测单元，其设置在变压器附近；被动采样监测单元为断路器监测单元，其设置在断路器附近。

上述的电气设备状态监测系统中，所述同步触发监测单元与同步采样监测单元之间通过总线连接。而所述同步触发监测单元、同步采样监测单元、主动采样监测单元以及被动采样监测单元之间也是通过总线连接。

本实用新型由于采取以上设计，其具有以下优点：1、本实用新型所提供的监测系统中，整个采集计算的过程，不需要上位机进行干预，从而保证了上位机对所有类型监测单元的通讯过程统一为读取最终数据的过程，从而方便系统的扩展。2、由于各个监测单元内各设置了一单元自解释信息模块，而上位机具有解析所述单元自解释信息模块的功能，使上位机和监测单元的初始化连接实现即插即用，即使不同厂家的产品，只需事先在单元自解释信息模块内记载好相关信息，即可以自动连接入系统。3、本实用新型可以预先定义的数据种类丰富，能够传输识别长度相同、种类不同的数据类型，如16位整数和16位浮点数。4、本实用新型还能够自由定义数据和参数的名称、类型、顺序，适应在线监测技术的发展，使新的在线监测单元能够方便的接入原有的系统。

附图说明

图1为本实用新型所提供的电气设备状态监测系统的结构方框图

图2为本实用新型一实施例的结构方框图

具体实施方式

如图1所示，为一种可即插即用的电气设备监测系统，它包括有一上位机1，上位机1通过总线2连接有若干个监测单元3，监测单元3内设置有一单元自解释信息模块33，上位机1内设置有一数据结果接收单元11以及一与单元自解释信息模块33相配合的数据结构接收单元12；监测单元3包括有同步触发监测单元31和同步采样监测单元32；一同步触发监测单元31与至少一同步采样监测单元32组成一监测组4，监测组4的数量根据实际需要来设定，其至少为一组；各监测组4可以监测各种电气设备，比如有的监测组监测电容型的设备，而有的监测组监测避雷器型的设备。并且，所有监测组4的分组是在通讯协议中定义组号、软件判断组号的方式进行分组的。

单元自解释信息模块33内记载有参数和数据的名称、类型、访问属性及顺序的结构信息以及自动配置文件等信息；而该自动配置文件内记载有各个同步触发单元31或同步采样监测单元32的位置、名称、类型、各监测单元3向上位机传送的监测结果的数据格式以及各监测单元3的单元ID、分组ID、功能数和功能ID。

监测单元3(同步触发监测单元31或同步采样监测单元32)首次接入系统或尚未建立连接时，都要进行初始化过程，上位机的数据结构接收单元12和监测单元的单元自解释信息模块33中分别存储有完成新监测单元向上位机注册的功能程序；当新监测单元接入系统之后，会自动申请在上位机注册，所述注册包括请求上位机读取单元ID、分组ID、功能数和功能ID；成功读取之后，上位机首先在已有监测单元注册表中检索单元ID是否与已注册单元重复，重复时报错，需要更改新监测单元的单元ID，然后重新开始注册过程；若单元ID无重复，上位机根据新监测单元报送的功能数，逐一读取功能ID，并与已注册的功能ID进行比对，如果该功能ID已注册，则不进行任何工作，如果该功能ID为新的，上位机会要求新监测单元报送该功能ID对应的监测数据表结构和参数表结构，并自动在上位机建立这两个表建构；所有功能ID注册完成之后，新监测单元的注册过程结束，上位机通知新单元注册成功，新单元接入过程完毕；该新监测单元即可向上位机报送数据和接受参数设置。

上位机1按照自动配置文件的描述，可以获得各个监测单元的位置、名称、类型以及监测结果的数据表结构、参数数据结构等信息。并分别从不同得保留字段读取监测结果变量的名称、类型和参数(如校正系数等出厂参数、电压变换系数等运行参数)的名称、类型、访问属性，在内存中建立与监测单元监测结果变量、参数对应的数据结构映射链表。例如：电容型设备监测单元的第一个数据记录的名称是“采样时间”，类型是“datetime”，即是一个64位的日期时间型数据，上位机将建立对应名称和大小的数据结构，将该数据结构插入到监测单元数据记录映射链表中的第一个位置；同样，电容型设备监测单元的第二个参数的名称是“采样间隔(秒)”，类型是“int”，访问属性是“0”，即该参数是长度为16位的带符号整数，访问属性为“读写”方式，上位机将该参数建立对应的数据结构，插入到监测单元参数映射链表的第二个位置。

上位机完成读取自动配置文件，建立数据记录映射链表和参数映射链表，则完成了整个建立连接过程，从而获取了全部与通讯相关的信息，也就完成了监测单元的即插即用过程。

在自动数据传输过程中，上位机按照数据记录映射链表中的类型和顺序解析监测单元传送上来的数据，并将数据插入到数据库中相同名称的字段中。例如：地址为1的电容型设备监测单元传送上来第一个数据记录，上位机按照“日期时间”的类型识别，初步检查收到的数据长度是否为64位，然后按照“日期时间”类型，插入到数据库“采样时间”的字段中。参数读取、设定时，按照参数映射链表的类型和访问属性，解析收到的参数值及下传相应类型的参数值。按照该方式，可以自由定义监测单元中的数据类型、顺序，只需要在自动配置文件中正确描述，上位机都可以正确识别，能够适应监测技术发展。监测单元只需要接通电源，就可以自动接入系统，正常工作，不需要人为干预。

在测量的时候，首先由同步触发监测单元31发出一同步触发信号，并且同步触发监测单元31立即采集其本身所要测量的特征量，与同步触发监测单元31同组的各同步采样监测单元32在接收到同步触发监测单元31发出的同步触发信号后，立刻采集各同步采样监测所要测量的特征量；然后，同步触发监测单元31将采集的特征量发送给与其同组的各同步采样监测单元32，各同步采样监测单元32接收到同步触发监测单元31发出的特征量后，根据其自身采集到的特征量计算出最终需要的监测结果，并将监测结果发送给上位机1的数据结果接收单元11。

如图2所示，以监测电容型的设备为例，变电站的每一段母线上的监测单元可以分为一个监测组4，而所有监测组中的监测单元接入同一个总线，分组实际是在通讯协议中定义组号、软件判断组号的方式进行分组的；在本实施例中，监测组中的同步触发监测单元31为监测电压的系统电压单元34，其设置在变电站每段的母线上，监测组中的同步采样监测单元32为介损监测单元35，其分别设置在所需测量的各电容型设备的附近。系统电压单元34和介损监测单元35内均各包括有一单元自解释信息模块33。

按照上述的连接过程建立连接后，在测量的时候，首先由系统电压单元34发出一同步触发信号，并且系统电压单元34立即采集系统电压的幅值U以及相位α，与系统电压单元35同组的各介损监测单元35在接收到系统电压单元34发出的同步触发信号后，立刻采集其所监测的电容型的设备的末屏电流的幅值I以及相位β；然后，系统电压单元34将其采集到的电压的幅值U以及相位α发送给与其同组的各介损监测单元35，各介损监测单元35根据公式C＝I/(Uω)、tgδ＝tg(π/2-(β-α))计算出电容量C以及介损tgδ；并将计算出的电容量C和介损tgδ发送给上位机1的数据结果接收单元11。上位机1可以是工控机或能够进行CAN通讯的其他计算机系统。

如果要监测避雷器型设备，其也可以按照上述实施例进行分组，并设定同步触发单元以及监测计算单元，只不过同步触发单元与监测计算单元采集不同的特征量而已，在此不做赘述。

在本实用新型中，各监测组4与上位机1之间都是通过现场总线连接的，而且上位机不需要进行计算，其只需要接收各个监测组4中的各同步采样监测单元32发送来的最终计算结果即可。因此，在现场总线上还可以连接一些其他的主动采样监测单元和被动采样监测单元(图未示)。所述主动采样监测单元为变压器顶层油温监测单元；被动采样监测单元为断路器监测单元。

被动采样监测单元以断路器监测单元为例，断路器监测单元采集的是断路器合、分闸时的合、分闸线圈电流波形和幅值。其在工作的时候，该监测单元不需要接收同步触发命令，根据设定的触发条件(电流门限值)采集数据，当满足触发条件(超过门限值)启动采集，然后将数据通过现场总线传送到上位机。

主动采样监测单元以变压器顶层油温监测单元为例，变压器顶层油温监测单元采集的是变压器的油温数据。其在工作时，不需要接收同步触发命令，按照设定的采样周期定时采集，然后将数据通过现场总线传送到上位机。

在本实用新型中，所述同步触发监测单元、同步采样监测单元、主动采样监测单元以及被动采样监测单元之间都是通过现场总线连接的。

Claims

1、一种可即插即用的电气设备监测系统，它包括有一上位机，其特征在于：

所述上位机通过总线连接有若干个监测单元，所述监测单元内设置有一单元自解释信息模块，所述上位机内设置有一数据结果接收单元以及一与所述单元自解释信息模块相配合的数据结构接收单元；

2、根据权利要求1所述的电气设备状态监测系统，其特征在于：所述同步触发监测单元为系统电压单元，其设置在变电站每段的母线上；所述同步采样监测单元为电容型设备或避雷器的监测单元，其分别设置在所需测量的设备附近。

3、根据权利要求1所述的电气设备状态监测系统，其特征在于：所述监测单元还包括有主动采样监测单元和被动采样监测单元。

4、根据权利要求2所述的电气设备状态监测系统，其特征在于：所述监测单元还包括有主动采样监测单元和被动采样监测单元。

5、根据权利要求3或4所述的电气设备状态监测系统，其特征在于：所述主动采样监测单元为变压器油温监测单元，其设置在变压器附近；被动采样监测单元为断路器监测单元，其设置在断路器附近。

6、根据权利要求1或2所述的电气设备状态监测系统，其特征在于：所述同步触发监测单元与同步采样监测单元之间通过总线连接。

7、根据权利要求3或4所述的电气设备状态监测系统，其特征在于：所述同步触发监测单元、同步采样监测单元、主动采样监测单元以及被动采样监测单元之间通过总线连接。

8、根据权利要求5所述的电气设备状态监测系统，其特征在于：所述同步触发监测单元、同步采样监测单元、主动采样监测单元以及被动采样监测单元之间通过总线连接。