基於電力物聯網的變電主設備信息採集和管理系統的製作方法
2023-05-29 07:16:11 1
基於電力物聯網的變電主設備信息採集和管理系統的製作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種基於電力物聯網的變電主設備信息採集和管理系統，包括智能電網中變電主設備和變電站中央控制室，其特徵在於還包括：設置於變電主設備本體底部的電子標籤RFID；用於射頻識別RFID的移動作業終端；設置於變電站中央控制室的通用串行總線；物資管理客戶端計算機；生產管理客戶端計算機；主幹網交換機；系統伺服器。該系統利用RFID電子標籤、移動作業終端、數據伺服器等與變電主設備連接到一起，並對變電主設備的運行狀況進行實時監控，移動作業終端需採集、存儲的設備狀態信息包括巡檢、缺陷、臺帳、評價及監測數據。從而達到構建全景全息的電力物聯網的願景，提高電力生產和變電主設備管理等各方面的信息化水平。
【專利說明】基於電力物聯網的變電主設備信息採集和管理系統
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及電力物聯網中智能電網中變電主設備的信息採集和管理，特別是針對變電主設備的巡檢、缺陷、臺帳信息的採集和管理。
【背景技術】
[0002]電力物聯網(1TIPS)的定義是指:電力系統各種電氣設備之間以及設備與人員之間通過各種信息傳感設備或分布式識讀器，如RFID裝置、紅外感應器、全球定位系統、雷射掃描等種種裝置，結合已有的網絡技術、資料庫技術、中間件技術等，形成的一個巨大的智能網絡。
[0003]電力物聯網與智能電網主要作用有類似之處，即都是利用傳感器將各種設備與資產連接到一起，對關鍵設備的運行狀況進行實時監控，使用戶之間以及用戶與電網之間能夠進行網絡互動和即時連接，對數據信息進行整合分析，實現數據的實時、高速、雙向傳輸的總體效果，電力物聯網與智能電網又是相輔相成的。電力物聯網的建設將促進傳感器終端智能化水平的進一步提高，為分布式數據的採集創造了必要的條件。
[0004]除此之外，電力物聯網在智能電網基礎上進一步強調了人員與電網之間的互動，不僅僅是設備之間的關聯，還包括人員的管理、人員與設備的雙向交流，從真正意義上實現電網的可觀測、可控制、可自愈。
[0005]電網中變電主設備即是在變電站中直接用來接收或者分配電能，以及與改變電能電壓相關的設備；由於電網中變電主設備大都承受高電壓，故也多屬高壓電器或設備，它們包括主變壓器、斷路器、隔離刀閘、母線、互感器、電抗器、補償電容器、避雷器等。變電主設備是變電站的主要組成內容。鑑於高壓設備在電網中的重要性，應確保其具備智能化自檢測技術和系統。目前，該類自檢測技術和系統主要採用移動計算設備(PDA)獲取設備信息.並利用射頻識圳(RFID)技術來標識和輔助定位變電主設備。但數據採集方面仍有需改進的內容:
[0006]I)智能化偏低。巡檢任務及巡檢設備未配置模板化，需根據設備性能差異進行個性化配置；錄入方式單一:對未檢、漏檢及數據異常設備的告警不足；臺帳數據更新不靈活；
[0007]2)在生產管理、物資管理、在線監測等信息系統中未將RFID電子標籤作為設備全生命周期管理的唯一標識物；
[0008]3)信息共享不足。目前.變電主設備的招標採購、物流配送、安裝基建、設備運維及退役報廢雖大多已實現信息化管理，但各系統之間存在信息壁壘，難以暢通地進行信息交互，設備標識出現了多個信息孤島；
[0009]4)剩餘壽命評價不客觀。由於目前的管理模式下，這些信息編碼沒有統一的載體，使得設備巡檢、缺陷、故障等信息無法歸集到變電主設備的資產管理中，資產績效管理缺乏準確的信息，進而無法客觀評價設備的剩餘壽命。
[0010]這些因素在一定程度上影響了電力物聯網技術在電網中的推廣應用。現有的變電主設備智能巡檢系統是應用於智能電網中設備信息採集的重要手段之一。通過對現有變電主設備智能巡檢系統的改進.並結合物聯網技術在智能電網中的應用，提出依託物聯網技術的新一代變電主設備自檢測的應用方案，提升變電主設備的智能化、互動化與信息化的管理水平是我們的研發方向。
【發明內容】
[0011]本實用新型的目的是提供一種基於電力物聯網的變電主設備信息採集和管理系統，使電力生產管理人員之間以及生產管理人員與電網之間能夠進行網絡互動和即時連接，對數據信息進行整合分析，實現數據的實時、高速、雙向傳輸的總體效果，用於提高變電主設備的可靠性、可用性，使運行和管理達到最優化。
[0012]為達上述目的，本實用新型的技術方案為:
[0013]一種基於電力物聯網的變電主設備信息採集和評價系統，包括智能電網中變電主設備和變電站中央控制室，其特徵在於還包括:
[0014]設置於變電主設備本體底部的電子標籤RFID，實現設備標識定位及編碼信息等存儲；
[0015]用於射頻識別電子標籤RFID的移動作業終端，實現備用的變電主設備盤點及正在運行的臺帳基本信息調取；
[0016]設置於變電站中央控制室的通用串行總線，通用串行總線能夠依據IEC61850通信協議，在移動作業終端與相關設備管理信息系統客戶端計算機之間直接交換設備缺陷、臺帳、監測等資料；
[0017]設置於變電站中央控制室的物資管理客戶端計算機，能夠通過通用串行總線與移動作業終端交換變電主設備的臺帳、評價資料；
[0018]設置於變電站中央控制室的生產管理客戶端計算機，能夠通過通用串行總線與移動作業終端交換變電主設備的巡檢、缺陷、監測資料；
[0019]設置於變電站中央控制室的電力綜合數據網的主幹網交換機，使其能夠依據IEC61850通信協議，在設備信息採集和評價系統與相關設備管理信息系統客戶端計算機之間直接交互設備巡檢、缺陷、臺帳等狀態信息；
[0020]設置於電網公司電氣設備監測預警中心的設備信息採集和評價系統的伺服器，能夠間接通過各變電站的主幹網交換機與移動作業終端交換變電主設備的巡檢、缺陷、監測、臺帳等全生命周期管理的狀態信息。
[0021]採用六類雙絞線連接所述的各客戶端計算機、伺服器、交換機，並實現變電主設備的狀態信息的數據交互。
[0022]以上結構的總線分布式基於電力物聯網技術的變電主設備信息採集和評價系統，利用RFID電子標籤、移動作業終端、數據伺服器等與變電主設備連接到一起，並對變電主設備的運行狀況進行實時監控，並經通用串行總線將設備相關狀態信息傳輸至生產管理客戶端計算機、物資管理客戶端計算機；再由客戶端計算機將設備狀態信息通過主幹網交換機匯總發送至設備信息採集和評價系統的伺服器。在該系統中，移動作業終端需採集、存儲的設備狀態信息包括巡檢、缺陷、臺帳、評價及監測數據。同時，設備信息採集和評價系統的伺服器通過六類雙絞線與各客戶端計算機、伺服器、交換機實現數據交互；從而達到構建全景全息的電力物聯網的願景，推動智能電網向自愈、互動、兼容、集成、優化和安全的方向發展，進而提高電力生產和變電主設備管理等各方面的信息化水平。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0023]圖1是本實用新型的結構示意框圖；
[0024]在圖中，電子標籤RFID1，移動作業終端2，通用串行總線3，物資管理客戶端計算機4，生產管理客戶端計算機5，主幹網交換機6，在線監測工控機7，設備信息採集和評價系統的伺服器8。
[0025]具體實施式
[0026]下面結合附圖，對本實用新型作進一步說明。
[0027]圖1所示，是本實用新型的結構框圖；從圖中可知，本基於物聯網技術的變電主設備信息採集和評價系統包括電子標籤RFID1、移動作業終端2、通用串行總線3、物資管理客戶端計算機4、生產管理客戶端計算機5、主幹網交換機6、在線監測工控機7、設備信息採集和評價系統的伺服器8。其中，通用串行總線3能夠依據IEC61850通信協議，在移動作業終端與相關設備管理信息系統客戶端計算機之間直接交換設備缺陷、臺帳、監測等資料。IEC61850通信協議提出了一種用於智能電網及數位化變電站中的通信標準，通過對設備的一系列規範化，使其形成一個規範的輸出，實現變電站中智能電子設備、系統的管理以及設備間的互聯。
[0028]首先，通過設在變電主設備底部的電子標籤RFIDl進行編碼信息存儲，並進行設備定位。電子標籤RFIDl分別設在變電站內各變電主設備上，構成分布式結構。變電主設備包括變壓器、並聯電抗器、斷路器、互感器等。電子標籤RFIDl是變電主設備全生命周期的唯一標識，在電力物聯網中將電力企業的物資、設備、資產等信息資源標準數據標識均固化於電子標籤RFID中，如物資編碼、設備編碼、功能位置編碼、固定資產編碼。電子標籤RFIDl一般具有無線通信能力，可以通過無線電識別既定的變電主設備並讀寫相關編碼信息，而無需射頻識別的手持設備——移動作業終端與設備之間建立機械或者光學接觸。
[0029]移動作業終端2主要由模數轉換裝置、光電變換裝置、數位訊號編碼及解碼裝置構成，負責用於數據採集與感知採集電力物資、設備、資產發生的事件和數據；並利用短距離數據傳輸方式將電子標籤RFIDl存儲的數據採集後進行協同過程加工。與電子標籤RFIDl對應，設置一個或多個移動作業終端2，並對電子標籤RFIDl寫入的數據進行逐位校驗，按各設備類型進行分類，對檢測信號進行模數轉換和光電變換，同時將信號編碼並傳輸。移動作業終端2的信號輸出端通過通用串行總線3分別與物資管理客戶端計算機4、生產管理客戶端計算機5連接並傳輸信息。
[0030]物資管理客戶端計算機4位於變電站中央控制室，可追溯變電主設備生產廠商，並提供同批次及同型號設備的安裝位置、規格、技術參數，實現設備的故障預防，為設備的狀態評價提供基礎數據。同時，分析並提供變電主設備的家族性缺陷、造價等績效管理控制所需的基礎數據。物資管理客戶端計算機4的信號輸出端通過主幹網交換機6與設備信息採集和評價系統的伺服器8連接並傳輸變電主設備狀態評價及績效管理所需的基礎數據、輔助決策建議。
[0031]生產管理客戶端計算機5位於變電站中央控制室，可存儲、追溯變電主設備的歷史缺陷數據、標準化缺陷庫、巡檢數據，提供同批次及同型號設備的準化缺陷庫、作業指導書，並引入圖表、曲線等智能報表分析工具，使標準化作業及缺陷分析處理的內容和項目更加詳細和形象，為設備的運維生產提供參考數據。生產管理客戶端計算機5的信號輸出端通過主幹網交換機6與設備信息採集和評價系統的伺服器8連接並傳輸變電主設備運維生產管理所需的基礎數據、輔助決策建議。
[0032]在線監測工控機7位於變電站繼電保護室，可歸集變壓器油中溶解氣體、變壓器套管絕緣、GIS局部放電、避雷器洩漏電流等監測數據，為設備的運維生產提供實時參考數據。在線監測工控機7的信號輸出端通過主幹網交換機6與設備信息採集和評價系統的伺服器8連接並傳輸變電主設備的在線監測數據。
[0033]主幹網交換機6設置於變電站通信機房，可依據IEC61850通信協議通過電力綜合數據網，方便設備信息採集和評價系統的伺服器8分別與物資管理客戶端計算機4、生產管理客戶端計算機5及在線監測工控機7交互設備狀態信息；
[0034]設備信息採集和評價系統的伺服器8設置於電網公司電氣設備監測預警中心，能夠通過電力綜合數據網獲取變電站的主幹網交換機6上傳的數據，並為設備運維管理人員對評價變電主設備剩餘壽命提供評價依據。
[0035]六類線的雙絞線傳輸性能遠遠高於超五類標準(超五類為當前變電站內的常用雙絞線)，最適用於傳輸速率高於IGbps的應用；因此便適用於變電站內設備的監測數據、工況數據等大數據量的實時傳輸。同時，六類標準中可取消傳統的基本鏈路模型，布線標準採用星形的拓撲結構，要求的布線距離為:永久鏈路的長度不能超過90m，信道長度不能超過10m0在本系統中採用六類線的雙絞線連接所述的各客戶端計算機、伺服器、交換機，並實現高壓電氣設備的狀態信息的數據交互。
實施例
[0036](I).將RFID電子標籤I安裝於電容型設備的本體上，例如避雷器、電壓互感器或電流互感器的本體下部；例如:將RFID電子標籤安裝於一臺某500kV高壓電抗器A相設備的本體底部；
[0037](2).通過移動作業終端2採集處理設備一某500kV高壓電抗器A相設備的技術參數、缺陷並轉換成數位訊號；其中的缺陷包括:緊急缺陷、重大缺陷、一般缺陷；
[0038](3).將通用串行總線3安裝在變電站中央控制室的監控屏櫃內，負責對各個移動作業終端2傳來的信號做同步合併處理；並將將處理後的數據分別傳送至物資管理客戶端計算機4、生產管理客戶端計算機5 ;由於通用串行總線不受變電站內強電磁射頻及耦合過電壓的幹擾，且通道誤碼率低；故可保證通信質量；
[0039](4).物資管理客戶端計算機4可針對某500kV高壓電抗器A相設備等設備的基本信息(生產廠商、出廠日期、出廠編號)、技術參數(額定電壓、額定電流、額定容量、額定阻抗)等臺帳數據採用統一描述、統一編碼，有效降低數據表徵複雜性，並支持相關設備數據圖表的展示、支持導出及列印。同時，採用先進的數據倉庫、海量打包等技術處理臺帳數據，並可通過主幹網交換機6發送績效管理所需的基礎數據和輔助決策建議至設備信息採集和評價系統的伺服器8;
[0040](5).生產管理客戶端計算機5可針對某500kV高壓電抗器A相設備等設備的缺陷記錄(如本體滲漏油、冷卻器停運)、巡視記錄(溫度變化)等狀態數據採用統一存儲，有效提高數據表徵準確性，並支持歷史數據變化趨勢圖的展示、支持導出及列印。同時，採用先進的數據倉庫、海量打包等技術處理在線監測數據，並可通過主幹網交換機6發送運維生產管理所需的基礎數據和輔助決策建議至設備信息採集和評價系統的伺服器8 ；
[0041](6)在線監測工控機7可存儲高壓電抗器油中溶解氣體(如H2、CH4、C2H2、C2H4、C2H6)的監測值及監測裝置的狀態信息(如裝置載氣、油室溫度)，並支持歷史數據變化趨勢圖的展示、支持導出及列印。同時，通過主幹網交換機6發送設備狀態分析所需的監測數據至設備信息採集和評價系統的伺服器8 ;
[0042](7).設備信息採集和評價系統的伺服器8採用六類線的雙絞線與物資管理客戶端計算機4、生產管理客戶端計算機5、在線監測工控機7等設備連接，實現變電主設備的臺帳數據、狀態數據及監測數據的交互。設備運維管理人員在收到相關數據及時通過設備信息採集和評價系統的伺服器8對各移動作業終端上傳的狀態信息進行分析診斷，以判斷設備的剩餘壽命，並做出設備的運行、修理、改造、報廢等具體措施；
[0043](8).通過該系統融合設備的各類數據，貫通設備由出廠交接至退役處置的全生命管理流程，提升設備的智能化水平和利用效率。
[0044]本實用新型具有以下優點:
[0045](I)針對變電主設備巡檢等信息採集和管理的需要，採用抗幹擾的電子標籤RFID和手持移動作業終端2 ;由於射頻識別標籤需要具有讀取精度高、讀取距離遠、持久耐用等特點，且手持終端需要具有輕便易於攜帶、屏幕大、電池續航能力強、抗摔等特點；故便於實現變電主設備的有關數據統計、查詢等功能的數據源，實現對資產日常管理中的變動信息的實時監控、記錄和自動更新；
[0046](2)由於系統可以實現設備臺帳信息現場核查，以及缺陷、評價信息的現場查詢和展示；所以工作人員使用手持終端，以生產MIS中設備臺帳為基礎，利用電子地圖快速定位設備，並對缺失和錯誤的臺帳信息，直接在手持移動作業終端2上進行修改，減少手工抄錄的工作量並提高數據錄入的準確性和完整性；
[0047](3)由於採用分布式結構的電子標籤RFIDl的布置方式，可以確保準確定位存在異常的設備，並通過手持移動作業終端2全面獲取設備的缺陷、評價信息；因而方便生產技術人員進行運維和展示；
[0048](4)系統可輔助實現設備全生命周期跟蹤管理。設備在新增、轉移、更換、運維、報廢等過程中，不僅在後臺資料庫保存相關記錄，同時需要在現場進行確認並將相關信息寫入標籤RFIDl進行保存，方便日後在現場進行追溯設備各歷史階段的狀態信息；
[0049](5)系統可應用於變電主設備採購管理、檢修管理、資產盤點、退役處置、績效管理中，提升設備信息採集的管理創新，實現變電主設備全生命周期評價的規範化、標準化、集約化管理。
【權利要求】
1.一種基於電力物聯網的變電主設備信息採集和評價系統，包括智能電網中變電主設備和變電站中央控制室，其特徵在於還包括: 設置於變電主設備本體底部的電子標籤RFID，實現設備標識定位及編碼信息等存儲；用於射頻識別電子標籤RFID的移動作業終端，實現備用的變電主設備盤點及正在運行的臺帳基本信息調取； 設置於變電站中央控制室的通用串行總線，通用串行總線能夠依據IEC61850通信協議，在移動作業終端與相關設備管理信息系統客戶端計算機之間直接交換設備缺陷、臺帳、監測等資料； 設置於變電站中央控制室的物資管理客戶端計算機，能夠通過通用串行總線與移動作業終端交換變電主設備的臺帳、評價資料； 設置於變電站中央控制室的生產管理客戶端計算機，能夠通過通用串行總線與移動作業終端交換變電主設備的巡檢、缺陷、監測資料； 設置於變電站中央控制室的電力綜合數據網的主幹網交換機，使其能夠依據IEC61850通信協議，在設備信息採集和評價系統與相關設備管理信息系統客戶端計算機之間直接交互設備巡檢、缺陷、臺帳等狀態信息； 設置於電網公司電氣設備監測預警中心的設備信息採集和評價系統的伺服器，能夠間接通過各變電站的主幹網交換機與移動作業終端交換變電主設備的巡檢、缺陷、監測、臺帳等全生命周期管理的狀態信息。
2.根據權利要求1所述的系統，其特徵在於: 採用雙絞線連接所述的各客戶端計算機、伺服器、交換機，並實現變電主設備的狀態信息的數據交互。
【文檔編號】G05B19/418GK204203734SQ201420520566
【公開日】2015年3月11日 申請日期:2014年9月11日 優先權日:2014年9月11日
【發明者】鄧雨榮, 俸波, 吳秋莉, 虞中堅, 張煒, 羅金全, 陶松梅, 呂澤承 申請人:廣西電網公司電力科學研究院