一種分布式配電室環境與配電綜合監控系統的製作方法
2023-10-31 11:26:17
專利名稱：一種分布式配電室環境與配電綜合監控系統的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種分布式配電室環境與配電綜合監控系統，適用於配電自動化技術領域。
技術背景隨著城市規模的日益擴大，IOkV配電室和開閉所呈幾何級數的增長，而且具有高分散的特徵，採用現代科技手段，對這些配電室和開閉所進行有效的監控、管理及調度，將大大提高管理運行的效率，有效提高突發事件的響應速度，大幅降低運行成本，對提高供電質量、提升供電企業的服務水平和社會滿意度，具有重要意義。長期以來，IOKV以上電壓等級的變電站監控技術已日趨成熟，而IOKV以下電壓等級的配電室和開閉所監控系統的開發與應用才剛剛起步。從供電企業的實際需求方面看，IOkV配電室和開閉所往往是無人值守，其監控系統應包括環境監控和配電監控兩個部分。目前，在少數IOkV配電室和開閉所中，開始有了部分單一的環境監控系統或者單一的配電監控系統投入使用，但這些系統普遍存在功能簡單、標準不統一、擴展困難、監控管理能力有限、安全可靠性不高的問題，難以滿足供電企業的現實需要。經文獻檢索，在IOkV配電室環境與配電綜合監控系統方面，還未見到與本實用新型相同的公開報導。
發明內容本實用新型所要解決的技術問題是，提供一種集配電室環境監控和配電監控於一體的分布式配電室環境與配電綜合監控系統，一個監控中心能夠實現對多個IOkV配電室和開閉所環境和配電的綜合監控。為實現上述目的，本實用新型採用分級分布式結構。在IOkV配電室和開閉所現場配置現場監控子系統，完成配電室和開閉所現場環境參數與狀態、配電參數與狀態以及現場視頻圖像的監測、監視、處理和控制；多個配電室和開閉所現場子系統通過廣域網絡，匯集到一個監控中心。在監控中心，配置有中心監控子系統，完成對多個配電室的各類數據採集、存儲、處理、遠程控制和綜合管理；多個監控中心還能夠通過廣域網絡，進一步匯聚到上一級總監控中心，完成對各監控中心的統一監控、管理和調度。本實用新型採用的技術方案是一種分布式配電室環境與配電綜合監控系統，系統採用多級分布式結構，集IOKV 配電室的環境監控和配電監為一體，包括監控中心子系統(101)和1至64個配電室現場子系統(103)。監控中心子系統(101)和1至64個配電室現場子系統(103)通過廣域網絡進行連接。本實用新型所述監控中心子系統(101)包括與區域網(209)相連接的通信伺服器(202)、資料庫伺服器(203)、GIS伺服器(204)、TOB伺服器(205)、視頻伺服器(206)、簡訊伺服器(207)、北鬥時間同步伺服器(208)、可視對講終端(210)、監控工作站(211)、管理工作站012)，還包括通過廣域網(102)相連接的智慧型手機或移動終端O01)以及配套的監控中心軟體。按照本實用新型提供的分布式配電室環境與配電綜合監控系統，所述通信伺服器由一臺或多臺物理伺服器及配套的通信服務軟體構成。通信服務軟體負責完成各配電室環境和配電監測實時數據與狀態輪詢採集處理，保存至資料庫伺服器的資料庫中；接受配電室現場子系統的高優先級實時數據和狀態主動上報、處理並保存至資料庫；完成由監控中心軟體下傳到各配電室現場智能傳感器、監測表計、綜保裝置的整定值或限值以及排風扇、 智能門禁、及斷路器執行機構的通信處理；當監控中心具有更上一級總監控中心時，還作為與上一級總監控中心進行數據交換的通信網關，將各配電室環境和配電監測數據轉發至上一級總監控中心。按照本實用新型提供的分布式配電室環境與配電綜合監控系統，所述監控中心子系統與配電室現場子系統通過廣域網進行連接，廣域網是光纖網、或3G網或無線專網。配電室現場子系統(10 包括與工業交換機單元(301)相連接的視頻服務單元 (302)、主控單元(304)、可視對講單元(305)、與主控單元(304)相連接的CAN現場總線 (307)、與CAN現場總線(307)相連接的數據測控單元(308)、自適應協議轉換單元(309)， 以及與數據測控單元(308)相連接的溫度傳感器(310)、溼度傳感器(311)、SF6傳感器 (312)、明火傳感器(313)、煙霧傳感器(314)、紅外入侵傳感器(315)、水浸傳感器(316)、門磁傳感器(317)、窗磁傳感器(318)、排風扇(319)、智能門禁(320)，與自適應協議轉換單元 (309)相連接的高壓配電櫃測量表計(321)、高壓配電櫃綜保裝置(322)、變壓器測量表計 (323)、變壓器綜保裝置(3 )、低壓配電櫃測量表計(325)、低壓配電櫃綜保裝置(3 )以及配套的嵌入式配電室現場綜合監控固件。按照本實用新型提供的分布式配電室環境與配電綜合監控系統，所述資料庫伺服器上運行資料庫管理系統，用於存儲各配電室的實時數據、歷史數據、管理數據和過程數據，作為整個系統的數據存儲中心。按照本實用新型提供的分布式配電室環境與配電綜合監控系統，所述GIS伺服器為整個系統提供各配電室所在地域的地理信息數據服務，當系統所屬配電室出現報警事件時，監控中心軟體能夠根據GIS伺服器提供的地理信息數據，在地圖上給出報警圖示。按照本實用新型提供的分布式配電室環境與配電綜合監控系統，所述TOB伺服器通過廣域網提供系統所連接配電室的授權異地監控和移動監控服務。按照本實用新型提供的分布式配電室環境與配電綜合監控系統，所述北鬥時間同步伺服器為整個系統提供同步基準定時，保證各配電室現場子系統及其帶有時間特性的智能裝置能夠按照統一時間基準進行數據採集、事件記錄和執行同步操作，有效保證系統安全性和時間同步性。按照本實用新型提供的分布式配電室環境與配電綜合監控系統，所述視頻伺服器通過廣域網，從各配電室視頻監控單元獲取實時視頻圖像，為在監控中心進行多畫面圖像顯示播放提供視頻數據，並能夠作為各配電室視頻監控單元視頻錄像的備份存儲，當某一配電室現場子系統的視頻監控單元失效時，能夠從該視頻伺服器獲得歷史錄像視頻數據。按照本實用新型提供的分布式配電室環境與配電綜合監控系統，所述監控工作站和管理工作站根據配電室接入規模，由一臺或多臺PC構成，運行配套的監控中心軟體，用於整個系統的監控和管理。按照本實用新型提供的分布式配電室環境與配電綜合監控系統，所述智慧型手機和移動終端採用無線連接方式，通過廣域網連接到監控中心子系統，對各配電室的授權監測數據查詢和實時視頻圖像查看。本實用新型所述的配電室現場子系統(10 包括與工業交換機單元(301)相連接的視頻服務單元(302)、主控單元(304)、可視對講單元(305)、與主控單元(304)相連接的CAN現場總線(307)、與CAN現場總線(307)相連接的數據測控單元(308)、自適應協議轉換單元(309)，以及與數據測控單元(308)相連接的溫度傳感器(310)、溼度傳感器(311)、 SF6傳感器(312)、明火傳感器(31 、煙霧傳感器(314)、紅外入侵傳感器(31 、水浸傳感器(316)、門磁傳感器(317)、窗磁傳感器(318)、排風扇(319)、智能門禁(320)，與自適應協議轉換單元(309)相連接的高壓配電櫃測量表計(321)、高壓配電櫃綜保裝置(322)、變壓器測量表計(323)、變壓器綜保裝置(3M)、低壓配電櫃測量表計(325)、低壓配電櫃綜保裝置(3 )以及配套的嵌入式配電室現場綜合監控固件。按照本實用新型提供的分布式配電室環境與配電綜合監控系統，所述配電室現場子系統主控單元(304)由嵌入式處理器、通信接口電路及觸摸式IXD顯示屏構成，運行嵌入式作業系統和嵌入式配電室現場綜合監控固件。按照本實用新型提供的分布式配電室環境與配電綜合監控系統，所述配電室現場子系統視頻服務單元視頻服務單元(30 能連接多個攝像頭，提供配電室多點多角度視頻攝像。按照本實用新型提供的分布式配電室環境與配電綜合監控系統，所述可視對講單元(30 與工業交換機相連接，能夠通過IP網絡與監控中心可視對講終端進行可視對講。按照本實用新型提供的分布式配電室環境與配電綜合監控系統，所述數據測控單元(308)與溫度傳感器、溼度傳感器、SF6傳感器、明火傳感器、煙霧傳感器、紅外入侵傳感器、水浸傳感器、門磁傳感器、窗磁傳感器、排風扇、智能門禁相連接，提供數據採集和可控對象控制，同時通過CAN現場總線(307)與主控單元(304)相連接。按照本實用新型提供的分布式配電室環境與配電綜合監控系統，所述自適應通信協議轉換單元(309)與高壓配電櫃測量表計、高壓配電櫃綜保裝置、變壓器測量表計、變壓器綜保裝置、低壓配電櫃測量表計、低壓配電櫃綜保裝置相連接，完成相應表計和裝置的通訊協議轉換並與CAN現場總線(307)相連接。本實用新型的有益效果1、本實用新型採用多級分布式結構，將IOKV配電室的環境監控和配電監控融為一體，一個監控中心能夠同時對1至64個配電室進行全面綜合監控和統一管理，除實時採集各配電室環境、配電運行參數與狀態外，還能對配電室內的控制機構，及配電開關裝置進行遠程控制，同時也能夠實時監視各配電室的視頻圖像，使各配電室的實時運行狀況在監控中心得到直觀表現，實現對各配電室現場的遙測、遙信、遙調、遙控和遙視。2、本實用新型能夠利用智慧型手機或移動終端對各配電室進行移動監控，使供電企業操作人員能夠隨時隨地查看各配電室環境和配電的實時運行狀況和歷史運行狀況，並監視各配電室現場實時視頻圖像，方便了操作人員工作，提高工作實效性和時效性。3、本實用新型的配電室現場子系統採用CAN現場總線實現各種智能儀表與主控單元的連接，使系統除具有主控單元定時輪詢採集配電室環境與配電數據和狀態能力外， 還能夠在當配電室現場出現環境與配電報警事件時，及時主動上報報警事件信息，有效提高報警的實時性。4、本實用新型的配電室現場子系統提供的主控單元具有觸摸式人機操作界面，除了能夠直觀顯示配電室現場各類實時工況外，還能夠使操作人員在遠離高壓配電櫃的情況下，通過觸控螢幕操作，控制配電室內高壓配電柜上的各類斷路器和開關，確保操作人員的人身安全。
圖1是本實用新型分布式配電室環境與配電綜合監控系統的組成結構示意圖。圖2是本實用新型監控中心子系統組成結構示意圖。圖3是本實用新型配電室現場子系統組成結構示意圖。
具體實施方式
如圖1所示，本實用新型所述分布式配電室環境與配電綜合監控系統由分別與廣域網102相連接的監控中心子系統101和1至64個配電室現場子系統103組成。如圖2所示，本實用新型所述的監控中心子系統由分別與區域網209相連接的通信伺服器202、資料庫伺服器203、GIS伺服器204、TOB伺服器205、視頻伺服器206、簡訊伺服器207、北鬥時間同步伺服器208、可視對講終端210、監控工作站211、管理工作站212組成，區域網209通過廣域網102與監控中心子系統101相連接，智慧型手機或移動終端201通過廣域網102與監控中心子系統相連接。如圖3所示，本實用新型所述的配電室現場子系統分別由與工業交換機單元301 相連接的視頻服務單元302、主控單元304、可視對講單元305、與主控單元304相連接的 CAN現場總線307、與CAN現場總線307相連接的數據測控單元308、自適應協議轉換單元 309，以及與數據測控單元308相連接的溫度傳感器310、溼度傳感器311、SF6傳感器312、 明火傳感器313、煙霧傳感器314、紅外入侵傳感器315、水浸傳感器316、門磁傳感器317、窗磁傳感器318、排風扇319、智能門禁320，與自適應協議轉換單元309相連接的高壓配電櫃測量表計321、高壓配電櫃綜保裝置322、變壓器測量表計323、變壓器綜保裝置324、低壓配電櫃測量表計325、低壓配電櫃綜保裝置3 組成。本實用新型所述的配電室現場子系統還包括為系統各單元提供低壓穩壓電源的電源單元306。工業交換機單元301通過廣域網 102與監控中心子系統相連接。具體實施時監控中心子系統中的通信伺服器202、資料庫伺服器203、GIS伺服器204、WEB伺服器205能根據系統所接入的配電室數量和規模構建在一臺和多臺物理伺服器上。通信伺服器202是一個基於TCP/IP協議的與配電室進行數據通信的抽象層應用服務軟體模塊，每當接入一個配電室現場子系統時，通信伺服器202創建並啟動一個對應配電室現場子系統的通信服務，該通信服務按照定時巡迴方式從對應配電室現場子系統採集實時數據，並與資料庫伺服器203進行通信，將採集到的數據保存到資料庫伺服器203的實時資料庫中。當通信伺服器202接收到監控中心軟體發出的控制命令或設置的定值、限值數據時，對應的通信服務隨即將命令或數據發送到對應配電室現場子系統，由配電室現場子系統作出響應。當通信服務接收到對應配電室現場子系統主動上報的數據或狀態(報警事件)時，該通信服務除將收到的數據或狀態保存到資料庫伺服器203的實時資料庫外， 還通知監控中心軟體即刻作出響應和處理。資料庫伺服器203作為整個系統的數據存儲中心，運行資料庫管理系統軟體，響應監控中心軟體的數據請求，存儲來自通信伺服器202採集到的各配電室實時數據、歷史數據，同時用於存儲整個系統的管理數據和過程數據。GIS伺服器204運行GIS應用服務軟體，保存有各配電室所在地域的地理信息數據，提供地圖無級縮放和漫遊，當系統所屬配電室出現報警事件時，監控中心軟體能夠根據 GIS伺服器204提供的地理信息數據繪製出報警配電室所在區域的放大地圖，並在配電室所在地圖位置上顯示出報警圖標，不同級別的報警事件用不同顏色圖標進行標識，方便工作人員迅速判別出報警配電室地理位置和報警等級，同時根據地圖提供的導航路徑前往報警配電室處理報警事件。WEB伺服器205通過廣域網102和資料庫伺服器203以TOB方式提供異地監控和移動監控服務，使系統除在監控中心具有監控能力外，還能通過htranet或hternet對各配電室進行遠程監控或移動監控。對於移動監控，採用智慧型手機或移動終端201通過無線方式連接，接入到監控中心子系統，對各配電室的監測數據進行查詢和實時視頻圖像監控， 實現移動監控和移動辦公。北鬥時間同步伺服器208為整個系統提供同步時間，保證監控中心的計算機設備和各配電室現場子系統及其帶有時間特性的智能裝置能夠按照統一的基準時鐘進行數據採集、處理、事件記錄和執行同步操作，能夠保證系統整體時間同步性，也能夠保證在進行事故回溯時具有準確的時間依據。同時，由於北鬥衛星授時系統是中國自已的授時系統，具有更高的安全性能。視頻伺服器206通過廣域網102和配電室現場的工業交換機301及視頻監控單元 302，獲取各配電室現場的視頻圖像，能夠實現在監控中心的監控工作站211上進行多畫面實時視頻圖像顯示或歷史視頻圖像回放。並能作為各配電室視頻監控單元302的視頻錄像備份存儲，當某一配電室現場子系統的視頻監控單元302失效時，還能從視頻伺服器206獲得歷史錄像視頻數據。監控工作站211和管理工作站212作為整個系統的監控終端和管理終端，根據配電室接入系統的規模，由一臺或多臺PC構成，用於整個系統的監控和管理，運行配套的監控中心軟體，完成如下工作a.採集各配電室環境與配電實時數據和狀態，並以可視化圖形方式進行顯示，當監測到報警狀態時，能夠以語音和文字方式進行播報和顯示，並在GIS 地圖上定位到報警配電室所在位置，按報警緊急程度進行區別圖示。b.設定和管理各配電室相關智能傳感器、測量表計、綜保裝置的整定值和限值，並將整定值和限值下傳到相應裝置中。c.在授權條件下遠程控制指定配電室子系統中的可控對象，包括排風扇、配電櫃斷路器或開關、傳感器復位、表計裝置復歸，並能夠進行指定配電室現場系統的遠程開閉鎖控制。d.對各配電室實時視頻圖像進行多畫面顯示，回放各配電室歷史視頻圖像，並能對各配電室的攝像頭進行方向、焦距控制。e.進行實時數據管理、歷史數據管理、權限管理、操作票管理、智能門禁卡管理、報警簡訊手機管理、告警簡訊內容管理和報表管理。[0045]配電室現場子系統的主控單元304是現場子系統的控制核心，指揮和協同視頻服務單元302、數據測控單元308、自適應通信協議轉換單元309的工作，由嵌入式處理器、乙太網接口電路、CAN接口電路和觸摸式LCD顯示屏構成，基於嵌入式作業系統和嵌入式資料庫，運行嵌入式配電室現場綜合監控固件，完成如下工作a.以定時輪詢方式，通過CAN現場總線307從數據測控單元308及自適應通信協議轉換單元309分別採集配電室環境相關傳感器的參數和狀態、配電監測表計及綜保裝置的電參量數據和狀態，在觸摸式LCD顯示屏以圖形化方式進行顯示和實時曲線繪製，同時將這些數據和狀態保存到嵌入式資料庫中，用於歷史數據查詢和歷史曲線繪製。b.當與數據測控單元308相連接的各類傳感器或者與自適應通信協議轉換單元309相連接的各類檢測表計和綜保裝置出現報警事件時，嵌入式配電室現場綜合監控固件能夠及時接收到由數據測控單元308和自適應通信協議轉換單元309主動上報的報警事件信息，在存入嵌入式資料庫的同時立即向監控中心上報。 c.通過觸摸式LCD顯示屏顯示的圖形化操作界面，工作人員能夠採用觸摸方式切換實時數據和狀態顯示控制界面、實時曲線顯示界面、歷史數據查詢界面、歷史數據顯示界面等人機互動界面，控制排風扇、智能門禁門鎖的開關狀態以及高低壓配電櫃的各種斷路器和開關的分合狀態。多路攝像頭303通過視頻線和控制線分別連接到視頻服務單元302和主控單元 304。接入到主控單元304的多路視頻圖像，能夠在主控單元302的IXD顯示屏上進行顯示。接入到視頻服務單元302的圖像經壓縮處理後，一方面進行本地錄像存儲，另一方面通過工業交換機單元301和廣域網102發送到監控中心，提供監控中心進行錄像和實時視頻監視。配電室現場子系統的可視對講單元305通過工業交換機單元301和和廣域網102， 連接監控中心子系統的可視對講終端210，實現監控中心與配電室現場之間的可視對講，此外，在監控中心，還能夠通過可視對講終端210和配電室子系統的可視對講單元305，實現對配電室現場的音頻監聽。配電室現場子系統的數據測控單元308由嵌入式處理器、模擬量輸入電路、A/D轉換電路、開關量輸入輸出電路和CAN接口電路構成，在主控單元304的控制下，分別完成溫度傳感器310、溼度傳感器311、SF6傳感器312的模擬量數據採集和明火傳感器313、煙霧傳感器314、紅外入侵傳感器315、水浸傳感器316、門磁傳感器317、窗磁傳感器318的開關量數據採集，同時完成對排風扇319、和智能門禁320的開關量輸出控制。配電室現場子系統的自適應通信協議轉換單元309由嵌入式處理器和多路 RS232/RS485通信接口電路、多路CAN通信接口電路構成，多路RS232/RS485通信接口分別與高壓配電櫃測量表計321、高壓配電櫃綜保裝置322、變壓器測量表計323、變壓器綜保裝置324、低壓配電櫃測量表計325、低壓配電櫃綜保裝置3 相連接；多路CAN通信接口通過 CAN現場總線307連接到主控單元304。運行於嵌入式處理器內的通信協議轉換固件完成所連接的各類測量表計、裝置自身通信協議與CAN標準協議的自適應轉換。
權利要求1.一種分布式配電室環境與配電綜合監控系統，其特徵在於系統採用多級分布式結構，集IOKV配電室的環境監控和配電監為一體，包括監控中心子系統(101)和1至64個配電室現場子系統(103)。
2.權利要求1所述的分布式配電室環境與配電綜合監控系統，其特徵在於監控中心子系統(101)包括與區域網(209)相連接的通信伺服器(202)，資料庫伺服器(203), GIS 務器O04)，TOB伺服器005)，視頻伺服器006)，簡訊伺服器007)，北鬥時間同步伺服器 008)，可視對講終端010)，監控工作站011)，管理工作站012)；通過廣域網(10 相連接的、能夠以移動方式接入配電室現場子系統(103)、隨時隨地查看各配電室環境和配電的實時運行狀況和歷史運行狀況、並監視各配電室現場實時視頻圖像的智慧型手機或移動終端 (201)；以及配套的通過GIS伺服器(204)保存各配電室所在地域的地理信息數據、支持地圖無級縮放和漫遊、當系統所屬配電室出現報警事件時、能夠根據GIS伺服器(204)提供的地理信息數據、繪製出報警配電室所在區域的放大地圖、提供出導航路徑、並在配電室所在地圖位置上顯示出報警圖標、不同級別的報警事件用不同顏色圖標進行標識的監控中心軟體。
3.權利要求1所述的分布式配電室環境與配電綜合監控系統，其特徵在於配電室現場子系統(10 包括與工業交換機單元(301)相連接的視頻服務單元(302)，定時輪詢採集配電室環境與配電數據和狀態的、具有觸摸式人機操作界面，能夠直觀顯示配電室現場各類實時工況，並使操作人員在遠離高壓配電櫃的情況下，通過觸控螢幕操作，控制配電室內高壓配電柜上的各類斷路器和開關，能夠通過監控中心子系統(101)遠程鎖定和通過操作票授權控制的主控單元(304)，可視對講單元(305)，與主控單元(304)相連接的CAN現場總線(307)；與CAN現場總線(307)相連接、將配電室現場出現的環境與配電報警事件及時主動上報給主控單元(304)的數據測控單元(308)和自適應協議轉換單元(309)；以及與數據測控單元(308)相連接的溫度傳感器(310)，溼度傳感器(311)，SF6傳感器(312)，明火傳感器(313)，煙霧傳感器(314)，紅外入侵傳感器(315)，水浸傳感器(316)，門磁傳感器 (317)，窗磁傳感器(318)，排風扇(319)，能夠通過監控中心子系統(101)遠程控制和主控單元(304)就地控制的智能門禁(320)；與自適應協議轉換單元(309)相連接的能夠兼容不同廠家、不同通信協議的高壓配電櫃測量表計(321)，高壓配電櫃綜保裝置(322)，變壓器測量表計(323)，變壓器綜保裝置(3M)，低壓配電櫃測量表計(325)，低壓配電櫃綜保裝置(3 )，以及配套的嵌入式配電室現場綜合監控固件。
專利摘要一種分布式配電室環境與配電綜合監控系統，屬於配電自動化技術領域。系統採用分級分布式結構，集環境監控和配電監控為一體，由監控中心子系統和1至64個配電室現場子系統構成。配電室現場子系統完成配電室相關環境參數與狀態、配電參數與狀態以及現場視頻圖像的監測、監視、處理和控制；多個配電室現場子系統通過廣域網絡，匯集到一個監控中心。監控中心子系統完成對多個配電室現場各類數據採集、存儲、處理、遠程控制、綜合管理等，實現遙測、遙信、遙調、遙控和遙視。本實用新型功能豐富、擴展性好、監控管理能力強、安全可靠性高，有助於供電企業加強對10kV配電室的全面監控和管理能力，提高企業配電自動化技術水平。
文檔編號H04L29/08GK202026140SQ201120102299
公開日2011年11月2日 申請日期2011年4月8日 優先權日2011年4月8日
發明者周永祿, 徐斌, 楊小力, 楊曉禹, 楊豔華, 蘇紅軍, 邵益群, 陳雲澤 申請人:昆明華奧航星電氣有限公司