变电站智能管理系统

文档序号:89144 发布日期:2021-10-08 浏览:11次 >En<

阅读说明:本技术 变电站智能管理系统 (Intelligent management system of transformer substation ) 是由 熊卫东 康伟东 侯巍 顾浩 于 2021-05-17 设计创作,主要内容包括:变电站智能管理系统,包括智能运维班工作站,安全一区防误操作监视子系统、安全二区辅助监控子系统、安全四区远程巡视子系统;安全一区防误操作监视子系统实现全站二次设备软压板、硬压板的状态采集;安全二区辅助监控子系统配套有安全安防、消防、环境监测、一次设备在线监测、智能锁控、安全工器具采集器、照明及空调风机控制、蓄电池远程维护、二次设备在线监视与诊断分子系统,应用层包括辅助设备监控主机、辅助设备监控工作站、就地模块、运检网关机、消防专用传输单元、二次设备监测工作站,安全四区远程巡视子系统配有巡检主机,并接入变电所视频主机、机器人主机、无人机主机。本发明为变电所内电网和设备安全运行提供了技术支撑。(The intelligent management system of the transformer substation comprises an intelligent operation and maintenance work station, a first safety area anti-misoperation monitoring subsystem, a second safety area auxiliary monitoring subsystem and a fourth safety area remote inspection subsystem; the anti-misoperation monitoring subsystem in the first safety area realizes the state acquisition of a soft pressing plate and a hard pressing plate of the secondary equipment in the total station; the auxiliary monitoring subsystem in the second safety area is matched with a safety security protection system, a fire protection system, an environment monitoring system, a primary device on-line monitoring system, an intelligent lock control system, a safety tool collector, a lighting and air conditioning fan control system, a storage battery remote maintenance system, a secondary device on-line monitoring and diagnosis molecular system, an application layer comprises an auxiliary device monitoring host, an auxiliary device monitoring workstation, an on-site module, a transportation and inspection network shutdown system, a fire protection special transmission unit and a secondary device monitoring workstation, a safety four-area remote inspection subsystem is matched with an inspection host, and a substation video host, a robot host and an unmanned aerial vehicle host are connected in an access mode. The invention provides technical support for safe operation of power grids and equipment in the substation.)

变电站智能管理系统

技术领域

本发明涉及变电站配套

技术领域

,特别是一种变电站智能管理系统。

背景技术

变电站主要起着将发电厂发出的电能经降压或升压输入到终端用电客户的功能。现有的变电站管理中受到使用的设备及技术限制,智能化程度不高,还存在各种各样的问题。具体体现在,缺乏必要的监测系统,各种数据的获取能力有限,且人机交互程度不高,状态全面感知能力差,因此对各种信息的处理不完善,应用存在局限性,无法为变电站的安全运行提供有力技术支撑,还有就是,由于信息化程度降低,运维人员对现场包括运行及监测设备的感知能力、缺陷发现能力、状态管控能力、主动预警能力以及应急处置能力都很差,特别对无人/少人值守变电站运维的管理,运维检修的效率无法达到及时性和针对性,电网和设备的安全稳定运行存在较大局限性。

发明内容

为了克服现有变电站因受到使用的设备及技术限制,智能化程度不高,特别对无人/少人值守变电站运维的管理,运维检修的效率无法达到及时性和针对性,电网和设备的安全稳定运行存在较大局限性的弊端,本发明提供了应用中将变电所内分为三个安全区,并分别安装相应的数据监测子系统和数据处理子系统等,三个安全区的各种数据和主监控系统实现信息交互,充分应用了人工智能、移动互联、大数据、云计算等现代信息技术,实现了设备互联、人机交互、状态全面感知、信息高效处理、应用便捷灵活的功能,进而提升运维人员设备感知能力、缺陷发现能力、状态管控能力、主动预警能力以及应急处置能力,全面加强了无人/少人值守变电站运维管理,提升了运维检修的及时性和针对性,保证了变电所内电网和设备安全稳定运行的变电站智能管理系统。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:

变电站智能管理系统,其特征在于包括智能运维班工作站、安全一区防误操作监视子系统、安全二区辅助监控子系统、安全四区远程巡视子系统;所述安全一区防误操作监视子系统,实现全站二次设备软压板、硬压板的状态采集,并将数据传发至安全二区辅助监控子系统,与安全二区辅助监控子系统联动数据传输至安全四区远程巡视子系统,实现与安全四区远程巡视子系统的高清视频、巡检机器人、无人机的视频联动确认;所述的安全二区辅助监控子系统配套有位于变电站的安全安防、消防、环境监测、一次设备在线监测、智能锁控、安全工器具采集器、照明及空调风机控制、蓄电池远程维护、二次设备在线监视与诊断分子系统,并接入上述分子系统;所述安全二区辅助监控子系统接收处理的各种数据通过运检网关机传输至智能运维班工作站;所述安全二区辅助监控子系统的各分子系统配套的应用层包括辅助设备监控主机、辅助设备监控工作站、就地模块、运检网关机、消防专用传输单元、二次设备监测工作站;所述安全四区远程巡视子系统配置有巡检主机,巡检主机接入变电所的视频主机、机器人主机、无人机主机,实现站内的智能视频系统、巡检机器人、巡检无人机的数据采集、视频监控、指令控制功能,完成变电站信息综合处理系统的巡检指令分解,下发至视频和无人机、巡检机器人,完成主设备、辅助设备的联动信息处理和逻辑判断,并完成对视频、无人机、巡检机器人的联动指令下发;所述安全一区防误操作监视子系统、安全二区辅助监控子系统、安全四区远程巡视子系统和运维班工作站实现信息交互。

进一步地,所述运维班工作站配套有软件、交换机、纵向加密装置,工作站经交换机和三个安全区的设备及子系统实现信息交互。

进一步地,所述安全二区辅助监控子系统的应用层辅助设备监控主机,应用时实时接收安全安防、消防、环境监测、一次设备在线监测、智能锁控、安全工器具采集器、照明及空调风机控制、蓄电池远程维护、二次设备在线监视与诊断分子系统上传的模拟量、开关量信号数据,将各数据分类存储,并对各类信息进行分析、计算、判断、统计和其他处理,实现变电站设备本体及变电站运行环境的深度感知、风险预警、远程监控及智能联动,提升变电站状态感知的及时性、主动性和准确性。

进一步地,所述安全二区辅助监控子系统的辅助设备监控工作站,应用时,提供人机交互界面,实现辅助设备的监视、控制功能;就地模块分为通用就地模块、RS485就地模块、门禁专用就地模块三类,应用时实现鼎功变辅助设备信息就地化采集,实现数据上传、信息下发,就地模块与辅助设备监控主机、运检网关机通信。

进一步地,所述安全二区辅助监控子系统的应用层运检网关机接入站端各应用层信息,为地市级辅助设备监控主机提供远传服务;消防专用传输单元,应用时实现变电站现场鼎功变火灾报警控制器、固定灭火装置及消防设施信息接入,并上传至辅助设备监控主机、运检网关机,实现消防信号的远程监控,消防专用传输单元与辅助设备监控主机、运检网关机通信。

进一步地,所述安全二区辅助监控子系统的应用层二次设备监测工作站,应用时经过站内程层网和站控层网采集站内合并单元、智能终端、保护装置、安全自动装置及交换机的信息,实现智能变电站保护设备运行在线监视、二次回路可视化监视、运行状态智能诊断、二次设备安全措施在线监视与智能预警、电网故障信息整理及系统信息远传功能。

进一步地,所述安全四区远程巡视子系统的视频主机,应用时完成视频巡检功能、视频监控功能、人脸识别、车辆识别、门禁功能、智能安全帽监测、智能安全热成像、智能周界、红外测温,并能够完成数据综合处理及指令输出,执行智能辅控系统、智能巡检系统下发的指令并完成执行结果上送,完成AR实景建模建设。

进一步地,所述安全四区远程巡视子系统的机器人主机,接收视频智能分析系统的巡检任务指令,采用机器人完成室内二次设备巡检,并能将巡检结果、采集数据等传输至视频智能分析系统,采集巡检机器人巡检信息、巡检任务状态,并接入无人机巡检系统。

本发明有益效果是:本发明将变电所内分为安全一区防误操作监视子系统、安全二区辅助监控子系统、安全四区远程巡视子系统,并分别安装相应的数据监测子系统和数据处理子系统等,安全一区防误操作监视子系统、安全二区辅助监控子系统、安全四区远程巡视子系统和运维班工作站实现信息交互。本发明充分应用了人工智能、移动互联、大数据、云计算等现代信息技术,实现了设备互联、人机交互、状态全面感知、信息高效处理、应用便捷灵活的功能,进而提升了运维人员设备感知能力、缺陷发现能力、状态管控能力、主动预警能力以及应急处置能力,全面加强了无人/少人值守变电站运维管理,提升了运维检修的及时性和针对性,为变电所内电网和设备安全稳定运行提供了有力技术支撑。基于以上,所以本发明具有好的应用前景。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明做进一步说明。

图1是本发明变电站智能管理系统的拓扑图。

图2是本发明安全二区辅助监控子系统的各分子系统架构框图示意。

图3是本发明安全二区辅助监控子系统的各分子系统配套的应用层架构框图示意。

图4是本发明安全四区远程巡视子系统架构框图示意。

图5是本发明变电站智能管理系统框图示意。

具体实施方式

图1-5中所示,变电站智能管理系统,包括智能运维班工作站,安全一区防误操作监视子系统、安全二区辅助监控子系统、安全四区远程巡视子系统;所述安全一区防误操作监视子系统,实现全站二次设备软压板、硬压板的状态采集,并将数据传发至安全二区辅助监控子系统,与安全二区辅助监控子系统联动数据传输至安全四区远程巡视子系统,实现与安全四区远程巡视子系统的高清视频、巡检机器人、无人机等的视频联动确认;所述的安全二区辅助监控子系统配套有位于变电站的安全安防、消防、环境监测、一次设备在线监测、智能锁控、安全工器具采集器、照明及空调风机控制、蓄电池远程维护、二次设备在线监视与诊断分子系统等,并接入上述分子系统;所述安全二区辅助监控子系统接收处理的各种数据通过运检网关机传输至智能运维班工作站;所述安全二区辅助监控子系统的各分子系统配套的应用层包括辅助设备监控主机、辅助设备监控工作站、就地模块、运检网关机、消防专用传输单元、二次设备监测工作站等;所述安全四区远程巡视子系统配置有巡检主机,巡检主机接入变电所的视频主机、机器人主机、无人机主机,实现站内的智能视频系统、巡检机器人、巡检无人机的数据采集、视频监控、指令控制功能,完成变电站信息综合处理系统的巡检指令分解,下发至视频和无人机、巡检机器人,完成主设备、辅助设备的联动信息处理和逻辑判断,并完成对视频、无人机、巡检机器人的联动指令下发;所述安全一区防误操作监视子系统、安全二区辅助监控子系统、安全四区远程巡视子系统和运维班工作站实现信息交互。

图1-5中所示,安全二区辅助监控子系统的应用层辅助设备监控主机,应用时实时接收安全安防、消防、环境监测、一次设备在线监测、智能锁控、安全工器具采集器、照明及空调风机控制、蓄电池远程维护、二次设备在线监视与诊断分子系统等上传的模拟量、开关量信号数据,将各数据分类存储,并对各类信息进行分析、计算、判断、统计和其他处理,实现变电站设备本体及变电站运行环境的深度感知、风险预警、远程监控及智能联动,提升变电站状态感知的及时性、主动性和准确性。安全二区辅助监控子系统的辅助设备监控工作站,应用时时,提供人机交互界面,实现辅助设备的监视、控制等功能;就地模块分为通用就地模块、RS485就地模块、门禁专用就地模块三类,应用时实现鼎功变辅助设备信息就地化采集,并实现数据上传、信息下发,就地模块采用DL/T 860规约与辅助设备监控主机、运检网关机通信。安全二区辅助监控子系统的应用层运检网关机采用DL/T860规约接入站端各应用层信息,并采用DL/T 634.5104规约为地市级辅助设备监控主机提供远传服务;消防专用传输单元,应用时实现变电站现场鼎功变火灾报警控制器、固定灭火装置及消防设施信息接入,并上传至辅助设备监控主机、运检网关机,实现消防信号的远程监控。消防专用传输单元采用DL/T 860规约与辅助设备监控主机、运检网关机通信。安全二区辅助监控子系统的应用层二次设备监测工作站,应用时经过站内程层网和站控层网采集站内合并单元、智能终端、保护装置、安全自动装置及交换机的信息,实现智能变电站保护设备运行在线监视、二次回路可视化监视、运行状态智能诊断、二次设备安全措施在线监视与智能预警、电网故障信息整理及系统信息远传等功能。

图1-5中所示,安全二区辅助监控子系统的应用的安防分子系统由站内户外区、主要设备室的电子围栏及红外对射探测器、双鉴探测器等构成,通过就地模块接入辅助设备监控主机,实现防入侵系统数据采集、运行监视、操作控制等功能。消防分子系统由区域火灾报警控制器、独立固定灭火装置及各类前端监测装置等构成。独立固定灭火装置、各类消防信息通过消防专用传输单元接入辅助设备监控主机、运检网关机,实现对变电站消防报警信息、固定灭火装置动作及状态信息的监控与控制。消防分子系统配套的独立固定灭火装置包括火灾报警系统,输出的数据接入辅助设备监控主机;配套的电缆沟感温及灭火系统具有运行信息及故障信息上传功能,并能实现远方遥控功能,并上传至运维班工作站展示;消防分子系统还配套有排油注氮装置(远方启动),能实现运行信息及故障信息的上传,并能实现远方遥控功能。

图1-5中所示,安全二区辅助监控子系统的应用的环境监测分子系统由各类传感器、控制箱、水泵、空调、风机除湿机等设备组成,通过就地模块接入辅助设备监控主机,实现变电站环境参数监测及水泵、风机、空调等设备智能控制功能。照明及空调风机控制分子系统能对于变电站室内的灯光进行控制,工作时采用调节灯光控制面板,可实现主控室对站内灯光进行亮度控制,同时实时返回开关状态,能避免和远程控制同时操作出现的冲突现象。本发明中,分别在35kV继保室、220kV继保室、500kV继保室内部署经照明及空调风机控制分子系统控制的灯光控制单元,每个灯光控制单元支持16路灯光控制,根据小室现有开关面板安装相应的触摸式灯光控制器,其中主控楼安装12个、500kV场地安装2个、35kV场地安装4个,灯光控制器统一就近接入灯光控制单元,灯光控制单元通过串口接入就地模块。照明及空调风机控制分子系统应用中,用户可远程或本地同时控制灯光,并可实时返回灯光状态。能够与视频监控、在线监测系统、主设备监视联动,操作更加灵活、简便。

具体而言,安全一区数据(主要包括主设备遥控预置信号、变位信号、告警信号等)经防火墙传输至安全二区,与二区辅控设备联动数据经正向隔离传输至四区远程智能巡视主机,实现与高清视频、巡检机器人、无人机等的视频联动确认。

安全二区设备主要包括二次设备在线监测管理单元及工作站、辅助设备监控主机及工作站、运检网关机、就地模块、消防专用传输单元等。部署辅助设备监控主机,接入安防、消防、环境监测、照明控制、一次设备在线监测、智能锁控、安全工器具采集器、蓄电池远程维护系统等,配置联动策略,实现辅助设备间就地联动,通过防火墙接收主设备监控联动信息,并通过安全隔离装置向Ⅳ区巡检主机发送主辅设备视频联动信息。部署辅助设备监控工作站,提供人机交互界面,实现辅助设备的监视、控制等功能。部署就地模块,分为通用就地模块、RS485就地模块、门禁专用就地模块三类,实现鼎功变辅助设备信息就地化采集,实现数据上传、信息下发。就地模块采用DL/T 860规约与辅助设备监控主机、运检网关机通信。配置运检网关机,采用DL/T 860规约接入站端辅助设备信息,采用DL/T 634.5104规约为地市级辅助设备监控主站提供远传服务。配置消防专用传输单元,实现鼎功变火灾报警控制器、固定灭火装置及消防设施信息接入,并上传至辅助设备监控系统、运检网关机,实现消防信号的远程监控。消防专用传输单元采用DL/T 860规约与辅助设备监控主机、运检网关机通信。配置二次设备监测工作站,经过程层网和站控层网采集合并单元、智能终端、保护装置、安全自动装置及交换机的信息,实现智能变电站保护设备运行在线监视、二次回路可视化监视、运行状态智能诊断、二次设备安全措施在线监视与智能预警、电网故障信息整理及系统信息远传等功能。

辅助设备监控系统接入变电站的数据采集、控制、告警、管理和全景信息展示等辅助设备监控信息。系统整体支持平面布置图、设备列表等运行监视多种方式;支持监视多页多视窗监视、支持告警信息支持系统告警信息独立视窗监视、告警抑制,告警信息应分为提示、一般、严重三个级别;支持告警联动、操作联动的可视化配置与联动信息监视;支持监测数据的表格、曲线、饼图、柱图、仪表盘、谱图等多种形式展现;支持以系统拓扑结构图方式监视系统状态,支持报警点位的平面图定位,支持设备故障的平面图定位;支持图元变色或闪烁、自动弹出告警窗、弹出联动信息、语音警示等多种告警提示方式。支持在线监测、消防、安全防范、环境监测、照明控制、智能锁控等操作控制,具备系统配置管理功能,支持用户、权限、设备接入、告警分级设置;告警提示方式设置、系统联动策略配置;支持录像、数据、日志等存储及备份的配置。

安全四区配置巡检主机,接入视频主机、机器人主机、无人机主机并通过防火墙传送至变电信息综合模块。部署视频主机,完成视频巡检功能、视频监控功能、人脸识别、车辆识别、门禁功能、智能安全帽监测、智能安全热成像、智能周界、红外测温等,并能够完成数据综合处理及指令输出,执行智能辅控系统、智能巡检系统下发的指令并完成执行结果上送,完成AR实景建模建设。部署机器人主机,接收视频智能分析系统的巡检任务指令,采用机器人完成室内二次设备巡检,并能将巡检结果、采集数据等传输至视频智能分析系统。采集巡检机器人巡检信息(热成像、视频、图片、音频)、机器人运行工况(速度、电池电量、坐标)、巡检任务状态(任务名称、巡检模式、任务进度、启动时间)等。接入无人机巡检系统。

安全防范系统:变电站安防系统由电子围栏、红外对射探测器、双鉴探测器等构成、通过就地模块接入辅助设备监控系统,实现防入侵系统数据采集、运行监视、操作控制等功能。

消防报警系统:变电站消防系统由区域火灾报警控制器、固定灭火装置及各类前端监测装置等构成。独立固定灭火装置、各类消防信息通过消防专用传输单元接入辅助设备监控主机、运检网关机,实现对变电站消防报警信息、固定灭火装置动作及状态信息的监控与控制。

火灾报警系统:鼎功变电站已配置一套海湾公司JB-QB-GST200火灾报警系统,目前运行情况良好,但并未接入集中控制远传,本次需接入智能辅助控制系统。

电缆沟感温及灭火系统:鼎功变电站已配置一套电缆沟感温及灭火系统,本次考虑运行信息及故障信息上传,实现远方遥控功能,并上传至主站平台展示。

环境监测系统:变电站环境监测子系统由各类传感器、控制箱、水泵、空调、风机除湿机等设备组成,通过就地模块接入变电站辅助设备监控系统,实现变电站环境参数监测及水泵、风机、空调等设备智能控制功能。

智能照明控制:对于室内的灯光控制,采用更换灯光控制面板,可实现主控室内本地对站内灯光进行控制,同时实时返回开关状态,也避免和远程控制同时操作出现的冲突现象。分别在35kV继保室、220kV继保室、500kV继保室部署一台灯光控制单元,每个灯光控制单元支持16路灯光控制,根据小室现有开关面板安装相应的触摸式灯光控制器,其中主控楼安装12个、500kV场地安装2个、35kV场地安装4个,灯光控制器统一就近接入灯光控制单元,灯光控制单元通过串口接入就地模块。用户可远程或本地同时控制灯光,并可实时返回灯光状态。能够与视频监控、在线监测系统、主设备监视联动,操作更加灵活、简便。

智能空调、风机、水泵控制:保留空调开关、制冷制热等常规控制功能的基础上,拓展对空调运行状态的检测功能,实现空调过流保护、运行状态判断及故障报警功能。

空调控制器内含数据通讯模块、控制接点。监控主机或远端后台,根据温湿度控制器采集的数据,指令空调控制器对空调温度设定、工作状态变换、开启与停止。从而达到本地智能化联动,根据房间的温湿度实时情况判断空调的启停及状态更换。

通过新增温控系统,在需要监控的环境安装智能温控设备,可以根据实时监测的温度和湿度实现自动联动本地风机排风,并可实现本地、远程风机同时可控,并实时返回风机状态,支持火灾强切。

系统实时对电缆层集水井水位进行监测,当水位达到预设值时,发出告警信息,联动水泵向外排水,同时通过对水泵运行状态进行检测,系统亦可联动灯光和视频,用户则可以通过客户端或远程查看并操控系统,在原有的给排水系统基础上更加保障了电缆层的安全性和可靠性。

空调控制器根据空调位置就近内置安装,共部署23个:主控楼13个、35kV场地6个、500kV场地4个。风机控制箱就近安装于小室内,共部署7个:主控楼安装2个、35kV场地4个、500kV场地1个;在主控楼南侧水泵处就近安装1个水泵控制箱。空调控制器就近接入485就地模块,风机、水泵控制就近接入通用就地模块。

一次设备在线监测系统:在线监测子系统由各类在线监测装置、在线监测就地模块等构成,在线监测信息通过在线监测专用就地模块接入变电站辅助设备监控系统,实现在线监测状态数据的采集、传输、后台处理及存储转发。

站端所有在线监测信息需要接入南瑞智能辅助平台,并上传至中心平台;

二区增加就地模块,各在线监测系统通过协议接入就地模块,通过二区网络上传至站端二区服务器;

安全工器具管理系统

智能安全工器具柜接入到站内辅助设备集中监控系统中,实现辅控后台对安全工器具信息的集中监视。

(1)在变电站安装智能安全工器具柜,实现对站内安全工器具的智能化管理

(2)智能安全工器具柜通过交换机直接接入到II区网络,采用DL/T 860与辅控设备监控主机通讯,通讯内容包括工器具状态信息、出入库信息、工器具使用信息等;

(3)站内辅助设备集中监控系统增加工器具状态监视模块,实现辅控后台对安全工器具信息的集中监视。

本发明充分应用了人工智能、移动互联、大数据、云计算等现代信息技术,实现了设备互联、人机交互、状态全面感知、信息高效处理、应用便捷灵活的功能,进而提升了运维人员设备感知能力、缺陷发现能力、状态管控能力、主动预警能力以及应急处置能力,全面加强了无人/少人值守变电站运维管理,提升了运维检修的及时性和针对性,为变电所内电网和设备安全稳定运行提供了有力技术支撑。基于以上,所以本发明具有好的应用前景。

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