发明内容
基于此,有必要针对上述技术问题,提供一种即插即用的220kv及以下变电站芯片化二次设备,提高变电站二次设备的维护工作效率。
一种即插即用的220kv及以下变电站芯片化二次设备,包括采样模块、转换模块和控制模块;所述转换模块连接所述采样模块和所述控制模块;所述采样模块用于连接被监测一次设备;所述控制模块用于连接被控设备;
所述采样模块用于采集所述被监测一次设备的运行电参数,得到采样信息并发送至所述转换模块;
所述转换模块用于获取所述采样信息,进行转换后得到采样信号并发送至所述控制模块;
所述控制模块用于获取所述采样信号,根据所述采样信号评估所述被监测一次设备的运行状态,得到评估结果,并根据所述评估结果,向所述被控设备发送控制指令;
所述控制模块还用于获取采样模块和转换模块的运行状态信息,并根据所述运行状态信息,结合自身的运行状态,生成变电站二次设备的运行信息。
在其中一个实施例中,所述转换模块包括数据整理单元和模数转换单元,所述数据整理单元连接所述采样模块和所述模数转换单元。
在其中一个实施例中,所述控制模块包括信息采集单元、主控单元、缺陷管理单元、集中管理单元和全站系统配置文件可视化单元;所述信息采集单元、所述缺陷管理单元、所述集中管理单元和所述全站系统配置文件可视化单元均连接所述主控单元;所述信息采集单元连接所述转换模块,所述集中管理单元用于连接所述被控设备。
在其中一个实施例中,所述信息采集单元包括实时数据采集组件、文件传输组件、设备台账采集组件和日志数据补召组件;所述实时数据采集组件连接所述转换模块和所述文件传输组件,所述文件传输组件连接所述设备台账采集组件、所述日志数据补召组件和所述主控单元。
在其中一个实施例中,所述缺陷管理单元包括记录组件、分析组件和反馈组件;所述分析组件连接所述记录组件和所述反馈组件,所述记录组件和所述反馈组件连接所述主控单元。
在其中一个实施例中,所述全站系统配置文件可视化单元包括模型可视化组件、拓扑可视化组件、通信配置可视化组件和模型文件管理组件;所述主控单元连接所述模型文件管理组件;所述模型文件管理组件连接所述模型可视化组件、所述拓扑可视化组件和所述通信配置可视化组件。
在其中一个实施例中,所述集中管理单元包括远动定值管理组件、自动化设备管理组件、远方控制组件和时间管理组件;所述远方控制组件连接所述主控单元、所述远动定值管理组件和所述自动化设备管理组件,所述时间管理组件连接所述远动定值管理组件、所述自动化设备管理组件和所述远方控制组件;所述远方控制组件还用于连接所述被控设备。
在其中一个实施例中,所述即插即用的220kv及以下变电站芯片化二次设备还包括接口模块,所述接口模块连接所述采样模块和所述被监测一次设备。
在其中一个实施例中,所述即插即用的220kv及以下变电站芯片化二次设备还包括低频低压减载模块,所述低频低压减载模块连接所述控制模块和变电站负载。
在其中一个实施例中,所述即插即用的220kv及以下变电站芯片化二次设备还包括连接所述控制模块的对时模块、存储模块、通信模块、显示模块和示警模块中的至少一个。
上述变电站二次设备,无需人工参与,由控制模块自动生成变电站二次设备的运行信息,可以为二次设备的维护工作提供依据,有利于提高变电站二次设备的维护工作效率。
具体实施方式
为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白,以下结合附图及实施例,对本申请进行进一步详细说明。应当理解,此处描述的具体实施例仅仅用以解释本申请,并不用于限定本申请。
除非另有定义,本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本申请的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的,不是旨在于限制本申请。
可以理解,本申请所使用的术语“第一”、“第二”等可在本文中用于描述各种元件,但这些元件不受这些术语限制。这些术语仅用于将第一个元件与另一个元件区分。举例来说,在不脱离本申请的范围的情况下,可以将第一转换单元称为第二转换单元,且类似地,可将第二转换单元称为第一转换单元。第一转换单元和第二转换单元两者都是转换单元,但其不是同一转换单元。
可以理解,以下实施例中的“连接”,如果被连接的电路、模块、单元等相互之间具有电信号或数据的传递,则应理解为“电连接”、“通信连接”等。
在此使用时,单数形式的“一”、“一个”和“所述/该”也可以包括复数形式,除非上下文清楚指出另外的方式。还应当理解的是,术语“包括/包含”或“具有”等指定所陈述的特征、整体、步骤、操作、组件、部分或它们的组合的存在,但是不排除存在或添加一个或更多个其他特征、整体、步骤、操作、组件、部分或它们的组合的可能性。同时,在本说明书中使用的术语“和/或”包括相关所列项目的任何及所有组合。
在一个实施例中,如图1所示,提供了一种即插即用的220kv及以下变电站芯片化二次设备,包括采样模块100、转换模块200和控制模块300。转换模块200连接采样模块100和控制模块300。采样模块100用于连接被监测一次设备,控制模块300用于连接被控设备。采样模块100用于采集被监测一次设备的运行电参数,得到采样信息并发送至转换模块200;转换模块200用于获取采样信息,进行转换后得到采样信号并发送至控制模块300;控制模块300用于获取采样信号,根据采样信号评估被监测一次设备的运行状态,得到评估结果,并根据所述评估结果,向被控设备发送控制指令。控制模块300还用于获取采样模块100和转换模块200的运行状态信息,并根据运行状态信息,结合自身的运行状态,生成变电站二次设备的运行信息。
其中,采样模块100可以是包含敏感元件,通过敏感元件进行电信号采样的电路模块,也可以是基于分压或分流原理进行电信号采样的电路模块。在一个实施例中,采样模块100包括直流监测单元和母线电压监测单元,分别用于采集直流电流信号和母线电压信号。转换模块200是可以对输入信号进行转换处理的电路模块,该转换处理,可以是滤波、放大、稳压、隔离中的一种或多种,对应的,转换模块200可以包含滤波电路、放大电路、稳压电路、数模转换电路、模数转换电路和隔离电路中的一种或多种。控制模块300可以是包含各类控制器或控制芯片及其外围电路,具备逻辑运算功能的电路模块。该控制芯片,可以是MCU(Microcontroller Unit,微控制单元)芯片、DSP(Digital Signal Process,数字信号处理)芯片或FPGA(Field Programmable Gate Array,现场可编程逻辑门阵列)芯片。进一步的,控制模块300中,控制芯片的数量并不唯一,可以是一个或多个。
具体的,采样模块100采集所述被监测一次设备的运行电参数,得到采样信息并发送至转换模块200。该运行电参数,包括但不限于被监测一次设备的电流、电压、实时功率,以及被监测一次设备所连接母线的母线电压等。再由转换模块200获取采样信息,进行转换后得到采样信号并发送至控制模块300。最后再由控制模块300获取采样信号,将采样信号与对应阈值进行对比,评估被监测一次设备的运行状态,得到评估结果,并根据评估结果,向被控设备发送控制指令,指示被控设备执行相应动作,避免被监测一次设备因故障而损伤,危及电力系统的安全。例如,控制模块300可以比较采样信号与对应阈值的差值,并根据差值和评估等级的对应关系,确定被监测一次设备的运行状态等级,得到评估结果。需要说明的是,被控设备可以为被监测一次设备,也可以为被监测一次设备的关联设备。
进一步的,控制模块300还用于获取采样模块100和转换模块200的运行状态信息,并根据运行状态信息,结合自身的运行状态,生成变电站二次设备的运行信息。其中,控制模块300获取采样模块100和转换模块200的运行状态信息的方式,可以是主动获取或被动接收。例如,采样模块100和转换模块200可以在工作的同时,向控制模块300发送运行状态标识。在一个实施例中,采样模块100连接控制模块300,采样模块100可以直接向控制模块300发送运行状态标识。控制模块300根据运行状态标识,得到对应模块的运行状态信息,并结合自身的运行状态,可以得到变电站二次设备各组成模块的运行状态信息,再根据各运行状态信息,生成变电站二次设备的运行信息。
需要说明的是,控制模块300生成变电站二次设备运行信息的方式并不唯一。例如,可以直接将各模块的运行状态信息进行对应存储,生成变电站二次设备的运行信息;还可以根据各运行状态信息,以及预设的健康评估规则,得到变电站二次设备的健康状态,并结合各运行状态信息和健康状态,生成变电站二次设备的运行信息。进一步的,变电站二次设备的运行信息,还可以包含对应的采样信号和控制指令,以及当前各模块是否运行正常的判断结果。
此外,在一个实施例中,即插即用的220kv及以下变电站芯片化二次设备还配置有电源模块,该电源模块连接采样模块100、转换模块200和控制模块300,用于给各模块提供工作电能。具体的,电源模块可以是供电插头,用于向外部电源获取电能;也可以是包含储能器件,可以向外输出电能的电路模块。该储能器件,可以是储能电池组或超级电容。进一步的,在一个实施例中,电源模块中还可以包含电压转换单元,用于同时实现多种电压的输出,匹配不同类型负载的使用需求。
上述即插即用的220kv及以下变电站芯片化二次设备,无需人工参与,由控制模块自动生成变电站二次设备的运行信息,可以为二次设备的维护工作提供依据,有利于提高变电站二次设备的维护工作效率。
在一个实施例中,即插即用的220kv及以下变电站芯片化二次设备还包括接口模块,接口模块连接采样模块100和被监测一次设备。
其中,接口模块是采样模块100和被监测一次设备进行信息交互的共性边界。该接口模块可以是软件接口,也可以是硬件接口,该硬件接口,可以是SCSI(Small ComputerSystem Interface,小型计算机系统)接口、USB(Universal Serial Bus,通用串行总线)接口或I/O接口。具体的,采样模块100通过接口模块采集被监测一次设备的运行电参数。
上述实施例中,即插即用的220kv及以下变电站芯片化二次设备还配置有接口模块,在需要使用该二次设备时,只需将接口模块插入被监测一次设备,就可以实现被监测一次设备和变电站二次设备之间的连接,实现即插即用,有利于提高变电站二次设备的使用便利性。
在一个实施例中,如图2所示,转换模块200包括数据整理单元210和模数转换单元220,数据整理单元210连接采样模块100和模数转换单元220。
其中,数据整理单元210可以是包含滤波电路、放大电路和稳压电路中一种或多种的电路单元。模数转换单元220可以是各种类型的模数转换器,如间接模数转换器或直接模数转换器。具体的,采样模块100发送的采样信息,通过数据整理单元210和模数转换单元220处理后,得到采样信号并发送至控制模块300。
上述实施例中,配置数据整理单元210和模数转换单元220进行采样信息的处理,有利于提高采样信号的信噪比,进而提升控制模块300的工作效率。
在一个实施例中,如图3所示,控制模块300包括信息采集单元310、主控单元320、缺陷管理单元330、集中管理单元340和SCD可视化单元350。信息采集单元310、缺陷管理单元330、集中管理单元340和SCD可视化单元350均连接主控单元320;信息采集单元310连接转换模块200,集中管理单元340用于连接被控设备。
其中,信息采集单元310用于接收采样信号,并将采样信号转发至主控单元320,以及对被监测一次设备的采样信号和评估结果进行编码和记录,生成被监测一次设备的台账,便于后续的维护工作;还用于获取变电站二次设备各组成模块的运行状态信息,并将运行状态信息发送至主控单元320。主控单元320用于根据采样信号,评估被监测一次设备的运行状态,得到评估结果,并将评估结果发送至信息采集单元310和集中管理单元340。集中管理单元340用于根据评估结果向被控设备发送对应控制指令,控制被控设备执行相应动作,避免被监测一次设备因故障而损伤,危及电力系统的安全。
进一步的,主控单元320还用于获取各模块的运行状态信息,并根据运行状态信息判断对应模块的运行状态,再结合各运行状态,以及自身的运行状态,得到变电站二次设备的缺陷信息并发送至缺陷管理单元330。主控单元320根据运行状态信息判断对应模块的运行状态的方式并不唯一,例如可以根据运行状态信息,结合预设状态信息阈值,对各模块进行运行状态评估,得到对应的运行状态。缺陷信息包括运行异常的模块及其对应运行状态信息和运行状态。缺陷管理单元330用于对缺陷信息进行记录和分析,并向主控单元320反馈缺陷分析结果。主控单元320还用于根据各模块的运行状态,以及缺陷分析结果,生成变电站二次设备的运行信息。
此外,主控单元320还用于获取全站系统配置文件,并将全站系统配置文件发送至SCD可视化单元350,由SCD可视化单元350进行全站系统配置文件的可视化处理,便于工作人员及时了解变电站的整体情况。
在一个实施例中,如图4所示,信息采集单元310包括实时数据采集组件311、文件传输组件312、设备台账采集组件313和日志数据补召组件314;实时数据采集组件311连接转换模块200和文件传输组件312,文件传输组件312连接设备台账采集组件313、日志数据补召组件314和主控单元320。
具体的,实时数据采集组件311用于接收采样信号,以及获取变电站二次设备各组成模块的运行状态信息;文件传输组件312负责各种信号和数据的透传。实时数据采集组件311接收采样信号,并将采样信号通过文件传输组件312传输至设备台账采集组件313、日志数据补召组件314和主控单元320,以便各软硬件模块进行对应的处理。设备台账采集组件313用于生成对应被监测一次设备的台账,该台账,包括但不限于被监测一次设备的编号、运行时间、采样信息,以及主控单元320反馈的评估结果;日志数据补召组件314用于实现异常数据的自动补召。进一步的,日志数据补召组件314完成异常数据补召后,将数据补召结果通过文件传输组件312传输至设备台账采集组件313,便于设备台账采集组件313进行台账更新。
在一个实施例中,如图5所示,集中管理单元340包括远动定值管理组件341、自动化设备管理组件342、远方控制组件343和时间管理组件344;远方控制组件343连接主控单元320、远动定值管理组件341和自动化设备管理组件342,时间管理组件344连接远动定值管理组件341、自动化设备管理组件342和远方控制组件343;远方控制组件343还用于连接被控设备。
其中,时间管理组件344用于对集中管理单元340中的其余组件进行时钟校准,确保各组件的时刻保持高度一致。远动定值管理组件341和自动化设备管理组件342分别用于进行电力系统远动定值和自动化设备参数的维护。远方控制组件343用于获取主控单元320发送的评估结果,并结合电力系统远动定值和自动化设备参数,生成控制指令控制对应被控设备动作。
在一个实施例中,如图6所示,缺陷管理单元330包括记录组件331、分析组件332和反馈组件333;分析组件332连接记录组件331和反馈组件333,记录组件331和反馈组件333连接所述主控单元320。
具体的,记录组件331用于获取主控单元320发送的缺陷信息,进行缺陷信息的记录,并将缺陷信息转发至分析组件332。分析组件332用于对缺陷信息进行分析,得到缺陷分析结果并发送至反馈组件333。反馈组件333用于将缺陷分析结果转发至主控单元320。其中,分析组件332对缺陷信息进行分析,得到缺陷分析结果的方式并不唯一。例如,分析组件332可以根据缺陷信息,以及预设缺陷信息和缺陷等级的对应关系,得到对应的缺陷等级,并根据缺陷等级判断该缺陷信息是否会影响到变电站二次设备的运行状态,得到对应的缺陷分析结果并反馈至主控单元320。
在一个实施例中,如图7所示,SCD可视化单元350包括模型可视化组件351、拓扑可视化组件352、通信配置可视化组件353和模型文件管理组件354;主控单元320连接模型文件管理组件354,模型文件管理组件354连接模型可视化组件351、拓扑可视化组件352和通信配置可视化组件353。
其中,模型文件管理组件354用于接收主控单元320发送的SCD文件,并对SCD文件进行解耦处理,从SCD文件中提取节点信息,再根据节点信息得到SCD模型、SCD拓扑以及通信配置相关的配置数据,并发送至对应的可视化组件,由对应可视化组件根据相关配置数据,生成相应的显示指令,指示后端显示装置显示对应的数据视图。例如,拓扑可视化组件352用于接收SCD拓扑相关的配置数据,并根据该配置数据生成SCD拓扑显示指令,指示后端显示装置进行SCD拓扑视图的显示。需要说明的是,上文中涉及的各单元和组件,可全部或部分通过软件、硬件及其组合来实现。
上述实施例中,即是提供了控制模块300的具体结构,由不同的组成部分实现不同的分析和处理工作,有利于提高变电站二次设备的工作效率。
在一个实施例中,如图8所示,即插即用的220kv及以下变电站芯片化二次设备还包括低频低压减载模块400,低频低压减载模块400连接控制模块300和变电站负载。
其中,低频低压减载模块400是实施防止电力系统出现频率崩溃的安全控制措施的自动装置。该低频低压减载模块400包括频率测量单元和减载单元。当电力系统因发电和用电负荷的需求之间出现缺额而引起频率下降时,按照事先整定的动作频率值,依次将系统中预先安排好的一部分次要负荷切除,从而使系统有功功率重新趋于平衡,频率得到回升。具体的,控制模块300还用于在被监测一次设备的运行状态异常时,向低频低压减载模块400发送指令,指示低频低压减载模块400开始工作,切除部分变电站负载,避免变电站电力系统出现频率崩溃,可以进一步提高变电站电力系统的安全性。
在一个实施例中,请继续参考图8,即插即用的220kv及以下变电站芯片化二次设备还包括连接控制模块300的对时模块500、存储模块600、通信模块700、显示模块800和示警模块900中的至少一个。
其中,对时模块500、存储模块600、通信模块700、显示模块800和示警模块900具体连接控制模块300中的主控单元320。对时模块500是包含时钟校准功能的电路模块。该对时模块500可以是脉冲对时模块、串口报文对时模块、时间编码方式对时模块或网络方式对时模块。在一个实施例中,对时模块500为GPS(Global Positioning System,全球定位系统)网络对时模块。存储模块600可以是各式存储器或存储芯片。通信模块700可以是有线通信模块或无线通信模块。该有线通信模块,可以为总线通信模块,如485通信模块、CAN通信模块或RS232通信模块。显示模块800可以为显示屏或触控屏。示警模块900可以包含警示灯和/或蜂鸣器及其外围电路。在一个实施例中,示警模块900包括开关组件、报警器和指示灯;开关组件连接控制模块300、报警器和指示灯。
具体的,对时模块500用于向控制模块300发送对时基准时钟,以使控制模块300与变电站电力系统中各组成部件的时刻高度一致,便于后续根据运行信息进行对应的分析和处理。进一步的,控制模块300输出的控制指令和生成的运行信息均可以带上时间戳,以便后续进行进一步的分析和处理。
进一步的,控制模块300得到被监测一次设备的评估结果,以及生成变电站二次设备的运行信息后,可以将对应评估结果和运行信息发送至存储模块600,进行相应信息的存储,还可以将对应评估结果和运行信息通过通信模块700发送至终端或上位机,或者向显示模块800发送显示信号,控制显示模块800进行对应信息的显示。进一步的,在被监测一次设备和/或变电站二次设备运行异常时,控制模块300还可以向示警模块900发送示警信号,控制示警模块900输出告警信息。
在一个实施例中,存储模块600还用于存储SCD文件,控制模块300中的主控单元320还用于从存储模块600提取SCD文件并发送至SCD可视化单元350。显示模块800还用于连接SCD可视化单元350,进行SCD信息的显示,便于工作人员及时了解变电站的整体情况。
在一个实施例中,通信模块700还用于连接缺陷管理单元330,由缺陷管理单元330直接向通信模块700发送被监测一次设备的评估结果,有利于缩短信息传输路线,提升传输效率。
上述实施例中,配置不同的硬件模块实现运行信息的显示和传输,有利于提高信息传输的便利,进一步提升工作效率。
以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合,为使描述简洁,未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述,然而,只要这些技术特征的组合不存在矛盾,都应当认为是本说明书记载的范围。
以上该实施例仅表达了本申请的几种实施方式,其描述较为具体和详细,但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是,对于本领域的普通技术人员来说,在不脱离本申请构思的前提下,还可以做出若干变形和改进,这些都属于本申请的保护范围。因此,本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。