CN113759794B - 一种智慧变电站及变电站的监控系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种智慧变电站及变电站的监控系统，属于变电站技术领域。一种智慧变电站，包括中央控制系统、物理实体、数字虚体，所述数字虚体由物理实体映射而成；所述数字虚体设置有环境虚体、设备虚体；所述中央控制系统设置有：测控子系统，对变电站进行监测；分析子系统，对变电站状态进行分析；预警子系统，对变电站运行进行预、报警。本发明对设备进行全方位、立体化监测,精细化管控部件，实现最优运营维护方案。

Description

一种智慧变电站及变电站的监控系统

技术领域

本发明涉及变电站技术领域，尤其涉及一种智慧变电站及变电站的监控系统。

背景技术

智慧变电站，涉及大数据、云计算、物联网、移动互联以及人工智能等现代信息技术。其采用全面感知的先进传感技术，实现站端的智慧化服务功能。以全站信息数字化、通信平台网络化、信息共享标准化为基本要求，自动完成信息采集、测量、控制、保护、计量和检测等基本功能。同时，具备支持电网实时自动控制、智能调节、在线分析决策和协同互动等高级功能。

目前，对于智慧变电站已经有数字孪生系统、全自动化控制、智能巡检等相关的技术实现方案。但是还存在一定的缺陷与不足。

发明内容

本发明的目的是提出一种智慧变电站及变电站的监控系统；通过高效化、高可靠度的监测，搭配智能化分析、预警，全自动巡查、维护，实现智慧变电站的运行。

为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

一种智慧变电站，包括中央控制系统、物理实体、数字虚体，所述数字虚体由物理实体映射而成；

所述数字虚体设置有环境虚体、设备虚体；

所述中央控制系统设置有：

测控子系统，对变电站进行监测；

分析子系统，对变电站状态进行分析；

预警子系统，对变电站运行进行预、报警。

在一些实施例中，所述中央控制系统设置有主备切换实体；

所述中央控制系统根据主备实体的负载状态、运行记录，进行切换控制。

在一些实施例中，所述中央控制系统设置有入侵检测子系统。

在一些实施例中，所述测控子系统包括：

局放监测、气体监测、接地监测、声音监测、温度监测。

在一些实施例中，所述分析子系统设置有：

标准数据模型、历史数据模型、当前状态模型；

所述分析子系统将当前状态模型与标准数据模型进行对比，测算其差值；

并，结合历史数据模型与标准数据模型的差值区间，对设备状态进行分析。

在一些实施例中，所述预警子系统设置有：

预警模块、大数据分析库、人工干预模块；

所述预警模块通过分析子系统的状态分析进行判定，发送预、报警信息；

所述预警子系统根据大数据分析库，对预、报警信息提供维护建议；

所述人工干预模块提供人工主动支持，包括：预、报警确认与移除，主动预、报警，人工输入维护建议。

一种智慧变电站的监控系统，包括：

视频系统、主动防护系统。

在一些实施例中，所述视频系统获取图像数据，并结合数字虚体进行实景虚拟化展示。

在一些实施例中，所述视频系统设置有行为识别模块；

所述行为识别模块对移动物体进行行为判定；

所述视频系统设置有图像对比模块；

所述图像对比模块定期截取图像，进行时间段图像对比；

所述图像对比模块动态化调整，根据移动物体的轨迹，在移动物体离开当前图像区间后，对移动物体存在的前后时间点图像进行对比；

所述视频系统判定异常后，向中央控制系统发送警告提醒。

在一些实施例中，所述主动防护系统包括：

巡防机器人、巡防无人机；

所述巡防机器人、巡防无人机根据数字虚体设置工作路径，进行移动巡防；

所述巡防机器人可对设备进行维护操作。

与现有技术相比，本发明提供了一种智慧变电站及变电站的监控系统，具备以下有益效果：

1、本发明，通过物理实体映射生成数字虚体，动态同步调整，实时监测变电站；监测模块相搭配，对设备进行全方位、立体化监测，感知数据结合数字虚体进行展示，可快速了解变电站系统化状态；包含部件的生命周期数据,精细化管控部件，实现最优运营维护方案。

2、本发明，识别变电站的工作状态；依托历史时间轴、事件段，对设备状态进行分析、预测，实现高精度预、报警；预警子系统对预、报警信息提供维护建议，辅助参考、评估事件。

3、本发明，设置主备切换实体，保证系统的高可靠性与应急处理能力；入侵检测子系统，对访问流量进行检测、阻断，以保证智慧变电站的正常运行。

4、本发明，通过视频系统提供实景虚拟化展示；并识别、判定异常，向中央控制系统发送警告提醒，实现被动防护；主动防护系统提供移动巡防，可对侵入的动物进行驱赶，并对设备进行一些维护操作。

该装置中未涉及部分均与现有技术相同或可采用现有技术加以实现；本发明，通过数字虚体、监测模块相搭配，对设备进行全方位、立体化监测；包含部件的生命周期数据,精细化管控部件，实现最优运营维护方案；识别变电站的工作状态，并进行分析、预测，实现高精度预、报警；提供维护建议，辅助参考、评估事件；主备切换实体保证系统的高可靠性与应急处理能力；入侵检测子系统保证智慧变电站的正常运行；提供实景虚拟化展示；并识别、判定异常，发送警告提醒；提供移动巡防，可对侵入的动物进行驱赶，并对设备进行一些维护操作。

本发明的其他优点、目标和特征，在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述；并且在某种程度上，基于对下文的考察研究，对本领域技术人员而言将是显而易见的；或者，可以从本发明的实践中得到教导。

附图说明

图1为数字虚体的结构示意图；

图2为中央控制系统的结构示意图；

图3为分析子系统的结构示意图；

图4为预警子系统的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。

参照图1-4，一种智慧变电站，包括中央控制系统、物理实体和数字虚体；物体实体，即为实际存在的物体，数字虚体由物理实体映射而成。

中央控制系统连接变电站设备，并接入因特网，以实现远程化运营；数字虚体由物理实体通过三维建模映射而成，并根据感知数据进行动态同步调整，以实时监测变电站。

其中，数字虚体设置有环境虚体、设备虚体。

环境虚体，包括变电站内部环境以及周边防护范围环境，覆盖整个变电站需要监测的空间范围。

设备虚体，包括各个设备部件的虚体；部件虚体之间可查看单独状态、组件状态、整体状态。

同时，设备虚体包含部件的生命周期数据；以精细化管控每一个部件，实现最优运营维护方案。

中央控制系统设置有测控子系统、分析子系统、预警子系统；分别从设备实时数据、设备运行状态、设备预测状态，进行智能化管控。

其中，测控子系统对变电站进行监测。

具体的，测控子系统包括：局放监测、气体监测、接地监测、声音监测、温度监测。

局放监测，对设备局放进行监测。局部放电是变压器绝缘劣化的主要原因，也是其绝缘故障的早期表现形式；在线监测局部放电，可实现变压器绝缘故障的早期预警。

气体监测，对O2、SF6进行监测。通过监测空气中各成分含量的变化，进行异常判断。

接地监测，对接地电流进行监测。变压器处于正常工作状态时，必须进行单点接地；当出现多点接地故障时，接地电流将显著增加；通过接地监测可及时发现多点接地故障，延长变压器使用寿命、降低事故发生率。

声音监测，对环境声谱进行监测。通过监测设备运行状态的频率，与正常工作频率相对比，判定部件的工作状态。

温度监测，对设备温度进行监测。可采用红外探测成像，热偶电阻探测等形式，获取设备的工作温度及内部温度。

各监测模块相搭配，对设备进行全方位、立体化监测。

分析子系统，对变电站状态进行分析，以识别变电站的工作状态。

具体的，分析子系统设置有标准数据模型、历史数据模型、当前状态模型。

其中，标准数据模型，包含设备在各状态下的标准化数据；历史数据模型，包含设备历史运行的工作状态数据，并以时间轴、事件段的形式分块；当前状态模型，为当前工作状态下各设备部件的实时数据。

工作状态下，分析子系统将当前状态模型与标准数据模型进行对比，测算其差值；并，结合多个历史数据模型中，当前工作事件状态下数据与标准数据模型的差值区间，进行区间值分析、对比。

若，实时数据超出于历史差值区间，则设备可能位于工作异常状态，分析判定为异常。

若，实时数据位于历史差值区间内，则选取最贴近的一个历史数据模型；并查阅时间轴向后推进一定时间后，历史数据模型是否有发生异常记录；若无异常，则分析、判定为正常工作状态；否则，分析判定为存在未来隐患异常。

异常信息，发送至预警子系统。

预警子系统，对变电站运行进行预、报警。

具体的，预警子系统设置有预警模块、大数据分析库、人工干预模块。

其中，大数据分析库包含各设备部件的知识库，以及相关的案例数据；并保持数据更新。

预警模块通过分析子系统发送的异常信息数据，进行判定，发送预、报警信息。

如，异常信息为“数据超出于历史差值区间”，则发送报警信息；并根据超出范围，设置不同的报警级别。

如，异常信息为“判定存在未来隐患”，则发送预警信息。

预警子系统根据大数据分析库，对预、报警信息提供维护建议；以供维保人员进行参考，并评估事件。

人工干预模块提供人工主动支持，包括：预、报警确认与移除，主动预、报警，人工输入维护建议。

具体的，在接收到预、报警信息后，维保人员进行判定，并处置；在人工根据经验发现系统未提示的异常时，可设置主动预、报警；并，根据实际运维经验，增加知识点、维护建议，进一步丰富大数据分析库。

各个子系统将所获取的数据实时输出，并结合数字虚体进行展示，可快速了解变电站系统化状态。

在一些实施例中，中央控制系统设置有主备切换实体。

为保证系统的高可靠性与应急处理能力，提供主备实体以供中央控制系统运行使用。

其中，中央控制系统根据主备实体的负载状态、运行记录，进行切换控制。

如，当前主设备负载过高，则启用备用设备进行分担；设置工作时间阈值，某一设备单独工作超出设定值后，切换工作设备。

相应的，也可人工干预，主动切换主备设备。

在一些实施例中，中央控制系统设置有入侵检测子系统。

为保持运维的统一化、便捷性，将智慧变电站接入网络；随之，变电站将受到网络安全的威胁。设置入侵检测子系统，对访问流量进行检测，发现异常时及时阻断，以保证智慧变电站的正常运行。

一种智慧变电站的监控系统，包括视频系统、主动防护系统。

其中，视频系统获取区域内的实时视频数据，主动防护系统提供主动化巡检、防护支持。

进一步的，视频系统获取图像数据，并结合数字虚体进行实景虚拟化展示。

进一步的，视频系统设置有行为识别模块。

具体的，行为识别模块设置有识别库，将获取的移动物体与识别库进行查询，对移动物体进行行为判定，并分析其影响；识别库对不同动作设置预警等级。

视频系统设置有图像对比模块。

具体的，图像对比模块定期截取图像，进行时间段图像对比；获知该时间段内所发生的变化，并对变化进行分析；通过对变化点进行分析、识别，根据识别结果，进行报警。

同时，图像对比模块可进行动态化调整。

在存在移动物体时，根据移动物体的轨迹，在移动物体离开当前图像区间后，对移动物体存在的前后时间点图像进行对比；以发现该移动物体所产生的影响。

视频系统判定异常后，向中央控制系统发送警告提醒；实现被动防护。

当，行为识别模块、图像对比模块无法判断出行为动作、图片变化时，发送异常识别提醒，由人工进行判定。

在一些实施例中，主动防护系统包括巡防机器人、巡防无人机。

通过数字虚体，进行规划、设置巡防路径，包括地面路径和空中路径。巡防机器人、巡防无人机根据数字虚体设置的工作路径，进行移动巡防。

同时，可实现对侵入的动物进行驱赶。

进一步的，搭配设置程序及机械操作支持，巡防机器人可对设备进行一些维护操作。

本发明中，物理实体映射生成数字虚体，动态同步调整，实时监测变电站；监测模块相搭配，对设备进行全方位、立体化监测，感知数据结合数字虚体进行展示，可快速了解变电站系统化状态；包含部件的生命周期数据,精细化管控部件，实现最优运营维护方案；识别变电站的工作状态；依托历史时间轴、事件段，对设备状态进行分析、预测，实现高精度预、报警；预警子系统对预、报警信息提供维护建议，辅助参考、评估事件；主备切换实体，保证系统的高可靠性与应急处理能力；入侵检测子系统，对访问流量进行检测、阻断，以保证智慧变电站的正常运行；视频系统提供实景虚拟化展示；并识别、判定异常，向中央控制系统发送警告提醒，实现被动防护；主动防护系统提供移动巡防，可对侵入的动物进行驱赶，并对设备进行一些维护操作。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内.

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体地限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接或彼此可通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (5)

1.一种智慧变电站，其特征在于，包括中央控制系统、物理实体、数字虚体，所述数字虚体由物理实体映射而成；

所述数字虚体设置有环境虚体、设备虚体；

所述环境虚体，包括变电站内部环境以及周边防护范围环境，覆盖整个变电站需要监测的空间范围；

所述中央控制系统设置有：

测控子系统，对变电站进行监测；

分析子系统，对变电站状态进行分析；

预警子系统，对变电站运行进行预、报警；

所述分析子系统设置有：标准数据模型、历史数据模型、当前状态模型；

所述分析子系统将当前状态模型与标准数据模型进行对比，测算其差值；并，结合历史数据模型与标准数据模型的差值区间，对设备状态进行分析；

其中，标准数据模型，包含设备在各状态下的标准化数据；历史数据模型，包含设备历史运行的工作状态数据，并以时间轴、事件段的形式分块；当前状态模型，为当前工作状态下各设备部件的实时数据；

工作状态下，分析子系统将当前状态模型与标准数据模型进行对比，测算其差值；并，结合多个历史数据模型中，当前工作事件状态下数据与标准数据模型的差值区间，进行区间值分析、对比；

若，实时数据超出于历史差值区间，则设备可能位于工作异常状态，分析判定为异常；

若，实时数据位于历史差值区间内，则选取最贴近的一个历史数据模型；并查阅时间轴向后推进一定时间后，历史数据模型是否有发生异常记录；若无异常，则分析、判定为正常工作状态；否则，分析判定为存在未来隐患异常；

还包括监控系统；

所述监控系统包括：视频系统、主动防护系统；

所述视频系统获取图像数据，并结合数字虚体进行实景虚拟化展示；

所述视频系统设置有行为识别模块；

所述行为识别模块对移动物体进行行为判定；

所述视频系统设置有图像对比模块；

所述图像对比模块定期截取图像，进行时间段图像对比；

所述图像对比模块动态化调整，根据移动物体的轨迹，在移动物体离开当前图像区间后，对移动物体存在的前后时间点图像进行对比；

所述视频系统判定异常后，向中央控制系统发送警告提醒；

所述主动防护系统包括：

巡防机器人、巡防无人机；

所述巡防机器人、巡防无人机根据数字虚体设置工作路径，进行移动巡防；

所述巡防机器人可对设备进行维护操作。

2.根据权利要求1所述的一种智慧变电站，其特征在于，所述中央控制系统设置有主备切换实体；

所述中央控制系统根据主备实体的负载状态、运行记录，进行切换控制。

3.根据权利要求1所述的一种智慧变电站，其特征在于，所述中央控制系统设置有入侵检测子系统。

4.根据权利要求1所述的一种智慧变电站，其特征在于，所述测控子系统包括：

局放监测、气体监测、接地监测、声音监测、温度监测。

5.根据权利要求1所述的一种智慧变电站，其特征在于，所述预警子系统设置有：

预警模块、大数据分析库、人工干预模块；

所述预警模块通过分析子系统的状态分析进行判定，发送预、报警信息；

所述预警子系统根据大数据分析库，对预、报警信息提供维护建议；

所述人工干预模块提供人工主动支持，包括：预、报警确认与移除，主动预、报警，人工输入维护建议。