一种基于泛在电力物联网的智能变电站状态监测系统技术方案

本发明专利技术提出一种基于泛在电力物联网的智能变电站状态监测系统，包括：感知层、网络层、平台层及应用层，所述感知层包括若干个用于采集变电站内各电力设备状态数据的传感器及智能巡检装置；感知层采集的数据通过无线通信的方式传输至网络层，网络层将感知层采集的各电力设备的状态数据集成，并通过无线通信的方式将已集成的电力设备状态数据传输至平台层，平台层将接收到的电力设备状态数据通过无线通信的方式传输至应用层，所述应用层包括若干个可视化装置，用于实现变电站内各电力设备状态监测数据的可视化。本发明专利技术实现了变电站内电力设备的实时监控和风险评估，提高了工作人员对变电站内设备的全面感知能力。

An intelligent substation condition monitoring system based on ubiquitous power Internet of things

The invention proposes an intelligent substation state monitoring system based on ubiquitous power Internet of things, which includes a sensing layer, a network layer, a platform layer and an application layer. The sensing layer includes several sensors and intelligent patrol devices for collecting state data of various power equipment in the substation. The data collected by the sensing layer is transmitted to the network layer through wireless communication, and the network layer will sense The state data of each electric equipment collected by the knowledge layer is integrated, and the integrated state data of electric equipment is transmitted to the platform layer through wireless communication, and the platform layer transmits the received state data of electric equipment to the application layer through wireless communication. The application layer includes several visualization devices, which are used to realize the state monitoring data of each electric equipment in the substation Visualization. The invention realizes the real-time monitoring and risk assessment of the power equipment in the substation, and improves the staff's overall perception ability of the equipment in the substation.

【技术实现步骤摘要】
一种基于泛在电力物联网的智能变电站状态监测系统
本专利技术涉及变电站状态监测
，更具体地，涉及一种基于泛在电力物联网的智能变电站状态监测系统。
技术介绍
建设泛在电力物联网是实现能源互联网的重要举措，泛在电力物联网同时包含了互联互通的电力网和通信网，传统物联网主要强调信息的互联互通，而泛在电力物联网既有电力的互联互通，又有信息的互联互通。在整个电力系统中，为了保证系统的安全稳定，可在输电电路或变电站的各种设备上安装包括数据采集和监控的状态监测系统。但就目前而言，变电站主要靠人工值守，变电站的设备巡视任务也是由站内值班工作人员来完成，包括设备外观缺陷检查、红外测温、局部放电监测、仪表数据记录及变电站环境参数测量等日常巡视任务。人工巡视的作业方法对变电站内各设备的监测不够全面，另一方面，变电站内各设备运行状态的判断和风险评估仅靠巡视人员的个人经验可能导致较大偏差，信息的互联互通存在巨大障碍。以红外测温为例，现有软件只能显示监测图像中的高温点，不能与可见光图像融合自动定位高温故障区域，也不能自动判别故障类型，并且监测的数据不能实时上传与历史数据对比，变电站内的图像和视频监控系统主要是把监测的数据上传到数据中心，这种方式并不能从海量的数据库里自动识别出有用的数据，给工作人员对数据的筛选和分析处理带来了很大的工作量。另外，人工巡视产生的大量图像数据不能及时分类标记保存，给后期的分析和存档带来了很大的不便。随着泛在电力物联网技术、变电站智能化技术和状态检修技术的不断发展，变电站标准化模型体系已成为今后变电站技术发展的方向，作为智能变电站重要组成部分的状态监测系统，是对智能变电站设备进行运行状态全面监控及数据共享分析的关键环节，因此对智能变电站状态监测系统进行研究具有十分重要的意义。
技术实现思路
本专利技术为克服现有变电站采用人工值守和人工巡视的作业方法，对变电站内各设备的监测不够全面的弊端，基于人工智能和5G通信技术，响应国家倡导推进泛在电力物联网建设的号召，提供一种基于泛在电力物联网的智能变电站状态监测系统。为了达到上述技术效果，本专利技术的技术方案如下：本专利技术提供一种基于泛在电力物联网的智能变电站状态监测系统，包括：感知层、网络层、平台层及应用层，所述感知层包括若干个用于采集变电站内各电力设备状态数据的传感器及智能巡检装置；感知层采集的数据通过无线通信的方式传输至网络层，所述网络层将感知层采集的各电力设备的状态数据集成，并通过无线通信的方式将已集成的各电力设备状态数据传输至平台层，平台层将接收到的各电力设备状态数据通过无线通信的方式传输至应用层，所述应用层包括若干个可视化模块，用于完成变电站内各电力设备状态监测数据的可视化，实现对变电站电力设备运行状态的实时监控以及风险监控。优选地，所述感知层的传感器包括：红外成像测温告警传感器，包括红外摄像头和可见光摄像头，用于采集识别变电站内电力设备的高温故障区域信息，并定位变电站内电力设备的高温故障区域；可见光设备识别与定位传感器，用于采集识别变电站内被监测的电力设备位置信息，并定位变电站内被监测的电力设备位置；紫外局部放电与电晕监测传感器，包括紫外摄像头和可见光摄像头，用于采集识别所述紫外摄像头下呈现的紫外图像中局部放电的放电程度信息，并定位紫外局部放电的放电位置；表计识别读数传感器，用于采集并记录变电站内电力设备的表计读数，如变压器的油位计、温度计及气压表的读数等，根据每个表计标准参量的取值范围判断出设备是否存在故障；环境监测传感器，包括温度监测传感器、湿度监测传感器、气压监测传感器及噪声监测传感器，用于采集变电站内被监测区域的温度、湿度、气压及噪声信息，其中噪声监测可以对变压器内部故障如谐波振动、异常响动进行初步判断，环境温度值是红外测温判断设备整体异常的重要参数。所述感知层的智能巡检装置包括路况识别与自动定位模块、巡检机器人；所述巡检机器人包括机器人本体、转向控制装置、直流电机驱动装置、锂电池组与无人充电装置。机器人本体为所述感知层的传感器搭载平台，转向控制装置受路况识别与自动定位模块和后台指令控制，直流电机驱动装置是巡检机器人的动力装置，由锂电池组供电，锂电池组采用无线充电的方式进行充电，相比较于插孔式充电方式，所述锂电池采用无线充电的方式对巡检机器人的充电定位容错率要求低。优选地，所述红外成像测温告警传感器、可见光设备识别与定位传感器、紫外局部放电与电晕监测传感器、表计识别读数传感器、温度监测传感器、湿度监测传感器、气压监测传感器、噪声监测传感器及巡检机器人上均设有5G通讯模块，用于将红外成像测温告警传感器、可见光设备识别与定位传感器、紫外局部放电与电晕监测传感器、表计识别读数传感器、温度监测传感器、湿度监测传感器、气压监测传感器、噪声监测传感器及巡检机器人监测的数据收集并发射。优选地，所述路况识别与自动定位模块上设有双目摄像头，用于在变电站内被监测区域中寻找匹配点，重建变电站内电力设备的三维图形；所述路况识别与自动定位模块上还设有毫米波雷达，用于探测变电站内障碍物的距离；所述路况识别与自动定位模块上还设有激光雷达，用于实现智能巡检装置的自身定位；所述路况识别与自动定位模块上还设有巡视走廊警戒线检测器，用于生成自动巡视路径边界的直线方程，控制巡检机器人的转向控制装置。优选地，所述网络层包括若干个5G局域网微基站，所述若干个5G局域网微基站用于接收红外成像测温告警传感器、可见光设备识别与定位传感器、紫外局部放电与电晕监测传感器、表计识别读数传感器、温度监测传感器、湿度监测传感器、气压监测传感器、噪声监测传感器及巡检机器人上5G通讯模块发射的监测数据，并同时作为所述监测数据传输至平台层的关键工具。优选地，所述平台层包括变电站内监控中心数据库服务器及地区电网数据监控中心，5G通讯模块将红外成像测温告警传感器、可见光设备识别与定位传感器、紫外局部放电与电晕监测传感器、表计识别读数传感器、温度监测传感器、湿度监测传感器、噪声监测传感器及巡检机器人监测的变电站内电力设备状态数据通过网络层的5G局域网微基站传输至变电站内监控中心数据库服务器，实现了巡检机器人拍摄的大量图片和视频数据实时传输至变电站内监控中心数据库服务器进行快速处理，变电站内监控中心数据库服务器通过5G专用无线切片网络将收集到的变电站内电力设备状态数据传输至地区电网数据监控中心，5G专用无线切片网络保证了数据快速、低延时地上传至平台层，节省大量的通信资源，提高了数据处理效率。优选地，所述变电站内监控中心数据库服务器将收集到的变电站内各电力设备状态数据进行分布式计算，变电站内监控中心数据库服务器将分布式计算后的各电力设备状态数据传输至地区电网数据监控中心，所述分布式计算基于边缘计算技术；若变电站内各电力设备状态数据直接汇集到地区电网数据监控中心进行计算和储存，则会需要大量的硬件资源和通信设备，传输速度将因此拖慢，为减少地区电网数据监控中心的压力，采用分布式计算更加高效。优选地，所述应用层包括电力设备状态监测本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于泛在电力物联网的智能变电站状态监测系统，包括：感知层、网络层、平台层及应用层，其特征在于，所述感知层包括若干个用于采集变电站内各电力设备状态数据的传感器及智能巡检装置；感知层采集的数据通过无线通信的方式传输至网络层，所述网络层将感知层采集的各电力设备的状态数据集成，并通过无线通信的方式将已集成的各电力设备状态数据传输至平台层，平台层将接收到的各电力设备状态数据通过无线通信的方式传输至应用层，所述应用层包括若干个可视化模块，用于完成变电站内各电力设备状态监测数据的可视化。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于泛在电力物联网的智能变电站状态监测系统，包括：感知层、网络层、平台层及应用层，其特征在于，所述感知层包括若干个用于采集变电站内各电力设备状态数据的传感器及智能巡检装置；感知层采集的数据通过无线通信的方式传输至网络层，所述网络层将感知层采集的各电力设备的状态数据集成，并通过无线通信的方式将已集成的各电力设备状态数据传输至平台层，平台层将接收到的各电力设备状态数据通过无线通信的方式传输至应用层，所述应用层包括若干个可视化模块，用于完成变电站内各电力设备状态监测数据的可视化。


2.根据权利要求1所述的基于泛在电力物联网的智能变电站状态监测系统，其特征在于，所述感知层的传感器包括：
红外成像测温告警传感器，包括红外摄像头和可见光摄像头，用于采集识别变电站内电力设备的高温故障区域信息，并定位变电站内电力设备的高温故障区域；
可见光设备识别与定位传感器，用于采集识别变电站内被监测的电力设备位置信息，并定位变电站内被监测的电力设备位置；
紫外局部放电与电晕监测传感器，包括紫外摄像头和可见光摄像头，用于采集识别所述紫外摄像头下呈现的紫外图像中局部放电的放电程度信息，并定位紫外局部放电的放电位置；
表计识别读数传感器，用于采集并记录变电站内电力设备的表计读数；
环境监测传感器，包括温度监测传感器、湿度监测传感器、气压监测传感器及噪声监测传感器，用于采集变电站内被监测区域的温度、湿度、气压及噪声信息；
所述感知层的智能巡检装置包括路况识别与自动定位模块、巡检机器人；所述巡检机器人包括机器人本体、转向控制装置、直流电机驱动装置、锂电池组与无人充电装置，所述机器人本体为所述感知层的传感器搭载平台。


3.根据权利要求2所述的基于泛在电力物联网的智能变电站状态监测系统，其特征在于，所述红外成像测温告警传感器、可见光设备识别与定位传感器、紫外局部放电与电晕监测传感器、表计识别读数传感器、温度监测传感器、湿度监测传感器、气压监测传感器、噪声监测传感器及巡检机器人上均设有5G通讯模块，用于将红外成像测温告警传感器、可见光设备识别与定位传感器、紫外局部放电与电晕监测传感器、表计识别读数传感器、温度监测传感器、湿度...

【专利技术属性】
技术研发人员：邓胜初，谭志聪，刘秀甫，肖赛军，刘耀晋，于胜洋，黄道弟，董晓伟，刘继旸，曾斌，刘玲，
申请(专利权)人：广东电网有限责任公司，广东电网有限责任公司佛山供电局，
类型：发明
国别省市：广东;44