运行稳定、便于监控的二次设备系统的制作方法
【专利摘要】本实用新型涉及一种运行稳定、便于监控的二次设备系统。包括计算机及变电站层，该变电站层包括保护管理机NSM800、网络交换机NSJ830、光电转换器，该录波器包括信号调理器、MAX125芯片、ARM控制芯片，ARM控制芯片分别连接SRWF-508型无线通信模块、自动拨号报警器，该自动拨号报警器包括STC12C5410和MT8888单片机。计算机通过电力数据网等网络体系与变电站层进行数据传输，实现电气量检测、运行设备的状态参数检测，而保护装置、录波器、温湿度采集器的连接，及JTAG接口电路及自动拨号报警器等的设置，保证了整个二次设备运行的稳定。
【专利说明】运行稳定、便于监控的二次设备系统
[0001] (一）【技术领域】
[0002] 本实用新型涉及二次设备，特别涉及一种运行稳定、便于监控的二次设备系统。
[0003] (二）【背景技术】
[0004] 二次设备的正常可靠运行是保障电网稳定和电力设备安全的基础。在电力企业的 运营成本中，设备维护费用占有相当大的比重。随着中国电力的飞速发展，如何有效的监 测电力设备状态，及时消除设备缺陷、减少事故、确保安全生产、制定检修计划，实现高质 量稳定供电，已成为供电部门关注的重点。而二次设备中录波器多采用微机式录波器，这 种故障录波器采用前后台模式，前台采集往往以DSP为核心的数据采集模块为主，在数据 同步采集、数据通信、灵活性方面都存在不足，由于各个故障录波器系统运行速度、稳定性 能、通信能力存在差异，组网困难，随着变电站的数字化、网络化发展，传统的微机式故障录 波器已经不能满足要求，温湿度采集器测量温度的准确度低，检测系统的精度差，导致测量 结果的偏差，可能带来后续的误操作。无法对需要温度控制的场所进行自动控制和报警，功 能单一，使用不便，无法满足温度和湿度现场测量和控制的需求不能保证设备安全可靠的 运行，上述问题需要改进。
[0005] (三）
【发明内容】
[0006] 本实用新型为了弥补现有技术的不足，提供了一种运行稳定、便于监控的二次设 备系统，该系统运行可靠、发现事故及时，确保运行安全。
[0007] 本实用新型是通过如下技术方案实现的：
[0008] -种运行稳定、便于监控的二次设备系统，包括计算机及变电站层，计算机与变电 站层之间通过电力数据网进行数据传输，其特殊之处在于：该变电站层包括负责数据处理、 存储及远传的保护管理机NSM800、保护接入装置NSI800、用于站内组网通信的网络交换机 NSJ830、用于长距离通信、实现光电信号之间的转换的光电转换器、用于子站数据的本地存 储的网络存储器，串口服务器将数据传给保护管理机NSM800,保护管理机NSM800包括机 箱，机箱内安装电源模块机、CPU模块、配集成式交换机模块TP-LINK板，护管理机NSM800 与保护接入装置NSI800通过接口连接，保护接入装置NSI800分别与保护装置、录波器及 温湿度采集器相连，该录波器包括信号调理器、MAX125芯片、ARM控制芯片，信号调理器与 MAX125芯片连接，该MAX125芯片、光电隔离芯片、ARM控制芯片均与DSP FPGA高速数据处 理核心板相连，ARM控制芯片分别连接6DD1607-0EA0触摸屏模块、JTAG接口电路、RS232 模块、SRWF-508型无线通信模块、自动拨号报警器，该自动拨号报警器包括STC12C5410和 MT8888单片机，温湿度采集器包括湿度敏感元件、温度敏感元件，湿度敏感元件、温度敏感 元件与MCU模块连接，该MCU模块还分别与电源、MAX125芯片、被测装置、数字传感器、自动 拨号报警器相连。
[0009] 本实用新型的运行稳定、便于监控的二次设备系统，被测装置为加热装置、制冷装 置、加湿装置、除湿装置，数字传感器与显示屏连接，ARM控制芯片还连接外扩Flash芯片、 外扩SDRAM芯片。
[0010] 本实用新型的有益效果是：计算机通过电力数据网等网络体系与变电站层进行数 据传输，实现电气量检测、运行设备的状态参数检测、操作控制执行与驱动，确保运行安全， 而该变电站层通过保护管理机NSM800、保护接入装置NSI800、网络交换机NSJ830、光电转 换器、网络存储器，保护装置、录波器、温湿度采集器的连接，及录波器中6DD1607-0EA0触 摸屏模块、JTAG接口电路及自动拨号报警器等、温湿度采集器中MCU模块、MAX125芯片及自 动拨号报警器等的设置，保证了整个二次设备运行的稳定，整个系统结构简单、使用方便。
[0011] (四）【专利附图】
【附图说明】
[0012] 下面结合附图对本实用新型作进一步的说明。
[0013] 附图1为本实用新型的结构框图；
[0014] 附图2为本实用新型的变电站层的结构示意图；
[0015] 附图3为本实用新型的保护管理机NSM800的结构框图；
[0016] 附图4为本实用新型的录波器的结构框架；
[0017] 附图5为本实用新型的温湿度采集器的结构框架；
[0018] 图中，1保护管理机NSM800,2保护接入装置NSI800,3网络交换机NSJ830,4光电 转换器，5网络存储器，6电源模块机，7 CPU模块，8配集成式交换机模块TP-LINK板，9保 护装置，10温湿度采集器，11信号调理器，12MAX125芯片，13 ARM控制芯片，14光电隔离芯 片，1OTSP FPGA高速数据处理核心板，166DD1607-0EA0触摸屏模块，17 JTAG接口电路，18 RS232模块，19 SRWF-508型无线通信模块，20自动拨号报警器，21外扩Flash芯片，22外扩 SDRAM芯片，23湿度敏感元件，24温度敏感元件，25MCU模块，26电源，27被测装置，28数 字传感器。
[0019](五）【具体实施方式】
[0020] 本实用新型提供了一种二次设备诊断评估装置，包括硬件及网络架构、软件体系、 系统接口、数据类型及来源系统。
[0021] 1硬件及网络架构：
[0022] 根据硬件及网络架构进行系统规划，整个系统包括变电站层、通信层和主站层。变 电站层包括在线数据采集服务器，该在线数据采集服务器与保护装置连接，通信层内设置 数据交换框架、系统应用框架，该数据交换框架依次包括数据总线、模型数据管理模块、信 息展示与信息发送模块，模型数据管理模块与信息展示与信息发送模块之间设置数据获取 模块、数据处理模块、监测预警模块、状态诊断模块、状态评估模块、预测评估模块、风险评 估模块及决策建议模块，其数据总线与数据获取模块相连，系统应用框架与数据总线连接， 其包括数据获取和数据预处理层、设备状态监测层、设备状态预测层、设备健康评估及风险 评价层、设备状态预警层。
[0023] 变电站层：升级现有保信子站，除了采集现有保护装置9 (如物理隔离装置）的信 息外，还能够与新增的温湿度采集装置10、变电站远动信息进行接口。
[0024] 通信层：用现有的电力数据网，进行数据传输。
[0025] 主战层：对系统的各种信息进行维护、存储、分析和展现。
[0026] 2软件体系：
[0027] 二次设备智能状态评估诊断系统采用分布式分层设计的原则：
[0028] 二次设备智能状态评估诊断系统体系结构中，共包括5个层（layer)，自底向上分 别是：
[0029] 1)硬件平台
[0030] 可以是现今流行的各种硬件平台，如可以是RISC体系结构的计算机，也可以是 CISC体系结构的计算机；可以是32位机，也可以是64位机。
[0031] 2)操作系统平台
[0032] 操作系统可以选用多种现今流行的操作系统，如几种主流的UNIX，LINUX和 Microsoft Windows 等。
[0033] 3)通用中间件层
[0034] 通用中间件层包括操作系统屏蔽中间件层。正是由于操作系统屏蔽中间件层的存 在，才使得二次设备智能状态评估诊断系统能够运行在多种操作系统和硬件平台上，具有 很好的可移植性。通用中间件层的存在，使得系统具有应用组件技术所带来的优越性，如可 伸缩性、异构系统、可互操作性等。
[0035] 4)支撑层
[0036] 统一支撑平台层构筑在通用中间件层之上，为各类电力系统应用软件的开发和运 行提供统一的支撑平台。统一支撑平台层主要包括数据库管理、网络管理、系统管理、报警、 人机界面等多个子系统。
[0037] 5)应用层
[0038] 应用层构筑在支撑层之上，实现各类二次设备智能状态评估诊断系统应用，如二 次设备信息采集、二次设备状态评价、二次设备检修方案制定、二次设备状态趋势预测等。
[0039] 2. 1数据交换框架：
[0040] 2. 2系统应用框架：
[0041] 本次系统的建设采用三层架构（B/A/S模式），系统采用分布式部署方式，应用系 统的技术架构逻辑上分为五层，分别为数据获取和数据预处理层、设备状态监测层、设备状 态预测层、设备健康评估及风险评价层、设备状态预警层，各层次之间相对独立，数据又相 互交互；数据来源于PMS、保信子站系统，决策建议返回给PMS。
[0042] 3系统接口：
[0043] 系统接口的设计原则：
[0044] (1)、资源统一、完整原则
[0045] 系统接口的最基本目标就是为充分共享各类信息，保证信息的统一性、完整性。
[0046] (2)、系统接口的安全、可靠性原则
[0047] 从整个系统的角度上看，要防止病毒的侵扰、黑客的袭击。
[0048] 从内部使用上看，要体现责权的分配，要合理划分信息的责任区和个人密码制度 等。保证各系统运行的可靠性、独立性。
[0049] ( 3 )、接口的灵活、开放、易维护性原则
[0050] 企业永远处在不断运动、变化发展之中，其资源的类型、数量、质量，工作活动类 型、内容，制度、流程及组织机构等都处在不断进行调整之中，企业对PMS系统的资源信息 需求也处于不断变化之中，同时各种新建的系统也同样对现成的系统有接口需求。所以PMS 系统接口设计也要具备灵活、开放、和易维护的特点，才能够适应企业活动规律的变化，灵 活、开放、和易维护的系统接口是建立一个灵活、开放的PMS系统的基本体现之一。
[0051] (4)、投资合理、性价比高
[0052] 充分、合理利用现有资源，减少用户投资，降低系统开发、运行维护的费用。
[0053] 3. 1 PMS 与 CoBase 接口
[0054] 二次设备智能状态评估诊断系统与PMS系统数据接口基于国网统一的标准企业 服务总线，所有的接口都以Web Service的方式提供，可以注册到企业服务总线中，通过 SOAP消息机制传递缺陷、试验、检修等二次设备基础数据到智能评估诊断系统。同时设备评 价状态、检修策略、年度检修计划及三年滚动计划等评价结果数据也可通过企业服务总线 PMS系统利用，实现数据共享。
[0055] 设备模型
[0056] 二次设备模型数据首先从CoBase通过接口的方式同步到PMS系统，并且在PMS系 统的间隔实现二次设备与一次设备的对于关系。
[0057] 设备的属性参数主要包括设备的功能位置、厂家型号、投运日期等相关信息
[0058] 设备运行记录
[0059] 运行工况(保护及插件更换记录、保护定值更改记录、保护检修记录、保护动作记 录、电缆更换记录)、历年缺陷及异常记录、保护定值单、巡视记录等。
[0060] 设备的修试记录
[0061] 巡检记录、例行试验报告、诊断性试验报告、消缺记录、有关反措执行情况等。
[0062] 其它资料
[0063] 家族缺陷、历次状态评价报告、保护逻辑、保护软件版本、年度设备分析报告和年 度运行分析报告(包括保护动作次数、保护同型号无故障时间、保护同批次无故障时间、保 护动作正确率）等。
[0064] 3.2保信子站与保护设备、录波器及温湿度采集器接口
[0065] 本系统根据目前二次设备智能状态评估诊断系统的技术要求和变电站的实际运 行情况，提出的基于保护信息管理系统基础上，获取保护的实时信息和通过监控系统获取 测控装置的实时信息的方案，解决了如何在主站端能够及时获取保护二次回路的实时信息 和测控二次回路的实时信息的问题。本系统设计依照简单实用、充分利用现有资源的原则， 方案考虑到目前变电站的实际情况，针对不同网络环境和硬件设备状况提出不同的解决方 案。
[0066] 在变电站中建立二次设备智能状态评估诊断信息子站系统，该子站系统的任务是 收集二次设备的实时信息。
[0067] 考虑到目前的保护信息子站系统的CPU、内存、存储等设备不能满足现有系统的技 术要求，因此需要对保护信息子站系统的主机设备进行升级。提高CPU的频率，增加内存和 存储容量。
[0068] 保护和录波器信息由子站系统利用现有的保护信息管理系统的网络直接获取，子 站与设备直接的通讯采用设备提供的规约。测控装置的信息由监控系统进行信息转发，子 站与监控系统的通讯规约采用监控系统提供的规约接口。
[0069] 3.3在线数据采集服务器与EMS接口
[0070] 在线数据采集服务器通过物理隔离装置与EMS系统接口，EMS进行数据转发，在线 数据采集服务器进行接收，通过PMS接口将数据送给PMS系统。
[0071] 3.4在线数据采集服务器与PMS接口
[0072] 在线数据采集服务器通过物理隔离装置与PMS系统接口，将采集的数据送给PMS 系统。
[0073] 3.5保护定值校核方式
[0074] 4数据类型及来源系统
[0075] 表1 :数据类型及来源系统
[0076]
【权利要求】
1. 一种运行稳定、便于监控的二次设备系统，包括计算机及变电站层，计算机与变电站 层之间通过电力数据网进行数据传输，其特征在于：该变电站层包括负责数据处理、存储及 远传的保护管理机NSM800 (1)、保护接入装置NSI800 (2)、用于站内组网通信的网络交换 机NSJ830 (3)、用于长距离通信、实现光电信号之间的转换的光电转换器（4)、用于子站数 据的本地存储的网络存储器（5 )，串口服务器将数据传给保护管理机NSM800 (1)，保护管理 机NSM800 (1)包括机箱，机箱内安装电源模块机（6)、CPU模块（7)、配集成式交换机模块 TP-LINK板（8)，护管理机NSM800 (1)与保护接入装置NSI800 (2)通过接口连接，保护接入 装置NSI800 (2)分别与保护装置（9)、录波器及温湿度采集器（10)相连，该录波器包括信 号调理器（11 )、MAX125芯片（12)、ARM控制芯片（13)，信号调理器（11)与MAX125芯片（12) 连接，该MAX125芯片（12)、光电隔离芯片（14)、ARM控制芯片（13)均与DSP FPGA高速数据 处理核心板（15)相连，ARM控制芯片（13)分别连接6DD1607-0EA0触摸屏模块（16)、JTAG 接口电路（17)、RS232模块（18)、SRWF-508型无线通信模块（19)、自动拨号报警器（20)，该 自动拨号报警器（20)包括STC12C5410和MT8888单片机，温湿度采集器（10)包括湿度敏 感元件（23)、温度敏感元件（24)，湿度敏感元件（23)、温度敏感元件（24)与MCU模块（25) 连接，该MCU模块（25)还分别与电源（26)、MAX125芯片（12)、被测装置（27)、数字传感器 (28)、自动拨号报警器（20)相连。
2. 根据权利要求1所述的运行稳定、便于监控的二次设备系统，其特征在于：被测装置 (27)为加热装置、制冷装置、加湿装置、除湿装置，数字传感器（28)与显示屏连接，ARM控制 芯片（13)还连接外扩Flash芯片（21)、外扩SDRAM芯片（22)。
【文档编号】H02J13/00GK203850922SQ201420230906
【公开日】2014年9月24日 申请日期:2014年5月7日 优先权日:2014年5月7日
【发明者】陈静, 张卫国, 王淑娴, 殷守斌, 孙素亮 申请人:国家电网公司, 山东电力集团公司菏泽供电公司