变电站监控系统的制作方法

本发明涉及智能电网技术领域，尤其涉及一种变电站监控系统。

背景技术：

我国智能电网建设具有自身结构的特点，它涉及到输电、发电、配电、变电、调度、信息通信以及用电等环节，建设智能变电站属于变电环节，它的整体建设水平会在很大程度上影响智能电网的总体高度。智能变电站的建设工作正在逐步推进，许多新设备、新系统、新技术在智能变电站中投入应用，尽管在相当大程度上提高了整个变电站总体智能水平，同时也随之出现全站投入增多、设备加量、系统变多、信息沟通困难等很多问题。

随着时代的变迁，大运行体系建设将大部分的变电站改为了无人值守变电站，如何管理这些无人化变电站，如何解决无人站的变电设备安全运行带来的风险成为亟待解决的问题。

技术实现要素：

（一）要解决的技术问题

为了远程监控变电站，本发明提供一种变电站监控系统，其由前端设备、传输网络、管理服务器和客户端构成，通过将前端设备获取到的监控信息通过传输网络传输至管理服务器，经管理服务器处理后由客户端展示，实现变电站的远程监控。

（二）技术方案

为了达到上述目的，本发明采用的主要技术方案包括：

一种变电站监控系统，所述系统，包括：前端设备、传输网络、管理服务器和客户端；

所述前端设备与变电站连接，且所述前端设备通过传输网络与所述管理服务器连接；

所述管理服务器与所述客户端连接；

所述前端设备，用于实时获取所述变电站的监控信息，将所述监控信息通过传输网络传输至所述管理服务器；

所述前端设备，用于通过传输层获取所述管理服务器的操控指令，根据所述操控指令调整自身属性；

所述传输网络，用于将所述前端设备的监控信息传输至所述管理服务器，将所述管理服务器的操控指令传输至所述前端设备；

所述传输网络为网络之间互连的协议IP网络；

所述管理服务器，用于存储和处理所述监控信息；

所述管理服务器，用于接收所述客户端传输的属性参数，根据所述属性参数生成操控指令，将所述操控指令通过所述传输网络传输至所述前端设备；

所述客户端，用于自动登录所述管理服务器，获取所述管理服务器的处理结果，并展示所述处理结果；

所述客户端，用于获取用户输入的所述前端设备的属性参数，将所述属性参数传输至所述管理服务器。

可选地，所述前端设备，包括：图像获取设备、设备的监控系统、环境监控系统。

可选地，若所述前端设备为图像获取设备，则所述属性参数包括调整后的焦点位置（x₁，y₁）；

所述管理服务器根据所述属性参数生成操控指令，包括：

所述管理服务器获取图像获取设备当前焦点位置（x₀，y₀）；

确定焦点移动距离；

确定焦点移动角度；

生成包括d和α的操控指令。

可选地，所述设备的监控系统，包括：风机监控系统、空调监控系统、灯控系统、变压器油色谱监控系统、避雷器监控系统。

可选地，所述环境监控系统，包括：室内环境监控系统、室外环境监控系统。

可选地，所述管理服务器，包括：数据库服务器和网络Web管理服务器；

所述数据库服务器，用于存储所述监控信息、设备台账、用户信息、变电站台账；

所述Web管理服务器，用于处理所述监控信息。

可选地，所述Web管理服务器包括系统维护、设备台账管理、巡检系统、监测系统。

可选地，所述系统维护，包括：用户组织管理、应用模块管理、权限管理；

所述设备台账管理，包括：变电站管理、设备间隔管理、设备类型管理、变电站设备管理、磁盘录像机管理、通道管理、灯光设备管理、辅助系统电配置；

所述巡检系统，包括：智能巡检、手工巡检、视频监控、报警数据查询、报警及操作录像；

所述监测系统，包括：油色谱在线监测、铁芯接地电流监测、SF6气体在线监测、避雷器在线监测、容性设备绝缘监测、高压开关柜监测、变电站环境在线监测。

可选地，所述客户端，包括：管理层客户端、变电运输室客户端、变电综合室客户端。

可选地，所述系统通过客户端/服务器C/S和浏览器/服务器B/S架构实现，所述C/S和所述B/S之间通过基于网络的分布式的模块化组件Web Service通信。

（三）有益效果

本发明的有益效果是：由前端设备、传输网络、管理服务器和客户端组成的系统，通过将前端设备获取到的监控信息通过传输网络传输至管理服务器，经管理服务器处理后由客户端展示，实现变电站的远程监控。

附图说明

图1为本发明一个实施例提供的一种变电站监控系统架构图；

图2为本发明一个实施例提供的另一种变电站监控系统架构图。

具体实施方式

为了更好的解释本发明，以便于理解，下面结合附图，通过具体实施方式，对本发明作详细描述。

随着无人值守变电站全面的推广建设，安装在线监测系统和变电站智能辅助监控系统的变电站比较多，所有的变电站都已经安装了视频监控系统，但是这些都是一些相对独立的信息，是信息孤岛，需要对变电站的分散信息系统进行升级改造，提高对受控变电站的监控能力，做到事前监控预防、现场安全远程管控、巡视远程监管，有效保障变电站的安全运行。

本发明提供的变电站监控系统在满足对巡检及在线监测业务的应用需求的前提下，实现对系统的权限管理、巡检业务的应用、在线监测的应用等功能，并实现根据在线监测信息、防火防盗等报警数据触发报警提示，形成报警、图像、数据等方面信息的整合。

本发明提供的变电站监控系统，囊括了应用系统开发的B/S（浏览器/服务器）、C/S（客户端/服务器）架构，以B/S为中心囊括了系统所有的业务功能及数据的存储访问，C/S架构以B/S为依托共享B/S的某些模块和信息，以一种轻量级模式辅助完成整个系统的功能。B/S架构内容包括以权限管理、设备台账管理、巡检系统和监测系统等方面为基础的前台应用程序部分和存储了权限分配、业务数据的后台数据库部分，其中前台部分提供了用于外部使用的Web Service（基于网络的分布式的模块化组件）接口；C/S架构内容主要实现实时监测报警并在有报警数据时主动推送打开B/S页面的功能。C/S作为需要在用户端独立安装的程序为了安装部署简单不单独携带数据库，所有C/S需要访问存储数据库的任务都交给B/S由B/S提供的身份验证、数据验证的Web Service接口来完成，C/S只需要简单的配置即可以保证其轻量性。

参见图1，本发明提供的变电站监控系统，包括：前端设备101、传输网络102、管理服务器103和客户端104。

其中，前端设备101与变电站连接，且前端设备101通过传输网络102与管理服务器103连接，管理服务器103与客户端104连接。

图1所示的系统通过C/S和B/S架构实现，C/S和B/S之间通过Web Services通信。B/S实现包括功能模块，变电、检修、调控新职能人员配置，根据人员职能角色、功能模块、变电站进行权限配置，C/S实现B/S方式自动登录，身份验证以及权限获取，都是通过分布Web Service技术获得B/S权限数据。B/S中为各功能模块留下可扩充空间。

例如，C/S客户端通过分布Web Service技术获得B/S权限数据。

下面分别对变电站监控系统的各个组成部分进行详细说明。

一、前端设备101

1.前端设备101包括多种，例如：图像获取设备1011、设备的监控系统1012、环境监控系统1013。

其中，

1）图像获取设备1011可以为监控摄像机，也可以为照相机等其他图像获取设备。各个图像获取设备1011可以同时接入户外视频设备汇聚箱进行统一管理。

2）设备的监控系统1012可以为：风机监控系统、空调监控系统、灯控系统、变压器油色谱监控系统、避雷器监控系统等。

3）环境监控系统1013可以为：室内环境监控系统、室外环境监控系统等。

2.前端设备101可以实时获取变电站的监控信息，将监控信息通过传输网络102传输至管理服务器103。

前端设备101获取变电站的监控信息后，将其通过传输网络102传输至管理服务器103的实现方式有多种。

第一种实现方式，前端设备101获取变电站的监控信息后直接将监控信息通过传输网络102传输至管理服务器103。

第二种实现方式，前端设备101可以获取变电站的监控信息后存储该监控信息，待满足传输条件后，再将未传输的监控信息统一通过传输网络102传输至管理服务器103。

其中，传输条件可以为前段设备101存储的监控信息量达到预设阈值，或者，前端设备101通过传输网络102获取到管理服务器103发送的信息传输指令，或者，其他传输条件。

3.前端设备101还可以通过传输层102获取管理服务器103的操控指令，根据操控指令调整自身属性。

其中，操控指令用于实现管理服务器103对前端设备101的远程控制功能。操控指令所涵盖的操控内容有多种，例如：调整前端设备101的参数设置，调整前端设备的工作时间，调整图像获取设备1011的图像获取角度，控制前端设备101发送监控信息等。

二、传输网络102

传输网络102可以为IP（Internet Protocol，网络之间互连的协议）网络，也可以为其他形式网络。

传输网络102，可以将前端设备101的监控信息传输至管理服务器103，将管理服务器103的操控指令传输至前端设备101。

三、管理服务器103

1.管理服务器103包括：数据库服务器1031和网络Web管理服务器1032；

其中，

1）数据库服务器1031，用于存储监控信息、设备台账、用户信息、变电站台账；

2）Web管理服务器1032包括（1）系统维护、（2）设备台账管理、（3）巡检系统、（4）监测系统。Web管理服务器1032用于处理监控信息。

（1）系统维护，包括：用户组织管理、应用模块管理、权限管理。

系统维护可以用于确定系统框架完成系统中用户、权限、模块功能等方面的配置和基础数据的初始化。通过用户组织管理、应用模块管理和权限管理分别实现对用户、应用模块以及使用权限的管理。用户组织结构和应用模块管理两个部分功能相对独立，两者共同构成了第三部分权限管理的配置基础。

由于视频通道是独占性资源且对网络带宽占用较多，多用户同时登录系统时需要解决就怎样保证对通道使用权的控制和视频流的顺畅的问题。因此，本发明提供的变电站监控系统中权限管理主要根据用户的优先级和调用顺序来确定。系统实时对登录用户的视频通道资源的调用记录，对每个通告资源做独占标记配合用户优先级和先来先得的策略协调应用。

具体的，权限管理以应用模块管理和用户组织管理为基础成为配置用户访问权限的纽带。权限分配实现过程是新建角色，配置该角色所包含的人员、变电站、模块，实现该角色下的所属人员具有访问该角色所属模块的属于该角色的变电站的数据的权限逻辑。

角色包含人员及其简单资料、该角色拥有的访问权限。管理功能包括添加角色、修改角色、修改人员、修改权限、配置变电站、删除角色。

例如，根据新部门新的职能划分，根据职能的权限分配进行模块使用分配。以运维变电、运维检修、调控中心为三个应用对象，建立不同的使用流程，根据各自的职能监控不同的变电站状态监测信息和视频图像，建立不同的人机交互方式，统一的软件构架，并利用业务自定义原理，在对业务应用进行科学、合理的调整，实现变电所状态信息管理的多元化、系统化、智能化、遥视化及管理决策的信息化。具体的，根据角色权限配置的示意图，配置权限。

①运维角色，拥有对设备台账、视频监控、站内巡检等权限，其他权限可由管理员配置。

②检修角色，拥有对设备台账、在线监测的部分或全部、报警数据、站内巡检等权限。

③调控角色，拥有对设备台账、在线监测、报警数据、视频监控、站内巡检等权限。

（2）设备台账管理，包括：变电站管理、设备间隔管理、设备类型管理、变电站设备管理、磁盘录像机管理、通道管理、灯光设备管理、辅助系统电配置。

设备台帐管理主要是实现对变电站以及变电站中的设备间隔、设备类型、磁盘录像机及其通道以对及辅助设备的台帐进行管理和维护，包括添加、删除、修改等功能。

（3）巡检系统，包括：智能巡检、手工巡检、视频监控、报警数据查询、报警及操作录像。

巡检系统是变电站智能监控巡检软件的核心模块，通过对手动巡视、智能巡视、预置点维护、策略维护、视频监控、报警机制等，实现智能巡检以及多种方式巡检，并能够查询巡检记录及巡检过程中的缺陷记录、报警记录等。

巡检系统主要包括十五个功能模块：预置点维护、预置点优先升级、智能巡检策略维护、智能巡检、手工巡检、巡检日志查询、缺陷查询、录像查询、报警数据查询、设备视频列表、预置位图片关联维护、调度监控、设备分布图设计、GIS（Geographic Information System地理信息系统）图上传以及报警及操作录像。

实现智能巡检是以摄像头预置位为基础的自动巡视并配合在线监测信息的情况实现智能巡检，所以首先应预设预置位对各个设备的重点位置进行监控，不同的预置位对着多个设备的多个位置，是多对多的映射关系。

（4）监测系统分为综合在线监测和直流在线监测，具体包括：油色谱在线监测、铁芯接地电流监测、SF6气体在线监测、避雷器在线监测、容性设备绝缘监测、高压开关柜监测、变电站环境在线监测。

监测系统可以实现对变电站避雷器绝缘、变压器油色谱、直流系统、高压室空气质量等实时监测、历史记录分析、实时报警、状态报警，对系统进行自检监测报警等。例如变压器油色谱监测情况，直流系统监测情况，状态监测情况。

2.管理服务器103可以实现监控信息的综合利用和处理。例如，若状态监测系统的通信协议为IEC61850，则通过解析原IEC61850模型，可以得到状态监测信息，进而对视频信息、状态监测信息等多类型信息进行综合应用，实现一次设备运行状态的多层分析和判断。

3.管理服务器103中各部分为图形化应用，例如，采用SVG（Scalable Vector Graphics，可缩放矢量图形是基于可扩展标记语言）图形设计器技术，所以在变电站分布图和变电站一次设备图采用了矢量图，图分为设计和运行两部分，用户可以在线对图像进行各种更改并关联设备，在运行部分系统会根据设备信息获取设备状态和监测参量。进而可以在线编辑模式动态画出变电站一次设备分布图，使设备的状态和监测参量一目了然，实现在线编辑一次接线图，可动态在线添加删除一次接线图上的一次设备信息的功能。

4.管理服务器103可以接收客户端104传输的属性参数，根据属性参数生成操控指令，将操控指令通过传输网络102传输至前端设备101。通过该种方式，可以实现对变电站的远程巡视。同时，提供多样化的巡视方式，如智能视频巡视方式，手动加载视频巡视方式。

例如，若前端设备为图像获取设备，属性参数包括调整后的焦点位置（x₁，y₁），则管理服务器103获取图像获取设备当前焦点位置（x₀，y₀），确定焦点移动距离，确定焦点移动角度

，生成包括d和α的操控指令。

其中，0.07和0.6是校准因子，用于消除前端设备的调整误差。

5.管理服务器103采用单个变电站的巡检监控方式，在用户登录时根据该用户在应用模块、变电站、部门所属（运维、检修、调控）等方面的权限理出功能菜单。

例如，系统默认首页有用户所在市的地理位置，由此可进行针对变电站的信息管理监控，对调控、运维、检修单站应用是主线，也可以在后期项目的推广应用中增加其它变电站。

再例如，对运维人员，默认首页可查看变电站的报警信息，可打开对其拥有权限的某变电站系统会展示包括报警数据、该站一次设备图、视频监控等，根据权限分配会有该站的各种在线监测系统数据，其中报警数据一项中可根据报警设备查看现场视频，并有详细数据与视频一同展示；视频监控提供了自动和手动两种方式的监控，手动会自动加载第一批监控视频，用户可以手工选择下一批视频或则预置位，自动方式则选该站的所有视频按设定的轮转周期自动轮转。

还例如，对检修人员，根据权限配置会有报警数据、视频监控、一次图、在线监测数据的全部或部分模块，各部分流程功能可参照调控或运维。

6.管理服务器103通过视频监控、安防监控、在线监测系统相结合，实现多方联动，实现对变电站一次设备的智能监测、智能分析、智能判断。例如，根据常规正常巡视的路线设置摄像机预置位组成巡视策略，充分利用现有资源实现信息化远程巡视。再例如，应用视频和在线监测数据、安防报警信息联动的方式组成巡视策略和报警联动，充分利用现有资源实现智能巡检和安全防范功能。还例如，以正常巡视、夜间巡视、特巡为主要功能，但是对在线监测数据分析功能采用状态检修规程规定的监测报警阈值和连续超限判断法进行运行状态判断。

四、客户端104

1.客户端104包括：管理层客户端1041、变电运输室客户端1042、变电综合室客户端1043。

2.客户端104，用于自动登录管理服务器、获取管理服务器的处理结果，并展示处理结果、获取用户输入的前端设备的属性参数，将属性参数传输至管理服务器。

综上所述，

1.本实施例提供的变电站监控系统可以接入融合变电站各设备的要求接入原有视频监控系统、直流在线监测系统、安防系统等监测信息。

2.本实施例提供的变电站监控系统通过SVG图形设计器、网络硬盘录像机在一个监控页面里的统一访问控制、C/S与B/S架构通信的Web Service实现，其中SVG图形设计器、Web Service和B/S前台页面都是以XML为基础的应用。

3.本实施例提供的变电站监控系统可以根据变电站现场一次设备的分布位置，合理分配高速摄像机对应一次设备的观察位置和观察角度，确保对一次设备的外观、变电站现场环境、变电站检修工作人员的安全情况等全覆盖的监视，确保变电站始终处于安全稳定的环境中运行。

4.本实施例提供的变电站监控系统可以按照全站信息数字化、通信平台网络化、信息共享标准化的基本要求，通过系统集成优化，实现全站信息的统一接入、统一存储和统一展示，实现运行监视、信息综合分析与告警、运行管理和辅助应用等功能。系统直接采集变电站内状态监测信息、安防监控信息、视频信息、辅助设备远程监控信号，实现变电站状态监测全景数据采集、处理、监视、控制、巡视管理等。

5.本实施例提供的变电站监控系统可以通过可视化技术，实现对一次设备运行状态等信息的运行监视和综合展示。包括运行工况监视、设备状态监视以及远程巡检浏览。

6.本实施例提供的变电站监控系统可以通过对变电站状态监测各项运行数据的综合分析处理，提供告警简报、故障诊断及故障报告等结果信息。具体包括：状态监测设备、辅助监控设备故障综合分析以及告警。

7.本实施例提供的变电站监控系统可以通过人工录入或系统交互等手段，建立完备的变电站设备基础信息，实现一次设备状态监测、辅助监控信息查询目录的规范化。具体包括：源端维护、权限管理、设备管理和数据管理。

8.本实施例提供的变电站监控系统可以通过标准化接口和信息交互，实现对站内一次设备、电源、安防、消防、视频、环境监测等辅助设备的监视与控制。

9.本实施例提供的变电站监控系统还具有如下有点：

（1）管理规范化。智能巡检使值班员无需就地巡视，按已经制定的标准巡视策略完成巡视，将生产现场设备的运行规程落实到实处，实现变电运行巡视规范化管理。

（2）巡视实时化。维操队员无需到子站，能够对变电站的设备运行、现场环境实现远程实时监控，对变电站故障缺陷实现事前预警。为变电站安全生产提供可靠保障，从根本上解决变电站安全运行如何实现“可控、在控”的问题，将事故后报警转变为事故前预警；将正常的2天一次的巡视转变为24小时显示的远程实时监控；将运行人员的现场目测巡视转变为自动化监视；将分散的巡视检查转变为集中监控。

（3）数据有效化。将在线监测系统整合到智能巡检系统，巡视过程中自动跟踪显示设备的运行参数、状态等信息。并自动生成各类报表，使信息实时、可靠、有效。

（4）巡视全景化。将无人值守受控站的现场设备的外观和内部运行状态通过视频图像及传感器监测的方式全景化监控和展示。让我们巡视人员清楚明了的掌握现场设备的运行状况和现场发生的状况，同时辅助监控现场检修的状况。

（5）巡视客观化。智能巡检按巡视策略、加以监测数据辅助进行巡视，在巡视过程中不仅巡视设备外观，而其根据监测数据判断设备的健康情况，不受天气、值班员心理素质、外部环境、不存在走马观花、巡视流于形式巡视差异、漏巡、缺陷漏发现、设备内部缺陷无法发现敷衍了事等现象。

（6）巡视更加安全化。发现缺陷或异常时，值班员可以通过对摄像头远程调试对设备进行近距离观察，既不会造成人身安全威胁，又会及时判断出缺陷的性质，及时处理，避免恶性事故的发生。

（7）人力资源管理科学化、集约化。智能集约巡视管理减少了变电运行工作中巡视超周期，漏巡缺项和巡检标准不规范等现象的发生，提高了维操队员的业务水平。

10.本实施例提供的变电站监控系统还可以面向调整划分后的新部门及新职能，区分不同的主界面显示方式，让人机交互更符合不同专业的工作习惯和工作方式。

为了进一步说明本实施例提供的变电站监控系统对不同业务模式均具有实用价值，下面以图2所示的变电站监控系统针对不同业务模式，分别描述本实施例提供的变电站监控系统的具体应用流程。

1.运维（变电）业务模式

维操队值班员通过客户端访问管理服务器，根据维操队的工作职能，设置他们的使用权限，只允许维操队负责巡视和监控所属管辖的变电站。

维操队管辖变电站内的前端设备（如视频摄像头、硬盘录像机）通过传输网络将监控信息传输到管理服务器。值班员首先根据巡视时所需要巡视设备的部位在相应的前端设备（如视频摄像头）上设置预置位，然后根据巡视时的路线将所设预置位做成巡视策略，通过客户端形成对应的操作指令，该操作指令通过管理服务器、传输网络传输至前端设备。当值班员按照巡视策略对变电站进行巡视，前端设备根据操作指令调整自身属性，获取对应的监控信息，并将监控信息通过传输网络传输至管理服务器，管理服务器通过客户端显示监控信息。

例如，若前端设备为摄像头，则当摄像头巡视到某设备时该设备的运行信息如变压器油色谱、避雷器在线监测等监测信息，管理服务器通过客户端显示该监视信息。值班员不仅能够监控设备的外观状态，还可以通过监测信息判断设备的健康状态。当发现缺陷时，还可以通过操作指令远程控制摄像头，对其进行上下、左右、调焦等操作，从而近距离观察设备，确定缺陷性质。

2.运维（检修）业务模式

检修人员通过客户端访问管理服务器，根据检修人员工作职能，只负责监控通城变电站的全站设备状态监测信息。

本实施例提供的变电站监控系统以综合在线监测的方式可以实现红外成像测温、开关压力、SF6气体密度微水、高压开关柜温度、变压器油色谱、容性设备绝缘在线监测、避雷器在线监测等监测信息的显示，通过变电站实时数据和历史数据通过综合算法判断设备的健康状态。

3.调控中心监控业务模式

值班员通过客户端访问管理服务器，管理服务器根据值班员的权限查看变电站的状态监测报警信息。

前端设备（如视频摄像头、硬盘录像机）通过传输网络将监控信息传输到管理服务器，并通过客户端展示。调控中心值班员直接通过客户端查看变电站的状态监测系统告警情况，进行报警。或者，管理服务器自动监视监控信息，当有告警信息时，自动在客户端弹出管理服务器登录界面，提醒值班员有报警信息需要查看，确定缺陷性质。

本实施例提供的系统，由前端设备、传输网络、管理服务器和客户端组成，通过将前端设备获取到的监控信息通过传输网络传输至管理服务器，经管理服务器处理后由客户端展示，实现变电站的远程监控。