变电站辅助控制系统、方法以及装置与流程

本申请涉及电力技术领域，特别是涉及一种变电站辅助控制系统、方法以及装置。

背景技术：

变电站是指电力系统中对电压和电流进行变换，接受电能及分配电能的场所。例如，在发电厂内的变电成称为升压变电站，其作用是将发电机发出的电能升压后馈送到高压电网中。变电站在电力系统中起到极其重要的作用，因此，保障变电站的运行安全，对维护整个电力系统的正常运行极为重要。

但是，在实现过程中，发明人发现传统技术中至少存在如下问题：传统变电站辅助系统无法有效地监控变电站的故障情况。

技术实现要素：

基于此，有必要针对传统变电站辅助系统无法有效地监控变电站的故障情况的问题，提供一种变电站辅助控制系统。

为了实现上述目的，本申请实施例提供了一种变电站辅助控制系统，包括一区系统、二区系统以及三区系统；

一区系统包括一次设备监控装置；二区系统包括在线监测装置；三区系统包括变电站集控装置、变电站外部监控装置以及机器人巡检装置；

一次设备监控装置、在线监测装置、变电站外部监控装置和机器人巡检装置分别通过总线连接变电站集控装置；

其中，一次设备监控装置用于采集变电站的一次设备的运行状态数据，并传输给变电站集控装置；在线监测装置用于采集变电站的在线监测数据，并传输给变电站集控装置；变电站外部监控装置用于采集变电站的外部数据，并传输给变电站集控装置；

变电站集控装置用于根据接收到的运行状态数据、在线监测数据和外部数据，分析得到变电站的初步故障信息，并基于初步故障信息控制机器人巡检装置巡视；

机器人巡检装置用于巡视初步故障信息中指定的故障区域，并采集故障区域的现场故障数据，传输给变电站集控装置；

变电站集控装置还用于比对初步故障信息和现场故障数据，得到变电站的最终故障信息。

在其中一个实施例中，变电站外部监控装置包括视频监控装置、sf6气体监控装置以及环境监控装置；外部数据包括变电站的视频数据、气体状态数据以及环境状态数据；

视频监控装置、sf6气体监控装置和环境监控装置通过总线连接变电站集控装置；

其中，视频监控装置用于采集视频数据；sf6气体监控装置用于采集气体状态数据；环境监控装置用于采集环境状态数据；

变电站集控装置用于根据接收到的运行状态数据、在线监测数据、视频数据、气体状态数据以及环境状态数据，分析得到初步故障信息。

在其中一个实施例中，环境监控装置包括照明监控装置、通风监控装置、空调监控装置、风速监控装置、水浸监控装置、温度监控装置以及湿度监控装置；

照明监控装置、通风监控装置、空调监控装置、风速监控装置、水浸监控装置、温度监控装置和湿度监控装置分别通过总线连接变电站集控装置。

在其中一个实施例中，在线监测装置包括油色谱在线监测装置、避雷器在线监测装置、断路器在线监测装置、局放在线监测装置以及微水在线监测装置；

油色谱在线监测装置、避雷器在线监测装置、断路器在线监测装置、局放在线监测装置和微水在线监测装置分别通过总线连接变电站集控装置。

在其中一个实施例中，三区系统还包括水泵控制装置以及火灾报警装置；

水泵控制装置、火灾报警装置分别通过总线连接变电站集控装置。

在其中一个实施例中，变电站集控装置为服务器。

在其中一个实施例中，还包括防火墙设备以及正向隔离设备；

防火墙设备连接在一区系统与二区系统之间；

正向隔离设备连接在一区系统与三区系统之间。

在其中一个实施例中，还包括变电站上级集控中心；

变电站上级集控中心连接变电站集控装置。

另一方面，本申请实施例还提供了一种变电站辅助控制方法，包括以下步骤：

接收一次设备监控装置采集变电站的一次设备的运行状态数据，在线监测装置采集变电站的在线监测数据，变电站外部监控装置采集变电站的外部数据；

根据运行状态数据、在线监测数据和外部数据，分析得到变电站的初步故障信息；

接收机器人巡检装置传输的故障区域的现场故障数据；故障区域为基于初步故障信息控制机器人巡检装置巡视的区域；

比对初步故障信息和现场故障数据，得到变电站的最终故障信息。

再一方面，本申请实施例还提供了一种变电站辅助控制装置，包括以下步骤：

第一数据接收模块，用于接收一次设备监控装置采集变电站的一次设备的运行状态数据，在线监测装置采集变电站的在线监测数据，变电站外部监控装置采集变电站的外部数据；

数据分析模块，用于根据运行状态数据、在线监测数据和外部数据，分析得到变电站的初步故障信息；

第二数据接收模块，用于接收机器人巡检装置传输的故障区域的现场故障数据；故障区域为基于初步故障信息控制机器人巡检装置巡视的区域；

数据比对模块，用于比对初步故障信息和现场故障数据，得到变电站的最终故障信息。

上述技术方案中的一个技术方案具有如下优点和有益效果：

本申请实施例提供的变电站辅助控制系统，包括一区系统、二区系统以及三区系统构建本申请变电站辅助控制系统，其中，一区系统包括一次设备监控装置，二区系统包括在线监测装置，三区系统包括变电站集控装置、变电站外部监控装置以及机器人巡检装置，一次设备监控装置、在线监测装置、变电站外部监控装置和机器人巡检装置分别通过总线连接变电站集控装置，具体的，一次设备监控装置用于采集变电站的一次设备的运行状态数据，并传输给变电站集控装置；在线监测装置用于采集变电站的在线监测数据，并传输给变电站集控装置；变电站外部监控装置用于采集变电站的外部数据，并传输给变电站集控装置；变电站集控装置用于根据接收到的运行状态数据、在线监测数据和外部数据，分析得到变电站的初步故障信息，并基于初步故障信息控制机器人巡检装置巡视；机器人巡检装置用于巡视初步故障信息中指定的故障区域，并采集故障区域的现场故障数据，传输给变电站集控装置；变电站集控装置还用于比对初步故障信息和现场故障数据，得到变电站的最终故障信息，从而，本申请变电站辅助控制系统利用一区系统、二区系统和三区系统中的相关装置采集变电站的对应的数据，并对所有采集到的数据进行分析，得到初步故障信息，实现更全面且更效率地监控变电站的故障，进一步的，根据初步故障信息控制机器人巡检装置巡视故障区域，采集现场故障数据，对初步故障信息和现场故障数据进行比对，得到变电站的最终故障信息，提高了对变电站故障判定的准确度。

附图说明

图1为一个实施例中本申请变压站辅助控制系统的第一结构示意图；

图2为一个实施例中在线监测装置的结构示意图；

图3为一个实施例中本申请变压站辅助控制系统的第二结构示意图；

图4为一个实施例中变电站外部监控装置的第一结构示意图；

图5为一个实施例中环境监控装置的结构示意图；

图6为一个实施例中本申请变压站辅助控制系统的第三结构示意图；

图7为一个实施例中变电站上级集控中心的结构示意图；

图8为一个实施例中防火墙设备和正向隔离设备的结构示意图；

图9为一个实施例中本申请变压站辅助控制方法的步骤流程示意图；

图10为一个实施例中本申请变压站辅助控制装置的结构示意图。

具体实施方式

为了便于理解本申请，下面将参照相关附图对本申请进行更全面的描述。附图中给出了本申请的首选实施例。但是，本申请可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本申请的公开内容更加透彻全面。

需要说明的是，当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件并与之结合为一体，或者可能同时存在居中元件。

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。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

为了解决传统变电站辅助系统无法提供全面的故障分析和故障预警，导致无法为变电站提供更有力的保障的问题，在一个实施例中，如图1所示，提供了一种变电站辅助控制系统，包括一区系统11、二区系统13以及三区系统15；

一区系统11包括一次设备监控装置111；二区系统13包括在线监测装置131；三区系统15包括变电站集控装置151、变电站外部监控装置153以及机器人巡检装置155；

一次设备监控装置111、在线监测装置131、变电站外部监控装置153和机器人巡检装置155分别通过总线17连接变电站集控装置151；

其中，一次设备监控装置111用于采集变电站的一次设备的运行状态数据，并传输给变电站集控装置151；在线监测装置131用于采集变电站的在线监测数据，并传输给变电站集控装置151；变电站外部监控装置153用于采集变电站的外部数据，并传输给变电站集控装置151；

变电站集控装置151用于根据接收到的运行状态数据、在线监测数据和外部数据，分析得到变电站的初步故障信息，并基于初步故障信息控制机器人巡检装置巡视155；

机器人巡检装置155用于巡视初步故障信息中指定的故障区域，并采集故障区域的现场故障数据，传输给变电站集控装置151；

变电站集控装置151还用于比对初步故障信息和现场故障数据，得到变电站的最终故障信息。

其中，根据实现的功能不同，将本申请变电站辅助控制系统分成一区系统、二区系统和三区系统，具体的，一区系统用于监控变电站的一次设备(例如，断路器、变压器或刀闸等)的运行状态，二区系统用于实时在线监测变电站的运行状态，三区系统用于进行视频监控、环境监控、气体监控、机器人现场监控，还用于故障分析。

进一步的，一区系统包括一次设备监控装置，一次设备监控装置用于采集变压站的一次设备的运行状态数据，例如，变压站的输入输出功率、输入输出电压或者输入输出电流。

二区系统包括在线监测装置，在线监测装置用于实时监测变电站的运行状态，例如、监控油色谱、避雷器、断路器等等部位的运行状态。在线监测装置与第一总线连接构成本申请变电站辅助控制系统第一变电站监测网络。

在一个具体的实施例中，如图2所示，在线监测装置131包括在线监测装置包括油色谱在线监测装置211、避雷器在线监测装置213、断路器在线监测装置215、局放在线监测装置217以及微水在线监测装置219；

油色谱在线监测装置211、避雷器在线监测装置213、断路器在线监测装置215、局放在线监测装置217和微水在线监测装置219分别通过总线17连接变电站集控装置151。

需要说明的是，油色谱在线监测装置用气相色谱法测定绝缘油中溶解气体的组分含量，来判断运行中的充油电力设备是否存在潜伏性的过热、放电等故障，是保障变电站安全有效运行的有效手段。

避雷器在线监测装置是高压交流电力系统中与氧化锌避雷器配套使用的仪器，避雷器在线监测装置串接在避雷器接地回路中，用于监测运行电压下通过避雷器的漏电流(峰值)，可以判断避雷器内部是否受潮，元件是否异常等情况。在一个示例中，避雷器在线监测装置包括污秽表和动作计数器，其中，污秽表用于监测避雷器瓷套外部的污秽电流的大小(也就是污秽的大小)；动作计数器则记录避雷器的过电压动作的次数，雨天或潮湿天气，瓷套外表的漏电流会同时进入避雷器在线监测装置的毫安表内，使毫安表在瓷套漏电流大的时候，无法正确反映避雷器的内外部问题，因此在避雷器在线监测装置中增加污秽表，在瓷套底部套上屏蔽环，把外部漏电流与避雷器漏电流同时分开，并将外绝缘污秽程度在污秽表上反映出来。

断路器在线监测装置用于实时采集断路器的运行数据，及时获得断路器的运行状态。通过对断路器运行状态的分析，及时发现断路器所存在的问题，有效地排除故障，保证gis或者输电电缆的运行环境，从而提高gis或者输电电缆运行的可靠稳定性。

局放在线监测装置用于监测gis(gasinsulatedswitchgear，气体绝缘全封闭组合电器)或者输电电缆内部发生的局部放电。通过对gis或者输电电缆局部放电进行监测，及时发现gis或者输电电缆所存在的局部放电问题，从而及时有效地排除故障，保证断路器的正常运行，从而提高断路器运行的可靠稳定性。

微水在线监测装置用于监测变压器绝缘油中微水的含量，从而确定变压器绝缘质量的参数。微水在线监测装置能够自动采集，分析油中微水的含量并得出故障原因，提供解决方案，使用户及时解决变压器中存在的隐患，防止事故发生。

三区系统包括变电站集控装置、变电站外部监控装置以及机器人巡检装置，其中，变电站集控装置用于为本申请变电站辅助控制系统提供数据分析能力以及控制能力，是本申请的分析和控制的中心。在一个示例中，变电站集控装置分析数据的具体的过程为：变电站集控装置接收一次设备监控装置采集变电站的一次设备的运行状态数据，在线监测装置采集变电站的在线监测数据，变电站外部监控装置采集变电站的外部数据；根据运行状态数据、在线监测数据和外部数据，分析得到变电站的初步故障信息；然后接收机器人巡检装置传输的故障区域的现场故障数据，其中，故障区域为基于初步故障信息控制机器人巡检装置巡视的区域；最后比对初步故障信息和现场故障数据，得到变电站的最终故障信息。需要说明的是，初步故障信号和最终故障信息都包含故障位置、故障类型等。

在又一个示例中，变电站集控装置分析数据的具体的过程为：变电站集控装置接收一次设备监控装置采集变电站的一次设备的运行状态数据，在线监测装置采集变电站的在线监测数据，变电站外部监控装置采集变电站的外部数据，以及接收机器人巡检装置采集的变电站的现场数据；然后比对运行状态数据、在线监测数据、外部数据和现场数据，得到变电站的最终故障信息。

在一个具体的实施例中，如图3所示，变电站集控装置151为服务器311。进一步的，三区系统15还包括显示器157；显示器157连接服务器311。

需要说明的是，服务器用于结合一次设备监控装置采集的运行状态数据和在线监测装置采集的在线监测数据，分析出可能发生故障的区域或设备，实现变压站的故障预警，并通知机器人巡检装置进行巡维检查。在一个示例中，服务器也可换成运维工作站。

变电站外部监控装置用于监控变电站所处外部环境情况。在一个具体的实施例中，如图4所示，变电站外部监控装置151包括视频监控装置411、sf6气体监控装置413以及环境监控装置415；外部数据包括变电站的视频数据、气体状态数据以及环境状态数据；

视频监控装置411、sf6气体监控装置413和环境监控装置415通过总线17连接变电站集控装置151；

其中，视频监控装置411用于采集视频数据；sf6气体监控装置413用于采集气体状态数据；环境监控装置用415于采集环境状态数据；

需要说明的是，变电站集控装置用于根据接收到的运行状态数据、在线监测数据、视频数据、气体状态数据以及环境状态数据，分析得到初步故障信息。

视频监控装置用于采集变电站的现场视频，使得用户能够直观地观察变压器的现场情况。

sf6气体监控装置用于监测变压站相关设备中的sf6气体浓度，保证相关设备的绝缘特性和灭弧能力。

环境监控装置用于监测变压站的运行环境状况，例如，监测温度、亮度、温度或通风效果等等方面。

在一个具体的实施例中，如图5所示，环境监控装置415包括照明监控装置511、通风监控装置513、空调监控装置515、风速监控装置517、水浸监控装置519、温度监控装置521以及湿度监控装置523；

照明监控装置511、通风监控装置513、空调监控装置515、风速监控装置517、水浸监控装置519、温度监控装置521和湿度监控装置523分别通过总线17连接变电站集控装置151。

需要说明的是，照明监控装置用于监控照明设备的运行状态。通风监控装置用于监控通风设备的运行状态。空调监控装置用于监控空调设备的运行状态。风速监控装置用于监控变电站的环境风速。水浸监控装置用于在雨天监控变电站的浸水状况。温度监控装置用于监控变电站的工作温度以及环境温度。湿度监控装置用于监控变电站的环境湿度。

在一个具体的实施例中，如图6所示，三区系统15还包括水泵控制装置611以及火灾报警装置613；

水泵控制装置611、火灾报警装置613分别通过总线17连接变电站集控装置151。

需要说明的是，水泵控制装置用于控制变电站的水泵。火灾报警装置用于在变电站出现火灾时进行报警。在一个示例中，火灾报警装置包括声音报警装置、光报警装置。

机器人巡检装置可以巡视在变电站内预设区域，还可以受控于服务器或者运维工作站前往可能发生故障区域或者设备进行有针对设备外观检查，气体泄漏检测，表计读取及识别，现场设备情况视频录像等工作，如发现明显故障，及时进行故障及告警提示，并将现场故障数据回传至服务器或运维工作站，由服务器或运维工作站进行分析，并将分析结果通过远传通道上传至变电站上级集控中心。例如，机器人巡检装置利用导航及定位系统，根据预先设定的位置编码前往初步故障信息指定的故障区域巡检。在一个示例中，机器人巡检装置就可通过接口软件传输至服务器或运维工作站。

在一个具体的实施例中，机器人巡检装置可为轮式机器人和/或轨道机器人。进一步的，轮式机器人可搭载高清可见光相机、红外热像仪、高灵敏度拾音器等信息采集设备，并配合使用各类环境传感器，对变电站电力环境、电力设备运行状况等进行全面监控，从而实现变电站户外一次设备的仪表识别、红外测温、噪音采集。轨道机器人在预设的轨道上运行，安装在室内，主要对轮式机器人无法覆盖的室内区域进行补充监测，采用滑触线供电，同样可可搭载高清可见光相机、红外热像仪、高灵敏度拾音器等信息采集设备，并配合使用各类环境传感器，对变电站电力环境、电力设备运行状况等进行全面监控。

在一个实施例中，如图7所示，还包括变电站上级集控中心71；

变电站上级集控中心71连接变电站集控装置151。

需要说明的是，变电站上级集控中心可为多个变压站的控制中心，具体的，变电站上级集控中心连接变电站集控装置的服务器或者运维工作站。服务器或者运维工作站将本申请变电站辅助控制系统采集到的变压站所有的数据传输给变电站上级集控中心。从而实现对多个变压站的整体运维管理，增强了上级对各变压站的统筹能力。

在一个实施例中，如图8所示，还包括防火墙设备81；

防火墙设备81连接在一区系统11与二区系统13之间。

进一步的，还包括正向隔离设备83；

正向隔离设备83连接一区系统11与三区系统15之间。

需要说明的是，防火墙设备用于为本申请变电站辅助控制系统第一变电站监测网络和第二变电站监测网络之间的界面上构造的保护屏障，增强两者之间的安全性能。正向隔离设备用于限定本申请变电站辅助控制系统第二变电站监测网络和第三变电站监测网络之间的数据流向。

本申请变电站辅助控制系统的各实施例中，变电站辅助控制系统包括一区系统、二区系统以及三区系统构建本申请变电站辅助控制系统，其中，一区系统包括一次设备监控装置，二区系统包括在线监测装置，三区系统包括变电站集控装置、变电站外部监控装置以及机器人巡检装置，一次设备监控装置、在线监测装置、变电站外部监控装置和机器人巡检装置分别通过总线连接变电站集控装置，具体的，一次设备监控装置用于采集变电站的一次设备的运行状态数据，并传输给变电站集控装置；在线监测装置用于采集变电站的在线监测数据，并传输给变电站集控装置；变电站外部监控装置用于采集变电站的外部数据，并传输给变电站集控装置；变电站集控装置用于根据接收到的运行状态数据、在线监测数据和外部数据，分析得到变电站的初步故障信息，并基于初步故障信息控制机器人巡检装置巡视；机器人巡检装置用于巡视初步故障信息中指定的故障区域，并采集故障区域的现场故障数据，传输给变电站集控装置；变电站集控装置还用于比对初步故障信息和现场故障数据，得到变电站的最终故障信息，从而，本申请变电站辅助控制系统利用一区系统、二区系统和三区系统中的相关装置采集变电站的对应的数据，并对所有采集到的数据进行分析，得到初步故障信息，实现更全面且更效率地监控变电站的故障，进一步的，根据初步故障信息控制机器人巡检装置巡视故障区域，采集现场故障数据，对初步故障信息和现场故障数据进行比对，得到变电站的最终故障信息，提高了对变电站故障判定的准确度。

在一个实施例中，如图9所示，提供了一种变电站辅助控制方法，包括以下步骤：

步骤s910，接收一次设备监控装置采集变电站的一次设备的运行状态数据，在线监测装置采集变电站的在线监测数据，变电站外部监控装置采集变电站的外部数据；

步骤s920，根据运行状态数据、在线监测数据和外部数据，分析得到变电站的初步故障信息；

步骤s930，接收机器人巡检装置传输的故障区域的现场故障数据；故障区域为基于初步故障信息控制机器人巡检装置巡视的区域；

步骤s940，比对初步故障信息和现场故障数据，得到变电站的最终故障信息。

本申请变电站辅助控制方法的实施例，能够分析接收一次设备监控装置、在线监测装置、视频监控装置、sf6气体监控装置、环境监控装置采集的所有数据，得到初步故障信息，然后根据初步故障信息控制机器人巡检装置巡检，并接收机器人巡检装置反馈的现场故障数据，将现场故障数据于初步故障信息进行比对，得到变电站的最终故障信息，从而不仅实现自主全面的故障监控，还提高了故障判断的准确度。

应该理解的是，虽然图9的流程图中的各个步骤按照箭头的指示依次显示，但是这些步骤并不是必然按照箭头指示的顺序依次执行。除非本文中有明确的说明，这些步骤的执行并没有严格的顺序限制，这些步骤可以以其它的顺序执行。而且，图9中的至少一部分步骤可以包括多个子步骤或者多个阶段，这些子步骤或者阶段并不必然是在同一时刻执行完成，而是可以在不同的时刻执行，这些子步骤或者阶段的执行顺序也不必然是依次进行，而是可以与其它步骤或者其它步骤的子步骤或者阶段的至少一部分轮流或者交替地执行。

在一个实施例中，如图10所示，提供了一种变电站辅助控制装置，包括：

第一数据接收模块1011，用于接收一次设备监控装置采集变电站的一次设备的运行状态数据，在线监测装置采集变电站的在线监测数据，视频监控装置采集变电站的视频数据，sf6气体监控装置采集变电站的气体状态数据，环境监控装置采集变电站的环境状态数据；

数据分析模块1013，用于根据运行状态数据、在线监测数据、视频数据、气体状态数据和环境状态数据，分析得到变电站的初步故障信息；

第二数据接收模块1015，用于接收机器人巡检装置传输的故障区域的现场故障数据；故障区域为基于初步故障信息控制机器人巡检装置巡视的区域；

数据比对模块1017，用于比对初步故障信息和现场故障数据，得到变电站的最终故障信息。

关于变电站辅助控制装置的具体限定可以参见上文中对于变电站辅助控制方法的限定，在此不再赘述。上述变电站辅助控制装置中的各个模块可全部或部分通过软件、硬件及其组合来实现。上述各模块可以硬件形式内嵌于或独立于计算机设备中的处理器中，也可以以软件形式存储于计算机设备中的存储器中，以便于处理器调用执行以上各个模块对应的操作。

以上所述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。

以上所述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本申请专利范围的限制。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。