专利名称：一种换流站电气设备状态综合在线监测系统的制作方法
技术领域：
本发明属于换流站状态监测系统，具体涉及一种换流站电气设备状态综合在线监测系统，应用于直流换流站。
背景技术：
近年来，随着传感器技术、信号采集与处理技术的发展，电力设备的状态在线监测技术得到了飞速发展，目前已可涵盖站内大部分设备。换流站内采用的在线监测系统主要有①变压器的油色谱、局放、铁芯接地等在线监测；②断路器的局放、SF6气体密度、机械特性等在线监测；@HGIS/GIS组合电器的局放、SF6气体密度、微水等在线监测；@避雷器的泄露电流、动作次数等在线监测。上述每一套在线监测系统都有各自独立的在线监测后台设备、通信设备等重复设置，建设成本高。独立的数据采集单元、数据处理装置使站内在线监测系统繁多，运行维护工作量大。不同厂商的产品接口多样，规约各异，给系统的扩展与维护带来了极大的不便，系统改造、扩展高度依赖与原厂家，各在线监测系统独立设置，相关在线监测分析后台也相互独立，不同在线监测系统之间采用各厂家内部规约，难以统一通信接口与规约，且设备状态评估基础数据不够全面。直流换流站站内设备除了包含断路器、隔离开关、HGIS/GIS等常规设备外，还包括换流阀、换流变压器、平波电抗器、阀冷却系统等换流站特有的设备。为了减轻运行维护工作量，提高工作效率，在原有各厂家的电气设备在线监测系统后台的基础上，再增加一层全站在线监测后台，将各子系统的后台分析结果统一接入显示，如图1所示。该方案在一定程度上减少了运维工作量，但各厂家的后台电力设备依然存在，后台设备与在线监测IED之间依然是各厂家内部的通信规约，电力设备的状态评估与诊断功能依然在各厂家的后台内完成，全站的在线监测后台仅是结果的集中展示，还不能算是完全意义上的综合在线监测平台。
发明内容
本发明的目的是为了克服现有技术的不足，提供一种换流站综合在线监测系统，该在线监测系统采用统一的通信接口与规约将若干电力设备的在线监测信息收集到综合在线监测平台进行信息融合处理，实现多维信息状态评估，从而提高电力设备在线监测信息的准确性，不仅能简化设备配置、避免资源浪费，还能减少运维工作量、节约人力成本。本发明的目的可以通过以下技术方案实现一种换流站电气设备状态综合在线监测系统，其特征在于系统分为高级应用层、间隔层、就地过程层三层结构，高级应用层为综合在线监测平台，间隔层包括若干个电气设备状态的在线监测IED，就地过程层包括若干个电气设备的监测传感单元；电气设备状态的监测传感单元通过电缆或光纤与电气设备状态的在线监测IED进行信息交换；综合在线监测平台采用以太网交换机接入间隔层各在线监测IED的数据，各在线监测IED基于IEC61850标准建模，基于在线监测平台，建立具有全换流站综合在线监测数据库与综合在线监测分析诊断的结构，并具有完成全换流站电力设备状态监测、预警、评估分析应用的结构功能以及预留远期接入全网在线监测主站的接口 ；间隔层涉及的各种电气设备采用IEC61850标准建模，开放相应的数据接口给高级应用层。本发明采用统一的规约，组建独立的在线监测网络进行通信，通过统一规约将站内所有电气设备的监测信息输入一个综合在线监测平台，通过综合在线监测平台对电气设备进行状态评估和设备诊断处理，具有状态数据采集、网络化传输、信息共享、综合诊断分析、统一存储管理等功能，且取消了现有各厂家的在线监测后台。所述IED是“IntelligentElectric Device” 的缩写。本发明的进一步方案综合在线监测平台采用如下接口方式各厂商提供的电气设备的在线监测IED数据统一基于IEC61850建模，综合在线监测平台与各厂商监测IED之间基于IEC61850规约，组建独立的在线监测网络进行通信；对于部分无法提供IEC61850规约的设备，由生产厂商配置规约转换器转换成IEC61850，通过以太网交换机接入高级应用层的综合在线监测平台。将不能提供IEC61850规约的电气设备在线监测IED通过规约转换器转换成IEC61850规约，从而使各厂商电气设备在线监测IED数据统一基于IEC61850建模。本发明的进一步方案建立设备树结构，综合在线监测平台为树结构的根节点，全换流站的每一个电气设备为树结构的节点，该设备的各项在线监测IED为树结构的子节点，通过设备树结构，对全站的在线监测设备实行管理。本发明的进一步方案所述若干电气设备状态在线监测IED包括变压器状态在线监测IED、HGIS/GIS组合电器状态在线监测IED、断路器状态在线监测IED、避雷器状态在线监测IED、蓄电池状态在线监测IED及其他电气设备状态在线监测IED。本发明的进一步方案所述变压器状态在线监测IED包括变压器的油色谱、局放、铁芯接地在线监测IED ;所述HGIS/GIS组合电器状态在线监测IED包括HGIS/GIS组合电器的局放、SF6气体密度、微水在线监测IED ;所述断路器状态在线监测IED包括断路器的局放、SF6气体密度、机械特性在线监测IED ;所述避雷器状态在线监测IED包括避雷器的泄露电流、动作次数在线监测IED。本发明的进一步方案所述若干电气设备状态的监测传感单元包括变压器状态监测传感单元、HGIS/GIS组合电器状态监测传感单元、断路器状态监测传感单元、避雷器状态监测传感单元、蓄电池状态监测传感单元及其他电气通信设备状态监测传感单元。本发明的进一步方案所述变压器状态的监测传感单元包括变压器的油色谱、局放、铁芯接地监测传感单元；所述HGIS/GIS组合电器状态监测传感单元包括HGIS/GIS组合电器的局放、SF6气体密度、微水监测传感单元；所述断路器状态监测传感单元包括断路器的局放、SF6气体密度、机械特性监测传感单元；所述避雷器状态监测传感单元包括避雷器的泄露电流、动作次数监测传感单元。本发明的进一步方案所述高级应用层的综合在线监测平台建立有全站综合在线监测数据库和综合在线监测分析诊断平台，综合在线监测平台通过数据处理系统对电气设备进行状态监测、预警、评估分析。所述综合在线监测平台建立设备评估智能诊断机制，采用“大卫三角法”、“三比值法”等行业内通用作法，分析融合了专家经验、人工智能等多种复杂的模型和算法，建立了如油色谱数据智能诊断等模型，深层次的挖掘设备在线监测数据价值，将数据分析的结果通过图形、曲线等直观的方式展现出来，便于运维人员直观的分析评估设备的状态。根据电力设备状态评估与设备诊断结果，并结合电气设备自身的使用工况、运行年限、老化水平等数据，提出了电气设备状态分析报告与检修建议。同时还可将各项基础数据作为全生命周期管理的状态量，为电气设备的全生命周期管理提供有力的支撑。本发明的进一步方案所述综合在线监测平台采用人机界面，通过人机界面的显示屏显示电气设备状态信息。综合在线监测平台系统的人机界面以服务生产运行为宗旨、界面友好、操作简单。采用可视化的设备状态显示，能够将电气设备状态信息直观的展现在运行人员面前。本发明的有益效果本发明采用统一的通讯接口和规约，打破了目前依赖各厂家自身内部的规约模式，在系统改造、扩展中避免了对厂家的高度依赖。站内的电气设备状态在线监测信息通过综合在线监测平台进行汇集处理，消除了原有的信息孤岛。不同规约的电气设备状态在线监测IED通过规约转换器转换成统一规约，采用相同的通讯接口接入综合在线监测平台，取消了各厂家线监测IED系统的后台设备，简化了设备配置，降低了建设成本。对电气设备状态评估时，通过人工智能技术与专家诊断的数据处理系统对多维数据进行综合分析，为深入开展数据挖掘创造了条件，且提高了状态评估可靠性。
图1是现有换流站综合在线监测系统的框图。图2是本发明的框图。
具体实施例方式下面结合附图对本发明作进一步的说明。如图2所示的一种换流站电气设备状态综合在线监测系统，系统分为高级应用层1、间隔层2、就地过程层3三层结构，高级应用层I为综合在线监测平台，间隔层2包括若干个电气设备状态的在线监测IED，就地过程层3包括若干个电气设备的监测传感单元；电气设备状态的监测传感单元通过电缆或光纤与电气设备状态的在线监测IED进行信息交换；综合在线监测平台采用以太网交换机接入间隔层各在线监测IED的数据，各在线监测IED基于IEC61850标准建模，基于在线监测平台，建立具有全换流站综合在线监测数据库与综合在线监测分析诊断的结构，并具有完成全换流站电力设备状态监测、预警、评估分析应用的结构功能以及预留远期接入全网在线监测主站的接口 ；间隔层涉及的各种电气设备采用IEC61850标准建模，开放相应的数据接口给高级应用层。综合在线监测平台采用如下接口方式各厂商提供的电气设备的在线监测IED数据统一基于IEC61850建模，综合在线监测平台与各厂商监测IED之间基于IEC61850规约，组建独立的在线监测网络进行通信；对于部分无法提供IEC61850规约的设备，由生产厂商配置规约转换器转换成IEC61850，通过以太网交换机接入高级应用层的综合在线监测平台。建立设备树结构，综合在线监测平台为树结构的根节点，全换流站的每一个电气设备为树结构的节点，该设备的各项在线监测IED为树结构的子节点，通过设备树结构，对全站的在线监测设备实行管理。所述若干电气设备状态在线监测IED包括变压器状态在线监测IED、HGIS/GIS组合电器状态在线监测IED、断路器状态在线监测IED、避雷器状态在线监测IED、蓄电池状态在线监测IED及其他电气设备状态在线监测IED ;所述变压器状态在线监测IED包括变压器的油色谱、局放、铁芯接地在线监测IED ;所述HGIS/GIS组合电器状态在线监测IED包括HGIS/GIS组合电器的局放、SF6气体密度、微水在线监测IED ;所述断路器状态在线监测IED包括断路器的局放、SF6气体密度、机械特性在线监测IED ;所述避雷器状态在线监测IED包括避雷器的泄露电流、动作次数在线监测IED。所述若干电气设备状态的监测传感单元包括变压器状态监测传感单元、HGIS/GIS组合电器状态监测传感单元、断路器状态监测传感单元、避雷器状态监测传感单元、蓄电池状态监测传感单元及其他电气通信设备状态监测传感单元；所述变压器状态的监测传感单元包括变压器的油色谱、局放、铁芯接地监测传感单元；所述HGIS/GIS组合电器状态监测传感单元包括HGIS/GIS组合电器的局放、SF6气体密度、微水监测传感单元；所述断路器状态监测传感单元包括断路器的局放、SF6气体密度、机械特性监测传感单元；所述避雷器状态监测传感单元包括避雷器的泄露电流、动作次数监测传感单元。所述高级应用层的综合在线监测平台建立有全站综合在线监测数据库和综合在线监测分析诊断平台，综合在线监测平台通过数据处理系统对电气设备进行状态监测、预警、评估分析。所述综合在线监测平台采用人机界面，通过人机界面的显示屏显示电气设备状态信息。其的保护范围并不局限于实施例所述的内容，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的范围内，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，都属于本发明的保护范围。
权利要求
1.一种换流站电气设备状态综合在线监测系统，其特征在于系统分为高级应用层(1)、间隔层(2)、就地过程层(3)三层结构，高级应用层(I)为综合在线监测平台，间隔层(2)包括若干个电气设备状态的在线监测IED，就地过程层(3)包括若干个电气设备的监测传感单元；电气设备状态的监测传感单元通过电缆或光纤与电气设备状态的在线监测IED进行信息交换；综合在线监测平台采用以太网交换机接入间隔层各在线监测IED的数据，各在线监测IED基于IEC61850标准建模，基于在线监测平台，建立具有全换流站综合在线监测数据库与综合在线监测分析诊断的结构，并具有完成全换流站电力设备状态监测、预警、评估分析应用的结构功能以及预留远期接入全网在线监测主站的接口 ；间隔层涉及的各种电气设备采用IEC61850标准建模，开放相应的数据接口给高级应用层。
2.根据权利要求1所述的一种换流站电气设备状态综合在线监测系统，其特征在于综合在线监测平台采用如下接口方式各厂商提供的电气设备的在线监测IED数据统一基于IEC61850建模，综合在线监测平台与各厂商提供的在线监测IED之间基于IEC61850规约，组建独立的在线监测网络进行通信；对于部分无法提供IEC61850规约的设备，由生产厂商配置规约转换器转换成IEC61850，通过以太网交换机接入高级应用层的综合在线监测平台。
3.根据权利要求1或2所述的一种换流站电气设备状态综合在线监测系统，其特征在于建立设备树结构，综合在线监测平台为树结构的根节点，全换流站的每一个电气设备为树结构的节点，该设备的各项在线监测IED为树结构的子节点，通过设备树结构，对全站的在线监测设备实行管理。
4.根据权利要求1或2所述的一种换流站电气设备状态综合在线监测系统，其特征在于所述若干电气设备状态在线监测IED包括变压器状态在线监测IED、HGIS/GIS组合电器状态在线监测IED、断路器状态在线监测IED、避雷器状态在线监测IED、蓄电池状态在线监测IED及其他电气设备状态在线监测IED。
5.根据权利要求4所述的一种换流站电气设备状态综合在线监测系统，其特征在于所述变压器状态在线监测IED包括变压器的油色谱、局放、铁芯接地在线监测IED ;所述HGIS/GIS组合电器状态在线监测IED包括HGIS/GIS组合电器的局放、SF6气体密度、微水在线监测IED ;所述断路器状态在线监测IED包括断路器的局放、SF6气体密度、机械特性在线监测IED ;所述避雷器状态在线监测IED包括避雷器的泄露电流、动作次数在线监测IED。
6.根据权利要求1或2所述的一种换流站电气设备状态综合在线监测系统，其特征在于所述若干电气设备状态的监测传感单元包括变压器状态监测传感单元、HGIS/GIS组合电器状态监测传感单元、断路器状态监测传感单元、避雷器状态监测传感单元、蓄电池状态监测传感单元及其他电气通信设备状态监测传感单元。
7.根据权利要求1或2所述的一种换流站电气设备状态综合在线监测系统，其特征在于所述变压器状态的监测传感单元包括变压器的油色谱、局放、铁芯接地监测传感单元；所述HGIS/GIS组合电器状态监测传感单元包括HGIS/GIS组合电器的局放、SF6气体密度、微水监测传感单元；所述断路器状态监测传感单元包括断路器的局放、SF6气体密度、机械特性监测传感单元；所述避雷器状态监测传感单元包括避雷器的泄露电流、动作次数监测传感单元。
8.根据权利要求1或2所述的一种换流站电气设备状态综合在线监测系统，其特征在于所述高级应用层的综合在线监测平台建立有全站综合在线监测数据库和综合在线监测分析诊断平台，综合在线监测平台通过数据处理系统对电气设备进行状态监测、预警、评估分析。
9.根据权利要求8所述的一种换流站电气设备状态综合在线监测系统，其特征在于所述综合在线监测平台采用人机界面，通过人机界面的显示屏显示电气设备状态信息。
全文摘要
本发明公开一种换流站电气设备状态综合在线监测系统，系统分为高级应用层、间隔层、就地过程层，高级应用层为综合在线监测平台，间隔层包括若干个电气设备状态的在线监测IED,就地过程层包括若干个电气设备的监测传感单元；电气设备状态的监测传感单元通过电缆或光纤与电气设备状态的在线监测IED进行信息交换；综合在线监测平台采用以太网交换机接入间隔层各在线监测IED的数据，各在线监测IED基于IEC61850标准建模，建立具有全换流站综合在线监测数据库与综合在线监测分析诊断的结构。本发明通过采用统一的规约和通讯接口接入综合在线监测平台，取消了各厂家线监测IED系统的后台设备，简化了设备配置，降低了建设成本。
文档编号G01R31/00GK103063968SQ20131001384
公开日2013年4月24日 申请日期2013年1月14日 优先权日2013年1月14日
发明者施世鸿, 唐偲, 彭冠炎, 孙刚, 谷新梅, 贺艳芝, 王春成, 张劲松, 胡蓉, 蔡永梁 申请人:中国能源建设集团广东省电力设计研究院