一种电站监控设备、电站监控系统的制作方法

本发明涉及一种电力控制领域的操控平台，尤其涉及一种电站监控设备、监控系统。

背景技术：

目前，随着全球各种大型工程项目、重工业、居民住宅等设施的面积扩大，相应的供电产业也得到了迅猛的发展。一方面变电所的急剧增加，扩大了输变电设备的数量，另一方面，为提升供电系统的可靠性、安全性、实时性，对输变电设备监控的各类数据也提出了质与量的挑战。

现有的综合ems（能量管理系统）、pmu（同步相量测量装置）以及继电保护等已经逐步实现电力输变智能化，即遥测、遥信、遥控、遥调。但是，面对当今社会发展跟生活的要求，仅仅停留在关注电压、电流等数据量远远不足，一方面不能够准确的对用电情况做出正确合理的调度；另一方面，当遇到火灾、水灾以及不可预测的自然灾害时，按现阶段的“无人值守”和“少人值守”会因为无法及时迅速做出应对策略而使得生命财产受到非常严重威胁。

更准确的说，由于没有办法实时的掌握变电站的实时运行情况以及所处环境的变化，尤其是只可以通过视觉来采集的由于没有办法进行远程视频监控，将无法及时了解高树成长对高压输变电线路的威胁，无法及时捕捉和预防输变电设备人为破坏的危险，在遭遇冰冻雨雪时，无法人工巡线的问题依旧存在。而高压输变电线路通常都是远离居住区，要是有专门的维护人员进行看管不仅成本增加，而且也不利于维护人员人身安全。因此，电力系统工作效率及安全监护水平难以提高。

本发明的有益效果为：

本发明基于4g技术，能够实现变电站环境视频和设备各种信号的远程采集、传输和管理。系统以ip网络和4g网络为核心，融合了计算机、通讯、互联网、数字多媒体、存储、信息安全等多种先进的技术，支持被监控资源通过光网络、以太网、无线网络等多种方式接入，将分散、独立的监控采集点进行联网，实现跨区域、大范围的统一监控、统一存储、统一管理、资源共享；帮助各行业用户提供清晰直观的管理方式，缩短决策时间，提高工作效率，提高监控区域的安全等级。

技术实现要素：

为解决上述问题，本发明提供了一种电站监控设备，包括供电模块、外环境监测模块、数据交互模块、变电站运行情况监测模块。

所述供电模块与其余各个模块连接，为整个监控设备提供电源。

所述外环境监测模块包括气温、气压、风力、门磁、烟雾以及摄像头等外设，对变电站所在外部环境进行全方面监测。

所述变电站运行情况监测模块包括电压监测模块、电流监测模块、油温监测模块、设备运行控制模块和短信指令模块，分别对变电设备的电压、电流、油温进行监控，且能够通过接收操作平台的指令及短信指令对变电站的电路进行通断操作。

所述数据交互模块用于根据网络情况选择适宜的网络将电站监控设备监测得到的数据发送上一层监管中心。

所述变电站运行情况监测模块包括电压监测模块、电流监测模块、油温监测模块、设备运行控制模块、短信指令模块。电压监测模块、电流监测模块、油温监测模块分别用于对变电设备的电压、电流、油温进行监控，设备运行控制模块和短信指令模块能够通过接收操作平台的指令及短信指令对变电站的电路进行通断操作。

所述数据交互模块对网络情况的选择级别优先级为：有线网路>4g网络>3g网络>2g网络。

进一步的，所述电源模块包括太阳能电池板、mcu、锂电池、电池充电保护电路、电源供电选择电路、dc12/dc5模块、ad/dc模块、滤波电路、反向保护电路。

锂电池、电池充电保护电路、电源供电选择电路、dc12/dc5模块顺次连接。

ad/dc模块、滤波电路、反向保护电路顺次连接。

所述反向保护电路的输出端分别与+5v端子、+15v/+12v端子、-15v端子连接，+5v端子的输出端还与电源供电选择电路、dc5/dc4模块连接，dc12/dc5模块输出端与+5v端子的输入端连接。

所述mcu用于在市电工作正常的情况下，定期为锂电池放电。

所述电源供电选择电路用于切换市电工作模式和锂电池工作模式。

所述滤波电路用于滤除ad/dc模块输出电流中的高频噪声。

+5v端子、+4v端子分别为其他模块提供5v电源接口、4v电源接口。在+5v端子两侧并联有电容。

ad/dc模块将220v交流电转换为正负15v和正5v直流电压。

反向保护电路用于防止电源接反烧毁。

+15v/+12v端子用于在市电工作模式下提供15v接口，在电池工作模式下提供12v接口。

进一步的，所述数据交互模块的工作方法包括如下步骤：

步骤一：对有线网络进行测试，若有线网络通畅，可以进行数据传输，否则进行下一步。

步骤二：判断4g网络信号优劣情况，当信号状态满足要求时，采用4g网络传输数据，否则进行下一步。

步骤三：判断3g网络信号优劣情况，当信号状态满足要求时，采用3g网络传输数据，否则进行下一步。

步骤四：判断2g网络信号优劣情况，当信号状态满足要求时，采用2g网络传输数据，否则进行下一步。

步骤五：数据交互模块将待传输数据进行存储;

步骤六：返回步骤一。

电站监控系统，包括设置于各个变电站内的、上述的电站监控设备、对区域内各个电站监控设备进行管理的区域电力监控管理中心、对县域内各个区域电力监控管理中心及其下属电站监控设备进行管理的县级电力监控管理中心、对市域内各个县级电力监控管理中心及其下属的电站监控设备进行管理的市级电力监控管理中心、对国域内的市级电力监控管理中心及其下属的电站监控设备进行管理的国级电力监控管理中心。

附图说明

图1为电站监控设备框图。

图2为供电模块实例图。

图3为电源供电选择电路。

图4为数据交互任务执行图。

图5为电站监控系统示意图。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明作进一步的说明。

如图1所示，首先介绍电站监控设备。所述电站监控设备包括供电模块、外环境监测模块、数据交互模块、变电站运行情况监测模块。下面对各个模块分别进行介绍：

1.供电模块

所述供电模块与其余各个模块连接，为整个监控设备提供电源。

其构造如图2所示。

所述电源模块包括太阳能电池板、mcu、锂电池、电池充电保护电路、电源供电选择电路、dc12/dc5模块、ad/dc模块、滤波电路、反向保护电路。

锂电池、电池充电保护电路、电源供电选择电路、dc12/dc5模块顺次连接。

ad/dc模块、滤波电路、反向保护电路顺次连接。

所述反向保护电路的输出端分别与+5v端子、+15v/+12v端子、-15v端子连接，+5v端子的输出端还与电源供电选择电路、dc5/dc4模块连接，dc12/dc5模块输出端与+5v端子的输入端连接。

所述mcu用于在市电工作正常的情况下，定期为锂电池放电。

所述电源供电选择电路用于切换市电工作模式和锂电池工作模式。

所述滤波电路用于滤除ad/dc模块输出电流中的高频噪声。

+5v端子、+4v端子分别为其他模块提供5v电源接口、4v电源接口。根据实际需求，在+5v端子两侧并联有电容cp。利用电容可以储藏电荷这一特性，可防止供电电源切换过程中，瞬间断电导致设备重启。与市场上现有的sts静态切换开关与ats自动转换开关比较，既满足了需求，简化了电路，也减低了成本。

ad/dc模块将220v交流电转换为正负15v和正5v直流电压。

反向保护电路用于防止电源接反烧毁。

+15v/+12v端子用于在市电工作模式下提供15v接口，在电池工作模式下提供12v接口。

如图3所示，电源供电选择电路包括继电器、二极管，所述继电器用于切换电源模块的市电工作模式和锂电池工作模式。在市电工作模式下，为继电器k0提供5v的电源，继电器k0的引脚4与引脚3断开，锂电池不接入设备。当市电异常，无法为继电器k0提供5v电源时，继电器k0的引脚4与引脚3闭合，锂电池接入设备为设备供电，进入锂电池工作模式。在市电正常时，自动返回市电工作模式。

2.外环境监测模块

所述外环境监测模块包括气温、气压、风力、门磁、烟雾以及摄像头等外设，对变电站所在外部环境进行全方面监测。

3.变电站运行情况监测模块

所述变电站运行情况监测模块包括电压监测模块、电流监测模块、油温监测模块分别对变电设备的电压、电流、油温进行监控，、设备运行控制模块和短信指令模块能够通过接收操作平台的指令及短信指令对变电站的电路进行通断操作。

所述油温监测模块，对变压器油的温度进行实时监测，通过对变压器油温度的分析，对变压器非正常进行预警，同时可以促进了高压引线和分开关接触点的消弧作用，防止电晕和电弧放电的产生。

4.数据交互模块

所述数据交互模块用于根据网络情况选择适宜的网络将电站监控设备监测得到的数据发送上一层监管中心。

如图4所示，所述数据交互模块的工作方法包括如下步骤：

步骤一：对有线网络进行测试，若有线网络通畅，可以进行数据传输，否则进行下一步。

步骤二：判断4g网络信号优劣情况，当信号状态满足要求时，采用4g网络传输数据，否则进行下一步。

步骤三：判断3g网络信号优劣情况，当信号状态满足要求时，采用3g网络传输数据，否则进行下一步。

步骤四：判断2g网络信号优劣情况，当信号状态满足要求时，采用2g网络传输数据，否则进行下一步。

步骤五：数据交互模块将待传输数据进行存储;

步骤六：返回步骤一。

下面结合图5对利用上述电站监控设备组建的电站监控系统进行说明。

所述电站监控系统包括设置于各个变电站内设置的电站监控设备（变电站内都安放监控设备）、对区域内电站监控设备进行管理的区域电力监控管理中心（可以对下属的多个变电站及其电站监控设备进行监控操作）、县级电力监控管理中心（可以对所管辖的区域区域电力监控管理中心及其下属电站监控设备进行监控操作）、市级电力监控管理中心（可以对所管辖的县级电力监控管理中心以及下属多个变电站的电站监控设备进行监控操作，并根据实际用电情况，对电力调度做出调整）、国级电力监控管理中心（可以对国域内各个市级电力监控管理中心及其下属多个变电站的电站监控设备进行监控操作，对全国电力进行总调度）。各级管理中心均接入网络，可以使用手机客户端进行规定权限的访问。特别的，各层通过权限管理，可获得变电站监控设备的操作权，更可以通过手机客户端、手机短信等进行监控操作。

本系统各个级别的管理中心利用了ip网络构建，星形拓扑、多级联网的管理控模式。