电力设备远程监控系统及方法与流程

本申请属于电网监控技术领域，具体涉及一种电力设备远程监控系统及方法。

背景技术

电力系统是由发电、输电、变电和用电等环节组成的电力生产、传输与消耗的系统，其将自然界的一次能源通过发电动力装置转化成电能，再经输电、变电和配电将电能供应到各用户。随着社会经济和科学技术的发展与进步，人们对电力的需求、供电可靠性的需求越来越强。然而，电力系统本身和外部干扰的影响使得电网事故频发，这不但使电力企业的经济效益受损，而且也对电力用户甚至整个社会造成严重的影响。因此，对输变电等电力设备进行监控是非常有必要的。目前电网领域的监控系统一般是单独针对变电设备、发电设备、输电设备或用电设备进行监控，覆盖范围小，监控不全面，而且实时性得不到保证。

技术实现要素：

为至少在一定程度上克服相关技术中存在的问题，本申请提供了一种电力设备远程监控系统及方法。

根据本申请实施例的第一方面，本申请提供了一种电力设备远程监控系统，其包括设置在各个监控点的发电设备监控子系统、变电设备监控子系统、输电设备监控子系统、用电设备监控子系统和光端交换机，以及光端环网和远程监控中心；

所述发电设备监控子系统、变电设备监控子系统、输电设备监控子系统和用电设备监控子系统实时采集相关的监测数据，并进行处理后通过所述光端交换机和光端环网上传至所述远程监控中心；所述远程监控中心通过所述光端环网和光端交换机向所述发电设备监控子系统、变电设备监控子系统、输电设备监控子系统和用电设备监控子系统发送控制指令；

所述发电设备监控子系统包括发电设备信息采集模块、第一数据处理模块和第一无线通信模块；所述发电设备信息采集模块用于采集现场各发电设备的数据，并将采集到的信息发送给所述第一数据处理模块进行处理，所述第一数据处理模块将接收到的数据进行处理后按照设定的协议通过所述光端交换机和光端环网上传至远程监控中心，并通过所述第一无线通信模块接收所述远程监控中心发送的控制指令；

所述变电设备监控子系统包括输电设备信息采集模块、第二数据处理模块和第二无线通信模块；所述输电设备信息采集模块用于采集现场变电设备以及与变电设备相适配的配电设备的模拟量，并将采集到的数据发送给所述第二数据处理模块进行处理，所述第二数据处理模块将接收到的数据进行处理后按照设定的协议通过所述光端交换机和光端环网上传至所述远程监控中心，并通过所述第二无线通信模块接收所述远程监控中心发送的控制指令；

所述输电设备监控子系统包括输电设备信息采集模块、第三数据处理模块和第三无线通信模块；所述输电设备信息采集模块用于采集现场各输电设备及输电线路的数据，并将采集到的数据发送给所述第三数据处理模块进行处理，所述第三数据处理模块将接收到的数据进行处理后按照设定的协议通过所述光端交换机和光端环网上传至所述远程监控中心，并通过所述第三无线通信模块接收远程监控中心发送的控制指令；

所述用电设备监控子系统包括用电设备信息采集模块、第四数据处理模块和第四无线通信模块；所述用电设备信息采集模块用于采集现场各输电设备及输电线路的数据，并将采集到的数据发送给所述第四数据处理模块进行处理，所述第四数据处理模块将接收到的数据进行处理后按照设定的协议通过所述光端交换机和光端环网上传至所述远程监控中心，并通过所述第四无线通信模块接收所述远程监控中心发送的控制指令。

进一步地，所述远程监控中心包括中央监控终端；所述中央监控终端包括监控分区模块、传输模式设置模块、数据接收模块、数据提取模块、数据解析模块、数据处理模块结和数据复检模块；

所述监控分区模块用于根据地理环境和气候环境对各个监控点进行监控区域划分；所述传输模式设置模块用于根据划分的监控区域设置各个监控区域与远程监控中心的传输协议；所述数据接收模块用于接收各个监控区域传输的数据信息，并将各个监控区域所发送的采集数据进行分类；所述数据提取模块用于按照采集数据所对应的传输协议，将采集数据解析成数据层，按照预设数据层和数据值之间的对应关系，进行数据信息提取；

所述数据解析模块用于将数据层串行比特数据流分离成并行数据流的形式，根据数据层的协议类型，提取数据层内的帧头和帧尾信息，将帧头和帧尾信息与数据层的数据链路层进行协议标签转换解析后的数据信息同步输出；用于根据网络层转换协议对数据层的网络层协议解析，根据网络层的协议对数据进行处理后输出，同时根据网络层协议，提取数据层的网络层内的数据信息进行输出；用于对数据层的传输层解析，根据传输层协议对数据层进行传输层的协议解析，根据传输层的协议对数据层的传输层所对应的数据进行处理后输出；

所述数据处理模块用于将各种数据进行筛查、整理，提供各应用功能进行分析、统计及存储，将收集的原始数据信息与预设的阈值进行对比分析，当采集的数据信息超出阈值时，发出告警信息；

所述数据复检模块用于当采集到的数据信息超出阈值时，向发送该数据信息的监控子系统发送复检信号，使相应的监控子系统在预设的时间段内对现场数据进行持续采集，并持续地将采集到的信息传输至远程监控中心。

更进一步地，所述发电设备监控子系统、变电设备监控子系统、输电设备监控子系统和用电设备监控子系统中均设置有定位模块，所述定位模块用于获取所属的监控子系统的地理位置数据信息；

所述中央监控终端还包括地理位置布置模块，其用于将各监控点的所述发电设备监控子系统、变电设备监控子系统、输电设备监控子系统或用电设备监控子系统的地理位置信息设置为全局布置图；所述发电设备监控子系统、变电设备监控子系统、输电设备监控子系统和用电设备监控子系统向远程监控中心发送现场采集的数据信息时，同时携带所述定位模块获取的地理位置数据信息。

更进一步地，所述远程监控中心还包括移动监控终端，所述移动监控终端与中央监控终端进行通信；所述移动监控终端中设置有gis地图显示模块和地图实时显示模块，所述gis地图显示模块用于显示各监控点设备位置分布图以及全局布置图，所述地图实时显示模块用于接收故障监测点的地理位置信息，并在已显示的地图信息上进行叠加显示。

更进一步地，所述发电设备监控子系统、变电设备监控子系统、输电设备监控子系统和用电设备监控子系统中均设置有报警模块；所述中央监控终端向对应的监控子系统发送报警信息号，使对应的所述报警模块发出警报；并且同时将报警信息发送给所述移动监控终端。

进一步地，所述变电设备监控子系统中的变电设备信息采集模块和输电设备监控子系统中的输电设备信息采集模块均设置在巡检车上；所述中央监控终端上还设置有巡检功能设置模块，且所述中央监控终端根据巡检功能设置模块的设定控制巡检车进行智能巡检。

更进一步地，所述巡检功能设置模块包括巡检参数设置模块、巡检控制模块和巡检记录数据处理模块，其采用可编程的自动巡检监控模式；

所述巡检参数设置模块对巡检的参数进行设置，所述巡检控制模块根据巡检参数设置模块的参数设置自动对各变电设备和输电设备进行巡检，所述巡检记录数据处理模块对巡检的数据进行记录与处理；

所述巡检参数设置模块包括监控位置点设置单元、报警条件设置单元和巡检模式设置单元；所述监控位置点设置单元用于根据观测角度和距离设置不同的监控位置点；所述报警条件设置单元可以设置报警条件，达到设置的报警条件就会发出报警信号；所述巡检模式设置单元包括定时巡检、隔时巡检和不巡检三种模式；

所述巡检记录数据处理模块包括报警记录查询、运行记录查询、运行状态查询和生成及打印报告。

更进一步地，所述变电设备信息采集模块和输电设备信息采集模块均包括电子传感器、摄像机和红外热像仪；所述变电设备信息采集模块和输电设备信息采集模块均承载在巡检车上，所述巡检车包括车身、电动升降杆和车轮；所述电动升降杆设置在车身上，所述变电设备信息采集模块和输电设备信息采集模块设置在所述电动升降杆上；所述电动升降杆带动所述电子传感器、摄像机或红外热像仪自由伸缩；所述车轮设置在车身底部，所述车轮的滚动带动所述变电设备信息采集模块或输电设备信息采集模块自由移动。

根据本申请实施例的第二方面，本申请还提供了一种电力设备远程监控方法，其基于设置在各个监控点的发电设备监控子系统、变电设备监控子系统、输电设备监控子系统、用电设备监控子系统和光端交换机，以及光端环网和远程监控中心实现；包括以下步骤：

发电设备监控子系统、变电设备监控子系统、输电设备监控子系统、用电设备监控子系统分别采集设备数据信息；

采集到的设备数据信息通过光端交换机和光端环网传输至远程监控中心；

远程监控中心对接受到的数据进行实时监测和智能分析。

进一步地，所述变电设备监控子系统和输电设备监控子系统采集设备数据信息时，包括以下步骤：

远程监控中心处的中央监控终端对变电设备监控子系统和输电设备监控子系统的巡检功能设置模块的巡检功能进行设置；巡检功能设置模块包括巡检参数设置模块、巡检控制模块和巡检记录数据处理模块；

巡检参数设置模块设置巡检的参数；

巡检控制模块根据巡检参数设置模块的参数设置自动对变电设备或输电设备进行巡检；

巡检记录数据处理模块对巡检的数据进行记录与处理。

根据本申请的上述具体实施方式可知，至少具有以下有益效果：本申请能够同时监控发电、变电、输电、用电设备的整体信息，使工作人员通过远程监控中心能够实时了解各个监控点采集到的数据信息和地理位置信息。远程监控中心能够实时监测、分析与优化控制，实现电力设备的远程监控，节约人力，提高能源效率；保障电力工业过程的节能降耗，安全高效运行。本申请通过将变电设备信息采集模块和输电设备信息采集模块承载于巡检车上，能够自主灵活地选择监测范围和对象，有效克服定点安装监控平台不能移动的缺点，不仅能够扩大监控范围，而且能够减小远距离检测带来的测量不准等问题，能够提高工作效率，减少人力物力。

应了解的是，上述一般描述及以下具体实施方式仅为示例性及阐释性的，其并不能限制本申请所欲主张的范围。

附图说明

下面的所附附图是本申请的说明书的一部分，其示出了本申请的实施例，所附附图与说明书的描述一起用来说明本申请的原理。

图1为本申请具体实施方式提供的一种电力设备远程监控系统的结构示意图。

图2为本申请具体实施方式提供的一种电力设备远程监控方法的流程图。

图3为本申请具体实施方式提供的电力设备远程监控方法的一实施例示意图。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面将以附图及详细叙述清楚说明本申请所揭示内容的精神，任何所属技术领域技术人员在了解本申请内容的实施例后，当可由本申请内容所教示的技术，加以改变及修饰，其并不脱离本申请内容的精神与范围。

本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，但并不作为对本申请的限定。另外，在附图及实施方式中所使用相同或类似标号的元件/构件是用来代表相同或类似部分。

关于本文中所使用的“第一”、“第二”、…等，并非特别指称次序或顺位的意思，也非用以限定本申请，其仅为了区别以相同技术用语描述的元件或操作。

关于本文中所使用的方向用语，例如：上、下、左、右、前或后等，仅是参考附图的方向。因此，使用的方向用语是用来说明并非用来限制本创作。

关于本文中所使用的“包含”、“包括”、“具有”、“含有”等等，均为开放性的用语，即意指包含但不限于。

关于本文中所使用的“及/或”，包括所述事物的任一或全部组合。

关于本文中的“多个”包括“两个”及“两个以上”；关于本文中的“多组”包括“两组”及“两组以上”。

关于本文中所使用的用语“大致”、“约”等，用以修饰任何可以细微变化的数量或误差，但这些微变化或误差并不会改变其本质。一般而言，此类用语所修饰的细微变化或误差的范围在部分实施例中可为20％，在部分实施例中可为10％，在部分实施例中可为5％或是其他数值。本领域技术人员应当了解，前述提及的数值可依实际需求而调整，并不以此为限。

某些用以描述本申请的用词将于下或在此说明书的别处讨论，以提供本领域技术人员在有关本申请的描述上额外的引导。

如图1所示，本申请提供了一种电力设备远程监控系统，其包括设置在各个监控点的发电设备监控子系统1、变电设备监控子系统2、输电设备监控子系统3、用电设备监控子系统4和光端交换机，以及光端环网和远程监控中心。其中，变电设备监控子系统2、发电设备监控子系统1、输电设备监控子系统3、用电设备监控子系统4均通过光端交换机与光端环网连接，光端环网与远程监控中心进行通信。发电设备监控子系统1、变电设备监控子系统2、输电设备监控子系统3和用电设备监控子系统4实时采集相关的监测数据，并进行处理后通过光端交换机和光端环网上传至远程监控中心。远程监控中心的工作人员能够随时掌握各设备的实时信息。远程监控中心通过光端环网和光端交换机向发电设备监控子系统1、变电设备监控子系统2、输电设备监控子系统3和用电设备监控子系统4发送控制指令。

发电设备监控子系统1包括发电设备信息采集模块11、第一数据处理模块12和第一无线通信模块13。发电设备信息采集模块11与第一数据处理模块12连接，第一数据处理模块12与第一无线通信模块13连接。发电设备信息采集模块11用于采集现场各发电设备的数据，例如，发电机的输出电压、输出电流，逆变器的输入电压、输入电流、输出电压、输出电流、有功功率、无功功率、功率因数等。发电设备信息采集模块11将采集到的信息发送给第一数据处理模块12进行处理，第一数据处理模块12将接收到的数据进行处理后按照设定的协议通过光端交换机和光端环网上传至远程监控中心，并且第一数据处理模块12通过第一无线通信模块接收远程监控中心发送的控制指令。

变电设备监控子系统2包括输电设备信息采集模块31、第二数据处理模块22和第二无线通信模块23。输电设备信息采集模块31与第二数据处理模块22连接，第二数据处理模块22与第二无线通信模块23连接。输电设备信息采集模块31用于采集现场变电设备以及与变电设备相适配的配电设备的模拟量，例如，变压器各测的电流、电压、有功功率、无功功率、线圈温度、油温等。输电设备信息采集模块31将采集到的数据发送给第二数据处理模块22进行处理，第二数据处理模块22将接收到的数据进行处理后按照设定的协议通过光端交换机和光端环网上传至远程监控中心，并且第二数据处理模块22通过第二无线通信模块接收远程监控中心发送的控制指令。

输电设备监控子系统3包括输电设备信息采集模块31、第三数据处理模块32和第三无线通信模块。输电设备信息采集模块31与第三数据处理模块32连接，第三数据处理模块32与第三无线通信模块33连接。输电设备信息采集模块31用于采集现场各输电设备及输电线路的数据，并将采集到的数据发送给第三数据处理模块32进行处理，第三数据处理模块32将接收到的数据进行处理后按照设定的协议通过光端交换机和光端环网上传至远程监控中心，并且第三数据处理模块32通过第三无线通信模块接收远程监控中心发送的控制指令。

用电设备监控子系统4包括用电设备信息采集模块41、第四数据处理模块42和第四无线通信模块。用电设备信息采集模块41与第四数据处理模块42连接，第四数据处理模块42与第四无线通信模块43连接。用电设备信息采集模块41用于采集现场各输电设备及输电线路的数据，并将采集到的数据发送给第四数据处理模块42进行处理，第四数据处理模块42将接收到的数据进行处理后按照设定的协议通过光端交换机和光端环网上传至远程监控中心，并且第四数据处理模块42通过第四无线通信模块接收远程监控中心发送的控制指令。

上述实施例中，远程监控中心包括中央监控终端。中央监控终端包括监控分区模块、传输模式设置模块、数据接收模块、数据提取模块、数据解析模块、数据处理模块结和数据复检模块。其中，监控分区模块用于根据地理环境和气候环境对各个监控点进行监控区域划分；传输模式设置模块用于根据划分的监控区域设置各个监控区域与远程监控中心的传输协议；数据接收模块用于接收各个监控区域传输的数据信息，并将各个监控区域所发送的采集数据进行分类；数据提取模块用于按照采集数据所对应的传输协议，将采集数据解析成数据层，按照预设数据层和数据值之间的对应关系，进行数据信息提取；数据解析模块用于将数据层串行比特数据流分离成并行数据流的形式，根据数据层的协议类型，提取数据层内的帧头和帧尾信息，将帧头和帧尾信息与数据层的数据链路层进行协议标签转换解析后的数据信息同步输出；用于根据网络层转换协议对数据层的网络层协议解析，根据网络层的协议对数据进行处理后输出，同时根据网络层协议，提取数据层的网络层内的数据信息进行输出；用于对数据层的传输层解析，根据传输层协议对数据层进行传输层的协议解析，根据传输层的协议对数据层的传输层所对应的数据进行处理后输出。

数据处理模块用于将各种数据进行筛查、整理，提供各应用功能进行分析、统计及存储，将收集的原始数据信息与预设的阈值进行对比分析，当采集的数据信息超出阈值时，发出告警信息；

数据复检模块用于当采集到的数据信息超出阈值时，向发送该数据信息的监控子系统发送复检信号，使相应的监控子系统在预设的时间段内对现场数据进行持续采集，并持续地将采集到的信息传输至远程监控中心。通过数据复检，能够提高对现场设备监控的准确性。

上述实施例中，发电设备监控子系统1、变电设备监控子系统2、输电设备监控子系统3和用电设备监控子系统4中均设置有定位模块，定位模块用于获取所属的监控子系统的地理位置数据信息。中央监控终端还包括地理位置布置模块，其用于将各监控点的发电设备监控子系统1、变电设备监控子系统2、输电设备监控子系统3或用电设备监控子系统4的地理位置信息设置为全局布置图，这样使工作人员通过全局布置图能够了解全部设备的位置信息。发电设备监控子系统1、变电设备监控子系统2、输电设备监控子系统3和用电设备监控子系统4向远程监控中心发送现场采集的数据信息时，同时携带定位模块获取的地理位置数据信息。地理位置数据信息依次经过数据接收模块、数据提取模块、数据解析模块和数据处理模块后，将处理后的信息传输给地理位置布置模块，这样中央监控终端获取各监控子系统采集的数据信息的同时，也能够获取各监控子系统所在的地理位置信息。如果哪个监控子系统采集到的数据出现异常，工作人员通过地理位置布置模块也能够清楚的了解异常数据的来源，从而便于工作人员针对异常做出相应的处理。

在一些实施例中，远程监控中心还包括移动监控终端，移动监控终端与中央监控终端进行通信。移动监控终端中设置有gis地图显示模块和地图实时显示模块，gis地图显示模块用于显示各监控点设备位置分布图以及全局布置图。地图实时显示模块用于接收故障监测点的地理位置信息，并在已显示的地图信息上进行叠加显示。这样，利用gis服务，移动监控终端能够将故障点的地理位置图片叠加到gis地图上，实现地理位置的实时显示，从而方便工作人员及时了解故障监测点所在的地理位置。

在一些实施例中，发电设备监控子系统1、变电设备监控子系统2、输电设备监控子系统3和用电设备监控子系统4中均设置有报警模块。当中央监控终端发现某监控点的数据有异常时，可以向对应的监控子系统发送报警信息号，使对应的报警模块发出警报；并且同时将报警信息发送给移动监控终端；这样现场工作人员和远程工作人员都能够及时发现出现故障的监控点，使监控更加安全可靠。

在一些具体的实施例中，变电设备监控子系统2中的变电设备信息采集模块21和输电设备监控子系统3中的输电设备信息采集模块31均可以设置在巡检车上。中央监控终端上还设置有巡检功能设置模块，且中央监控终端根据巡检功能设置模块的设定控制巡检车进行智能巡检，实现电力设备远程智能式监控。

其中，巡检功能设置模块包括巡检参数设置模块、巡检控制模块和巡检记录数据处理模块。巡检功能设置模块采用可编程的自动巡检监控模式，巡检参数设置模块对巡检的参数进行设置，巡检控制模块根据巡检参数设置模块的参数设置自动对各变电设备和输电设备进行巡检，巡检记录数据处理模块对巡检的数据进行记录与处理。

巡检参数设置模块包括监控位置点设置单元、报警条件设置单元和巡检模式设置单元。监控位置点设置单元用于根据观测角度和距离设置不同的监控位置点。报警条件设置单元可以设置报警条件，达到设置的报警条件就会发出报警信号。巡检模式设置单元包括采用可编程的自动巡检监控模式，具备灵活多样的巡检方式，包括定时巡检、隔时巡检和不巡检三种模式。定时巡检是指巡检车每天都定时在设定的时间点开始巡检，只巡检设定的时间点。隔时巡检是指当设备在巡检完一轮后，根据设置隔时的时间再进行下一轮巡检。不巡检模式是指不启动巡检模式。

巡检记录数据处理模块包括报警记录查询、运行记录查询、运行状态查询和生成及打印报告。巡检记录数据处理模块自动存储警报和运行数据、图片和录像等，只需事后调用数据库中的数据，即可快速了解巡检过程中设备情况，并调用进行分析。

在本实施例中，变电设备信息采集模块21和输电设备信息采集模块31均包括电压传感器、电流传感器等电子传感器、摄像机和红外热像仪等。变电设备信息采集模块21和输电设备信息采集模块31均承载在巡检车上。巡检车包括车身、电动升降杆和车轮。电动升降杆设置在车身上，变电设备信息采集模块21和输电设备信息采集模块31设置在电动升降杆上。电动升降杆带动电子传感器、摄像机或红外热像仪等自由伸缩。车轮设置在车身底部，车轮的滚动带动变电设备信息采集模块21或输电设备信息采集模块31自由移动。

变电设备监控子系统2和输电设备监控子系统3均配置设备信息采集模块、数据处理模块、无线通信模块、巡检车和ups电源灯期间，对变电设备或输电设备进行模拟量检测以及温度和图像采集，采集后的数据发送给远程监控中心，以实现现场无人值守电力智能巡检，远程进行监控系统参数设置及实现自动预警、自动录像和自动分析，使与参数、温度等密切相关的设备维护从预防性的人工检修提升到预知性的无损检测。

本申请还提供了一种电力设备远程监控方法，其基于设置在各个监控点的发电设备监控子系统1、变电设备监控子系统2、输电设备监控子系统3、用电设备监控子系统4和光端交换机，以及光端环网和远程监控中心实现。如图2所示，电力设备远程监控方法包括以下步骤：

s1、发电设备监控子系统1、变电设备监控子系统2、输电设备监控子系统3、用电设备监控子系统4分别采集设备数据信息。

s2、采集到的设备数据信息通过光端交换机和光端环网传输至远程监控中心。

s3、远程监控中心对接受到的数据进行实时监测和智能分析。

在其中一个实施例中，如图3所示，变电设备监控子系统2和输电设备监控子系统3采集设备数据信息时，包括以下步骤：

s11、远程监控中心处的中央监控终端对变电设备监控子系统2和输电设备监控子系统3的巡检功能设置模块的巡检功能进行设置；巡检功能设置模块包括巡检参数设置模块、巡检控制模块和巡检记录数据处理模块。

s12、巡检参数设置模块设置巡检的参数。

s13、巡检控制模块根据巡检参数设置模块的参数设置自动对变电设备或输电设备进行巡检。

s14、巡检记录数据处理模块对巡检的数据进行记录与处理。

本申请能够同时监控发电、变电、输电、用电设备的整体信息，且工作人员通过远程监控中心能够了解各个监控点采集到的数据信息和地理位置信息。当设备出现异常还能够智能报警，且发送报警信息给持有移动监控终端的工作人员，更安全可靠。远程监控中心能够实时监测、分析与优化控制技术，实现电力设备的远程监控，节约人力，提高能源效率；保障电力工业过程的节能降耗，安全高效运行。

以上所述仅为本申请示意性的具体实施方式，在不脱离本申请的构思和原则的前提下，任何本领域的技术人员所做出的等同变化与修改，均应属于本申请保护的范围。