基于雷电预警的水电站电源智能控制系统的制作方法

本发明涉及电源控制，特别是一种基于雷电预警的水电站电源智能控制系统。

背景技术：

1、目前在水电站电源控制领域，普遍使用的控制方法依然是人工开闸合闸等现场机械式的方式，这种方式存在较多安全隐患，例如高压电电弧对人体伤害、没有安全的漏电防护以及设备失效保护等。在发生危险情况下不能及时切断电源等。

2、在现阶段，某些电站的电源控制系统，已经完成远程控制，保证了设备的安全隔离控制。但此类控制设备需要人为设置及控制，依然存在控制不及时、无法实时监测等功能。在雷电危害的环境情况下，无法做到及时控制处理，仍然存在较多安全隐患。

技术实现思路

1、为解决现有技术中存在的问题，本发明的目的是提供一种基于雷电预警的水电站电源智能控制系统，本发明对水电站智能电源控制领域的设备设计与实施具有重要意义。

2、为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种基于雷电预警的水电站电源智能控制系统，包括人机交互与智能控制装置、至少一个雷电监测装置和至少一个电源控制装置，其中：

3、雷电监测装置，用于实时监测其覆盖范围内的雷电动态，并发送监测信号到所述人机交互与智能控制装置；

4、电源控制装置，用于实时控制其管控范围的所有电源系统并监测对应机房内电源与设备状态；并且实现与所述人机交互与智能控制装置的实时通信；

5、人机交互与智能控制装置，同时与至少一个所述雷电监测装置以及与至少一个所述电源控制装置进行信息互连，用于将所有数据汇总并进行运算处理，实现智能化监测与控制；且包含人机交互界面，实现人为管控。

6、作为本发明的进一步改进，所述雷电监测装置包括mems雷电探测传感器、探测信号处理设备和探测信号转换与发送设备，所述mems雷电探测传感器的信号输出端口连接到所述探测信号处理设备的输入端，所述探测信号处理设备的输出端连接到所述探测信号转换与发送设备的输入端，探测信号转换与发送设备的输出端连接到所述人机交互与智能控制装置。

7、作为本发明的进一步改进，所述探测信号转换与发送设备的输出端为无线lora发送天线。

8、作为本发明的进一步改进，所述mems雷电探测传感器用于采集一定半径范围内的大气电场值，并将电场值信号传输到所述探测信号处理设备；所述探测信号处理设备包括雷电识别模块与信号处理模块组成，用于将所述mems雷电探测传感器采集的电场值信号进行提取与计算，获取雷电动态数据，所述探测信号转换与发送设备用于将所述探测信号处理设备计算产生的雷电动态数据转换成无线lora通信信号，并发送到所述人机交互与智能控制装置。

9、作为本发明的进一步改进，所述电源控制装置包括：监控信号转换与收发设备、集成控制器设备、通信与报警指示灯、控制执行设备和电源控制装置监测与防护设备，所述监控信号转换与收发设备外部连接方式采用单模单芯光纤连接到机房内部光纤连接端口，实现远距离低损耗数据传输，内部连接所述集成控制器设备的数据通信端；所述通信与报警指示灯连接所述集成控制器设备上午报警端；所述控制执行设备的控制信号输入端连接所述集成控制器设备的控制通信端；所述电源控制装置监测与防护设备连接所述集成控制器设备监测信号端。

10、作为本发明的进一步改进，所述监控信号转换与收发设备用于接收所述人机交互与智能控制装置发送的控制信号，同时将所述电源控制装置的监测信号与异常信号发送到所述人机交互与智能控制装置；所述集成控制器设备用于对所述电源控制装置内部信号整合处理，同时智能控制所述电源控制装置内各模块动作；所述通信与报警指示灯用于雷电预警信号报警指示与所述电源控制装置异常报警指示，以及所述电源控制装置工作与通信状态指示；所述控制执行设备用于自动执行所需执行动作；所述电源控制装置监测与防护设备用于智能监测所述电源控制装置异常情况以及电源系统状况。

11、作为本发明的进一步改进，所述电源控制装置监测与防护设备具体包括电压电流监测设备、雷电浪涌防护设备和雷电浪涌监测设备。

12、作为本发明的进一步改进，所述人机交互与智能控制装置包括：探测信号转换与接收设备、智能运算与处理控制设备、人机交互界面和电源监控信号转换与收发设备，所述探测信号转换与接收设备的输入端为无线lora通信模块天线，用于接收所述雷电监测装置发送的雷电动态数据；所述探测信号转换与接收设备的输出端连接所述智能运算与处理控制设备的信号交互端口；所述智能运算与处理控制设备使用配备智能化运算与控制软件的工业控制机；所述智能运算与处理控制设备的信号交互端口使用工业级以太网光电交换机，同时接收与发送以太网电信号与光纤信号；所述人机交互界面连接所述智能运算与处理控制设备显示与控制端口；所述电源监控信号转换与收发设备输入端连接所述智能运算与处理控制设备的信号交互端口，输出端通过单模单芯光纤连接机房内部光纤连接端口并通过远距离光缆连接一个或多个所述电源控制装置。

13、作为本发明的进一步改进，所述探测信号转换与接收设备用于接收所述探测信号转换与发送设备发送的雷电动态数据信号，并将信号转换传输到所述智能运算与处理控制设备；所述智能运算与处理控制设备用于对所有信号及数据进行整合分析，并做相应控制处理,同时实现人机交互与管控，其中所有信号包括：所述探测信号转换与发送设备发送的雷电动态数据信号以及所述监控信号转换与收发设备传回的监测信号；所述人机交互界面包括：雷电预警监测界面、雷电预警报警界面、电源控制装置控制界面和电源控制装置设备状态界面，用于人机交互控制与通信报告，同时用于危险信号报警；所述危险信号包括：雷电报警、设备故障报警和电源异常报警；所述电源监控信号转换与收发设备用于与所述电源控制装置的数据通信。

14、作为本发明的进一步改进，所述雷电监测装置采用市电与ups供电两种供电方式，且其外机壳为金属屏蔽材料制成。

15、本发明的有益效果是：

16、1)本发明提供的基于雷电预警的水电站电源智能控制系统实现了水电站电源系统的智能监测与控制，并且集成雷电预警功能。

17、2)本发明提供的基于雷电预警的水电站电源智能控制系统有效实现实时性雷电防护功能，保护电源系统正常运转。

18、3)本发明提供的基于雷电预警的水电站电源智能控制系统雷电监测准确度高、电源控制实时性高、控制执行智能安全、可组网联合控制。

19、4)本发明提供的基于雷电预警的水电站电源智能控制系统对多种水电站电源系统控制及保护具有重要意义与作用。

技术特征：

1.一种基于雷电预警的水电站电源智能控制系统，其特征在于，包括人机交互与智能控制装置、至少一个雷电监测装置和至少一个电源控制装置，其中：

2.根据权利要求1所述的基于雷电预警的水电站电源智能控制系统，其特征在于，所述雷电监测装置包括mems雷电探测传感器、探测信号处理设备和探测信号转换与发送设备，所述mems雷电探测传感器的信号输出端口连接到所述探测信号处理设备的输入端，所述探测信号处理设备的输出端连接到所述探测信号转换与发送设备的输入端，探测信号转换与发送设备的输出端连接到所述人机交互与智能控制装置。

3.根据权利要求2所述的基于雷电预警的水电站电源智能控制系统，其特征在于，所述探测信号转换与发送设备的输出端为无线lora发送天线。

4.根据权利要求3所述的基于雷电预警的水电站电源智能控制系统，其特征在于，所述mems雷电探测传感器用于采集一定半径范围内的大气电场值，并将电场值信号传输到所述探测信号处理设备；所述探测信号处理设备包括雷电识别模块与信号处理模块组成，用于将所述mems雷电探测传感器采集的电场值信号进行提取与计算，获取雷电动态数据，所述探测信号转换与发送设备用于将所述探测信号处理设备计算产生的雷电动态数据转换成无线lora通信信号，并发送到所述人机交互与智能控制装置。

5.根据权利要求1或4所述的基于雷电预警的水电站电源智能控制系统，其特征在于，所述电源控制装置包括：监控信号转换与收发设备、集成控制器设备、通信与报警指示灯、控制执行设备和电源控制装置监测与防护设备，所述监控信号转换与收发设备外部连接方式采用单模单芯光纤连接到机房内部光纤连接端口，实现远距离低损耗数据传输，内部连接所述集成控制器设备的数据通信端；所述通信与报警指示灯连接所述集成控制器设备上午报警端；所述控制执行设备的控制信号输入端连接所述集成控制器设备的控制通信端；所述电源控制装置监测与防护设备连接所述集成控制器设备监测信号端。

6.根据权利要求5所述的基于雷电预警的水电站电源智能控制系统，其特征在于，所述监控信号转换与收发设备用于接收所述人机交互与智能控制装置发送的控制信号，同时将所述电源控制装置的监测信号与异常信号发送到所述人机交互与智能控制装置；所述集成控制器设备用于对所述电源控制装置内部信号整合处理，同时智能控制所述电源控制装置内各模块动作；所述通信与报警指示灯用于雷电预警信号报警指示与所述电源控制装置异常报警指示，以及所述电源控制装置工作与通信状态指示；所述控制执行设备用于自动执行所需执行动作；所述电源控制装置监测与防护设备用于智能监测所述电源控制装置异常情况以及电源系统状况。

7.根据权利要求6所述的基于雷电预警的水电站电源智能控制系统，其特征在于，所述电源控制装置监测与防护设备具体包括电压电流监测设备、雷电浪涌防护设备和雷电浪涌监测设备。

8.根据权利要求7所述的基于雷电预警的水电站电源智能控制系统，其特征在于，所述人机交互与智能控制装置包括：探测信号转换与接收设备、智能运算与处理控制设备、人机交互界面和电源监控信号转换与收发设备，所述探测信号转换与接收设备的输入端为无线lora通信模块天线，用于接收所述雷电监测装置发送的雷电动态数据；所述探测信号转换与接收设备的输出端连接所述智能运算与处理控制设备的信号交互端口；所述智能运算与处理控制设备使用配备智能化运算与控制软件的工业控制机；所述智能运算与处理控制设备的信号交互端口使用工业级以太网光电交换机，同时接收与发送以太网电信号与光纤信号；所述人机交互界面连接所述智能运算与处理控制设备显示与控制端口；所述电源监控信号转换与收发设备输入端连接所述智能运算与处理控制设备的信号交互端口，输出端通过单模单芯光纤连接机房内部光纤连接端口并通过远距离光缆连接一个或多个所述电源控制装置。

9.根据权利要求8所述的基于雷电预警的水电站电源智能控制系统，其特征在于，所述探测信号转换与接收设备用于接收所述探测信号转换与发送设备发送的雷电动态数据信号，并将信号转换传输到所述智能运算与处理控制设备；所述智能运算与处理控制设备用于对所有信号及数据进行整合分析，并做相应控制处理,同时实现人机交互与管控，其中所有信号包括：所述探测信号转换与发送设备发送的雷电动态数据信号以及所述监控信号转换与收发设备传回的监测信号；所述人机交互界面包括：雷电预警监测界面、雷电预警报警界面、电源控制装置控制界面和电源控制装置设备状态界面，用于人机交互控制与通信报告，同时用于危险信号报警；所述危险信号包括：雷电报警、设备故障报警和电源异常报警；所述电源监控信号转换与收发设备用于与所述电源控制装置的数据通信。

10.根据权利要求1所述的基于雷电预警的水电站电源智能控制系统，其特征在于，所述雷电监测装置采用市电与ups供电两种供电方式，且其外机壳为金属屏蔽材料制成。

技术总结
本发明公开了一种基于雷电预警的水电站电源智能控制系统，包括人机交互与智能控制装置、至少一个雷电监测装置和至少一个电源控制装置，其中：雷电监测装置，用于实时监测其覆盖范围内的雷电动态，并发送监测信号到所述人机交互与智能控制装置；电源控制装置，用于实时控制其管控范围的所有电源系统并监测对应机房内电源与设备状态；并且实现与所述人机交互与智能控制装置的实时通信；人机交互与智能控制装置，同时与至少一个所述雷电监测装置以及与至少一个所述电源控制装置进行信息互连，用于将所有数据汇总并进行运算处理，实现智能化监测与控制；且包含人机交互界面，实现人为管控；本发明对智能电源控制领域的设备设计与实施具有重要意义。

技术研发人员：沈定斌,高志良,彭涛,田凌云,高强,冯俊
受保护的技术使用者：国能大渡河流域水电开发有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13