一种基于物联网的电力设备状态在线监测系统

技术领域

本申请涉及电力系统在线监测技术领域，尤其涉及一种基于物联网的电力设备状态在线监测系统。

背景技术

面向智能电网应用的物联网，其主要特征是在电力生产、输送和消费的各环节中，广泛部署具有感知能力、计算能力和执行能力的智能设备，采用标准协议通过电力信息通信网络，实现信息的安全可靠传输、协同处理、统一服务及应用集成，从而实现从电力生产到消费全过程的全景全息感知、互联互通和无缝结合。智能电网与物联网的技术融合，有助于构建可靠稳定、经济高效、规范标准、友好互动的新一代电网，并提升电网各应用环节的智能化水平。云计算作为一个虚拟资源池，能为面向智能电网的物联网应用提供强大的、低成本的、动态伸缩的计算配电设备状态监测云平台，有助于实现海量数据的计算和挖掘，具备节能环保、高可靠性、高可用性和高安全性的特征。

在电力系统中，随着设备状态监测技术的发展，目前用于状态监测的终端除了预试定检的仪器外，主要包括在线监测终端和带电检测仪器设备。变压器监测方面，以油中溶解气体在线监测应用较多，此外还有局部放电、绕组变形、套管绝缘、铁芯接地电流、分接开关监测等；开关类设备监测方面，以GIS局部放电在线监测和带电检测应用较多，此外还有SF6泄露、SF6分解物、断路器动作特性等监测。其他设备方面，还有红外测温、紫外成像、开关柜地电波系统等带电检测，蓄电池监测、站内辅助系统监测等，以及容性设备绝缘监测、避雷器泄漏电流监测、开关柜测温等在线监测。

可见，随着设备资产规模的增加，检修任务日益繁重，需要更加精准的对一次设备状态进行判断，对检修工作进行安排，充分做到应修必修，细化“应”的判断基础。此外，随着电子信息技术以及通信技术的发展，设备的模块化、智能化水平越来越高，而传统的物联网监测终端并未按照统一的标准进行部署，数据传输协议及数据采集通道不规范，各级主站平台数据融合度较差，功能不完备。因此，如何对随之产生的海量主设备状态数据进行分析挖掘，如何提高一次设备诊断水平，将面向智能电网应用的物联网大数据分析技术有效的应用于电网设备管理已经成为亟待解决的问题。

发明内容

本申请提供了一种基于物联网的电力设备状态在线监测系统，采用分层、分级、定制化的信息采集手段，实现物联网终端数据采集、标准协议转换、数据分析等功能，将面向智能电网应用的物联网大数据分析技术成功的应用于电网设备管理，进一步的提高了一次性设备的诊断水平。

本申请解决上述技术问题所采取的技术方案如下：

一种基于物联网的电力设备状态在线监测系统，包括数据采集汇总平台，以及与所述数据采集汇总平台依次连接的数据综合处理平台、数据分析、部署及应用平台和设备状态告警平台；

数据采集汇总平台，用于通过站内综合处理单元实现物联网监测终端数据传输协议统一、数据集成并将汇总后的数据输送至所述数据综合处理平台；

数据综合处理平台，用于接收所述数据采集汇总平台发送的数据，并对接收到的数据进行解析、数据主动召唤，同时将解析后的数据推送至所述数据分析、部署及应用平台；

数据分析、部署及应用平台，用于接收所述数据综合处理平台发送的数据，并根据接收到的收据完成消息队列数据拉取、数据存储及数据分析，搭建物联网技术的在线监测数据采集分析、平台部署及应用，并将设备状态信息发送至设备状态告警平台；

设备状态告警平台，用于接收所述数据分析、部署及应用平台发送的设备状态信息，实现所述设备状态的实时感知及告警。

可选的，所述数据采集汇总平台，包括依次连接的物联网监测终端、站内局域网、站内综合处理单元。

可选的，所述数据综合处理平台，包括依次连接的调度II区网络、II区主站解析服务器、防火墙、正向隔离装置和数据接口服务器，所述调度II区网络与所述站内综合处理单元连接。

可选的，所述数据分析、部署及应用平台，包括分别与电力III区网络连接的数据分析服务器、数据库服务器、III区消息队列服务器和应用服务器，所述电力III区网络与所述数据接口服务器连接。

可选的，所述设备状态告警平台，包括依次连接的电力IV区网络和用户，所述电力IV区网络与所述应用服务器连接。

可选的，所述物联网监测终端包括油色谱传感器、铁芯监测传感器、局放监测传感器、辅助系统集成终端、容性设备监测传感器、套管监测传感器和视频监控终端。

可选的，所述站内综合处理单元，用于物联网终端数据采集、协议转换以及数据传送，且保存最近72小时的监测数据。

可选的，所述数据分析服务器，用于对物联网终端通信状态、数据采集完整性、在线率以及数据异常进行分析，分析方法包括专业分析算、大数据分析算法、阈值分析以及趋势分析。

可选的，所述数据库服务器，用于存储实时和历史物联网终端采集数据、分析结果数据以及监测终端状态数据。

可选的，所述应用服务器，用于调取数据库服务器数据进行应用，实现对设备状态监测与预警。

本申请提供的技术方案包括以下有益技术效果：

本申请提供了一种基于物联网的电力设备状态在线监测系统，包括数据采集汇总平台，以及与所述数据采集汇总平台依次连接的数据综合处理平台、数据分析、部署及应用平台和设备状态告警平台。该系统采用物联终端、数据采集、智能感知、标准协议转换、信息融合、智能诊断、监测预警等技术和手段，实现变电站内物联网终端数据集成和数据分析。采用信息交互、数据共享、数据分析、标准化接口等方式，实现与其它外部系统的信息交互。本申请中的技术方案采用分层、分级、定制化的信息采集手段，实现物联网终端数据采集、标准协议转换、数据分析等功能。通过本系统能快速实现站内物联网终端数据采集及分析，以及设备状态感知与监测、设备状态评价和设备状态异常预警等功能，提高对电力设备及运行单位的管控，从而实现电力设备“数据驱动管控模式”的战略转型。

附图说明

为了更清楚地说明本申请的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本申请实施例提供的一种基于物联网的电力设备状态在线监测系统平台分布图；

图2为本申请实施例提供的一种基于物联网的电力设备状态在线监测系统具体时实施方式结构图。

具体实施方式

为了使本领域技术人员更好地理解本申请中的技术方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述；显然，所描述的实施例仅是本申请的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本申请保护的范围。

请参考附图1，附图1为本申请实施例提供的一种基于物联网的电力设备状态在线监测系统平台分布图。

如图1所示，本申请实施例提供的一种基于物联网的电力设备状态在线监测系统，包括数据采集汇总平台，以及与所述数据采集汇总平台依次连接的数据综合处理平台、数据分析、部署及应用平台和设备状态感告警平台；

数据采集汇总平台，用于通过站内综合处理单元实现物联网监测终端数据传输协议统一、数据集成并将汇总后的数据输送至所述数据综合处理平台；

数据综合处理平台，可设置在省级II区部署数据采集主站，用于接收所述数据采集汇总平台发送的数据，并对接收到的数据进行解析、数据主动召唤，同时将解析后的数据推送至所述数据分析、部署及应用平台；

数据分析、部署及应用平台，可设置在省级III区部署数据采集主站，用于接收所述数据综合处理平台发送的数据，并根据接收到的收据完成消息队列数据拉取、数据存储及数据分析，搭建物联网技术的在线监测数据采集分析、平台部署及应用，并将设备状态信息发送至设备状态告警平台；

设备状态告警平台，用于接收所述数据分析、部署及应用平台发送的设备状态信息，实现所述设备状态的实时感知及告警。

本申请提供的基于物联网的电力设备状态在线监测系统采用物联终端、数据采集、智能感知、标准协议转换、信息融合、智能诊断、监测预警等技术和手段，实现变电站内物联网终端数据集成和数据分析。采用信息交互、数据共享、数据分析、标准化接口等方式，实现与其它外部系统的信息交互。本申请中的技术方案采用分层、分级、定制化的信息采集手段，实现物联网终端数据采集、标准协议转换、数据分析等功能。通过本系统能快速实现站内物联网终端数据采集及分析，以及设备状态感知与监测、设备状态评价和设备状态异常预警等功能，提高对电力设备及运行单位的管控，从而实现电力设备“数据驱动管控模式”的战略转型。

请参考附图2，附图2为本申请实施例提供的一种基于物联网的电力设备状态在线监测系统具体时实施方式结构图，如图所示，该系统包括物联网监测终端(W1)、站内局域网(W2)、站内综合处理单元(W3)、调度II区网络(W4)、II区主站解析服务器(W5)、防火墙(W6)、正向隔离装置(W7)、数据接口服务器(W8)、电力III区网络(W9)、数据分析服务器(W10)、数据库服务器(W11)、III区消息队列服务器(W12)、应用服务器(W13)、电力IV区网络(W14)、用户(W15)。

其中，所述数据采集汇总平台，包括依次连接的物联网监测终端(W1)、站内局域网(W3)、站内综合处理单元(W3)。

所述数据综合处理平台，包括依次连接的调度II区网络(W4)、II区主站解析服务器(W5)、防火墙(W6)、正向隔离装置(W7)和数据接口服务器(W8)，所述调度II区网络(W4)与所述站内综合处理单元连接(W3)。

所述数据分析、部署及应用平台，包括分别与电力III区网络(W9)连接的数据分析服务器(W10)、数据库服务器(W11)、III区消息队列服务器(W12)和应用服务器(W13)，所述电力III区网络(W9)与所述数据接口服务器连接(W8)。

所述设备状态告警平台，包括依次连接的电力IV区网络(W14)和用户(W15)，所述电力IV区网络(W14)与所述应用服务器连接(W13)。

具体的，所述物联网监测终端(W1)包括油色谱传感器、铁芯监测传感器、局放监测传感器、辅助系统集成终端、容性设备监测传感器、套管监测传感器和视频监控终端。

所述站内局域网(W2)，将所述物联网终端(W1)与站内综合处理单元(W3)组成局域网。

所述站内综合处理单元(W3)，实现所述物联网终端(W1)数据采集、协议转换(包括IEC61850协议)以及数据传送，且保存最近72小时的监测数据。

所述调度II区网(W4)，本系统中将电力网络分为I、II、III、IV区网络，所述调度II区网(W4)主要生产II区网。

所述II区主站解析服务器(W5)，该II区主站解析服务器(W5)部署在省级调度中心，实现与站内综合处理单元(W3)网络通信，同时接受及解析所述综合处理单元(W3)数据，当综合处理单元(W3)故障时，重新恢复时具备主动召唤数据的能力。

所述防火墙(W6)，为了保证II区网(W4)网络安全，部署该防火墙。

所述正向隔离装置(W7)，为了保证II区网(W4)网络安全，防止III区网(W4)网络数据反向进入生产II区，因此部署正向隔离装置(W7)。

所述数据接口服务器(W8)，该数据接口服务器(W8)部署在调度中心III区，用于接收II区主站解析服务器(W5)解析完成的数据，同时与III区消息队列服务器(W12)建立通信，将数据推送至III区消息队列中。

所述电力III区网络(W9)，本系统中将电力网络分为I、II、III、IV区网络，电力III区网(W9)为系统应用部署网络。

所述数据分析服务器(W10)，该数据分析服务器(W10)部署在电力III区网络(W9)，对物联网终端(W1)通信状态、数据采集完整性、在线率、数据异常进行分析，分析方法主要包括专业分析算、大数据分析算法、阈值分析以及趋势分析等。

所述数据库服务器(W11)，该数据库服务器(W11)部署在电力III区网络(W9)，存储实时和历史物联网终端采集数据、分析结果数据、监测终端状态数据等。

所述消息队列服务器(W12)，该消息队列服务器(W12)器部署在电力III区网络(W9)，用于接收调度III区数据接口服务器(W8)数据，同时对接收的数据进行解析，解析程结构化数据后存储到数据库服务器(W11)。

所述应用服务器(W13)，该应用服务器(W13)部署在电力III区网络(W9)，用于调取数据库服务器(W11)数据进行应用，实现对设备状态监测与预警。

所述电力IV区网(W14)，本系统中将电力网络分为I、II、III、IV区网络，电力IV区网(W14)可设置为办公网络。

所述用户(W15)，各层级用户通过浏览器直接访问平台地址进行应用，包括在线监测数据实时监视、历史趋势分析、视频图像分析、物联网终端状态监视等，所述用户(W15)包括省级层或各地市局供电局层用户。

综上，为了解决物联网监测终端不按照统一的标准进行部署，数据传输协议及数据采集通道不规范，各级主站平台数据融合度较差，功能不完备。且状态诊断评估分析功能智能化程度不够，未利用大数据等先进技术充分挖掘数据价值，不具备风险评估、运维决策支持能力等问题，本申请通过以下实施例公开了一种基于物联网的电力设备状态在线监测系统。

本申请实施例提供的一种基于物联网的电力设备状态在线监测系统，包括：数据采集汇总平台，以及与所述数据采集汇总平台依次连接的数据综合处理平台、数据分析、部署及应用平台和设备状态告警平台。为了本领域技术人员更加清楚的理解本申请实施例中的具体方案，本实施例还提供了一种基于物联网的电力设备状态在线监测方法，如下：

数据采集汇总平台，通过站内综合处理单元实现物联网监测终端数据传输协议统一、数据集成及数据传送至数据综合处理平台。

在省级II区数据采集主站部署数据综合处理平台，实现站端数据接收及解析、数据主动召唤，同时将解析后的数据推送(由于电力网络安全分区，数据只能从II区推送至III区，只能正向传输)至III区消息队列。

数据分析、部署及应用平台中的电力III区(省级层)完成消息队列数据拉取、数据存储及数据分析，搭建物联网技术的在线监测数据采集分析平台、平台部署及应用。

设备状态告警平台的用户通过电力IV区网络，对平台进行应用，实现设备状态实时感知及告警。

本申请实施例提供的一种基于物联网的电力设备状态在线监测系统，包括数据采集汇总平台，以及与所述数据采集汇总平台依次连接的数据综合处理平台、数据分析、部署及应用平台和设备状态告警平台。该系统采用物联终端、数据采集、智能感知、标准协议转换、信息融合、智能诊断、监测预警等技术和手段，实现变电站内物联网终端数据集成和数据分析。采用信息交互、数据共享、数据分析、标准化接口等方式，实现与其它外部系统的信息交互。本申请中的技术方案采用分层、分级、定制化的信息采集手段，实现物联网终端数据采集、标准协议转换、数据分析等功能。通过本系统能快速实现站内物联网终端数据采集及分析，以及设备状态感知与监测、设备状态评价和设备状态异常预警等功能，提高对电力设备及运行单位的管控，从而实现电力设备“数据驱动管控模式”的战略转型，有效解决了传统物联网监测终端应用中不按照统一的标准进行部署，数据传输协议及数据采集通道不规范，各级主站平台数据融合度较差，功能不完备。且状态诊断评估分析功能智能化程度不够，未利用大数据等先进技术充分挖掘数据价值，不具备风险评估、运维决策支持能力等问题。

需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上所述仅是本申请的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本申请。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本申请的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本申请将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

应当理解的是，本申请并不局限于上面已经描述并在附图中示出的内容，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本申请的范围仅由所附的权利要求来限制。