CN104880222B - 基于3g无线通信的二次设备状态监测*** - Google Patents
基于3g无线通信的二次设备状态监测*** Download PDFInfo
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Abstract
本发明涉及一种基于3G无线通信的二次设备状态监测***，其技术特点是：包括监测模块、后台模块和公网域名服务器，监测模块设有3G通信发送模块，后台模块设有3G通信接收模块及人机界面；3G通信发送模块、3G通信接收模块和公网域名服务器相互通信连接，监测模块将监测到的状态数据发送给3G通信发送模块，3G通信发送模块请求公网域名服务器获取后台模块的动态IP地址，3G通信发送模块将状态数据发送给3G通信接收模块，3G通信接收模块将接收到的状态数据发送给后台模块进行存储、分析、处理并通过人机界面进行显示。本发明设计合理，能够有效地监测二次设备的隐性故障，达到定位排除隐藏故障，简化用户工作量，提高电网可靠性的目的。
Description
技术领域
本发明涉及一种电力设备监测***，是一种基于3G无线通信的二次设备状态监测***。
背景技术
智能电网中，为确保电网能够可靠运转，二次设备(对电气一次设备的工作状况进行监测、控制和保护的辅助性电气设备称为二次设备)被广泛。智能变电站长时间运行时，检修人员从二次设备运行信息不能充分了解到二次设备状态，如二次设备的元件老化、元件过热、元件振荡损坏等隐性故障，通过传统的故障检测、故障分析和故障定位方法对于设备的隐性故障排查不太适用，因此需要配置支持状态监测、状态分析，故障定位的监测***。传统的状态监测***使用无线局域网监测单一信号量，多用于一次设备的监测，其存在着信号弱、距离短、布网复杂等弱点，且不支持直接远程查看和综合分析设备状态信息功能。现有技术主要存在以下问题：
(1)难以实现在线故障诊断、故障定位和状态检修；
(2)无法预防二次设备因自身器件原因造成的误动作；
(3)只通过监测单一性能指标来判断设备状态，不能全面准确地反应设备的状态；
(4)为了保证现有待监测的二次设备的正常运行，不能使用影响现有二次设备的方案，常用的嵌入传感器并通过二次设备网口传输数据的方法不能很好地适应现场的需求；
(5)站内的无线局域网信号弱、距离短、布网复杂，不能直接远程查看和分析设备状态信息，且采用的传输协议均为短距离通信协议(如Zigbee协议)，只适用于小范围内对设备微环境监控的应用。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种基于3G无线通信的二次设备状态监测***，用于监测二次设备的隐性故障，达到定位排除隐藏故障、简化用户工作量、提高电网可靠性的目的，并解决现有状态监测***的无线局域网通信方式存在信号弱、距离短、布网复杂等弱点且不支持直接远程查看和综合分析设备状态信息功能的局限性问题。
本发明解决其技术问题是采取以下技术方案实现的：
一种基于3G无线通信的二次设备状态监测***，包括二次设备，还包括监测模块、后台模块和公网域名服务器，所述监测模块设有3G通信发送模块，所述后台模块设有3G通信接收模块及人机界面；所述3G通信发送模块、所述3G通信接收模块和所述公网域名服务器两两相互通信连接，所述监测模块将监测到的所述二次设备的状态数据发送给所述3G通信发送模块，所述3G通信发送模块请求所述公网域名服务器获取后台模块的动态IP地址，所述3G通信发送模块根据所述动态IP地址将所述状态数据发送给所述3G通信接收模块，所述3G通信接收模块将接收到的所述状态数据发送给所述后台模块进行存储、分析、处理并通过人机界面进行显示。
而且，所述监测模块还包括数据采集模块，所述数据采集模块包括温度传感器、振动传感器以及烟雾传感器。
而且，所述监测模块还包括与所述数据采集模块的输出端连接的数据处理模块，该数据处理模块包括：
运算放大器，输入端与所述数据采集模块的输出端连接，用于将所述数据采集模块采集到的模拟信号进行放大；
滤波器，输入端与所述运算放大器的输出端连接，用于对所述运算放大器输出的模拟信号进行滤波处理；
模数转换器，输入端与所述滤波器的输出端连接，将所述滤波器输出的模拟信号转换成数字信号；现场可编程门阵列，输入端与所述模数转换器的输出端连接，用于将所述模数转换器输出的数字信号进行处理得到所述状态数据。
而且，所述监测模块还包括与所述数据处理模块输出端连接的数据组包模块、与所述数据组包模块输出端连接的数据发送缓冲区，所述数据发送缓冲区的输出端与所述3G通信发送模块连接；所述后台模块包括与所述3G通信接收模块连接的数据接收缓冲区，与所述数据接收缓冲区的输出端连接的数据解包模块；
所述数据组包模块用于将所述状态数据进行组包得到数据包并将所述数据包发送给所述数据发送缓冲区；
所述数据发送缓冲区用于存储数据包并供所述3G通信发送模块读取转发；
所述数据接收缓冲区用于存储所述3G通信接收模块发送过来的所述数据包；
所述数据解包模块用于将所述数据包进行解包得到所述状态数据。
而且，所述后台模块还包括实时数据库、历史数据库以及数据刷新模块，所述数据刷新模块用于所述状态数据写入所述实时数据库和所述历史数据库。
而且，所述后台模块还包括数据展示模块，所述数据展示模块用于获取所述实时数据库中的状态数据并供所述人机界面进行读取显示，所述数据展示模块还用于获取历史数据库中的预设时间内的状态数据并生成波形图表并供所述人机界面进行读取显示。
而且，所述后台模块还包括数据分析模块，所述数据分析模块用于读取分析所述实时数据库中的状态数据是否有突变，若有则生成用于记录突变数据的突变录波文件并将所述突变数据供给所述人机界面进行读取显示。
而且，所述后台模块还包括故障定位模块，所述故障定位模块用于读取分析所述实时数据库中的状态数据并确定故障点并供给所述人机界面进行读取显示。
而且，所述后台模块还包括专家分析模块，所述专家分析模块用于将所述历史数据库中的状态数据和第一预设值、第二预设值进行对比，当所述状态数据值大于所述第一预设值时，所述专家分析模块通过人机界面显示报警；所述专家分析模块还统计所述状态数据值大于所述第二预设值小于第一预设值的时长，智能判断和评估二次设备的健康状况并自动反馈结果并供给所述人机界面进行读取显示。
而且，所述监测模块分为主板和扩展板，所述主板上设置有电源模块及所述3G通信发送模块，所述扩展板上设置有所述数据采集模块及所述数据处理模块。
本发明的优点和积极效果是：
本发明设计合理，能够有效地监测二次设备的隐性故障，达到定位排除隐藏故障，简化用户工作量，提高电网可靠性的目的。使用3G通信作为二次设备状态监测的通信方式，解决了现有状态监测***的无线局域网通信方式存在信号弱、距离短、布网复杂等弱点，且不支持直接远程查看和综合分析设备状态信息功能的局限性问题。
附图说明
图1为本发明的***连接示意图；
图2为本发明的数据采集模块结构示意图；
图3为本发明的数据处理模块结构示意图；
图4为本发明的监测模块硬件架构示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明实施例做进一步详述：
一种基于3G无线通信的二次设备状态监测***，如图1所示，包括二次设备1、监测模块2、后台模块3、公网域名服务器4，所述监测模块2设有3G通信发送模块21，所述后台模块3设有3G通信接收模块31及人机界面32。所述3G通信发送模块21、所述3G通信接收模块31和所述公网域名服务器4两两相互之间通过广域网通信连接，所述监测模块2将监测到的所述二次设备1的状态数据发送给所述3G通信发送模块21，所述3G通信发送模块21发送获取后台模块3的动态IP地址的请求给所述公网域名服务器4，所述公网域名服务器4接收到请求后获取后台模块3的动态IP地址并提供给所述3G通信发送模块21。所述3G通信发送模块21根据所述动态IP地址将所述状态数据发送给所述3G通信接收模块31，所述3G通信接收模块31将接收到的所述状态数据发送给所述后台模块3进行存储、分析、处理并通过人机界面32进行显示。
如图2所示，所述监测模块2还包括数据采集模块22，所述数据采集模块22包括温度传感器221、振动传感器222以及烟雾传感器223，可用于检测二次设备1元件老化、元件过热、元件振荡损坏等隐性故障，解决了现有状态监测***监测设备单一指标存在片面性的问题。
参考图3所示，所述监测模块2还包括与所述数据采集模块22的输出端连接的数据处理模块23，所述数据处理模块23包括运算放大器231、滤波器232、模数转换器233、现场可编程门阵列234；所述运算放大器231的输入端与所述数据采集模块22的输出端连接，用于将所述数据采集模块22采集到的模拟信号进行放大；所述滤波器232的输入端与所述运算放大器231的输出端连接，用于对所述运算放大器231输出的模拟信号进行滤波处理；所述模数转换器233的输入端与所述滤波器232的输出端连接，将所述滤波器232输出的模拟信号转换成数字信号；所述现场可编程门阵列234的输入端与所述模数转换器233的输出端连接，用于将所述模数转换器233输出的数字信号进行处理得到所述状态数据。
所述监测模块2还包括与所述数据处理模块23输出端连接的数据组包模块24、与所述数据组包模块24输出端连接的数据发送缓冲区25，所述数据发送缓冲区25的输出端与所述3G通信发送模块21连接；所述后台模块3包括与所述3G通信接收模块31连接的数据接收缓冲区33，与所述数据接收缓冲区33的输出端连接的数据解包模块34；所述数据组包模块24用于将所述状态数据进行组包得到数据包并将所述数据包发送给所述数据发送缓冲区25；所述数据发送缓冲区25用于存储数据包并供所述3G通信发送模块21读取转发；所述3G通信接收模块31一直处于监听状态，一旦有所述3G通信发送模块21发送的数据包到达，则读入到所述数据接收缓冲区33，所述数据接收缓冲区33用于存储所述数据包；所述数据解包模块34用于将所述数据包进行解包得到所述状态数据。上述技术方案能够有效地提高数据处理速度。
所述后台模块3还包括实时数据库35、历史数据库36以及数据刷新模块37，所述数据刷新模块37用于所述状态数据写入所述实时数据库35和所述历史数据库36。所述实时数据库35内的状态数据会因为所述基于3G无线通信的二次设备状态监测***的重启而清除，而所述历史数据库36内的状态数据不会因为所述基于3G无线通信的二次设备状态监测***的重启而被清除，除非所述历史数据库36本身设置有定时清除。
所述后台模块3还包括数据展示模块38，所述数据展示模块38用于获取所述实时数据库中的状态数据并供所述人机界面32进行读取显示，所述数据展示模块32还用于获取历史数据库中的预设时间内的状态数据并生成波形图表并供所述人机界面32进行读取显示。用户可以查看所述二次设备1实时状态数据，知道所述二次设备1的健康现状，并根据所述波形图表知道所述二次设备1的健康趋势。
所述后台模块3还包括数据分析模块39，用于读取分析所述实时数据库35中的状态数据是否有突变，若有则生成用于记录突变数据的突变录波文件40并将所述突变数据供给所述人机界面32进行读取显示。用户可以根据所述突变数据判断二次设备1健康状况。
所述后台模块3还包括故障定位模块41，所述故障定位模块41用于读取分析所述实时数据库35中的状态数据并确定故障点并供给所述人机界面32进行读取显示。用户可以通过观看所述人机界面32的显示就可以知道哪一个二次设备1发生故障，因为数据采集模块22的一个采集点对应一个监测点。
所述后台模块3还包括专家分析模块42，所述专家分析模块42用于将所述状态数据和第一预设值、第二预设值进行对比，所述第一预设值为所述二次设备1发生故障的状态数据临界值，当所述状态数据值大于所述第一预设值时，所述专家分析模块42通过人机界面32显示报警，例如发出噪声或者闪烁等，提醒用户及时对所述二次设备1进行更换或者检修。所述专家分析模块40还统计所述状态数据值大于所述第二预设值小于第一预设值的时长，当所述二次设备1的状态数据值长期大于所述第二预设值时，表明所述二次设备1已经处于亚健康状态，所述专家分析模块40根据所述时长智能判断和评估二次设备1的健康状况并自动反馈结果，用户可以在所述二次设备1发生故障之前就对所述二次设备1进行更换或者检修。简化用户工作量，有效提高工作效率，及时发现二次设备1隐形故障。
如图4所示，所述监测模块2分为主板200和扩展板201，所述主板200上设置有电源模块26及所述3G通信发送模块21，所述扩展板201上设置有所述数据采集模块22及所述数据处理模块23。分主板200和扩展板201两大模块设计的方式遵循模块化设计的原则，便于维护和扩展，为后期扩展，维护提供接口，提高效率。
显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。
Claims (3)
1.一种基于3G无线通信的二次设备状态监测***，包括二次设备，其特征在于：还包括监测模块、后台模块和公网域名服务器，所述监测模块设有3G通信发送模块，所述后台模块设有3G通信接收模块及人机界面；所述3G通信发送模块、所述3G通信接收模块和所述公网域名服务器两两相互通信连接，所述监测模块将监测到的所述二次设备的状态数据发送给所述3G通信发送模块，所述3G通信发送模块请求所述公网域名服务器获取后台模块的动态IP地址，所述3G通信发送模块根据所述动态IP地址将所述状态数据发送给所述3G通信接收模块，所述3G通信接收模块将接收到的所述状态数据发送给所述后台模块进行存储、分析、处理并通过人机界面进行显示；
所述监测模块还包括数据采集模块，该数据采集模块包括温度传感器、振动传感器以及烟雾传感器；
所述监测模块还包括与所述数据采集模块的输出端连接的数据处理模块，该数据处理模块包括：
运算放大器，输入端与所述数据采集模块的输出端连接，用于将所述数据采集模块采集到的模拟信号进行放大；
滤波器，输入端与所述运算放大器的输出端连接，用于对所述运算放大器输出的模拟信号进行滤波处理；
模数转换器，输入端与所述滤波器的输出端连接，将所述滤波器输出的模拟信号转换成数字信号；现场可编程门阵列，输入端与所述模数转换器的输出端连接，用于将所述模数转换器输出的数字信号进行处理得到所述状态数据；
所述监测模块还包括与所述数据处理模块输出端连接的数据组包模块、与所述数据组包模块输出端连接的数据发送缓冲区，所述数据发送缓冲区的输出端与所述3G通信发送模块连接；所述后台模块包括与所述3G通信接收模块连接的数据接收缓冲区，与所述数据接收缓冲区的输出端连接的数据解包模块；
所述数据组包模块用于将所述状态数据进行组包得到数据包并将所述数据包发送给所述数据发送缓冲区；
所述数据发送缓冲区用于存储数据包并供所述3G通信发送模块读取转发；
所述数据接收缓冲区用于存储所述3G通信接收模块发送过来的所述数据包；
所述数据解包模块用于将所述数据包进行解包得到所述状态数据；
所述后台模块还包括实时数据库、历史数据库以及数据刷新模块，所述数据刷新模块用于所述状态数据写入所述实时数据库和所述历史数据库；
所述后台模块还包括数据分析模块，所述数据分析模块用于读取分析所述实时数据库中的状态数据是否有突变，若有则生成用于记录突变数据的突变录波文件并将所述突变数据供给所述人机界面进行读取显示；
所述后台模块还包括故障定位模块，所述故障定位模块用于读取分析所述实时数据库中的状态数据并确定故障点并供给所述人机界面进行读取显示；
所述后台模块还包括专家分析模块，所述专家分析模块用于将所述历史数据库中的状态数据和第一预设值、第二预设值进行对比，当所述状态数据值大于所述第一预设值时，所述专家分析模块通过人机界面显示报警；所述专家分析模块还统计所述状态数据值大于所述第二预设值小于第一预设值的时长，智能判断和评估二次设备的健康状况并自动反馈结果并供给所述人机界面进行读取显示。
2.根据权利要求1所述的基于3G无线通信的二次设备状态监测***，其特征在于：所述后台模块还包括数据展示模块，所述数据展示模块用于获取所述实时数据库中的状态数据并供所述人机界面进行读取显示，所述数据展示模块还用于获取历史数据库中的预设时间内的状态数据并生成波形图表并供所述人机界面进行读取显示。
3.根据权利要求1所述的基于3G无线通信的二次设备状态监测***，其特征在于：所述监测模块分为主板和扩展板，所述主板上设置有电源模块及所述3G通信发送模块，所述扩展板上设置有所述数据采集模块及所述数据处理模块。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |