CN112203051A - 一种信道分离的变电站设备运行状态全景监控***及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于变电站设备监控领域，提供了一种信道分离的变电站设备运行状态全景监控***及方法。其中，信道分离的变电站设备运行状态全景监控***包括：站控层监控***，用于采集变电站内三维全景数据及设备实时运行数据且均经数据通道上传至地市级平台层，及采集变电站内实时视频并经视频通道上传至地市级平台层；其中，数据通道视频通道相互独立部署；地市级平台层，用于存储并分析接收到的数据，将变电站内实时视频经视频通道上传至省级平台层，将分析后的设备运行状态通过告警通道上传至省级平台；其中，告警通道使用数据通道；省级平台层，用于将接收到的设备告警信息及实时视频进行展示。

Description

一种信道分离的变电站设备运行状态全景监控***及方法
技术领域
本发明属于变电站设备监控领域，尤其涉及一种信道分离的变电站设备运行状态全景监控***及方法。
背景技术
本部分的陈述仅仅是提供了与本发明相关的背景技术信息，不必然构成在先技术。
目前，变电站运维检修平台的建设，主要分为变电站端(简称站端)，地市级检修平台与省级检修平台三个层面。在对变电站进行运维与监视的工作中，人员需要驱车去地方各个站所进行巡视，地市级与省级运维人员需要在主控室进行远程监视。无论是巡视或是监视，人员通过对实时遥信，遥测信息(通常以光字牌，数字显示，仪表盘，告警窗口方式展示)进行观察、记录，以评估出变电站中设备的运行状态，运行损耗，运行风险等，完成对变电站的监视(巡视)工作。
视频监控技术是目前变电站抢修、监控所应用的主要技术。由于变电站部署视频摄像头较多(一般10+)，造成视频传输需要的带宽较高。IEC104规约(国家标准：DL/T634.5104-2009)用于进行站端向集控平台进行实时遥测、遥信数据的传送，以及集控平台向站端下发遥控，稳定性好，便于维护。IEC61850规约用于智能变电站数据采集，具有统一、规范、自描述等特点。DL476规约用于变电站与远方调度之间进行告警直传与远程浏览。
发明人发现，由于受通信信道带宽以及数据采集展示方式的限制，传统监控技术不能实现三维数据的采集与展示，地市级平台层的监控人员无法直观、全面地监视到站端运行情况，仍需要定期对变电站进行巡视；而且目前的视频监控数据(称为视频码流)并不使用专门的传输通道，若与实时测量信息共用通道，则会造成数据拥堵，造成视频丢帧，也会造成测量数据丢失，影响平台层对数据采集的连续性，稳定性。
发明内容
为了解决上述问题，本发明提供一种信道分离的变电站设备运行状态全景监控***及方法，其设计了视频通道与实时测量数据通道分离的架构，实现实时视频与测量数据互不干扰。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
本发明的第一个方面提供一种信道分离的变电站设备运行状态全景监控***。
一种信道分离的变电站设备运行状态全景监控***，包括：
站控层监控***，用于采集变电站内三维全景数据及设备实时运行数据且均经数据通道上传至地市级平台层，及采集变电站内实时视频并经视频通道上传至地市级平台层；其中，数据通道视频通道相互独立部署；
地市级平台层，用于存储并分析接收到的数据，将变电站内实时视频经视频通道上传至省级平台层，将分析后的设备运行状态通过告警通道上传至省级平台；其中，告警通道使用数据通道；
省级平台层，用于将接收到的设备告警信息及实时视频进行展示。
本发明的第二个方面提供一种信道分离的变电站设备运行状态全景监控***的监控方法。
一种信道分离的变电站设备运行状态全景监控***的监控方法，包括：
采集变电站内三维全景数据及设备实时运行数据且均经数据通道上传至地市级平台层，及采集变电站内实时视频并经视频通道上传至地市级平台层；其中，数据通道视频通道相互独立部署；
地市级平台层存储并分析接收到的数据，将变电站内实时视频经视频通道上传至省级平台层进行展示，将分析后的设备运行状态通过告警通道上传至省级平台进行展示；其中，告警通道使用数据通道。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
(1)创新性提出了变电站设备运行状态全景监控技术，设计了视频通道与测量告警数据通道分离架构，解决了视频监控数据与实时测量信息共用通道时数据拥堵，数据丢失及互相干扰问题，实现了变电站设备运行状态数据的完整性，提高了变电站的全景监控准确性。
(2)创新性提出了实时全景监控方法，设计了三维全景画面及视频实时传输技术，解决了运行人员监视手段不直观问题，实现了全景数据传输及变电站的无人值守，提高了变电站设备运行状态评估的直观及全面性。
附图说明
构成本发明的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。
图1是本发明实施例的一种信道分离的变电站设备运行状态全景监控***结构示意图。
图2是本发明实施例的采集全景数据画面的摄像头摆放位置示意图。
图3是本发明实施例的采集全景数据画面示意图。
图4是本发明实施例的变电站设备运行状态全景监控规约示意图。
图5是本发明实施例的104报文分类流程图。
具体实施方式
下面结合附图与实施例对本发明作进一步说明。
应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本发明提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本发明的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
结合图1所示，本实施例的信道分离的变电站设备运行状态全景监控***，包括三个层级，分别为站控层监控***、地市级平台层和省级平台层。其中，站控层监控***、地市级平台层和省级平台层分别部署在地方变电站、地市公司运维室、省公司运维室。
<站控层监控***>
站控层监控***用于采集变电站内三维全景数据及设备实时运行数据且均经数据通道上传至地市级平台层，及采集变电站内实时视频并经视频通道上传至地市级平台层；其中，数据通道视频通道相互独立部署。
本实施例将实时三维全景数据通道(数据通道)与实时视频通道(视频通道)相互独立部署，避免相互干扰。数据通道使用100M及以上带宽，视频通道使用1000M及以上带宽。
其中，站控层监控***进行数据展示，三维全景数据的采集与对上层转发，实时数据的采集与对上层转发，实时视频的采集与对上层转发。
具体地，站控层监控***进行三维全景数据采集与转发。使用全景摄影机对电力主设备(如变压器、刀闸、断路器等)进行全景图像拍摄，生成设备三维全景图像。并在些基础上附加主设备铭牌信息，摄像机焦距、摄像机位置、光圈、变压器尺寸等参数，生成三维全景数据文件(二进制文件)。对全景数据采用无损压缩算法进行压缩，生成压缩后的全景数据，以减少全景图片及数据的存储及传输所用带宽。全景摄影机一种摆放位置如图2所示。
站控层监控***使用扩展的104协议将压缩后的全景数据以二进制文件格式传送至地市级平台层数据库。
站控层监控***进行全景数据、实时数据采集。用规约转换器(协议转换器)对站内的传感器、在线监测等设备进行数据采集，以标准61850通信协议，上送至站控层监控***。站控层***收到数据后，需要进行预处理，包括运算(系数，偏移，取反，使用公式计算等)，过滤(突变、死区处理、抖动处理)等，生成实时数据单元(Data Unit,DU)，存储在内存中。将全景采集装置上送的实时数据单元DU、对应其采集物理位置的三维坐标数据、关联摄像头ID进行拼接，存储在内存中，形成全景扩展的实时数据单元(Paranoma Extended DataUnit,PE-DU)。
如图5所示，站控层监控***使用扩展的104协议进行向上级平台的转发。具体方法是：将DU从内存中取出，组成104标准的应用规约数据单元(ApplicationProtocolDataUnit,APDU)；将PE-DU从内存中取出，组成104全景扩展的应用规约数据单元(Paranoma Extanded APDU,PE-APDU)，PE-APDU的数据格式如下：
类型标识(TI)＝189
信息体地址：3字节
全景信息类型：1字节：0遥信，1遥测
位置坐标：4字节x,y,z,共12字节
上送时间：7字节
全景数据：遥测4字节，遥信2字节
在其他可选实施例中，站控层监控***可接受标准104控制命令，实现平台层的远程控制。
具体地，站控层监控***进行实时视频采集与转发，如使用视频接口对硬盘录像机、摄像头等视频设备进行采集，并对视频进行转发。视频接采集与转发接口包括但不限于：ONVIF,RTSP,SIP，B接口等。
在具体实施中，站控层监控***配有显示屏、输入、输出设备具备对告警数据、展示功能。有条件的可配置三维展示屏，实现实时全景数据的就地展示。
<地市级平台层>
地市级平台层用于存储并分析接收到的数据，将变电站内实时视频经视频通道上传至省级平台层，将分析后的设备运行状态通过告警通道上传至省级平台；其中，告警通道使用数据通道。例如：告警通道100M带宽。
地市级平台作为数据存储中心，进行实时全景数据的存储，历史数据存储，视频数据存储。
地市级平台将站控层三维全景数据解压缩后，还原全景图像与附加信息，并存入全景数据库。将收到的104报文根据TI进行分类，如图5所示：
分类后，进行数据处理，对遥信告警信息、遥测信息进行统计，存入历史数据库。
地市级平台配有展示屏、输入、输出设备，将收到的全景信息与全景数据库中的全景图像信息进行叠加，生成实时全景画面，并进行分析与展示。分析功能包括：统计设备告警次数，遥测量值越限次数，以告警次数，遥测量越限次数为指标评估设备运行状态，定期生成报告。
展示功能包括：在监控画面设置“运行状态”分页面，当用户点击时，以三维方式实时显示设备运行情况的评估结果，以颜色进行区分。当鼠标移到相应设备时，可显示评估结果及依据，如图3所示。
地市级平台将分析后的设备运行状态通过告警通道上传至省级平台，数据传输格式采用476规约，如图4所示。
地市级平台层将收到的视频图像以大屏进行展示。视频图像用于告警验证。
<省级平台层>
具体地，省级平台层配有展示屏、输入、输出设备，将收到的设备告警信息、实时视频进行展示。
本实施例提出了一种信道分离的变电站设备运行状态全景监控***，采用变电站数据纵向链条串联技术，将变电站内三维全景数据及设备实时运行数据依次沿站控层监控***、地市级平台层至省级平台层传输，设计了视频通道与测量告警数据通道分离架构，解决了目前视频监控数据与实时测量信息共用通道时数据拥堵、数据丢失及互相干扰问题。
本实施例的信道分离的变电站设备运行状态全景监控***的监控方法，包括：
采集变电站内三维全景数据及设备实时运行数据且均经数据通道上传至地市级平台层，及采集变电站内实时视频并经视频通道上传至地市级平台层；其中，数据通道视频通道相互独立部署；
地市级平台层存储并分析接收到的数据，将变电站内实时视频经视频通道上传至省级平台层进行展示，将分析后的设备运行状态通过告警通道上传至省级平台进行展示；其中，告警通道使用数据通道。
本实施例设计了视频通道与测量告警数据通道分离架构，实现了实时视频与测量数据互不干扰。为解决运行人员监视手段不够直观的问题，提出了实时全景监控的技术，在标准电力104规约的基础上进行扩展，可复用现有的测量数据通道，实现了全景数据的传输。
本实施例的信道分离的变电站设备运行状态全景监控***使得地市级平台层的运维人员可以打破地理空间的限制，通过实时三维全景画面、实时视频，更直观掌握变电站运行情况，使无人值守变电站成为可能。由于对传统规约进行了复用与扩展，可方便对现有***进行升级，减少了施工成本。
本实施例提出了实时全景监控方法，解决了运行人员监视手段不直观问题，在标准电力规约的基础上扩展，复用现有测量数据通道，实现全景数据传输，通过实时三维全景画面及实时视频，对变电站设备运行状态进行直观及全面评估，向设备下发遥控及联动命令，通过遥信反馈及视频画面进行遥控操作验证，实现了变电站无人值守。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种信道分离的变电站设备运行状态全景监控***，其特征在于，包括：
站控层监控***，用于采集变电站内三维全景数据及设备实时运行数据且均经数据通道上传至地市级平台层，及采集变电站内实时视频并经视频通道上传至地市级平台层；其中，数据通道视频通道相互独立部署；
地市级平台层，用于存储并分析接收到的数据，将变电站内实时视频经视频通道上传至省级平台层，将分析后的设备运行状态通过告警通道上传至省级平台；其中，告警通道使用数据通道；
省级平台层，用于将接收到的设备告警信息及实时视频进行展示。
2.如权利要求1所述的信道分离的变电站设备运行状态全景监控***，其特征在于，数据通道使用100M及以上带宽，视频通道使用1000M及以上带宽；告警通道使用数据通道。
3.如权利要求1所述的信道分离的变电站设备运行状态全景监控***，其特征在于，站控层监控***使用扩展的104协议的相关标准将压缩后的三维全景数据以二进制文件格式传送至地市级平台层。
4.如权利要求1所述的信道分离的变电站设备运行状态全景监控***，其特征在于，所述站控层监控***采用规约转换器对传感器、在线监测设备等进行数据采集，规约转换器将采集到的数据统一转换为标准61850通信规约，上送至站控层监控***。
5.如权利要求1所述的信道分离的变电站设备运行状态全景监控***，其特征在于，所述站控层监控***，还用于站接受标准104控制命令，实现平台层的远程控制。
6.如权利要求1所述的信道分离的变电站设备运行状态全景监控***，其特征在于，所述站控层监控***，还用于采集的设备实时运行数据进行预处理，生成告警信息，使用标准104协议将采集后的设备实时运行数据分为遥测和遥信进行转发。
7.如权利要求1所述的信道分离的变电站设备运行状态全景监控***，其特征在于，所述地市级平台，用于将接收到的三维全景数据解压缩后，还原全景图像与附加信息，并存入全景数据库。
8.如权利要求7所述的信道分离的变电站设备运行状态全景监控***，其特征在于，所述地市级平台，用于将收到的实时三维全景数据进行分类：全景信息，遥测，遥信；分类后，进行数据处理，对遥信告警信息及遥测信息进行统计，存入历史数据库。
9.如权利要求1所述的信道分离的变电站设备运行状态全景监控***，其特征在于，所述地市级平台，用于将收到的三维全景数据与全景数据库中的全景图像信息进行叠加，生成实时全景画面并进行分析与展示。
10.一种如权利要求1-9中任一项所述的信道分离的变电站设备运行状态全景监控***的监控方法，其特征在于，包括：
采集变电站内三维全景数据及设备实时运行数据且均经数据通道上传至地市级平台层，及采集变电站内实时视频并经视频通道上传至地市级平台层；其中，数据通道视频通道相互独立部署；
地市级平台层存储并分析接收到的数据，将变电站内实时视频经视频通道上传至省级平台层进行展示，将分析后的设备运行状态通过告警通道上传至省级平台进行展示；其中，告警通道使用数据通道。
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