CN114142614A - 一种基于sd-wan网络的高速公路配电房智能运维管理*** - Google Patents

一种基于sd-wan网络的高速公路配电房智能运维管理*** Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于SD‑WAN网络的高速公路配电房智能运维管理***。本发明通过SD‑WAN网络部署,提供各管理中心与配电房分支、管理中心与企业数据中心、配电房分支与云之间提供全场景随需互联,并通过配电房监测终端配置,智能选路与智能加速、智能运维,满足计量、生产业务、电气、环境等测量需求,解决配电房多终端、多通道等资源浪费问题,提高配电设备现场监测能力和数据分析应用能力。

Description

一种基于SD-WAN网络的高速公路配电房智能运维管理***
技术领域
本发明涉及一种运维管理***,具体是一种基于SD-WAN网络的高速公路配电房智能运维管理***。
背景技术
高速公路通常有隧道、收费站、管理中心等配电房,分布面广、设备量大、运行环境复杂、运维管理困难,其内部管理的业务***采用“烟囱式”数据架构且数据模型不统一,难以支持多源数据融合分析与智能运维,亟需对配电房进行综合智能化和数字化改造。
目前缺陷:
(1)高速配电房巡检效率低,运维成本高。配电房设备分散、设备类型较多,无集中监控、显示、告警、管理功能的终端设备,巡检时查看报警、查看状态、设置参数时必须对各个设备逐一进行,操作复杂。
(2)没有本地智能化处理。当前模式采集的数据基本上传到子站或主站,由子站或主站判断后再下发命令,效率低、响应慢、无效数据量大,信息流量费用高。
(3)要么没有管理***,要么是烟囱式数据架构,缺少统一平台。配电房各业务***各自为政,运检、计量数据上传各自不同主站,另外大多数动环、视频***未上传主站,无法集中监控管理,更谈不上智能运维、大数据分析。
(4)传统WAN架构封闭,高速运营企业WAN难以实现多云多网互联,随着数字化转型的不断推进,未来几年内,运营企业业务云端部署的形势加剧发展,企业的传统分支、总部等,还需要更加开放和灵活地连接到Internet、公有云以及SaaS应用,新形势下,如何高效、快捷地实现企业WAN的多网互联,承载高速运营企业庞大、复杂的组织和业务互联诉求,成为企业能否成功完成数字化变革的关键。
发明内容
本发明针对现有技术的不足,提供了一种基于SD-WAN网络的高速公路配电房智能运维管理***。
本发明所述高速公路配电房内包含10kV开关柜、变压器、视频监控设备、环境与安防监控设备、物联网关。
在所述10kV开关柜内设置有局放监测设备;
在所述变压器上设置温度传感器和散热风机,用于监测变压器运行状况,风机与温度传感器联动,改善变压器运行环境;
所述视频监控设备采用导轨式视频监控,由室内挂轨机器人执行监控行为;
所述环境与安防监控设备设置有烟雾传感器、门禁单元、SF6气体检测单元;
物联网关与监测设备南向通信方式采用RS485与LoRa,物联网关与云平台通信的方式采用WIFI方式。
基于上述硬件构成,该运维管理***软件部分由应用层、平台层、网络层、边缘层、终端层构成;
所述应用层针对具体业务应用的管理;
所述平台层采用电力物联网平台,提供南向终端设备管理、联接管理、应用使能;
所述网络层:配置SD-WAN使无序的、不可预测的、黑匣子变得有序和可预测;
所述边缘层:分布于配网各个节点的智能网关。
运维管理***的数据融合与处理过程为:
将设备相关的数据进行融合预处理,提取故障的设备数据故障表及相关数据,利用FC故障成本计算方式计算该设备货币化的风险值;
提取故障表中的设备数据,利用大数据C5.0/RoughSets算法以货币化的风险值作为目标获取能够在线衡量不同设备风险值的模型;
根据风险量化值排序提取风险值靠前的设备组,然后在该组中由专家根据经验对设备的状态、设备寿命以及运维检修进行评分,评分靠前的则提升检修优先级;
最后由约束条件来进一步调整运维检修策略。根据C5.0可以获取影响不同设备风险值的决策树,根据树的节点可以看出使得设备风险值增加的影响因素,为进一步运维检修提供参考。
本发明的有益效果:通过SD-WAN网络部署,提供各管理中心与配电房分支、管理中心与企业数据中心、配电房分支与云之间提供全场景随需互联,并通过配电房监测终端配置,智能选路与智能加速、智能运维,满足计量、生产业务、电气、环境等测量需求,解决配电房多终端、多通道等资源浪费问题,提高配电设备现场监测能力和数据分析应用能力。
附图说明
图1为本发明的硬件结构图;
图2为本发明的软件平台架构;
图3为智能运维检修决策图。
具体实施方式
如图1所示,配电房设备包含10kV开关柜、变压器、400V低压开关柜、视频设备、环境设备、安防设备等,具体到不同配电房,接入管理设备类型不会一致,因此,需要将配电房设备按照上述方式进行归类,在进行配电房智能化改造时,可按实际需求分块进行改造,并分块接入智能信息***进行管理,实现配电房智能化改造的定制化、标准化。
(1)10kV开关柜改进
配电房高压开关柜一般情况下不建议停电改造。如果设备已有多功能仪表及微机保护装置,可直接进行数据采集,如无智能采集装置,则整体更换。
(2)变压器改进
变压器智能化主要是通过监测中压侧、低压侧数据,评估变压器运行效率、空载损耗率、运行负载,确保变压器安全可靠运行。同时,加装温度传感器、散热风机,监测变压器运行状况,风机与温度传感器联动,改善变压器运行环境。
(3)400V开关柜改机
整体更换或新建配电房的低压开关柜可采用智能型低压设备,方便直接接入智能配电运营管理平台,实时对低压配电***的电流、电压、有功、无功、功率因数、电度、开关量实时监测,必要时,可进行远程遥控(需加装电动操作机构)。
普通低压开关柜根据设备实际情况,利用原有柜进行升级改造,加装智能采集装置,采集回路电量、开关量、电缆温度等信号,数据采集采用无线通讯,与服务器实现遥测、遥信功能。
(4)视频监控改进
采用导轨式视频监控***,由室内挂轨机器人本体、轨道平台、供电平台、通信平台、定位模块、后台监控平台等组成,搭载红外热成像、局部放电监测仪。***采用无线通信,挂轨机器人上的工控机和视频装置通过以太网连接到无线集线器上。机器人与第三方设备具备互相通信的功能。同时,机器人检测到环境数据异常需要与第三方设备进行交互响应时,将通过共有的网络平台,将控制指令发送给风机、灯光等,实现第三方设备的智能控制。
(5)环境与安防设备改进
根据配电房管理需求,可以加装烟雾、门禁、SF6气体检测、环境、风机等辅助管理设备,为配电房安全运行提供保障。设备采用无线通信方式,接入云台。
(6)现场通信方案
物联网关与监测设备南向通信方式采用RS485与LoRa综合使用的解决方案,物联网关与云平台通信的方式采用WIFI方式,现场布线简单,结构清晰。
如图2所示,智能配电房,综合运用物联网、大数据、云计算等现代技术,将配电房的智能配电设备或经智能化升级改造后的传统配电设备的运行数据接入云管理平台,同时对配电房视频、环境、安防等辅助设备监控管理,提高配电房的运维管理效率;通过对监测设备的大数据分析,使供电设备能够实现智能化自我诊断,对存在的安全隐患,第一时间进行消缺,提高用电安全。
基于电力物联网的智能配电房架构由应用层、平台层、网络层、边缘层、终端层构成。
应用层:针对具体业务应用的管理***,例如智能配电房管理***、资产管理***、生产监控中心等。
平台层:电力物联网平台,提供南向终端设备管理、联接管理、应用使能,具体功能参考华为IoT平台特性。
网络层:配置SD-WAN使无序的、不可预测的、黑匣子(WAN)变得有序和可预测,并摆脱传统物理资源的限制(如专线光纤等),智能网关支持有线光纤、无线传输方式。
云数据中心通过云化基础设施,向下联结终端应用,向上支撑数字平台,打造数字化转型管理IT平台,支撑数字化转型需求。通过云基础服务和高阶服务,构建数字平台,提供大数据能力、视频服务能力、IOT能力、统一通信、AI、融合集成等能力等。
边缘层:分布于配网各个节点的智能网关,例如配电房智能网关,实现本地多种类型传感器接入、设备管理、本地智能,与IoT平台协同工作,即端云协同;
智能网关侧重于本地快速响应业务需求,同时过滤处理大量无效数据,IoT物联网平台侧重于长周期、大数据***分析,实现***协同判断、人工智能等。
终端层:包括各种终端设备,例如传感器、检测设备等,智能网关支持海量异构终端快速接入;同时华为也提供国产IC/操作***、通信模组,支持和合作或判合作开发新型物联网传感器设备等。
如图3所示,配电房设备设施智能运维检修决策:
利用大数据技术手段统筹不同信息数据,从全维度上提供高速公路配电房设备的运维决策方案。首先将设备相关的数据进行融合预处理,提取故障的设备数据故障表及相关数据,利用FC故障成本计算方式计算该设备货币化的风险值。提取故障表中的设备数据,利用大数据C5.0/RoughSets(粗糙集)算法以货币化的风险值作为目标获取能够在线衡量不同设备风险值的模型。该量化模型中的状态检测也是重要的构成部分,需要有效的偏差及严重程度的量化体现。
在运维检修决策中根据风险量化值排序提取风险值靠前的设备组,然后在该组中由专家根据经验对设备的状态、设备寿命以及运维检修进行评分,评分靠前的则提升检修优先级,最后由约束条件来进一步调整运维检修策略。根据C5.0可以获取影响不同设备风险值的决策树,根据树的节点可以看出使得设备风险值增加的影响因素,为进一步运维检修提供参考。在大数据的关联性分析过程中,可在风险的量化评估模块中将故障案例进行综合,利用Apriori算法关联分析可以获得频繁集,关联规则的支持度可以表示不同集合间的关联互联程度,从而获取影响设备故障的相关频繁集,也可以看出使得设备风险值增加的影响因素。
状态评价量化:
在状态监测中可根据实时状态量的偏差程度和严重程度反映设备的状态评价,其中状态量的差异性是评判设备状态的重要依据。设n(n≥5)次测量中,若某个状态量X的当前试验值的平均值
Figure BDA0003390745320000062
样本标准差为S;被评估设备的当前试验值为θx,对于偏差性劣化状态参量,差异性劣化度为
Figure BDA0003390745320000061
式中,m值根据n的大小选取,见表1。
表1状态量偏差程度评价参数选取
Figure BDA0003390745320000071
在基于故障模式的状态评估指标的基础上,结合单状态量的严重程度评估结果,一个故障模式m的危急度Cm可以由与其相关的n个单状态量表征其发生的概率综合,即
Figure BDA0003390745320000072
式中:ci为单状态量;i表征严重程度。若设备某部件发生任何一种故障模式,则该部件就处于故障状态,同一部件的各故障模式间存在串联关系,从而可得部件i严重程度与各故障模式严重程度间的关系
Figure BDA0003390745320000073
式中:Cci为部件i的危机程度,ci为该部件共n个故障模式中的第j个故障模式的严重程度,若假设同一部件的各故障模式K相同,从而可将Rci记为Rci(K)。

Claims (3)

1.一种基于SD-WAN网络的高速公路配电房智能运维管理***,所述高速公路配电房内包含10kV开关柜、变压器、视频监控设备、环境与安防监控设备、物联网关,其特征在于:
在所述10kV开关柜内设置有局放监测设备;
在所述变压器上设置温度传感器和散热风机,用于监测变压器运行状况,风机与温度传感器联动,改善变压器运行环境;
所述视频监控设备采用导轨式视频监控,由室内挂轨机器人执行监控行为;
所述环境与安防监控设备设置有烟雾传感器、门禁单元、SF6气体检测单元;
物联网关与监测设备南向通信方式采用RS485与LoRa,物联网关与云平台通信的方式采用WIFI方式;
基于上述硬件构成,该运维管理***软件部分由应用层、平台层、网络层、边缘层、终端层构成;
所述应用层针对具体业务应用的管理;
所述平台层采用电力物联网平台,提供南向终端设备管理、联接管理、应用使能;
所述网络层:配置SD-WAN使无序的、不可预测的、黑匣子变得有序和可预测;
所述边缘层:分布于配网各个节点的智能网关;
运维管理***的数据融合与处理过程为:
将设备相关的数据进行融合预处理,提取故障的设备数据故障表及相关数据,利用FC故障成本计算方式计算该设备货币化的风险值;
提取故障表中的设备数据,利用大数据C5.0/RoughSets算法以货币化的风险值作为目标获取能够在线衡量不同设备风险值的模型;
根据风险量化值排序提取风险值靠前的设备组,然后在该组中由专家根据经验对设备的状态、设备寿命以及运维检修进行评分,评分靠前的则提升检修优先级;
最后由约束条件来进一步调整运维检修策略;根据C5.0可以获取影响不同设备风险值的决策树,根据树的节点可以看出使得设备风险值增加的影响因素,为进一步运维检修提供参考。
2.根据要求1所述的一种基于SD-WAN网络的高速公路配电房智能运维管理***,其特征在于:在大数据的关联性分析过程中,可在风险的量化评估模块中将故障案例进行综合,利用Apriori算法关联分析可以获得频繁集,关联规则的支持度可以表示不同集合间的关联互联程度,从而获取影响设备故障的相关频繁集,也可以看出使得设备风险值增加的影响因素。
3.根据要求1所述的一种基于SD-WAN网络的高速公路配电房智能运维管理***,其特征在于:
在状态监测中可根据实时状态量的偏差程度和严重程度反映设备的状态评价,其中状态量的差异性是评判设备状态的重要依据;设n次测量中,n≥5,若某个状态量X的当前试验值的平均值
Figure FDA0003390745310000022
样本标准差为S;被评估设备的当前试验值为θx,对于偏差性劣化状态参量,差异性劣化度为:
Figure FDA0003390745310000021
式中,m值根据n的大小选取。
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