CN114675584A - 一种基于大数据分析的电力设备监控装置及监控*** - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于大数据分析的电力设备监控装置及监控***，包括：数据采集单元，包括传感器组和进行信号预处理的转换模块；数据存储单元，包括数据库且数据库内有记录日志；动态预警单元，包括动态监测模块，动态监测模块通过对比转换模块发送的数据值和其内存的安全阈值后以选择发出第一信号；静态预警单元，包括静态监测模块，静态监测模块提取数据库内的记录日志并设置检修时间，静态监测模块在达到检修时间后发出第二信号；数据处理单元，包括中央处理器；数据传输单元，包括GSM通信模块。本发明采用静态监控和动态监控双重监控对电力设备的各项性能进行全面监控，便于电力工程师快速确定所需监测或维护的电力设备，提高监测效率。

Description

一种基于大数据分析的电力设备监控装置及监控***

技术领域

本发明涉及电力设备监控技术领域，尤其涉及一种基于大数据分析的电力设备监控装置及监控***。

背景技术

随着我国经济的发展，人民物质水平的提高以及工业产出的提高，各行各业对电力需求都在逐步加大，特别是经济发达地区，用电量极高，因而，我国需要匹配有更强大的电力工业。当前的发展，电网的容量越来越大，输送的距离越来越远，输电线路的电压等级也在不断提高，高压变电站和架空输电线路的建设规模都不端扩大。其中，无论是家庭还是企业，在每一个中转枢纽处都有对应的电力设备用于电力传输。

电力设备一般包括高压开关柜及其内部高压设备(如断路器、PT、CT、母排、电缆接头等)，高压开关柜及其内部高压设备运行可靠性直接影响电力工业的正常生产。但是，这些设备在运行中，不可避免地受到电、热、机械和环境等各种因素的影响，其绝缘介质不断劣化或者高压设备逐步老化，使电力设备运行状态不佳，甚至发生各种故障，引起局部乃至大面积停电，造成巨大的直接或间接经济损失。引发上述问题的原因有很多，比如局部放电、电缆短路、接触不良等，但是这些问题需要电力工程师去解决，庞大的输电线路和电力设备量，使得日常单纯的维护的工作都非常难以实行，电力工程师无法高效监控和维护庞大的电力设备。

发明内容

本发明的目的一是提供一种基于大数据分析的电力设备监控装置，具有静态监控和动态监控双重监控、预警能力提高和主动报送的优点。

本发明是通过以下技术方案得以实现的：

一种基于大数据分析的电力设备监控装置，包括：数据采集单元，包括安装在电力设备中的传感器组和对传感器组采集实时信号以进行信号预处理的转换模块，传感器组与转换模块连接，其中，传感器组用于采集电力设备运行中产生的局部放电、温度、带电状态及故障状态的实时信号；数据存储单元，包括用于存储数据值的数据库，数据库与转换模块连接并记录转换模块发送的数据值，数据库内形成有电力设备各项数据值的记录日志；动态预警单元，包括与转换模块连接的动态监测模块，动态监测模块通过对比转换模块发送的数据值和其内存的安全阈值后以选择发出第一信号；静态预警单元，包括静态监测模块，静态监测模块提取数据库内的记录日志并设置检修时间，静态监测模块在达到检修时间后发出第二信号；数据处理单元，包括用于接收第一信号和第二信号的中央处理器；数据传输单元，包括与中央处理器连接的GSM通信模块，GSM通信模块将信号通过无线传输至监控中心。

通过采用上述技术方案，可对电力设备的各个状态进行数据收集，完成有效的数据记录后从而便于定期监控，采用静态监控和动态监控双重监控对电力设备的各项性能进行全面监控，其中，动态监测模块可在电力设备的某一不稳定状态触发其内部安全协议后即通过中央处理器将上述信息发送，静态监测模块可在电力设备的某一器件预期检修时间临界后即通过中央处理器将上述信息发送，最终被监控中心接收。监控中心经过数据筛选后，部分电力设备由被动转主动后从而向电力工程师报送需要维护的信号，便于电力工程师快速确定所需监测或维护的电力设备，进而提高监测效率。

进一步设置为：电力设备监控装置还包括摄像单元，摄像单元包括设置在电力设备内的摄像头、控制器和有线传输模块，且摄像头、控制器和有线传输模块依次电连接，其中，摄像头用于获取电力设备内部的实时影像，摄像单元受控于中央处理器，中央处理器在发送信号前将摄像头采集到的影像信息发送至监控中心。

通过采用上述技术方案，中央处理器接收到第一信号和第二信号中任意一个信号时，其会通过摄像单元提取该电力设备的影像信息，从而精准获取该电力设备的所需检测时段的实时影像，进而实时影像被提取。

进一步设置为：传感器组包括电容耦合式传感器、无线无源温度传感器、短路电流传感器和接地电流传感器，电容耦合式传感器用于采集电力设备内的局放信号，无线无源温度传感器用于采集电力设备内的温度信号，短路电流传感器用于采集电力设备内的短路故障信号，接地电流传感器用于采集电力设备内的接地故障信号。

通过采用上述技术方案，电容耦合式传感器可对电力设备内的局部放电进行监测，无线无源温度传感器可对电力设备内的温度进行监测，短路电流传感器和接地电流传感器可对电力设备内的电流异常进行监测。

进一步设置为：转换模块对局放信号、温度信号、短路故障信号和接地故障信号后进行数字滤波、信号放大，再进行A/D转换后录入数据库中。

通过采用上述技术方案，为了避免外部噪音、接触不稳定的干扰，转换模块对传感器采集的信号进行预处理。

进一步设置为：动态监测模块中的安全阈值为电力设备在局部放电、温度、带电状态及故障状态的安全临界点，当任意一个数据值超过安全阈值，动态监测模块向中央处理器发送第一信号，当所有数据值在安全阈值内，动态监测模块保持静默。

通过采用上述技术方案，针对不同电力设备和不同的安设地点，电力设备内部的各项安全阈值的选择可以根据电力工程师的经验进行调整。

进一步设置为：数据库还设置有手动写入模块，可对电力设备中器件维护、器件更换、器件添加、器件拆除进行手动记录并输入至数据库中。

通过采用上述技术方案，当维护完成后，手动写入新的记录日志后会覆盖旧的记录日志，从而静态监测模块重新调整检修时间。

进一步设置为：静态监测模块从记录日志中抽象出统一类型的数据，并对数据进行分类，同等类型的数据作为后续分析的基础；对同等类型的数据进行提取，并根据该数据的特性设置对应的检修时间；在任意一个检修时间临界时，静态监测模块向中央处理器发送第二信号。

通过采用上述技术方案，记录日志会对电力设备内部的局部放电情况、温度情况、电流情况进行分类并根据分类情况设置不同的检修时间，每次检修时间到临后都对将所有实时内容发送给中央处理器。

进一步设置为：记录日志内容还包括有器件指定的安全检修时间，器件定期的维护时间，历史记录中容易发生险情的时间。

本发明的目的二是提供一种基于大数据分析的电力设备监控***，具有大数据分析、定点监控的优点。

本发明是通过以下技术方案得以实现的：

一种基于大数据分析的电力设备监控***，包括至少两个如上述所述的电力设备监控装置和监控中心，与监控中心通过无线通信连接的多个移动终端，多个电力设备监控装置均同时连入监控中心，监控中心通过大数据分析将电力设备信息发送给就近移动终端且该移动终端从监控中心获取对应电力设备的影像信息、数据值和记录日志。

通过采用上述技术方案，移动终端代表现场的电力工程师，监控中心可精准将待监测的电力设备信息发送给就近的电力工程师，从而让其以最快速度到达现场实施现场检测和维护，及时高效可提高电力设备的安全性。

进一步设置为：移动终端内有GPS模块和/或北斗模块。

综上所述，本发明的有益技术效果为：

(1)通过记录日志的方式可对电力设备的运行信息和监控信息进行有效收集，根据数据信息可快速确定后续监控时常和维修日期，提高监控效率；

(2)动态监测模块可在电力设备的某一不稳定状态触发后即发出报警信息，静态监测模块可在电力设备的某一器件预期检修时间临界后即发出预警信息，通过动态监测和静态监测双重监测从而提高对电力设备的监控强度；

(3)通过电力设备主动向电力工程师报送监测或者维护信息，通过监控中心发送给就近移动终端，从而实现及时跟进。

附图说明

图1是实施例一的示意图；

图2是实施例二的示意图。

附图标记：1、数据采集单元；11、转换模块；12、电容耦合式传感器；13、无线无源温度传感器；14、短路电流传感器；15、接地电流传感器；2、数据存储单元；21、数据库；22、手动写入模块；3、动态预警单元；31、动态监测模块；4、静态预警单元；41、静态监测模块；5、数据处理单元；51、中央处理器；6、数据传输单元；61、GSM通信模块；7、监控中心；8、摄像单元；81、摄像头；82、控制器；83、有线传输模块；9、移动终端。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。

参照图1，一种基于大数据分析的电力设备监控装置，包括数据采集单元1、数据存储单元2、动态预警单元3、静态预警单元4、数据处理单元5、数据传输单元6和摄像单元8。

数据采集单元1包括安装在电力设备中的传感器组，每一个电力设备内部都可以设置有一个或者多个传感器组，传感器组用于采集电力设备运行中产生的局部放电、温度、带电状态及故障状态的实时信号。传感器组包括电容耦合式传感器12、无线无源温度传感器13、短路电流传感器14和接地电流传感器15。电容耦合式传感器12用于采集电力设备内的局放信号，可对电力设备内的局部放电进行监测；无线无源温度传感器13用于采集电力设备内的温度信号，可对电力设备内的温度进行监测；短路电流传感器14用于采集电力设备内的短路故障信号，接地电流传感器15用于采集电力设备内的接地故障信号，可对电力设备内的电流异常进行监测。数据采集单元1还包括转换模块11，转换模块11同时与电容耦合式传感器12、无线无源温度传感器13、短路电流传感器14和接地电流传感器15连接并用于接收局放信号、温度信号、短路故障信号和接地故障信号。转换模块11对局放信号、温度信号、短路故障信号和接地故障信号后进行数字滤波、信号放大，再进行A/D转换生成各种类型数据值并发送给数据存储单元2。为了避免外部噪音、接触不稳定的干扰，转换模块11对传感器采集的信号进行预处理。

数据存储单元2，包括数据库21，数据库21与转换模块11连接并记录转换模块11发送的数据值，数据库21用于存储各种类型数据值。数据库21内形成有电力设备各项数据值的记录日志，数据库21可以选择为硬盘处理器并设置有接口。数据库21还设置有与其接口连接的手动写入模块22，电力工程师可在完成对电力设备中器件维护、器件更换、器件添加、器件拆除后，对时间和器件类型进行手动记录并输入至数据库21中。记录日志内容还包括有器件指定的安全检修时间，器件定期的维护时间，历史记录中容易发生险情的时间，上述时间均可手动输入。

动态预警单元3，包括动态监测模块31，动态监测模块31内部自带有处理器并且动态监测模块31与转换模块11电连接，动态监测模块31通过对比转换模块11发送的数据值和其内存的安全阈值后以选择发出第一信号，第一信号为报警信息。其中，动态监测模块31中的安全阈值为电力设备在局部放电、温度、带电状态及故障状态的安全临界点，当任意一个数据值超过安全阈值，动态监测模块31向下文所述的中央处理器51发送第一信号，当所有数据值在安全阈值内，动态监测模块31保持静默。针对不同电力设备和不同的安设地点，比如高压开关柜和低压开关柜，比如高原和平原，同一类型器件的安全阈值不尽相同，在本实施例中，电力设备内部的各项安全阈值的选择可以根据电力工程师的经验进行调整。

静态预警单元4，包括静态监测模块41，静态监测模块41提取数据库21内的记录日志并设置检修时间，静态监测模块41在达到检修时间后发出第二信号，第二信号为预警信息，动态监测模块31内部自带有处理器。静态监测模块41的具体工作模式为：从记录日志中抽象出统一类型的数据，并对数据进行分类，同等类型的数据作为后续分析的基础；对同等类型的数据进行提取，并根据该数据的特性设置对应的检修时间；在任意一个检修时间临界时，静态监测模块41向下文所述的中央处理器51发送第二信号。记录日志会对电力设备内部的局部放电情况、温度情况、电流情况进行分类并根据分类情况设置不同的检修时间，每次检修时间到临后都对将所有实时内容发送给中央处理器51。静态预警单元4可在确定时间向电力工程师提供主动的监测提醒。

数据处理单元5，包括中央处理器51，用于接收第一信号和第二信号的中央处理器51。

摄像单元8，包括设置在电力设备内的摄像头81、控制器82和有线传输模块83，摄像头81、控制器82和有线传输模块83依次电连接，其中，摄像头81用于获取电力设备内部的实时影像，摄像单元8受控于中央处理器51，中央处理器51在发送信号前将摄像头81采集到的影像信息发送至监控中心7。中央处理器51接收到第一信号和第二信号中任意一个信号时，其会通过摄像单元8提取该电力设备的影像信息，从而精准获取该电力设备的所需检测时段的实时影像，进而实时影像被提取，最终电力设备的影像信息、数据值和记录日志被上传到监测中心。由于摄像头81稳定性和工作时长受限，上述方式可合理利用摄像头81的性能，避免了无谓的拍摄。

数据传输单元6，包括与中央处理器51连接的GSM通信模块61，GSM通信模块61将信号通过无线传输至监控中心7。

实施例二

参照图2，一种基于大数据分析的电力设备监控***，包括监控中心7，监控中心7无线连接有至少两个电力设备监控装置，与监控中心7通过无线通信连接的还有多个移动终端9，监控中心7采用云平台，移动终端9内有GPS模块和/或北斗模块并且移动终端9可将其地理信息实时上传监控中心7中，监控中心7通过大数据分析将电力设备信息发送给就近移动终端9且该移动终端9从监控中心7获取对应电力设备的影像信息、数据值和记录日志。本实施例中，移动终端9代表现场的电力工程师，监控中心7可精准将待监测的电力设备信息发送给就近的电力工程师，从而让其以最快速度到达现场实施现场检测和维护，完成及时的监测，也能提高电力设备的运行安全性。

本发明的有益效果为：

本发明通过对电力设备的运行和监控进行数据收集，从而完成大数据的整合，形成有效记录后方便设置监控时间；采用静态监控和动态监控双重监控对电力设备中各项器件的性能进行全面监控，动态监测模块31可在电力设备的某一不稳定状态触发其内部安全协议后即通过中央处理器51将报警信息发送，静态监测模块41可在电力设备的某一器件预期检修时间临界后即通过中央处理器51将预警信息发送，通过监控中心7合理分配资源，提高现场监控效率和维护效率。本发明中，部分电力设备可由被动转主动并向电力工程师报送需要监测或者维护的信息，从而便于电力工程师快速确定所需监控的电力设备。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，并非依此限制本发明的保护范围，故：凡依本发明的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种基于大数据分析的电力设备监控装置，其特征在于，包括：

数据采集单元(1)，包括安装在电力设备中的传感器组和对传感器组采集实时信号以进行信号预处理的转换模块(11)，传感器组与转换模块(11)连接，其中，传感器组用于采集电力设备运行中产生的局部放电、温度、带电状态及故障状态的实时信号；

数据存储单元(2)，包括用于存储数据值的数据库(21)，数据库(21)与转换模块(11)连接并记录转换模块(11)发送的数据值，数据库(21)内形成有电力设备各项数据值的记录日志；

动态预警单元(3)，包括与转换模块(11)连接的动态监测模块(31)，动态监测模块(31)通过对比转换模块(11)发送的数据值和其内存的安全阈值后以选择发出第一信号；

静态预警单元(4)，包括静态监测模块(41)，静态监测模块(41)提取数据库(21)内的记录日志并设置检修时间，静态监测模块(41)在达到检修时间后发出第二信号；

数据处理单元(5)，包括用于接收第一信号和第二信号的中央处理器(51)；

数据传输单元(6)，包括与中央处理器(51)连接的GSM通信模块(61)，GSM通信模块(61)将信号通过无线传输至监控中心(7)。

2.根据权利要求1所述的一种基于大数据分析的电力设备监控装置，其特征在于，电力设备监控装置还包括摄像单元(8)，摄像单元(8)包括设置在电力设备内的摄像头(81)、控制器(82)和有线传输模块(83)，且摄像头(81)、控制器(82)和有线传输模块(83)依次电连接，其中，摄像头(81)用于获取电力设备内部的实时影像，摄像单元(8)受控于中央处理器(51)，中央处理器(51)在发送信号前将摄像头(81)采集到的影像信息发送至监控中心(7)。

3.根据权利要求1所述的一种基于大数据分析的电力设备监控装置，其特征在于，传感器组包括电容耦合式传感器(12)、无线无源温度传感器(13)、短路电流传感器(14)和接地电流传感器(15)，电容耦合式传感器(12)用于采集电力设备内的局放信号，无线无源温度传感器(13)用于采集电力设备内的温度信号，短路电流传感器(14)用于采集电力设备内的短路故障信号，接地电流传感器(15)用于采集电力设备内的接地故障信号。

4.根据权利要求3所述的一种基于大数据分析的电力设备监控装置，其特征在于，转换模块(11)对局放信号、温度信号、短路故障信号和接地故障信号后进行数字滤波、信号放大，再进行A/D转换后录入数据库(21)中。

5.根据权利要求1所述的一种基于大数据分析的电力设备监控装置，其特征在于，动态监测模块(31)中的安全阈值为电力设备在局部放电、温度、带电状态及故障状态的安全临界点，当任意一个数据值超过安全阈值，动态监测模块(31)向中央处理器(51)发送第一信号，当所有数据值在安全阈值内，动态监测模块(31)保持静默。

6.根据权利要求1所述的一种基于大数据分析的电力设备监控装置，其特征在于，数据库(21)还设置有手动写入模块(22)，可对电力设备中器件维护、器件更换、器件添加、器件拆除进行手动记录并输入至数据库(21)中。

7.根据权利要求6所述的一种基于大数据分析的电力设备监控装置，其特征在于，静态监测模块(41)从记录日志中抽象出统一类型的数据，并对数据进行分类，同等类型的数据作为后续分析的基础；对同等类型的数据进行提取，并根据该数据的特性设置对应的检修时间；在任意一个检修时间临界时，静态监测模块(41)向中央处理器(51)发送第二信号。

8.根据权利要求1所述的一种基于大数据分析的电力设备监控装置，其特征在于，记录日志内容还包括有器件指定的安全检修时间，器件定期的维护时间，历史记录中容易发生险情的时间。

9.一种基于大数据分析的电力设备监控***，其特征在于，包括至少两个如权利要求1-8中任意一项所的电力设备监控装置和监控中心(7)，与监控中心(7)通过无线通信连接的多个移动终端(9)，多个电力设备监控装置均同时连入监控中心(7)，监控中心(7)通过大数据分析将电力设备信息发送给就近移动终端(9)且该移动终端(9)从监控中心(7)获取对应电力设备的影像信息、数据值和记录日志。

10.根据权利要求9所述的一种基于大数据分析的电力设备监控***，其特征在于，移动终端(9)内有GPS模块和/或北斗模块。

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