CN205263861U - 一种基于rfid的电力设备信息采集与管理*** - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及电力设备的状态监测与故障诊断研究、应用领域，具体涉及一种基于RFID的电力设备信息采集与管理***包括，设置于电力设备本体的射频识别电子标签，用于射频识别电子标签的移动计算终端；设置于电力设备本体的监测装置；设置于电力设备附近的温湿度传感器；设置于电力设备附近的光照强度传感器；设置于变电站中央控制室的生产管理客户端工控机；数据主干网交换机；ERP数据中心；安全生产管理***服务器；设备信息采集与管理***服务器。该***实现了基于电力物联网技术的RFID标识的设备全过程信息载体，提升了高压电力设备自动转资的数据支撑力度，促进了一次设备智能化水平的进一步提高。

Description

一种基于RFID的电力设备信息采集与管理***

技术领域

本实用新型涉及电力设备的状态监测与故障诊断研究、应用领域，具体涉及一种基于RFID的电力设备信息采集与管理***。

背景技术

输变电设备在电力***中至关重要。其中，电力主设备包括在变电站中直接用来接收或者分配电能以及与改变电能电压相关的所有设备；由于大都承受高电压，故也多属高压电器或设备，它们包括变压器、断路器、隔离刀闸、母线、互感器、电抗器、补偿电容器、避雷器等。鉴于高压设备在电网中的重要性，应确保其具备智能化的自检测的技术。随着电网朝着超高压、大容量、智能化方向发展，及时准确发现众多电力设备异常，跟踪各类型设备运行的全生命周期过程，已成为避免因其事故给生产和生活带来损失的重中之重。然而传统管理模式已逐渐在设备巡检、转资等方面暴露出一定的局限，且亟需一种新的高效、智能巡检、分析及管理设备状态信息的技术手段。

同时，射频识别(RadioFrequencyIdentification，RFID)技术作为构建“物联网”的关键技术近年来已成为研究热点，以此形成了包含感知层、网络层、应用层的基本架构，其技术特征在于体系化、数字化、网络化和可视化等，其技术优势在于全面感知、可靠传输和实时处理。但是，相较于卫生医疗、交通运输、国防军工等行业而言，电力行业虽已涉足基于RFID的电力物联网研究，但尚未在输变电设施生产运行的安全监控与电力资产优化管理方面得到有效应用。鉴于上述问题，电力设备智能巡检技术已成为应用于智能电网中设备信息采集的重要研究方向之一。其关键技术旨在通过对常规变电巡检***的改进.并结合物联网技术在智能电网中的应用，提出依托电力物联网技术的新一代电力主设备自检测的应用方案，提升高压电力设备的智能化、互动化与信息化的管理水平。

在具体应用中，该类***主要通过射频识别电子标签标识和辅助定位高压电力设备，通过移动计算设备(PDA)感知、获取设备信息，并利用部署于省级电网主站平台应用层***向全网设备运维技术人员提供查询、比较、统计、演算等分析手段。然而，在当前电力物联网的***建设、电力设备的巡检应用等方面存在如下缺陷：

电力物联网的***建设方面有待改进的内容：

1)电力物联网感知层的感知识别设备标准化、实用化水平有待提升，现场监测数据偏低，对设备、***的状态、环境尚未形成全面感知。

2)电力物联网感知层尚未统一规范的通信方式、规约，难以实现数据的规范归集、传输；并造成***建设模式粗放、终端装置接入复杂、通信链路能力低效等局面

3)物联网应用层的各***“孤岛”运行、支撑数据分散，高级应用间数据信息共享有限；并造成信息壁垒，应用效果欠佳。

电力设备的巡检等应用方面欠缺的内容：

1)智能化偏低。在巡检管理、物资管理等信息***中未将射频识别电子标签作为设备全生命周期管理的唯一标识物，且巡检任务及巡检设备中未依据设备性能和历史状态差异配置模板；致使巡检任务录入时对未检、漏检及数据异常设备的警示、提醒不足。

2)信息共享不足。目前.高压电力设备的招标采购、物流配送、安装基建、设备运维及退役报废虽大多已实现信息化管理，但各***之间存在信息壁垒，难以畅通地进行信息交互，设备标识出现了多个信息孤岛，甚至导致缺陷设备的台帐数据更新亦不灵活。

3)设备评价不客观。在当前的管理模式下，设备信息编码缺少统一的载体，致使设备巡检、缺陷、故障等信息无法归集到高压电力设备的资产管理中，资产绩效管理缺乏准确的信息，进而无法客观评价设备的剩余寿命。

4)资产联动效率低。传统手工转资过程中的物资采购与最终形成资产“脱节”。最终转资与项目实施过程连接不顺畅，费时费力，且出错概率高。此外，转资周期长，快则半年，慢则数年，导致巡检设备的账物不一致。

总之，电力物联网还缺少统一的组织、规划和建设，在电力生产运行中的具体表现则是标准化欠缺、经济性较低、各专业之间的责任不够清晰；而这些因素在很大程度上制约了电力物联网技术在智能电网中的推广应用。

实用新型内容

本实用新型的目的为解决现有技术的上述问题，提供了一种基于RFID的电力设备信息采集与管理***，***包括能够实时采集设备状态信息的感知层、网络层、应用层，且结构简单、应用广阔。为了实现上述目的，本实用新型采用的技术方案如下：

本实用新型的目的是提供一种基于RFID的电力设备信息采集与管理***，该***可利用分布式的RFID电子标签、设备监测传感器、环境监测传感器、移动计算终端、数据服务器等连接获取高压电力设备的状态信息，通过整合分析高压电力设备实时、历史状态信息实现高压电力设备的全生命周期的过程管控，进而促进智能电网水平的进一步提高。

为达上述目的，本实用新型的技术方案为：

一种基于RFID的电力设备信息采集与管理***，包括射频识别电子标签，移动计算终端，监测装置，温湿度传感器，光照强度传感器，生产管理客户端工控机，数据主干网，ERP数据中心，安全生产管理***服务器，设备信息采集与管理***服务器。

优选地,所述射频识别电子标签采用XCTF-8405型的电子标签。

优选地,所述移动计算终端采用XC1002型的终端设备。

优选地,所述监测装置采用MGA系列的监测装置。

优选地，所述温湿度传感器基于能隙型温度压敏元件，其测量范围为-40℃～+80℃；电容型聚合体湿度压敏元件，其测量范围为0％～100％设计。

优选地，所述光照强度传感器采用QY-150A型传感器。

优选地，所述数据主干网采用EPON技术的无源光网络。

进一步地，基于RFID的电力设备信息采集与管理***的特征还在于：

设置于电力设备本体的RFID电子标签，可定位设备标识、存储编码信息。

用于射频识别电子标签RFID的移动计算终端实现盘点电力设备及其附件、备品，查询及录入正在运行的台帐基本信息。

设置于电力设备本体的监测装置，可感知设备本体的油中溶解气体浓度状态参数。

设置于高压电力设备附近的温湿度传感器，可感知设备所处环境的温度、湿度。

设置于高压电力设备附近的光照强度传感器，可感知设备所处环境的光照强弱。

设置于变电站中央控制室的生产管理客户端工控机，可经通用串行总线与移动计算终端交互高压电力设备的说明书、台帐、评价、巡检、监测、基建及检修并记录数据。

跨地域设置的数据主干网能够依据IEC61850通信协议连接生产管理客户端与ERP数据中心，并使之交互设备缺陷、台帐、监测并记录数据。

设置于电网公司的安全生产管理***服务器，可经双绞线连接与ERP数据中心交互高压电力设备的台帐、缺陷、图纸并记录数据。

设置于电网公司电气设备监测预警中心的设备信息采集与管理***服务器，能够间接通过各变电站的数据主干网、ERP数据中心与移动计算终端、监测装置、温湿度传感器，光照强度传感器及安全生产管理***服务器交换高压电力设备的巡检、缺陷、监测、台帐全生命周期管理的状态信息。

以上结构的总线分布式基于RFID的电力设备信息采集与管理***，将RFID电子标签与移动计算终端在高压电力设备的现地使用，并经通用串行总线将设备相关状态信息传输至生产管理客户端工控机；再由生产管理客户端工控机将设备状态信息通过数据主干网汇总、流转发送至设备信息采集与管理***服务器。在该***中，移动计算终端需采集、存储的设备状态信息包括巡检、缺陷、台帐、评价及监测数据，并提供给变电站内的设备巡维人员调取、查询。

所述电力设备可以是变压器，也可以是断路器、隔离刀闸、互感器、电抗器、补偿电容器、避雷器等。同时，设备信息采集与管理***服务器通过双绞线与各客户端计算机、服务器、交换机实现数据交互。

采用以上设计后，本实用新型具有以下技术优势：

(1)创建了基于电力物联网技术的RFID标识的设备全过程信息载体，有效地将设计、出厂等资产类数据与巡检记录、作业任务等融合至一只标签中，有效促进了设备运维信息集约化和设备巡检创新。

(2)率先将资产为核心的先进理念贯彻、前移至工程建设源头，贯通了设计、计划、工程、财务、生技等跨业务之间信息壁垒，大幅提升了高压电力设备自动转资的数据支撑力度。

(3)构建了全景全息的电力物联网，推动了智能电网向互动、兼容、集成、优化和安全的跨越式发展，进而提高电力生产和高压电力设备管理等各方面的信息化水平。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实例或现有技术中的技术方案，下面将对实施实例或现有技术描述中所需要的附图做简单地介绍，显然，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实例，对于本领域普通技术人员来说，在不付出创造性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本实用新型一种基于RFID的电力设备信息采集与管理***的结构示意框图。

附图中，射频识别电子标签1，移动计算终端2，监测装置3，温湿度传感器4，光照强度传感器5，生产管理客户端工控机6，数据主干网7，ERP数据中心8，安全生产管理***服务器9，设备信息采集与管理***服务器10。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

图1所示，是本实用新型的结构框图；从图中可知，一种基于RFID的电力设备信息采集与管理***包括:射频识别电子标签1以及通过无线通信技术连接的移动计算终端2，与移动计算终端2相连接的监测装置3，与温湿度传感器4相连接的光照强度传感器5，通过双绞线分别与监测装置3、温湿度传感器4、光照强度传感器5连接的生产管理客户端工控机6，数据主干网7，ERP数据中心8，安全生产管理***服务器9，设备信息采集与管理***服务器10。

编码、存储射频识别电子标签1的内部信息，并定位具体的电力设备。RFID电子标签1分别布置于电力设备,如变压器的A/B/C三相本体处，构成分布式的网架结构。射频识别电子标签1采用XCTF-8405型的电子标签；在设备的出厂环节、基建等流转环节中，便将适用于电力企业的物资编码、设备编码、功能位置编码、固定资产编码等资产等信息以标准数据标识的方式固化于RFID电子标签中，是电力设备全生命周期内的唯一身份标识。RFID电子标签1具有特高频无线通信能力，可在与移动计算终端2之间无机械或者光学接触的情况下，识别既定的高压电力设备并读写相关编码信息。

移动计算终端2采用XC1002型的终端设备，由光电变换装置、模数转换装置、数字信号编码及译码装置构成，用于读写高压电力设备的事件和数据，并进行协同过程加工。首先，在变电站内配置一套或多套移动计算终端2，逐位校验写入RFID电子标签1的数据，按其设备类型、电压等级分类，将所探测到的特高频反射信号模数转换和光电变换，并在信号编码后传输。其次，移动计算终端2的信号输出端通过通用串行总线连接生产管理客户端工控机6，并下载、上传设备信息。

监测装置3采用MGA系列的监测装置，由脱气单元、分离单元、色谱柱等构成，实现电力设备的油中气体(H₂、CO、CH₄、C₂H₂、C₂H₄和C₂H₆)的检测，其信号输出端通过双绞线连接生产管理客户端工控机，并接收控制指令、上传设备信息。

温湿度传感器4采用SHT11/71系列传感器，感测变电站内环境的温度和湿度，并具备信号变换、模数转换和光电变换能力；其信号输出端通过双绞线连接生产管理客户端工控机6，并上传检测信息。

光照强度传感器5采用双金属片型热效应光照传感器，感测变电站内环境的日照辐射强弱，并具备信号变换、模数转换和光电变换能力；其信号输出端通过双绞线连接生产管理客户端工控机6，并上传检测信息。

生产管理客户端工控机6位于变电站中央控制室。首先，生产管理客户端工控机6可追溯高压电力设备的生产厂商，提供同批次及同型号设备的安装位置、规格、技术参数，为设备的状态评价提供基础数据，分析并提供高压电力设备的家族性缺陷、造价等绩效管理控制所需的基础数据。同时，生产管理客户端工控机6可存储高压电力设备的历史缺陷、监测数据、标准化缺陷库、巡检数据，提供同批次及同型号设备的准化缺陷库、作业指导书，引入图表、曲线等智能报表分析工具，使标准化作业及缺陷分析处理的内容和项目更加详细和形象，为设备的运维生产提供参考数据。生产管理客户端工控机6的信号输出端通过数据主干网7与ERP数据中心8连接，并传输高压电力设备运维生产管理所需的基础数据、辅助决策建议。

数据主干网7是指跨地域的设置于电网公司至各变电站之间的EPON无源光网络，可在电力综合数据网内连接ERP数据中心8与各生产管理客户端工控机6，并选择使用IEC61850、IEC61970等通信协议交互设备状态信息。

ERP数据中心8设置于电网公司本部通信机房内，同时归集各生产管理客户端工控机6、安全生产管理***服务器9的数据，并与设备信息采集与管理***服务器10交互设备状态信息。

设备信息采集与管理***服务器10设置于电网公司电气设备监测预警中心，能够通过电力综合数据网订阅ERP数据中心8发布的数据，并为设备运维管理人员对评价高压电力设备剩余寿命提供评价依据。

结合图1，以下对本实用新型的工作原理作进一步阐述：

在项目设计、物资采购阶段。将相关设计、物资信息写入RFID电子标签1，当物资到货时将RFID电子标签1紧贴在高压电力设备实物上，以此作为设备全过程的信息载体。

设备投运后，设备运维人员通过扫描RFID电子标签1获取物料相关信息，并将信息同步至安全生产管理***服务器9；并在建立其生产管理***设备台账成后同步至ERP数据中心8、安全生产管理***服务器9，在建立设备台账时将包含相应的物资、采购等信息。

将监测装置3安装在高压电力设备(变压器的A/B/C三相)的附近。

将温湿度传感器4，光照强度传感器5安装在变电站设备运行区域内。

通过移动计算终端2采集各台待巡检设备的技术参数、历史缺陷、监测数据等转换成数字信号，并将将处理后的数据分别传送至生产管理客户端工控机6。且由于通用串行总线不受变电站内强电磁射频及耦合过电压的干扰，通道误码率低，故可保证通信质量。

生产管理客户端工控机6可统一存储高压电力设备的巡检、缺陷、监测等状态数据，并支持历史数据变化趋势图的展示、支持导出及打印。同时，采用先进的数据仓库、海量打包等技术处理监测数据，并可通过数据主干网7发送运维生产管理所需的基础数据和辅助决策建议至ERP数据中心8。

设备运维管理人员登录、查询电力设备信息采集与管理***分析诊断对各移动计算终端上传的巡检、缺陷等设备信息，并结合设备状态的监测数据、设备运行环境的监测数据判断设备的剩余寿命，制定设备的运行、修理、改造、报废等具体措施。

在设备后续运行、维护、检修及最终报废过程中.射频识别电子标签1始终伴随高压电力设备.并经与ERP数据中心8集成，将信息同步至信息***。利用RFID技术辅助信息***实现资产全寿命周期的管理，有助于解决资产全寿命过程中资讯丢失与信息不准确的问题，还可实现设备全景信息的感知。通过该***融合设备的各类数据，贯通设备由出厂交接至退役处置的全生命管理流程，提升电力设备的智能化水平和利用效率。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本使用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在实用新型的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种基于RFID的电力设备信息采集与管理***，它包括电力设备***，其特征在于还包括：

设置于电力设备本体的射频识别电子标签，用于定位设备标识、存储编码信息；

用于射频识别电子标签的移动计算终端，实现盘点电力设备及其附件、备品，查询及录入正在运行的台帐基本信息；

设置于电力设备本体的监测装置，用于感知设备本体的油中溶解气体浓度的状态参数；

设置于电力设备附近的温湿度传感器，用于感知设备所处环境的温度、湿度；

设置于电力设备附近的光照强度传感器，用于感知设备所处环境的日照辐射强弱；

设置于变电站中央控制室的生产管理客户端工控机，经通用串行总线与移动计算终端交互电力设备的说明书、台帐、评价、巡检、监测、基建及检修并记录数据；

跨地域设置的数据主干网能够依据IEC61850通信协议连接生产管理客户端与ERP数据中心，并使之交互设备缺陷、台帐及监测并记录数据；

设置于电网公司的安全生产管理***服务器，经双绞线连接与ERP数据中心交互电力设备的台帐、缺陷及图纸并记录数据；

设置于电网公司电气设备监测预警中心的设备信息采集与管理***服务器，能够间接通过各变电站的数据主干网、ERP数据中心与移动计算终端、监测装置、温湿度传感器，光照强度传感器及安全生产管理***服务器交换电力设备的巡检、缺陷、监测、台帐全生命周期管理的状态信息。

2.根据权利要求1所述的一种基于RFID的电力设备信息采集与管理***，其特征在于：所述射频识别电子标签采用XCTF-8405型的电子标签。

3.根据权利要求1所述的一种基于RFID的电力设备信息采集与管理***，其特征在于：所述移动计算终端采用XC1002型的终端设备。

4.根据权利要求1所述的一种基于RFID的电力设备信息采集与管理***，其特征在于：所述监测装置采用MGA系列的监测装置。

5.根据权利要求1所述的一种基于RFID的电力设备信息采集与管理***，其特征在于：所述温湿度传感器采用SHT11/71系列传感器。

6.根据权利要求1所述的一种基于RFID的电力设备信息采集与管理***，其特征在于：光照强度传感器采用QY-150A型传感器。