一种智能变电站一体化信息平台及其使用方法与流程

1.本发明涉及智能变电电气二次设计技术领域，具体涉及一种智能变电站一体化信息平台及其使用方法。


背景技术：

2.目前国内一些智能电网公司已部分实施了视频监控或环境监测或防盗报警和消防系统，但大多是分步、分批实施，系统各自独立运行，甚至每套系统都需要独立的管理人员，很难做到多系统的综合监控、集中管理，无形中降低了系统的高效性，增加了系统的管理、维护成本。
3.现有的智能变电站辅助系统综合监控平台在使用时，由于大多还只是一些各自独立运行的监控“孤岛”，缺乏对温湿度、水、电、气等环境的实时监测，从而无法进行联动和事故预防，因此广大的电力企业亟需对智能变电站辅助系统综合监控平台进行智能化改造和升级。
4.因此，我们提出一种智能变电站一体化信息平台及其使用方法来解决上述问题。


技术实现要素：

5.本发明的目的是为了解决现有技术中存在的缺点，解决上述背景技术中提出的问题。
6.为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：一种智能变电站一体化信息平台，包括第一安全区和第二安全区，所述第一安全区和第二安全区之间通信链路上设有隔离模块；所述第一安全区中设置有中控系统、视频监控子系统、三维动画模型子系统和黑匣子系统；所述第二安全区中设置有消防子系统、环境监测子系统、巡检子系统、设备状态采集子系统和安防子系统。
7.更进一步地，所述隔离模块包括正向隔离装置和反向隔离装置，所述正向隔离装置的数据传输方向为第一安全区向第二安全区，所述反向隔离装置的数据传输方向为第二安全区向第一安全区。
8.更进一步地，所述中控系统用于汇集变电站内所有子系统和设备的状态信息，并且所述中控系统还用于调度变电站内所有子系统和设备的工作状态；所述视频监控子系统嵌入式地安装在中控系统中，所述视频监控子系统包括安装在变电站内各个点位的摄像头以及设置在中控室内的第一显示屏，所述第一显示屏实时显示摄像头拍摄到的画面；所述三维动画模型子系统嵌入式地安装在中控系统中，所述三维动画模型子系统输出在中控室内的第二显示屏上；所述黑匣子系统嵌入式地安装在中控系统中，所述黑匣子系统实时记录变电站内
所有系统和设备的状态信息并实时记录电站工作人员的操作步骤。
9.更进一步地，所述第一显示屏由若干个显示器组合而成；变电站内所有角落均处于视频监控子系统的监视中。
10.更进一步地，所述三维动画模型子系统的构建基于变电站一比一的真实结构，并且所述三维动画模型子系统在第二显示屏输出的变电站模型状态与变电站的真实状态相同。
11.更进一步地，所述消防子系统实时采集各个消防设备的告警点位信息、故障信息、自检信息、运行工况以及灭火设备的动作信息等等；所述环境监测子系统采集的数据对象包括室外的温度、湿度、雨量、风速、风向等微气象数据以及室内的温度、湿度、电缆沟浸水状态、集水井水位等数据；所述巡检子系统为行驶在变电站内的智能机器人，所述智能机器人与中控系统之间通过安全信道实现无线通信；所述设备状态采集子系统采集的数据对象包括油色谱、铁芯接地电流、避雷器、sf6气体和局放；所述安防子系统嵌入式地安装在中控系统中包括门禁模块和数据防入侵模块。
12.更进一步地，所述智能机器人具备自由切换无轨导航和轨迹导航的功能，所述智能机器人上携带有摄像头和若干种传感器。
13.更进一步地，所述门禁模块的识别单元包括但不限于密码盘、磁卡、射频卡和生物识别等等。
14.更进一步地，不同变电站的所述中控系统之间通过区块链实现信息共享。
15.一种智能变电站一体化信息平台的使用方法，包括以下步骤：s1，视频监控子系统、消防子系统、环境监测子系统、巡检子系统、设备状态采集子系统和安防子系统实时监测变电站内各个系统和设备的状态，并汇总至中控系统，然后在第一显示屏和第二显示屏上实时输出；s2，在上述s1中，黑匣子系统实时记录中控系统、视频监控子系统、三维动画模型子系统、消防子系统、环境监测子系统、巡检子系统、设备状态采集子系统和安防子系统的历史数据，同时也会记录中控室内工作人员的操作记录和通话记录；s3，当发现变电站内出现故障时，第一显示屏和第二显示屏均会显示故障点和故障类别；s4，中控系统分析故障类别并做出自动检修或人工检修的指令。
16.与现有技术相比，本发明的优点和积极效果在于：1、本发明通过以“一体化集成、智能化控制”为核心，全面整合，实现电网发电、配电、变电等环节当中的中控系统、视频监控子系统、消防子系统、环境监测子系统、巡检子系统、设备状态采集子系统和安防子系统等功能进行集成优化，实现全站数据信息的统一接入、统一存储和统一展示，实现运行监视、操作与控制、综合信息分析与智能告警、运行管理等业务，子系统之间可以实现多对多的智能联动控制，不但避免了信息孤岛的形成，而且避免了重复投资，减少了管理维护工作量，节约了运营成本。从而达到对变电站主要电气设备、关键设备安装地点及周围环境进行全天候的状态监视和智能控制，以满足智能变电站安全生产的要求。
17.2、本发明通过设置三维动画模型子系统实现变电站数据的全景展示，实现各厂家系统间的无缝嵌合，增强对电力系统临界状态快速响应能力，实现信息统一交互和共享；本发明能够进行智能告警操作，在设备异常或故障时，提供对应的预告信息或事故类型的原因、描述、处理方式，给运维人员以辅助判断，并及时处理；此外还采用视频分析的高级应用，对获取的视频图像进行分析、判别，减免人力巡检和现场管控，提高管控质量和运维效率。从而实现变电站各个子系统和设备的一体化协同联动，以及优化系统架构，减少数据信息中间传输层数，提高系统整体可靠性，节约成本。
附图说明
18.图1为本发明的整体结构示意图。
19.图2为本发明的视频监控子系统的结构示意图。
20.图3为以6个本发明中的中控系统之间信息交互的示意图。
具体实施方式
21.为了能够更清楚地理解本发明的上述目的、特征和优点，下面结合附图和实施例对本发明做进一步说明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本技术的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
22.在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是，本发明还可以采用不同于在此描述的其他方式来实施，因此，本发明并不限于下面公开说明书的具体实施例的限制。
23.本实施例的一种智能变电站一体化信息平台，参照图1-3：包括第一安全区和第二安全区，第一安全区和第二安全区之间通信链路上设有隔离模块。
24.隔离模块包括正向隔离装置和反向隔离装置，正向隔离装置的数据传输方向为第一安全区向第二安全区，反向隔离装置的数据传输方向为第二安全区向第一安全区。
25.其中，隔离装置模块用于的第一安全区和第二安全区的之间的数据信息安全传递。
26.正向隔离装置具备的功能包括但不限于：
①
实现第一安全区和第二安全区之间的非网络方式的安全的数据交换，并且保证安全隔离装置内外两个处理系统不同时连通；
②
工作方式透明且主机ip地址虚拟且mac地址隐藏；
③
基于mac、ip、传输协议、传输端口以及通信方向的综合报文过滤与访问控制；
④
支持nat；
⑤
防止穿透性tcp连接：禁止内网、外网的两个应用网关之间直接建立tcp连接，隔离装置内外两个网卡在装置内部是非网络连接，且只允许以物理方式实现数据数据单向传输。
27.反向隔离装置具备的功能除了包括正向隔离装置具备的功能外，还具备：
①
第二安全区内的数据发送端首先对需发送的数据签名，然后发给反向隔离装置；
②
反向隔离装置接收数据后，进行签名验证，并对数据进行内容过滤、有效性检查等处理；
③
反向隔离装置将处理过的数据转发给第一安全区内部的接收程序。
28.第一安全区中设置有中控系统、视频监控子系统、三维动画模型子系统和黑匣子系统。
29.（1）中控系统用于汇集变电站内所有子系统和设备的状态信息，并且中控系统还
用于调度变电站内所有子系统和设备的工作状态。
30.中控系统安装在中控室内的服务器中，并且不同变电站的中控系统之间通过区块链实现信息共享，这是因为区块链具备高安全性（区块链采用去中心化分布式记录方式，系统中各个节点同时参与数据变动记录，每个节点都保留一份相同且完整的数据样本，单个节点被摧毁不会影响整个样本及记录的完整性，极大地提高了数据的安全性）、高透明性（公有区块链系统是开放的，由其中所有具有维护功能的节点共同维护，除了交易各方的私有信息被加密外，任何人都可以通过公开的接口查询区块链数据和开发相关应用，因此整个系统信息高度透明。）、高自治性（区块链采用基于协商一致的规范和协议（比如一套既定算法），使各参与方在不需要信任任何人的环境下进行自由安全的交易，由过去对“人”的信任进化为对机器“算法”的信任，排除人为干扰因素达到高度自治）和不可篡改性（一旦信息经过验证并添加至区块链，就会永久存储起来，生成按照时间先后顺序标记且难以可篡改的数据记录，既能保证数据的可追溯性，又能极大减少不同时间点不同节点数据造假的情况）等优点。
31.（2）视频监控子系统嵌入式地安装在中控系统中，视频监控子系统包括安装在变电站内各个点位的摄像头以及设置在中控室内的第一显示屏，第一显示屏实时显示摄像头拍摄到的画面。
32.值得注意的是：第一显示屏由若干个显示器组合而成；变电站内所有角落均处于视频监控子系统的监视中。
33.（3）三维动画模型子系统嵌入式地安装在中控系统中，三维动画模型子系统输出在中控室内的第二显示屏上。
34.值得注意的是：三维动画模型子系统的构建基于变电站一比一的真实结构，并且三维动画模型子系统在第二显示屏输出的变电站模型状态与变电站的真实状态相同。这样变电站内的工作人员通过第二显示屏上输出的变电站的三维动画模型来清楚且直观的了解到各个子系统和设备的工作状态。
35.（4）黑匣子系统嵌入式地安装在中控系统中，黑匣子系统实时记录变电站内所有系统和设备的状态信息并实时记录电站工作人员的操作步骤。这样运维管理人员便可以通过黑匣子系统中记录的数据进行分析，从而对发生的故障原因进行溯源，从而在后期可以进行针对性的改进。
36.第二安全区中设置有消防子系统、环境监测子系统、巡检子系统、设备状态采集子系统和安防子系统。
37.（1）消防子系统实时采集各个消防设备的告警点位信息、故障信息、自检信息、运行工况以及灭火设备的动作信息等等。
38.因为本发明中消防子系统具备自检功能，从而可以使得工作人员不需要实地检查而是在中控室实时集中查看，大大地减少了人力成本且大大地提升运维的内容和频率。
39.（2）环境监测子系统采集的数据对象包括室外的温度、湿度、雨量、风速、风向等微气象数据以及室内的温度、湿度、电缆沟浸水状态、集水井水位等数据。
40.这样中控系统便可以通过环境检测子系统来检测变电站周围的环境状况，从而决定是否需要是否启动变电站内的空调、风扇、烘干机等设备的启动，从而确保变电站内各设备的安全运行。
41.（3）巡检子系统为行驶在变电站内的智能机器人，智能机器人与中控系统之间通过安全信道实现无线通信。
42.值得注意的是：智能机器人具备自由切换无轨导航和轨迹导航的功能，智能机器人上携带有摄像头和若干种传感器。
43.这是因为，为了保证变电站的稳定运行，对变电站内各个电气设备的巡检马虎不得，一天多次巡检，每次巡检起码要个把小时，无法做到面面俱到，特别是在夜间，运维人员会出现疲惫、瞌睡等问题，致使隐患的无法排查。
44.本发明中采用智能机器人可替代人工实现远程例行巡查，在事故和特殊情况下可实现特巡和定制性巡检任务，实现远程在线监测，在减少人工的同时，大大提升运维的内容和频率，改变传统运维方式，实现运维智能化，智能机器人通过测温热成像仪，采用视觉识别技术，可自主完成巡检任务，大容量摄像内容本地储存，无缝同步云存储，智能巡检及分析。此外，智能机器人可以自动将巡视数据上传资产系统，免除人工导出传送环节，全方位实现作业数据在资产管理系统中闭环流转、自动进行导入和对比，而且只要在中控系统内，即使远在千里也能对该机器人下达指令，接收该机器人采集的图片、影像、数据等信息。
45.（4）设备状态采集子系统采集的数据对象包括油色谱（变压器内冷却油的温度）、铁芯接地电流（变压器的接地状态）、避雷器（避雷器上全电流大小、阻性电流大小和动作次数等）、sf6气体（sf6气体的压力和密度、以及sf6气体的微水含量）和局放。
46.（5）安防子系统嵌入式地安装在中控系统中包括门禁模块和数据防入侵模块。
47.值得注意的是：门禁模块的识别单元包括但不限于密码盘、磁卡、射频卡和生物识别等等，其中门禁模块还包括物理防入侵单元，物理防入侵单元采集电子围栏、红外对射、红外双鉴的布防状态，且具备发送防区告警和故障告警等信息的功能。
48.一种智能变电站一体化信息平台的使用方法，包括以下步骤：s1，视频监控子系统、消防子系统、环境监测子系统、巡检子系统、设备状态采集子系统和安防子系统实时监测变电站内各个系统和设备的状态，并汇总至中控系统，然后在第一显示屏和第二显示屏上实时输出。
49.s2，在上述s1中，黑匣子系统实时记录中控系统、视频监控子系统、三维动画模型子系统、消防子系统、环境监测子系统、巡检子系统、设备状态采集子系统和安防子系统的历史数据，同时也会记录中控室内工作人员的操作记录和通话记录。
50.s3，当发现变电站内出现故障时，第一显示屏和第二显示屏均会显示故障点和故障类别。
51.s4，中控系统分析故障类别并做出自动检修或人工检修的指令。
52.以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非是对本发明作其它形式的限制，任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更或改型为等同变化的等效实施例应用于其它领域，但是凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与改型，仍属于本发明技术方案的保护范围。