低碳变电站监测系统的制作方法

1.本发明属于设备监测技术领域，更具体地说，是涉及低碳变电站监测系统。


背景技术：

2.变电站作为电力系统的重要设施，一旦发生故障将威胁整个电力系统的安全稳定。一般情况下，变电站的三通一平阶段必须做好地基的预处理工作，根据不同的地质及站址环境选择合理、经济和可行的地基处理方法，例如强夯、排水固结、水泥搅拌桩和分层碾压等，以避免日后变电站场地发生整体或局部不均匀沉降，这是工程防沉降设计的根本。
3.传统观测手段仍以设置沉降观测点的方法为主，定期观测变电站设备地基的凹凸情况。这样的观测方法仍是单点观测，对多期观测数据进行对比分析，完成对变电站设备地基变形的确定。这就需要巡检人员多次的监测，然后再将测得的数据进行汇总分析，此种方法不仅费时费力，无法对变电站的情况进行实时的监测，同时得到的数据精度较低，无法真实反映变电站此时的情况。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于提供低碳变电站监测系统，旨在解决费时费力，无法对变电站的情况进行实时的监测，同时得到的数据精度较低，无法真实反映变电站此时的情况的问题。
5.为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：提供低碳变电站监测系统，包括：
6.在变电站内的设备上固定多个测量点；固定基准点，所述基准点用于接收所述测量点发出的信号；
7.所述基准点根据所述信号确定出相应的所述测量点的相对位置；
8.建设坐标系，根据接收的所述信号将多个所述测量点均标定在所述坐标系的相应位置上；
9.在所述坐标系内比较不同时刻同一所述测量点位置的变化，判断出所述设备是否发生沉降和倾斜。
10.在一种可能的实现方式中，所述根据接收的所述信号将多个所述测量点均标定在所述坐标系的相应位置上包括：
11.根据发出所述信号至所述基准点接收到所述信号的时间间隔确定出所述基准点与相应的所述测量点之间的距离；
12.根据所述基准点接收到所述信号时的空间角度确定出所述测量点相对于所述基准点的空间位置；根据所述空间位置将所述测量点标定在所述坐标系内。
13.在一种可能的实现方式中，所述根据所述空间位置将所述测量点标定在所述坐标系内包括：
14.将所述空间位置进行等比例缩放，在所述坐标系内以所述基准点为参考点，将缩放后的所述空间位置结合所述参考点标定在所述坐标系内。
15.在一种可能的实现方式中，所述在所述坐标系内比较不同时刻同一所述测量点位置的变化包括：
16.最小以单个所述设备为单位对多个所述测量点进行分组；
17.对属于同一组的多个所述测量点进行分析。
18.在一种可能的实现方式中，所述对属于同一组的多个所述测量点进行分析包括：
19.在所述坐标系内，分别求取出不同时刻同一所述测量点的空间位置变化；
20.根据确定的同一组内同一所述测量点距离以及角度的变化，判断是否发生沉降和倾斜。
21.在一种可能的实现方式中，所述根据确定的同一组内同一所述测量点距离以及角度的变化，判断是否发生沉降和倾斜包括：
22.根据同一组内相关的多个所述测量点在所述坐标系内模拟出所述设备的三维模型；
23.分析不同时刻所述模型在所述坐标系内位置的变化情况。
24.在一种可能的实现方式中，所述在变电站内的设备上固定多个测量点还包括：
25.在所述设备上安装多个应力传感器，并建立所述应力传感器与所述基准点之间的通讯传输；
26.对所述应力传感器所发出的信号进行分析。
27.在一种可能的实现方式中，对所述应力传感器所发出的信号进行分析包括：
28.由所述基准点对外界环境进行测量，由上位机将所述基准点测得的环境信息拟合在所述坐标系内；
29.设定结构强度的参数并进行仿真以确定出所述三维模型应力的变化；将得到的结果与所述应力传感器采集到的结果进行对比和预警。
30.在一种可能的实现方式中，所述固定基准点包括：
31.在锚杆上安装多个用于检测土壤状态的传感器，钻入并进行灌浆从而固定所述锚杆；
32.在所述锚杆的顶端安装所述基准点。
33.在一种可能的实现方式中，所述固定基准点，所述基准点用于接收所述测量点发出的信号包括：
34.通过校核点对所述基准点的位置进行多次校核；
35.根据所述基准点上的距离传感器和加速度传感器等设备实时记录所述基准点的状态。
36.本发明提供的低碳变电站监测系统的有益效果在于：与现有技术相比，本发明低碳变电站监测系统中变电站设备上固定有多个测量点，固定后的基准点用于接收测量点发出的信号，并且基准点能够根据接收到的信号确定出测量点与基准点的相对位置。
37.在实际应用时，首先建立坐标系，然后根据接收到的多个测量点所发出的信号将相应的测量点标定在坐标系的相应位置，当变电站或者设备位置发生变化时，会带动测量点的位置发生变化，测量点位置变化之后会导致在坐标系内的位置发生变化，通过分析同一测量点在不同时刻位置的变化，从而对变电站是否发生沉降以及倾斜做出判断。
38.本技术中，实际设备位置的变化会通过测量点时时反映到坐标系上，通过对坐标
系进行分析能够准确的判断出所监测设备的位置变化，降低了劳动强度，并且提高了监测的精度，为变电站的正常运行提供可靠的数据支持。
附图说明
39.为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
40.图1为本发明实施例提供的低碳变电站监测系统的结构示意图。
具体实施方式
41.为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
42.请参阅图1，现对本发明提供的低碳变电站监测系统进行说明。低碳变电站监测系统，包括：
43.在变电站内的设备上固定多个测量点；固定基准点，基准点用于接收测量点发出的信号。
44.基准点根据信号确定出相应的测量点的相对位置。
45.建设坐标系，根据接收的信号将多个测量点均标定在坐标系的相应位置上。
46.在坐标系内比较不同时刻同一测量点位置的变化，判断出设备是否发生沉降和倾斜。
47.本发明提供的低碳变电站监测系统的有益效果在于：与现有技术相比，本发明低碳变电站监测系统中变电站设备上固定有多个测量点，固定后的基准点用于接收测量点发出的信号，并且基准点能够根据接收到的信号确定出测量点与基准点的相对位置。
48.在实际应用时，首先建立坐标系，然后根据接收到的多个测量点所发出的信号将相应的测量点标定在坐标系的相应位置，当变电站或者设备位置发生变化时，会带动测量点的位置发生变化，测量点位置变化之后会导致在坐标系内的位置发生变化，通过分析同一测量点在不同时刻位置的变化，从而对变电站是否发生沉降以及倾斜做出判断。
49.本技术中，实际设备位置的变化会通过测量点时时反映到坐标系上，通过对坐标系进行分析能够准确的判断出所监测设备的位置变化，降低了劳动强度，并且提高了监测的精度，为变电站的正常运行提供可靠的数据支持。
50.变电站包含的设备数量多，并且变电站建设的地质环境多较为复杂，如果发生地震等自然灾害会对变电站内电气设备和建筑物等造成破坏，从而造成地基沉降和倾斜等情况。变电站室外设备发生地基沉降或倾斜，将会影响电力设备正常运行，对电网安全稳定运行造成了严重威胁。
51.传统的沉降观测方法在设备基础埋设沉降观测点，在远离监测对象的稳定区域选定基准点。用高精度电子水准仪配专用标尺人工测定建筑物及设备基础一定时段内各部位的沉降量，通过计算分析现阶段沉降速率从而判断是否存在不均匀下沉。
52.而倾斜观测则在设备基础的上端和下端设置两个同一垂线上的位移观测点，对上下两点进行垂直投影，测定相互垂直的两个方向的倾斜值和倾斜率。
53.目前，人工测量仍然是变电站设备基础抗震性能检测的主要测量方法。测量数据的采集、记录、分析和存储都是由人工来完成，不能实现实时跟踪设备基础的变化情况，而且效率低下，每次监测成本高，精确度难以保证。不能实现数据的实时共享和及时预警，对测量数据的查阅分析比较困难。
54.由以上可知，传统的对于沉降以及倾斜的检测需要在变电站设备上安装不同的传感器，然后根据传感器检测到的数值对变电站沉降以及倾斜的状态进行判断，由于以上工作多通过人工巡检才能够完成并进行记录，此种方法不仅费时费力，同时精度较低，无法对变电站的真实状态进行准确的判断。
55.在本技术提供的低碳变电站监测系统的一些实施例中，根据接收的信号将多个测量点均标定在坐标系的相应位置上包括：
56.根据发出信号至基准点接收到信号的时间间隔确定出基准点与相应的测量点之间的距离。
57.根据基准点接收到信号时的空间角度确定出测量点相对于基准点的空间位置；根据空间位置将测量点标定在坐标系内。
58.在实际测量时，测量点会定向向基准点发出信号，基准点根据自测量点发出信号至接收到测量点发出信号位置的时间间隔确定出测量点与基准点之间的距离，由于信号是直线传播的基准点在接收到测量点发出的信号的同时能够确定出该信号传播的角度，然后基准点以自身为基准，反向延展相应的距离即可确定出测量点的位置，通过上述方法能够确定出所有测量点的位置，然后上位机根据基准点接收到的信息将所以的测量点均拟合在同一坐标系内，从而完成了测量点的可视化处理。
59.在本技术提供的低碳变电站监测系统的一些实施例中，根据空间位置将测量点标定在坐标系内包括：
60.将空间位置进行等比例缩放，在坐标系内以基准点为参考点，将缩放后的空间位置结合参考点标定在坐标系内。
61.基准点在坐标系内可视为参考点，此时多个测量点的位置能够以基准点为参考点均标定在坐标系的相对位置，使得坐标系中标定的点与实际的测量点放置的位置点均一一对应，而距离会等比例的缩放。
62.在本技术提供的低碳变电站监测系统的一些实施例中，在坐标系内比较不同时刻同一测量点位置的变化包括：
63.最小以单个设备为单位对多个测量点进行分组。
64.对属于同一组的多个测量点进行分析。
65.本技术中需要在一个设备不同位置安装上多个测量点，当设备仅发生沉降时，那么在不同时刻相关的测量点均会向下运动相同的距离，但是实际是变电站发生沉降的同时会伴随倾斜，这就给分析带来了诸多的不便。因为如果设备是以一个点来倾斜的，那么设备倾斜运动时的中心点的空间位置不会发生变化，但是越远离该中心点的空间位置变化的幅度就比较大，因此在进行判定时需要将多个测量点以同一个设备为条件进行分组。
66.在实际监测的过程中，当一个测量点的空间位置发生变化的幅度超过阈值时，可
调取出属于该组的其他所有测量点，然后对该组的所有测量点进行分析。通过分析不同时刻的属于同一组的测量点，就能够模拟出在不同时刻变电站或者监测的设备位置的变化情况，从而判断出故障发生的类型以及程度。
67.在本技术提供的低碳变电站监测系统的一些实施例中，对属于同一组的多个测量点进行分析包括：
68.在坐标系内，分别求取出不同时刻同一测量点的空间位置变化。
69.根据确定的同一组内同一测量点距离以及角度的变化，判断是否发生沉降和倾斜。
70.本技术中的基准点也是用于接收测量点所发出信号的接收点。在实际应用时，需要事先在变电站的多个关键位置安装测量点，然后进行调试使得基准点能够接收到测量点所发出的信号。以一个单独的设备为例，由于在其关键位置安装了多个测量点，每个测量点均会向基准点发出信号，基准点根据接收到的信号能够确定出测量点相对于基准点的位置，由于一个设备上的测量点的数量为多个，因此将属于同一设备的多个测量点标定在同一个坐标系内，就能够在该坐标系内模拟出当前设备的空间形态。
71.本技术中在一个设备上可安装多个测量点，并且即便某些设备高度较高，也能够根据多个测量点轻松拟合出其目前的位置变化。相较于现有技术而言，能够通过增加多个测量点从而对变电站所有的关键设备均进行监测，节省了大量的人力成本。
72.为了更加详细的说明，在第一时刻，根据基准点接收到的信息能够确定出所有基准点在同一个坐标系内的相对位置，然后在接下来的时刻基准点会再次收到所有测量点所发出的信号，并根据上述信号模拟出所有测量点在此刻的空间位置。然后将两个时刻的测量点均标定在同一坐标系内，根据比较相对应的两个点之间的空间位置的变化，从而判断出变电站沉降以及倾斜的情况。
73.在本技术提供的低碳变电站监测系统的一些实施例中，根据确定的同一组内同一测量点距离以及角度的变化，判断是否发生沉降和倾斜包括：
74.根据同一组内相关的多个测量点在坐标系内模拟出设备的三维模型。
75.分析不同时刻模型在坐标系内位置的变化情况。
76.由于每个测量点相对于所附着的设备均不会发生较大的变化，因此将属于同一组的不同时刻的多个测量点均标定在同一个坐标系内，由于多个测量点均附着在相应的设备上，因此根据同一组的多个测量点就能够模拟出此时设备的状态，然后在该坐标系内仿真出变电站或者设备的三维模型，根据不同时刻不同测量点空间位置的变化，就能够模拟出实际设备或者变电站在该时间段内位置变化情况。通过模拟仿真，能够使监测者更直观的了解当前变电站实际状态，从而方便提出针对性的修复方案。
77.通过多个测量点以及变电站及其设备的模型从而在坐标系内生成三维模型，由于测量点仅能够模拟所附着点的空间变化，但是无法确定出整个变电站或者相应设备整体的空间变化，这就导致无法识别出位置变动最大的区域。实施例为，若所监测的设备为正方体结构，测量点分布在正方体各侧面上，当正方体以一个角为圆心进行运动时，那么位置变化最大的点不是测量点所在位置而是与运动圆心呈对角线的位置，该位置只能通过模拟的三维模型才能够确定。由于通过多个测量点能够实时确定出整个变电站及其设备的状态，从而为监测提供非常直观的数据参考，通过模型能够确定出事故的发生点以及需要修补的区
域。
78.现有技术中，只能确定出沉降以及倾斜的数值，但是无法判断出发生沉降以及倾斜的始发点以及位置变化最大的位置，而本技术中通过模拟出的模型能够真实反映出真实的情况，无需反复的测量与巡检，减少了劳动强度，并且便于管理。
79.在本技术提供的低碳变电站监测系统的一些实施例中，在变电站内的设备上固定多个测量点还包括：
80.在设备上安装多个应力传感器，并建立应力传感器与基准点之间的通讯传输。
81.对应力传感器所发出的信号进行分析。
82.本技术中除了在变电站上安装多个测量点之外，还需要在变电站以及其中设备上安装多个应力传感器，应力传感器用于检测出应力的变化，根据应力传感器所反馈的数值对变电站以及设备进行实时的监控。
83.应力传感器多安装在两个设备之间的连接处，根据应力的状态对设备进行更细致的监测，但是需要特别指出的是，由于外界环境变化较快，外界环境的变化也会对应力传感器所检测到的数值产生影响。以风为例，由于变电站杆塔等构件自身高度较高，当外界风速较快时，受到的风的作用力较大，虽然该作用力不会使杆体等类似的设备产生位置的变化，但是相关位置的应力会发生改变。
84.当一个设备安装在另一个设备上时，如果此时外界风速较快，当一个设备相对于另一个设备有摆动趋势时，那么在两个设备的连接处一侧的应力会增加一侧的应力会减少。如果此时根据应力的变化进行预警，那么显然会造成很多的无用功。为了解决上述问题，本技术中将应力传感器的数值同样传输至基准点。并且根据基准点上安装环境传感器，能够检测出外界环境的变化，由基准点将环境数据传输至上位机，通过上位机将获得的环境数据结合变电站及其设备的三维模型进行仿真，根据上位机能够计算出相应连接位置应力的变化情况，通过上位机模拟出的情况与实际检测到的情况进行对比，从而能够判断出是否因为外界环境，而使得变电站或者设备发生偏差等故障。
85.在本技术提供的低碳变电站监测系统的一些实施例中，对应力传感器所发出的信号进行分析包括：
86.由基准点对外界环境进行测量，由上位机将基准点测得的环境信息拟合在坐标系内。
87.设定结构强度的参数并进行仿真以确定出三维模型应力的变化；将得到的结果与应力传感器采集到的结果进行对比和预警。
88.通过基准点上的传感器能够确定出外界环境的变化，以风为例，基准点上的传感器能够确定出风向以及风速，风速和风向确定之后上位机在坐标系内设置相关的变量，由于已经模拟出变电站以及设备的三维模型，因此根据该三维模型以及输入的相应变量，并结合变电站以及设备的结构强度等信息，就能够确定出模型各区域应力的变化，从而推断出变电站以及设备是否会发生的变形以及倾斜的问题，通过此种模拟，能够先于事故发生前进行预警，从而极大的减少了人身伤害以及财产的损失。
89.需要特别指出的是，上位机可根据气象部门提供的数据，预先在坐标系内进行模拟，从而能够避免重大无法挽回事故的发生。
90.在本技术提供的低碳变电站监测系统的一些实施例中，固定基准点包括：
91.在锚杆上安装多个用于检测土壤状态的传感器，钻入并进行灌浆从而固定锚杆。
92.在锚杆的顶端安装基准点。
93.在对变电站的状态进行监测时，需要设置一个稳定的基准点，传统的基准点距离变电站较远，虽然通过此种设计能够避免变电站周围环境的变化而对基准点位置造成的影响，但是此种设计方法无法监测到变电站土壤等的变化，并且如果基准点距离测量点较远，测量点发出的数据传输至基准点时可能会存在误差，最终导致精度的降低。本技术中基准点可设置在变电站的一侧，或者定位在变电站的内部。
94.本技术中为了保证基准点位置的稳定，因此首先钻入长锚杆，然后在锚杆的顶部固定基准点，基准点上安装有用于接收测量点所发出信号的接收器。为了对变电站地下土壤进行监测，在锚杆长度方向上安装有多个传感器，该传感器用于感知土壤压力、含水量、形变和流动，因为部分变电站分布在丘陵、冲击湖或者滩涂等地，对这部分区域的土质进行监测，能够对变电站的运行状况进行充分了解。可根据实际的需求，安装相应的传感器，以对某些特征进行实时的检测。
95.在本技术提供的低碳变电站监测系统的一些实施例中，固定基准点，基准点用于接收测量点发出的信号包括：
96.通过校核点对基准点的位置进行多次校核。
97.根据基准点上的距离传感器和加速度传感器等设备实时记录基准点的状态。
98.本技术中的基准点位置的精确是保证整个测量结果精准的关键，因此需要定期对基准点的位置进行校核。为此本技术中，可定期由维保人员在远离基准点的区域设置校准点，校准点的位置能够始终保持精确，然后以校准点为基点对基准点进行校核，校核包括基准点的高度以及偏转角度等。
99.在使用校准点的基础上，也可以在基准点上安装位置传感器、重力传感器和加速度传感器等装置，通过上述传感器实时记录基准点的状态变化，从而对基准点位置是否偏差做出准确的判断。
100.以上仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。