一种电网调相机智能数据采集系统的制作方法

1.本发明涉及电网数据采集技术领域，特别是涉及一种电网调相机智能数据采集系统。


背景技术：

2.调相机是电力输配电系统中关键的电力设备之一，其运行的可靠性直接关系着电网的安全稳定运行。
3.鉴于调相机在提升直流输送功率和送、受端电网电压稳定方面的重要作用，保证其安全、可靠运行将是一项事关全局的重要工作。然而，由于换流站工作人员需要具备旋转设备的运维经验，调相机的运行维护、技术监督等支撑工作人员有限，素质要求高。当前分散的人员配置需要消耗大量的人力资源，且不利于发挥专家团队的优势。并且，由于外部设备的采用使得调相机数据传输和使用也存在较多的安全威胁。


技术实现要素：

4.为解决现有技术存在的上述问题，本发明提供了一种电网调相机智能数据采集系统。
5.为实现上述目的，本发明提供了如下方案：
6.一种电网调相机智能数据采集系统，包括：一区设备、二区设备和四区设备；
7.所述一区设备和所述二区设备间设置有防火墙；所述二区设备和所述四区设备间设置有正向隔离装置；所述二区设备用于采集所述一区设备的运行数据；所述运行数据包括：dcs实时数据、tdm数据和故障录播数据；所述四区设备用于获取并存储所述二区设备采集的运行数据，并依据存储的运行数据生成故障诊断结果；所述防火墙和所述正向隔离装置用于提供数据单向隔离传输功能。
8.优选地，所述一区设备包括：dcs系统、tdm系统和故障录波装置；
9.所述dcs系统经所述防火墙与所述二区设备连接；所述tdm系统和所述故障滤波装置均与所述二区设备连接。
10.优选地，所述二区设备包括智能数据采集装置；所述智能数据采集装置用于采集所述运行数据，并对所述运行数据进行处理和传输。
11.优选地，所述四区设备包括：交换机、无人值守数据服务器和平台数据接口服务器；
12.所述交换机、所述无人值守数据服务器和所述平台数据接口服务器依次连接；所述无人值守数据服务器用于实时获取经交换机传输的运行数据；所述平台数据接口服务器用于获取并存储所述无人值守数据服务器中获取的运行数据。
13.优选地，所述无人值守数据服务器和所述平台数据接口服务器通过kafak接口连接。
14.优选地，平台数据接口服务器中植入有主站mongodb数据库和主站实时数据库；
15.所述主站mongodb数据库用于存储tdm数据和故障录播数据；所述主站实时数据库用于存储dcs实时数据。
16.优选地，所述四区设备还包括：多个windows服务器；
17.多个所述windows服务器均与所述交换机连接；多个所述windows服务器均用于调取并显示所述平台数据接口服务器中存储的运行数据。
18.每一所述windows服务器中均植入有故障诊断程序，所述故障诊断程序用于根据调取的运行数据生成故障诊断结果。
19.根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：
20.本发明提供的电网调相机智能数据采集系统中设置有一区设备、二区设备和四区设备；并且，在一区设备和二区设备间设置有防火墙，二区设备和四区设备间设置有正向隔离装置，以满足电网调相机的二次安防要求，使得输出传输仅能由内网传输至外网，进而提高系统的安全性。并且，通过采用二区设备可以实时采集一区设备的运行数据，采用四区设备进行运行数据的安全存储和故障诊断结果的生成，以提高数据获取的实时性和准确性，进而能够提高调相机运行、维护水平的同时，降低设备运维成本、减少设备故障几率、提高设备使用寿命，进而减少现场运维人员数量和工作负担。
附图说明
21.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例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。
22.图1为本发明提供的电网调相机智能数据采集系统的结构框架图。
23.符号说明：
24.1-dcs系统，2-防火墙，3-tdm系统，4-智能数据采集装置，5-故障录波装置，6-正向隔离装置，7-交换机，8-平台数据进口服务器，9-windows服务器。
具体实施方式
25.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，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
26.本发明的目的是提供一种电网调相机智能数据采集系统，能够提高调相机运行、维护水平的同时，降低设备运维成本、减少设备故障几率、提高设备使用寿命，进而减少现场运维人员数量和工作负担。
27.为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
28.如图1所示，一区指生产设备区、二区指生产控制区，四区指电网调度及办公区，基于此，本发明提供的电网调相机智能数据采集系统包括：一区设备、二区设备和四区设备。
29.一区设备和二区设备间设置有防火墙2。二区设备和四区设备间设置有正向隔离
装置6。二区设备用于采集一区设备的运行数据。运行数据包括：dcs实时数据、tdm数据和故障录播数据。四区设备用于获取并存储二区设备采集的运行数据，并依据存储的运行数据生成故障诊断结果。防火墙2和正向隔离装置6用于提供数据单向隔离传输功能。
30.防火墙2和正向隔离装置6是系统网络安全的保障措施，系统遵循电网二次安防要求，保证调相机及相关设备和系统的安全。系统是一个综合辅助监控平台，不参与控保系统(如集散控制系统dcs等)的控保工作，现场调相机机组运行数据的接入，通过隔离装置及防火墙2以保证安全性传输。系统部署传感器与网络系统具有安全性保护措施，不干扰及破坏调相机机组的正常运维流程，且在故障时不影响调相机组正常运行。
31.防火墙2和正向隔离装置6实现两个安全区之间的数据交换，通过安全算法保证安全隔离装置内外两个处理系统不同时连通。从低安全区到高安全区的tcp应答禁止携带应用数据，增强高安全区业务系统的安全性。在物理上实现了数据流的纯单向传输，数据只能从内网流向外网，最终实现网络安全。
32.其中，一区设备包括：dcs系统1、tdm系统3和故障录波装置6。
33.dcs系统1经防火墙2与二区设备连接。tdm系统3和故障滤波装置均与二区设备连接。
34.dcs系统1获取调相机所有常规实时运行数据，在本发明中，主要获取dcs系统1监测的轴电压和匝间短路故障数据。dcs系统1数据进入防火墙2、二区设备、正向隔离装置6后，进入四区设备进行存储。
35.tdm系统3具有调相机振动安全预警、调相机油液、电气监护、冷却系统安全预警的功能，tdm系统3的数据经过网线交换机，传入二区设备，经过正向隔离装置6，传入至四区设备。
36.故障录波装置6具有调相机轴电流采集、局部放电监测和预警的功能，故障录波装置6按机组分别把数据发送出来，经过正向隔离装置6(例如隔离网闸)，直接进入四区设备。
37.二区设备包括智能数据采集装置5。智能数据采集装置5用于采集运行数据，并对运行数据进行处理和传输。具体的，智能数据采集装置5实时获取运行数据，包括振动、油液、电气监护、冷却系统、轴电压、轴电流、局部放电、匝间短路等，并实现对调相机系统相关数据的处理、记录、及上传功能。
38.四区设备包括：交换机7、无人值守数据服务器(图中未示出)和平台数据接口服务器8。
39.交换机7、无人值守数据服务器和平台数据接口服务器8依次连接。例如，无人值守数据服务器和平台数据接口服务器8通过kafak接口连接。无人值守数据服务器用于实时获取经交换机7传输的运行数据。平台数据接口服务器8用于获取并存储无人值守数据服务器中获取的运行数据。
40.平台数据接口服务器8中植入有主站mongodb数据库和主站实时数据库。
41.主站mongodb数据库用于存储tdm数据和故障录播数据。主站实时数据库(例如mongodb实时数据库)用于存储dcs实时数据。mongodb数据库是当前最流行的nosql数据库，是一个基于分布式文件存储的数据库。为web应用提供可扩展的高性能数据存储解决方案。
42.mongodb数据库是一种介于关系数据库和非关系数据库之间的数据库，是非关系数据库当中功能丰富，最像关系数据库的数据库产品。其支持松散数据结构，类似json的
bjson格式，可以存储比较复杂的数据类型。mongodb数据库最大的特点是支持的强大查询语言，语法有点类似于面向对象的查询语言，可以实现类似关系数据库单表查询的绝大部分功能，而且还支持对数据建立索引。
43.为了便于用户调取运行数据和实时获取故障诊断结果，本发明提供的四区设备还包括：多个windows服务器9。
44.多个windows服务器9均与交换机7连接。多个windows服务器9均用于调取并显示平台数据接口服务器8中存储的运行数据。
45.每一windows服务器9中均植入有故障诊断程序，故障诊断程序用于根据调取的运行数据生成故障诊断结果。
46.若干个windows服务器9还用于部署调相机远程故障诊断及智能决策系统。故障诊断包括在线诊断和离线诊断，在线故障诊断结果及时推送，离线故障诊断由专家团队集体决策。在线故障诊断根据故障机理和专家知识库，提出调相机组常见故障诊断判据，对其可信度进行量化分析，确定故障的严重程度并进行可视化显示。诊断结果及决策建议及时推送至运维管理终端。离线故障诊断模块可根据专家需求，由远程诊断中心随时调取站侧故障时刻历史数据，并具有计算分析功能。
47.基于本发明提供的上述电网调相机智能数据采集系统，其相较于现有技术具有以下优点：
48.1、本发明实现了调相机运行状态的远程集中监视，全面掌握调相机运行状态。
49.2、本发明实现了调相机的智能预警，通过对运行数据的实时监测智能评估设备运行状态，提前预警并提出预防措施，防止出现危及系统及设备的严重故障。
50.3、本发明实现了调相机远程故障诊断，通过全面的数据调用和专家团队集中决策，实现调相机的远程故障诊断，大幅提高故障诊断和后续处理的及时性和准确性。
51.4、本发明具有开放、完善的体系结构，能灵活接入多个系统。
52.5、本发明具有良好的扩展性，能根据需要集成其他安全检查设备。
53.6、本发明能满足总部集中部署，换流站分级使用的运维体系。
54.7、面向专家和现场作业人员，本发明能满足日常主要工作需要，突出实用性，能切实提高安全系数。
55.8、本发明具备高安全可靠性，并通过采用多种安全机制和技术手段保障系统安全稳定运行，满足国家电网公司对网络和信息系统安全运行的要求。
56.本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
57.本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。