[发明专利]一种低压台区故障诊断系统

摘要

本发明提供一种低压台区故障诊断系统，数据信息控制子系统设置在配电网各个低压台区，对低压台区的三相电压、三相电流、频率、功率、油温、开关量等参数进行监控诊断，当监控的参数出现超出阈值时，进行报警。而且通过获取北斗时钟源时间信息统一设置统一系统时间内元件的时间；对监控区域内监控点的数据信息通过线路、公式、仪表、表格、图形、数值各种展现形式进行有机整合，对整合后的数据信息进行的可视化输出，形成数据发展趋势图，让关键参数醒目地投射到显示平台上；当监控点内的数据信息超出阈值时，先进行告警过滤、告警前转、告警呈现、告警查询、告警统计相关处理，并将告警信息及时、正确的存储。

主权项

一种低压台区故障诊断系统，其特征在于，包括：分别设置在配电网各个低压台区的数据信息控制子系统和云端服务器；所述数据信息控制子系统包括：数据信息采集单元，数据处理单元、数据通信单元、数据存储单元；数据处理单元与数据信息采集单元电连接，数据通信单元与数据处理单元电连接；所述数据信息采集单元将采集到的数据信息传输至数据处理单元，数据处理单元将采集的数据按照设定的协议通过数据通信单元上传至云端服务器，并且数据处理单元通过数据通信单元接收云端服务器发送的控制指令；所述数据信息采集单元包括：变压设备数据采集模块、供电线路数据采集模块、断路器数据采集模块、隔离开关数据采集模块、接地开关数据采集模块、火灾报警数据采集模块、避雷装置数据采集模块；所述变压设备数据采集模块用于采集现场变压设备及与变压设备相适配的配电设备的模拟量，变压器各侧电流、电压、有功功率、无功功率、线圈温度、油温；所述供电线路数据采集模块用于采集供电线路的电流、有功功率、无功功率；母线的电压、频率；供电线路的三相电压、三相电流、零序电压、零序电流；所述断路器数据采集模块、隔离开关数据采集模块、接地开关数据采集模块分别用于采集现场设备的开关量，开关量包括：断路器位置、隔离开关、接地开关位置、断路器开关位置、保护动作总信号、就地/远方转换开关位置、断路器操动机构异常信号、控制回路断线信号、保护报警信号、保护装置故障信号；所述火灾报警数据采集模块用于采集监控点内的火灾探测报警发出的火灾报警信息；采集消防设施的运行状态信息；采集监控区内建筑物值班人员的上岗信息和巡检信息；采集监控区内建筑物设备的故障报警信息；所述避雷装置数据采集模块用于实时采集避雷器的数据；所述云端服务器包括：数据接收模块、数据提取模块、数据解析模块、数据解析判断模块、数据处理模块、传输模式设置模块、数据存储模块、时间模块、数据分析模块、监控分区模块、数据复验模块、持续数据信息拆解校验模块；所述监控分区模块用于根据地理环境和气候环境对各个监控点进行监控区域划分；所述传输模式设置模块用于根据划分的监控区域设置各个监控区域与云端服务器的传输协议；所述数据接收模块用于接收各个区域传输的数据信息，并将各个区域所发送的采集数据进行分类；所述数据提取模块用于按照采集数据所对应的传输协议，将采集数据解析成数据层，按照预设数据层和数据值之间的对应关系，进行数据信息提取；所述数据解析模块用于将数据层串行比特数据流分离成并行数据流的形式，根据所述数据层的协议类型，提取所述数据层内的帧头和帧尾信息，将帧头和帧尾信息与所述数据层的数据链路层进行协议标签转换解析后的数据信息同步输出；所述数据解析模块用于根据网络层的转换协议对数据层的网络层协议解析，根据网络层的协议对数据进行处理后输出，同时根据网络层协议，提取数据层的网络层内的数据信息进行输出；所述数据解析模块用于对数据层的传输层解析，根据传输层协议对数据层进行协议解析，根据传输层的协议对数据层的传输层所对应的数据进行处理后输出；所述数据处理模块用于将各种数据进行筛查、整理，提供各应用功能进行分析、统计及存储，将收集的原始数据信息与预设的阈值进行对比分析，当采集的数据信息超出阈值时，发出告警信息；所述数据处理模块当收到变压器二次侧的三相电压和三相电流分别为：Ua＝Ub＝Uc＝0；Ia＞Ihe，Ib＞Ihe，Ic＞Ihe时，判断为变压器三相接地短路；当收到变压器二次侧的三相电压分别为：Ua＝Ub＝0，Ia＞Ihe，Ib＞Ihe，或Ua＝Uc＝0，Ib＞Ihe，Ic＞Ihe，或Uc＝Ua＝0，Ic＞Ihe，Ia＞Ihe时，判定为变压器两相接地短路；当接收到变压器二次侧的三相电压和三相电流分别为：Ua＝0，Ia＞Ihe，或Ua＝0，Ib＞Ihe，或Uc＝0，Ic＞Ihe时，判定为变压器单相接地短路；当接收到Ua＞Uhe，Ub＜Ule，Uc＜Ule，或Ub＞Uhe，Ua＜Ule，Uc＜Ule，或Uc＞Uhe，Ub＜Ule，Ua＜Ule时，判定为变压器中心线断路；当接收到Ia＞Ie*Ki，或Ib＞Ie*Ki，或Ic＞Ie*Ki时，判定为变压器过负荷；当接收到的数据信息为Ua＜Ule，Ia＜Ile，或Ub＜Ule，Ib＜Ile，或Uc＜Ule，Ic＜Ile时，判定为变压器缺相；Ie‑额定电流值；Ki一过负荷系数；Ihc‑故障电流限值，当线路电流大于该值时，即认为发生了短路故障；Ule‑电压下限，当发生短路故障时，线路电压会下降，当变压器出线电压值小于该值时，如同时有线路电流大于Ihe，即判断变压器出线发生了接地故障；Uhe‑电压上限值，当线路电压有一相大于该值时，同时其它两相线路电压小于电压下限值时，即判断线路发生中心线断线故障；Ile——电流下限值；所述数据复验模块用于当出现变压器三相接地短路，或变压器两相接地短路、或变压器单相接地短路、或变压器中心线断路、或变压器过负荷、或变压器缺相时，数据复验模块向数据处理单元发出复验信号，使数据处理单元在预设的时间段内持续的进行对现场数据采集，并持续的将采集的信息传输至云端服务器；数据持续接收模块用于在预设时间段内持续接收持续数据信息，其中所述持续数据信息包括：持续数据信息和持续校核信息；所述持续数据信息设有若干个时间点数据信息以及与时间点数据信息相对应的时间点校核信息和时间点修正信息；所述持续数据信息拆解校验模块用于持续的将时间点的数据信息进行拆解，使时间点数据信息、时间点校核信息和时间点修正信息分解，数据分解后，对时间点校核信息进行校核，当校核通过后，将该时间点的数据信息传输给数据处理模块，并对下一时间点的数据信息进行拆解校验；当时间点校核信息未通过校核时，将未通过校核的时间点校核信息、时间点数据信息、时间点修正信息同时传输至信息修正模块；所述信息修正模块用于接收未通过校核的时间点校核信息、时间点数据信息、时间点修正信息，获取该时间点的修正信息，对该时间点的时间点数据信息进行修正，将修正后的时间点信息发送给数据处理模块；所述数据处理模块还用于接收所述持续数据信息拆解校验模块持续发送的时间点的数据信息，并根据持续接收的时间点的数据信息进行相互比对判断变压器所处的状态；还用于接收信息修正模块接收的修正后的时间点信息，并将修正后的时间点信息与该时间点前一时间点的数据信息进行比较，以及将修正后的时间点信息与该时间点后一时间点的数据信息进行比较，验证该修正后的时间点信息是否与整个时间段内的变压器故障判断相符合；所述数据存储模块用于通过监控平台进行系统的数据存储，供监控客户端连接，共享数据信息，供电网维护人员知识交流、数据积累，通过储存的各种维护过程日志，维修修护过程案例及相关标准或规范文件，形成典型案例，并提供相关标准、规范文档、操作规程，实现知识经验共享和管理；所述时间模块用于通过获取北斗时钟源时间信息统一设置统一系统时间内元件的时间；所述数据分析模块用于对监控区域内监控点的数据信息通过线路、公式、仪表、表格、图形、数值各种展现形式进行有机整合，对整合后的数据信息进行的可视化输出，形成数据发展趋势图，让关键参数醒目地投射到显示平台上；当监控点内的数据信息超出阈值时，先进行告警过滤、告警前转、告警呈现、告警查询、告警统计相关处理，并将告警信息及时、正确的存储；数据处理单元包括：时钟模块、数据处理芯片；所述时钟模块用于当所述数据复验模块向数据处理单元发送复验信号时，所述时钟模块在预设的时间段内按照预设的时间点向数据处理芯片提供时钟信号脉冲，使数据处理芯片控制数据信息采集单元向所述云端服务器发送数据信息；所述时钟模块包括：时钟芯片(33)、石英振荡模块(31)、时钟放大模块(32)、时钟电容Csz1、时钟电容Csz2、时钟电阻Rsz1、时钟电阻Rsz2；所述时钟芯片以秒，分，时，日期为时钟数据，通过读或写获得和修改时钟数据；所述时钟芯片内部有114个字节的静态RAM，用于存放系统通过串行口临时设定的特定字符点阵代码；所述时钟放大模块(32)、时钟电容Csz1、时钟电阻Rsz1组成时钟放大电路；所述时钟电容Csz2、时钟电阻Rsz2组成滤波电路；所述云端服务器还包括：变压器地址分配模块、监控点地址信息布置模块、监控点地理位置模块、监控点地理位置转换模块、监控点地理位置层次设置模块、监控点信息更新模块、监控点地理信息共享模块、监控点地理信息输出模块、监控点故障地理信息输出模块、Socket数量调整模块、Socket管理模块；所述监控点地址信息布置模块用于设置配电网络各个监控点的通信地址信息，将配电网络各个监控点的通信地址信息设置为全局布置图；所述变压器地址分配模块用于对设置在配电网络各个监控点的变压器进行通信地址设置，将变压器地址信息在全局布置图中进行地址信息标示；所述监控点地理位置模块用于通过Socket套接字，从全局布置图中，实时获取各个监控点地理位置数据信息；所述监控点地理位置转换模块用于接收各个监控点地理位置数据信息，并将各个监控点的地理位置数据信息转换成地理位置坐标格式，将地理位置坐标格式解码成GIS模块需要的格式；所述监控点地理位置层次设置模块用于将各个监控点的变压设备、供电线路、断路器、隔离开关、接地开关、火灾报警、避雷装置在云服务器的数据存储模块中通过进行标识，形成以监控点为主地址，变压设备、供电线路、断路器、隔离开关、接地开关、火灾报警、避雷装置为从地址结构；所述监控点信息更新模块用于通过开启全局监听方式，当监控点内增设运行设备时，数据信息控制子系统向云服务器发送增设设备信息，对监控点内增设设备进行地址信息设置；所述监控点地理信息共享模块用于实现基于OGC标准的WMS服务，WMS为监控点地理位置数据信息服务，OGC为开放地址空间信息，使维修维护人员通过移动终端获取地址空间信息；所述监控点地理信息输出模块用于接收移动终端上客户端调用的HTTP请求；通过解析包含在请求中的BBox参数，BBox参数为以地理坐标标识的查询范围；在内存中查找符合条件的监控点地址信息；获取该监控点地址信息后，获取该监控点的设备信息生成设备列表，形成一张监控点设备位置分布图，将监控点设备位置分布图转换成平面坐标；所述监控点故障地理信息输出模块用于当配电网络中某个监控点出现故障时，或出现变压器三相接地短路，或变压器两相接地短路、或变压器单相接地短路、或变压器中心线断路、或变压器过负荷、或变压器缺相时，在全局布置图中标示提示，并通过进一步显示该监控点出现故障的设备，生成图片，通过HTTP协议将图片返回给浏览器，供移动终端获取；所述数据信息控制子系统还包括：数据发送单元；数据发送单元包括：数据信息编码器、串行转并行单元、发送数据缓存器、用户数据接口、数字频率合成器、发送变频模块、带通滤波器、模数转换单元、套接字信息发送模块，所述套接字信息发送模块用于向云端服务器发送套接字申请请求信息；所述用户数据接口采用PC接口或手机端接口，用于使PC机或手机接收和发送数据信息；所述发送数据缓存器用于对发送的数据进行缓存；数字频率合成器用于在数据处理单元控制下，对将要发送的数据信号进行扩频，并进行二相相移调制；经过调制的数据信息经过发送变频模块将模拟信号变频到高频模拟信号，模数转换单元与带通滤波器对调制的信号进行模拟与数字信号的转换，并对信号进行滤波，所述数据信息编码器对滤波后的数据信息进行编码，形成编码后的串行数据流数据信息，并将编码数据信息进行通信传输；所述串行转并行单元用于将所述编码数据信息拆分成N段，每段分别在各子信道调制传输，各个子信道速率为总信道通信速率的N分之一，相当于每个信道码元周期被拉长到数据不分段传输时的N倍，通信抗干扰性提高，且各子信道载波相互正交，各子载波的频谱零点和相邻的子载波零点重合，防止各子信道之间的相互干扰；所述云端服务器还包括：信息解码模块、并行转串行模块、接收数据缓存器、服务器用户数据接口、数模转换器、滤波器、低噪放大器、可控增益放大器、时钟分配器、服务器数据处理器、套接字信息排序模块、套接字信息分配模块、优先级排序设置模块、套接字信息调整模块；所述并行转串行模块用于将数据接收模块接收的拆分成N段的编码数据信息进行组合形成完整的信息编码；所述信息解码模块用于将信息编码进行解码，使信息编码还原采集到的数据信息；所述接收数据缓存器用于将数据接收模块接收的数据信息进行缓存；所述服务器用户数据接口采用PC接口或手机端接口，用于使PC机或手机接收和发送数据信息；数据接收模块接收数据信息后，依次经过滤波器、低噪放大器、滤波器、可控增益放大器、数模转换器进行处理，处理后传输给服务器数据处理器；可控增益放大器根据服务器数据处理器的控制，对接收的模拟信号进行自动增益控制，同时对信号进行增益放大器；时钟分配器与服务器数据处理器连接用于对服务器数据处理器接收的模拟信号，通过时钟分配器来修改采样频率；所述数据接收模块包括：套接字信息接收模块；所述套接字信息接收模块，用于接收套接字信息发送模块发送的套接字申请请求信息；所述优先级排序设置模块用于根据配电网电压等级分类；所述套接字信息排序模块用于根据套接字申请请求信息的优先级，对接收每个监控点发送的数据信息进行接收次序的排队，并按照优先级从高到低顺序排列，得到分配队列，若有至少两个优先级相同的套接字信息发送模块发送套接字申请请求信息，则按照发送套接字申请请求信息的接收时间先后，对所述至少两个优先级相同的套接字信息发送模块进行排序；所述套接字信息分配模块用于根据所述套接字信息排序模块得到的分配队列，为请求套接字资源的所述套接字信息发送模块分配套接字资源；所述套接字信息调整模块用于当套接字信息发送模块向套接字信息接收模块发送含有故障的请求信息时或者发送变压器三相接地短路信息，或发送变压器两相接地短路信息、或发送变压器单相接地短路信息、或发送变压器中心线断路信息、或发送变压器过负荷信息、或发送变压器缺相信息时，套接字信息调整模块将上述请求信息调整为最先级；套接字数量调整模块用于预设所述套接字信息接收模块中单个套接字的需求传输速率，并根据实际传输速率和单个套接字的需求传输速率，来调整套接字信息接收模块的最大套接字数量；套接字管理模块用于在所述套接字信息接收模块中的已创建套接字数量超过所述最大套接字数量时，销毁所述套接字信息接收模块的已创建套接字中优先级最低的一个，以使所述已创建套接字数量少于或等于所述最大套接字数量；或在所述套接字信息接收模块中存在创建新套接字的请求时，如果新创建套接字含有故障的请求信息，则创建新套接字，或者如果所述已创建的套接字的优先级比新套接字的优先级低，创建所述新套接字，并销毁所述已创建套接字中优先级最低的套接字；如果所述已创建套接字数量达到所述最大套接字数量，则比较所述新套接字与所述已创建套接字的优先级高低，如果所述已创建套接字的优先级均比所述新套接字的优先级高，则不创建所述新套接字；在确定不创建新套接字后，等待至已创建套接字数量低于最大套接字数量时，再响应请求创建所述新套接字，在创建新套接字后，根据已销毁的套接字生成新的创建套接字的请求，等待至已创建套接字数量低于最大套接字数量时，再响应新的请求。