智能变电站开关设备在线监测系统的设计及应用研究

发布时间：2020-08-19 16:41

【摘要】：随着我国经济社会的高速发展,维持人们生活的供给所需求的电能与日俱增,对电能的持续、优质、安全的供应提出了更高的要求。近年来,智能变电站建设飞速发展,站内网络和通讯更加灵活和完善,以在线监测为核心的状态检修逐渐代替了传统的定期检修,这极大提高了供电可靠性。但是,随着智能变电站在线监测系统的发展,站内现有在线监测系统的弊端也逐渐显现。一是不同生产厂家的不同技术标准生产出的在线监测系统无法形成统一的配合和数据共享,变电站内在线监测系统复杂多样,造成在线监测系统的混乱和形同虚设。二是现有的在线监测系统智能判断的准确率太低,多数只是对数据进行简单的收集和整理,无法与状态评价要求整合,无法提供可靠的状态检修建议,无法实现智能电网的要求。三是目前在线监测系统智能评判的算法只能对突发故障数据进行诊断和分析,无法自动分析设备状态的趋势变化,无法将设备故障发现在萌芽阶段,不能准确表达设备的真实健康状况。本文是针对在线监测系统的现状,从开关设备的软硬件,通信系统和数据挖掘算法入手,进行新的设计和应用研究。首先,本文介绍和设计了智能变电站开关设备在线监测的软硬件整体架构。硬件上研究了系统所需的数据及其采集方式,并完成了传感器选型;软件上,根据软件的应用需求设计了软件的结构和功能。其次,本文针对现有的IEC61850框架下的通信系统的缺陷,分析设计了应用NB-IoT通信技术的组网方式和数据模式,重构了 IEC61850通信架构并设计了适配该系统的通讯终端。第三,采用LSTM算法对采集的数据进行清洗,并将其小波分解实现数据预处理,在此基础上,采用循环编码的LSTM算法来对设备运行状态评估,对设备参数数据进行深入挖掘。最后对所设计的系统进行了现场安装调试并进行了展示。本文所研究的在线监测系统将智能变电站内传感器的通信协议进行了统一,并加强了系统客户端的应用安全性,实现了人工智能算法对采集到的数据的深度挖掘,提高了采集数据对现场运检工作的指导作用,具有很强的工程价值。
【学位授予单位】：山东大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TM63
【图文】：

逑图２－１智能变电站开关设备在线检测系统总体架构图逡逑从图２－１中可以看出所设计的变电站开关设备状态监测系统：逡逑硬件方面，将系统分为三层，即站控层，间隔层和过程层。其中，过程层负逡逑责进行现场数据采集，间隔层负责将数据汇总传送到站控层，站控层的主站服务逡逑器负责对数据进行分析、计算、与结果呈现。考虑到现行的ＩＥＣ６１８５０通信技术逡逑中，各种过程层设备接入间隔层ＩＥＤ的通信协议，通信接口不统一，ＩＥＤ数量种逡逑类繁杂的问题，本文采用统一的ＮＢ－Ｉ0Ｔ接入的方式对过程层到间隔层的通信协逡逑议进行规范，并将间隔层中的各种设备的ｆｆｉＤ单元换成一个ＮＢ－Ｉ0Ｔ基站模块，逡逑以此来对ＩＥＣ６１８５０的框架进行重构。逡逑软件方面，根据软件每部分模块的功能或每个模块所需承担的任务，将软件逡逑分为表示层，业务层，和数据层三部分。表示层就是用户可以操作和观察到的部逡逑分

通信协议和通信接口不统一的问题，本文在过程层到间隔层的链接采用ＮＢ－Ｉ0Ｔ逡逑通信技术，并将间隔层中的所有设备的ＩＥＤ单元换成一个ＮＢ－ＩｏＴ基站模块，以逡逑此来对ＩＥＣ６１８５０的框架进行重构。本文的硬件系统总体结构如图２－２所示：逡逑ｎ逡逑站控层逡逑逦＾艮」＾逦逡逑ＮＢＩＯＴＳ＾逦＼间隔层逡逑＾逦，邋Ａ邋，邋Ｖ逡逑终端食俞逦｜终端发射逦｜＾蝻发射逦Ｖ逡逑模产１逦丨模￥２逦丨模￥３逦０邋０邋０邋０邋０邋０逡逑过程层逡逑Ｉ传感器１邋Ｉ丨传“２邋Ｉ邋Ｉ传“器３逦……逡逑图２－２硬件系统架构图逡逑从２－２图中可以看出，过程层包括所有的对被监控设备和被监控对象进行数逡逑据采集和状态监控的传感器，来实现对数据的采集；还包括终端发射模块，终端逡逑模块负责将传感器采集到的数据进行模数转换，并按照ＮＢ－ＩｏＴ通信方法将数据逡逑１０逡逑

图２－３软件系统总体结构逡逑如图２－３所示，按照软件实现的功能需求，或代码所需承担的任务对软件的逡逑２１逡逑

【相似文献】

相关期刊论文 前10条

1 王隽;;我国低压成套开关设备的智能化走势[J];供电企业管理;2007年04期

2 王皎雅;;开关设备的安全防护设计[J];科技风;2018年31期

3 张建成;;低压成套开关设备3C认证细节探讨[J];电气开关;2017年01期

4 林承志;苏金州;张学军;谢宏灵;;低压成套开关设备内部故障电弧研究[J];电工电气;2016年11期

5 涂宗丽;;浅谈高低压成套开关设备在高海拔环境的应用[J];山东工业技术;2017年13期

6 姜红枚;;浅析35kV开关设备的维护与检修[J];通讯世界;2017年15期

7 张业真;;低压成套开关设备存在的问题解析[J];电工电气;2016年03期

8 陈中原;王静;;从用户端角度确定低压成套开关设备额定电流[J];电工电气;2016年06期

9 何锐鑫;杨国清;;低压成套开关设备的参数化设计[J];电器与能效管理技术;2016年17期

10 李亚星;;对低压成套开关设备绝缘配合问题的探讨[J];山东工业技术;2014年19期

相关会议论文 前10条

1 李亚星;;我国低压成套开关设备的发展动向初探[A];软科学论坛——企业信息与工程技术应用研讨会论文集[C];2015年

2 张卫东;;低压成套开关设备的现状与发展[A];电气技术发展综述[C];2004年

3 张俊;;低压成套开关设备在国家强制认证之后[A];云南电力装备制造业振兴与创新论坛论文集[C];2007年

4 王隽;;低压成套开关设备的“智能化”走势[A];中南七省（区）电力系统专业委员会第二十二届联合学术年会论文集[C];2007年

5 蓝洁;;低压成套开关设备短路强度试验方法的探讨[A];中国电工技术学会低压电器专业委员会第十二届学术年会论文集[C];2005年

6 孟永鹏;史宗谦;贾申利;荣命哲;;12kV成套开关设备机械状态在线监测系统的研制[A];第五届全国智能化电器及应用研讨会会议论文集[C];2001年

7 孟永鹏;贾申利;荣命哲;成永红;;12kV成套开关设备状态在线检测系统的研制[A];’02全国电工测试技术学术交流会论文集[C];2002年

8 张智伟;;普通开关设备在高原电网使用中的绝缘加强典例研究[A];2007年全国绝缘材料与绝缘技术专题研讨会论文集[C];2007年

9 张致鹏;刘丽军;;小峡水电站厂用高压回路开关设备选型分析[A];西北五省（区）水电学会联系网第20次会议论文集[C];2005年

10 张俊;;低压成套开关设备在国家强制认证之后[A];2007云南电力技术论坛论文集[C];2007年

相关重要报纸文章 前10条

1 中国妇女报·中国女网记者 茹希佳;把中国核电开关设备安装到丝路沿线[N];中国妇女报;2018年

2 魏勇 田淼 海通证券;关于高、低压成套开关设备的现状及未来发展趋势[N];安徽经济报;2017年

3 见习记者 王菁;轨道交通配电开关设备新思路逐步明朗[N];中国电力报;2014年

4 吉谢;我国低压成套开关设备现状探析[N];中国电力报;2001年

5 记者 杨宏辉;ABB率先通过国家核级开关设备鉴定[N];中国化工报;2010年

6 项雅丽;我国低压成套开关设备现状[N];中国机电日报;2001年

7 张剑 夸克;低压成套开关设备问题在哪里？[N];中国机电日报;2002年

8 ;中压充气开关设备市场有多大[N];中国工业报;2003年

9 陈岩;我国低压成套开关设备现状[N];中国有色金属报;2005年

10 许争;C—GIS引领开关设备生产潮流[N];国家电网报;2008年

相关博士学位论文 前1条

1 王丽;低压成套开关设备可靠性预测及全寿命周期成本评估方法的研究[D];河北工业大学;2017年

相关硕士学位论文 前10条

1 史鹏飞;智能变电站开关设备在线监测系统的设计及应用研究[D];山东大学;2019年

2 刘旭;两级触发开关真空短间隙自击穿时延特性研究[D];大连理工大学;2019年

3 高玉峰;气体绝缘全封闭开关设备的状态监测与故障诊断方法研究[D];华北电力大学;2019年

4 蔚德申;低压成套开关设备的全寿命周期成本评估及寿命预测[D];河北工业大学;2017年

5 翟敏;基于分合闸线圈电流检测的开关设备缺陷诊断系统研究[D];长春工业大学;2019年

6 杨升环;低压成套开关设备内部环境温度的测试与分析[D];大连理工大学;2015年

7 田思;低压成套开关设备多源信息融合方法的研究[D];河北工业大学;2015年

8 张亮;低压成套开关设备可靠性评估中的先验信息融合技术研究[D];河北工业大学;2012年

9 闫昆;低压成套开关设备的可靠性研究[D];河北工业大学;2007年

10 翟鹏飞;12kV固体绝缘环网开关设备的研究与开发[D];华北电力大学;2013年

本文编号：2797323