專利名稱：基于soa架構(gòu)的電網(wǎng)設(shè)備監(jiān)測與故障定位無線系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種電網(wǎng)設(shè)備監(jiān)測與故障定位系統(tǒng)，具體地說是一種基于SOA架構(gòu) 的電網(wǎng)設(shè)備監(jiān)測與故障定位無線系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
在配電網(wǎng)自動化系統(tǒng)中，故障的快速定位和隔離是最重要的組成部分之一。我 國配電網(wǎng)繼電保護(hù)一般采用以電流、電壓為主的階段式保護(hù)方式，按照預(yù)設(shè)整定值定位 故障點。隨著配電網(wǎng)不斷發(fā)展，網(wǎng)絡(luò)日趨龐大且復(fù)雜，配電網(wǎng)的故障處理一直是個難以 解決的技術(shù)問題。城市變電站供電距離一般只有3 — 5km，由分段開關(guān)分成3-5段。在 這樣短的線路上采用傳統(tǒng)的過流、距離等階段式保護(hù)整定配合越來越困難，致使線路上 任何一點故障，都需要變電站出口斷路器跳閘，造成全線路停電，擴大了停電面積，降 低了配電網(wǎng)運行可靠性。特別是隨著新能源接入配電網(wǎng)，顛覆了傳統(tǒng)配電網(wǎng)單向潮流的 特點，使傳統(tǒng)配電網(wǎng)保護(hù)更加難以確定故障區(qū)段。因此傳統(tǒng)的故障定位方式已不能滿足 要求，需要有新的故障定位方式，以解決當(dāng)前配電網(wǎng)安全運行問題。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服現(xiàn)有電網(wǎng)設(shè)備監(jiān)測與故障定位的不足，本發(fā)明的目的是提供一種基于 SOA架構(gòu)的電網(wǎng)設(shè)備監(jiān)測與故障定位無線系統(tǒng)，該無線系統(tǒng)采用無線傳感器網(wǎng)絡(luò)，并通 過GPRS網(wǎng)絡(luò)與Internet網(wǎng)絡(luò)連接，應(yīng)用GPS和GIS技術(shù)，實現(xiàn)電網(wǎng)設(shè)備實時監(jiān)測與故障 定位，滿足了當(dāng)前配電網(wǎng)安全運行。本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)的
一種基于SOA架構(gòu)的電網(wǎng)設(shè)備監(jiān)測與故障定位無線系統(tǒng)，其特征在于該系統(tǒng)包括 信息采集模塊、數(shù)據(jù)處理模塊、通信模塊、電源模塊和后臺處理模塊，信息采集模塊采 集電網(wǎng)設(shè)備運行狀態(tài)參數(shù)，并將采集到的參數(shù)傳送到數(shù)據(jù)處理模塊，數(shù)據(jù)處理模塊對參 數(shù)進(jìn)行處理和顯示，并將處理后的電網(wǎng)設(shè)備數(shù)據(jù)通過通信模塊和Internet網(wǎng)絡(luò)傳輸給后臺 處理模塊，后臺處理模塊對收到的電網(wǎng)設(shè)備數(shù)據(jù)進(jìn)行監(jiān)測并對故障進(jìn)行定位，電源模塊 與信息采集模塊、數(shù)據(jù)處理模塊和通信模塊連接。本發(fā)明所述信息采集模塊包括電網(wǎng)設(shè)備物理參數(shù)與電氣參數(shù)監(jiān)測傳感器組、溫 度傳感器、濕度傳感器、模擬多路復(fù)接器和信號調(diào)理電路，電網(wǎng)設(shè)備物理參數(shù)與電氣參 數(shù)監(jiān)測傳感器組、溫度傳感器和濕度傳感器采集的電網(wǎng)設(shè)備運行狀態(tài)參數(shù)經(jīng)過模擬多路 復(fù)接器變?yōu)橐宦份斎?，?jīng)過信號調(diào)理電路放大，傳送到數(shù)據(jù)處理模塊。所述數(shù)據(jù)處理模塊包括AD轉(zhuǎn)換電路、GPS模塊、數(shù)據(jù)存儲單元、單片機和顯示 單元，AD轉(zhuǎn)換電路接受信息采集模塊中信號調(diào)理電路的數(shù)據(jù)，AD轉(zhuǎn)換電路、GPS模塊 與單片機連接，單片機與數(shù)據(jù)存儲單元和顯示單元連接，并將處理后的電網(wǎng)設(shè)備數(shù)據(jù)通 過通信模塊傳輸給后臺處理模塊。
所述通信模塊包括GPRS通信模塊、SIM卡插座和天線，GPRS通信模塊將接收 到的電網(wǎng)設(shè)備數(shù)據(jù)通過天線和Internet網(wǎng)絡(luò)傳輸給后臺處理模塊。所述后臺處理模塊由下而上分別是數(shù)據(jù)層、基礎(chǔ)業(yè)務(wù)服務(wù)層、業(yè)務(wù)服務(wù)總線、 業(yè)務(wù)處理層和表示層。業(yè)務(wù)處理層包含系統(tǒng)管理服務(wù)、配電公司級設(shè)備維護(hù)服務(wù)。數(shù)據(jù) 層中數(shù)據(jù)庫采用三維數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，即空間位置(地物在地圖中的位置)、相對位置(地物 實體間的拓?fù)潢P(guān)系)及空間屬性數(shù)據(jù)(描述地物的特征)，利用GIS軟件(MapInfo)來
進(jìn)行管理。本發(fā)明中液晶顯示單元可以現(xiàn)場觀察電網(wǎng)設(shè)備的運行狀態(tài)；GPS模塊為在配電 網(wǎng)中電網(wǎng)設(shè)備的狀態(tài)監(jiān)測無線傳感器節(jié)點提供統(tǒng)一時鐘，當(dāng)電網(wǎng)設(shè)備動作時，根據(jù)什么 保護(hù)先動作，什么保護(hù)后動作，結(jié)合GIS能夠迅速進(jìn)行故障定位。本發(fā)明中經(jīng)過數(shù)據(jù)處理模塊的電網(wǎng)設(shè)備監(jiān)測參數(shù)通過GPRS通信模塊，GPRS網(wǎng) 絡(luò)與Internet網(wǎng)絡(luò)連接到監(jiān)測中心，實現(xiàn)低成本、高可靠性的配電網(wǎng)中電網(wǎng)設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測 數(shù)據(jù)的無線傳輸。電源模塊使用市電220V，同時有備用電源。本發(fā)明采用無線傳感器網(wǎng)絡(luò)，并通過GPRS網(wǎng)絡(luò)與Internet網(wǎng)絡(luò)連接，應(yīng)用GPS 和GIS技術(shù)，實現(xiàn)電網(wǎng)設(shè)備實時監(jiān)測與故障定位，滿足了當(dāng)前配電網(wǎng)安全運行。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有松耦合、可擴展、服務(wù)柔性組合；配電網(wǎng)中的 電網(wǎng)設(shè)備，運行狀態(tài)實行無線傳感器網(wǎng)絡(luò)實時監(jiān)測；應(yīng)用GPRS技術(shù)，能向用戶提供 Internet所能提供的一切功能，且GPRS計費是以數(shù)據(jù)流量、時間、服務(wù)質(zhì)量三者相結(jié)合 為基礎(chǔ)，計費方式合理，成本低。本發(fā)明采用GPRS+GPS+GIS結(jié)合，能夠迅速進(jìn)行配電網(wǎng)故障定位，避免擴大停 電面積。本發(fā)明可以廣泛應(yīng)用于配電網(wǎng)中。


圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖2是本發(fā)明中后臺處理模塊的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖3是本發(fā)明后臺處理模塊中業(yè)務(wù)處理層的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖4是本發(fā)明后臺處理模塊中數(shù)據(jù)庫的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖與實施例對本發(fā)明作進(jìn)一步的描述。一種基于SOA架構(gòu)的電網(wǎng)設(shè)備監(jiān)測與故障定位無線系統(tǒng)，見圖1，該系統(tǒng)包括 信息采集模塊1、數(shù)據(jù)處理模塊2、通信模塊3、電源模塊4和后臺處理模塊5。信息采 集模塊1采集電網(wǎng)設(shè)備運行狀態(tài)參數(shù)，并將采集到的參數(shù)傳送到數(shù)據(jù)處理模塊2，數(shù)據(jù)處 理模塊2對參數(shù)進(jìn)行處理和顯示，并將處理后的電網(wǎng)設(shè)備數(shù)據(jù)通過通信模塊3和Internet 網(wǎng)絡(luò)6傳輸給后臺處理模塊5，后臺處理模塊5對收到的電網(wǎng)設(shè)備數(shù)據(jù)進(jìn)行監(jiān)測并對故障 進(jìn)行定位，電源模塊4與信息采集模塊1、數(shù)據(jù)處理模塊2和通信模塊3連接。信息采集模塊1包括電網(wǎng)設(shè)備物理參數(shù)與電氣參數(shù)監(jiān)測傳感器組11、溫度傳感 器12、濕度傳感器13、模擬多路復(fù)接器14和信號調(diào)理電路15，電網(wǎng)設(shè)備物理參數(shù)與電氣 參數(shù)監(jiān)測傳感器組11、溫度傳感器12和濕度傳感器13采集的電網(wǎng)設(shè)備運行狀態(tài)參數(shù)經(jīng)過
4模擬多路復(fù)接器變?yōu)橐宦份斎耄?jīng)過信號調(diào)理電路放大，傳送到數(shù)據(jù)處理模塊2。信息采 集模塊1可采集電網(wǎng)設(shè)備的如下信息
可以采集到電網(wǎng)設(shè)備的動觸頭行程，分合閘的周期性，超行程等信息；采集電網(wǎng)設(shè) 備的振動信號，電網(wǎng)設(shè)備中有一些瞬動式的機械，在動作時，有高強度沖擊，高速運動 等特點，這樣強烈的沖擊振動提供了更為敏感的診斷信息，易于實現(xiàn)監(jiān)測；采集電網(wǎng)設(shè) 備中有一些內(nèi)直流線圈的直流電流(電壓)，因為直線電磁線圈的電流(電壓)波形中 包含著可作為診斷機械故障用的重要信息。溫度傳感器12與濕度傳感器13，分別監(jiān)測電網(wǎng)設(shè)備工作在配電柜中的溫度與濕 度，以便監(jiān)測其工作環(huán)境。將監(jiān)測電網(wǎng)設(shè)備運行狀態(tài)的若干路信息，經(jīng)模擬多路復(fù)接器，變?yōu)橐宦沸盘枺?經(jīng)信號調(diào)理電路，對這些微弱信號進(jìn)行放大，并經(jīng)C8051運算處理后，由GPRS通信模塊 接入Internet，因為在GPRS MC55模塊內(nèi)置的TCP/IP協(xié)議棧，由AT指令控制使應(yīng)用程 序很容易接入網(wǎng)絡(luò)。圖2是本發(fā)明中后臺處理模塊的結(jié)構(gòu)示意圖。后臺處理模塊5下而上分別是數(shù) 據(jù)層51、基礎(chǔ)業(yè)務(wù)服務(wù)層52、業(yè)務(wù)服務(wù)總線53、業(yè)務(wù)處理層54和表示層55。圖3是本 發(fā)明后臺處理模塊中業(yè)務(wù)處理層的結(jié)構(gòu)示意圖，業(yè)務(wù)處理層54包含系統(tǒng)管理服務(wù)、配電 公司級設(shè)備維護(hù)服務(wù)。數(shù)據(jù)層中數(shù)據(jù)庫采用三維數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，即空間位置(地物在地圖中 的位置)、相對位置(地物實體間的拓?fù)潢P(guān)系)及空間屬性數(shù)據(jù)(描述地物的特征)，利 用GIS軟件(MapInfo)來進(jìn)行管理。本發(fā)明采用性能衰退分析和預(yù)測方法,對高壓電網(wǎng)設(shè)備進(jìn)行實時的狀態(tài)監(jiān)測和故 障快速定位，并作出相應(yīng)決策的系統(tǒng)。具體來說，該系統(tǒng)集數(shù)據(jù)采集、狀態(tài)監(jiān)測、故障診 斷與快速定位、性能評估等于一體，并輔以用戶管理、權(quán)限驗證、文檔報表管理等系統(tǒng)管 理模塊。業(yè)務(wù)處理層根據(jù)表示層中用戶端的消息請求，通過調(diào)用業(yè)務(wù)服務(wù)總線上的不同服 務(wù)完成特定的業(yè)務(wù)流程，并最終返回結(jié)果給用戶端。共包含系統(tǒng)管理服務(wù)，配電公司級電 網(wǎng)設(shè)備維護(hù)服務(wù)及遠(yuǎn)程維護(hù)代理。其中配電公司級電網(wǎng)設(shè)備維護(hù)服務(wù)主要通過調(diào)用公司 局域網(wǎng)內(nèi)部發(fā)布的各類監(jiān)測、快速故障定位、決策及執(zhí)行等服務(wù)完成相關(guān)的設(shè)備維護(hù)功 能；遠(yuǎn)程維護(hù)代理則通過服務(wù)注冊中心查詢廣域網(wǎng)中遠(yuǎn)程維護(hù)中心所提供的電網(wǎng)設(shè)備維護(hù) 服務(wù)，調(diào)用其中合適的完成相關(guān)分析，并將分析結(jié)果返回給用戶端。圖4是本發(fā)明后臺處理模塊中數(shù)據(jù)庫的結(jié)構(gòu)示意圖?；谠诰€監(jiān)測數(shù)據(jù)和GIS 的電網(wǎng)設(shè)備態(tài)運行管理系統(tǒng)涉及的數(shù)據(jù)大致可分為兩種空間數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)?？臻g數(shù)據(jù)可分為兩類
1、用來反映配電柜所在位置的行政區(qū)劃、地形地貌、交通狀況、人口分布等內(nèi)容， 簡稱為背景地2、用來描述變電站、配電網(wǎng)等電力設(shè)備及線路運行管理部門的地理位置，簡稱為配 電柜專題地圖。屬性數(shù)據(jù)可分為三類(其與地理坐標(biāo)無直接關(guān)系，是非空間定位數(shù)據(jù))
1、反映電網(wǎng)設(shè)備的基本參數(shù)及線路總體情況的數(shù)據(jù)；
2、反映電網(wǎng)設(shè)備運行情況(設(shè)備的投運日期、材料、運行狀態(tài)、最近1次檢修日期)、運行管理人員的配置和工作計劃等數(shù)據(jù)；
3、安裝的電網(wǎng)設(shè)備在線監(jiān)測設(shè)備提供的在線監(jiān)測數(shù)據(jù)?？臻g數(shù)據(jù)采用三維數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，即空間位置(地物在地圖中的位置)、相對位置 (地物實體間的拓?fù)潢P(guān)系)及空間屬性數(shù)據(jù)(描述地物的特征)，利用GIS軟件(Map
Info)來進(jìn)行管理。電網(wǎng)設(shè)備的基本參數(shù)、原始運行狀態(tài)、實時監(jiān)測狀態(tài)、檢修記錄及 各種工作計劃等，稱為非空間屬性數(shù)據(jù)，采用商業(yè)數(shù)據(jù)庫Oracle進(jìn)行管理，并通過建立 完善的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)空間數(shù)據(jù)與屬性數(shù)據(jù)的無縫連接。本發(fā)明采用無線傳感器網(wǎng)絡(luò)，并通過GPRS網(wǎng)絡(luò)與Internet網(wǎng)絡(luò)連接，應(yīng)用GPS 和GIS技術(shù)，實現(xiàn)電網(wǎng)設(shè)備實時監(jiān)測與故障定位，滿足了當(dāng)前配電網(wǎng)安全運行，能夠迅 速進(jìn)行配電網(wǎng)故障定位，避免擴大停電面積，可以廣泛應(yīng)用于配電網(wǎng)中。
權(quán)利要求
1.一種基于SOA架構(gòu)的電網(wǎng)設(shè)備監(jiān)測與故障定位無線系統(tǒng)，其特征在于該系統(tǒng)包 括信息采集模塊(1)、數(shù)據(jù)處理模塊(2)、通信模塊(3)、電源模塊(4)和后臺處 理模塊(5)，信息采集模塊(1)采集電網(wǎng)設(shè)備運行狀態(tài)參數(shù)，并將采集到的參數(shù)傳送 到數(shù)據(jù)處理模塊(2)，數(shù)據(jù)處理模塊(2)對參數(shù)進(jìn)行處理和顯示，并將處理后的電網(wǎng) 設(shè)備數(shù)據(jù)通過通信模塊(3)和Internet網(wǎng)絡(luò)(6)傳輸給后臺處理模塊(5)，后臺處理 模塊(5)對收到的電網(wǎng)設(shè)備數(shù)據(jù)進(jìn)行監(jiān)測并對故障進(jìn)行定位，電源模塊(4)與信息采 集模塊(1)、數(shù)據(jù)處理模塊(2)和通信模塊(3)連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于SOA架構(gòu)的電網(wǎng)設(shè)備監(jiān)測與故障定位無線系統(tǒng)，其 特征在于所述信息采集模塊(1)包括電網(wǎng)設(shè)備物理參數(shù)與電氣參數(shù)監(jiān)測傳感器組(11)、溫度傳感器(12)、濕度傳感器(13)、模擬多路復(fù)接器(14)和信號調(diào)理電 路(15)，電網(wǎng)設(shè)備物理參數(shù)與電氣參數(shù)監(jiān)測傳感器組(11)、溫度傳感器(12)和濕 度傳感器(13)采集的電網(wǎng)設(shè)備運行狀態(tài)參數(shù)經(jīng)過模擬多路復(fù)接器(14)變?yōu)橐宦份?入，經(jīng)過信號調(diào)理電路(15)放大，傳送到數(shù)據(jù)處理模塊(2)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于SOA架構(gòu)的電網(wǎng)設(shè)備監(jiān)測與故障定位無線系統(tǒng)，其特 征在于所述數(shù)據(jù)處理模塊(2)包括AD轉(zhuǎn)換電路(21)、GPS模塊(22)、數(shù)據(jù)存 儲單元(23)、單片機(24)和顯示單元(25)，AD轉(zhuǎn)換電路(21)接受信息采集模 塊(1)中信號調(diào)理電路(15)的數(shù)據(jù)，AD轉(zhuǎn)換電路(21)、GPS模塊(22)與單片 機(24)連接，單片機(24)與數(shù)據(jù)存儲單元(23)和顯示單元(25)連接，并將處 理后的電網(wǎng)設(shè)備數(shù)據(jù)通過通信模塊(3)傳輸給后臺處理模塊(5)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于SOA架構(gòu)的電網(wǎng)設(shè)備監(jiān)測與故障定位無線系統(tǒng)，其特 征在于所述通信模塊(3)包括GPRS通信模塊(31)、SIM卡插座(32)和天線(33)，GPRS通信模塊(31)將接收到的電網(wǎng)設(shè)備數(shù)據(jù)通過天線(33)和Internet網(wǎng)絡(luò)(6)傳輸給后臺處理模塊(5)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于SOA架構(gòu)的電網(wǎng)設(shè)備監(jiān)測與故障定位無線系統(tǒng)，其 特征在于所述后臺處理模塊(5)由下而上分別是數(shù)據(jù)層(51)、基礎(chǔ)業(yè)務(wù)服務(wù)層(52)、業(yè)務(wù)服務(wù)總線(53)、業(yè)務(wù)處理層(54)和表示層(55)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種基于SOA架構(gòu)的電網(wǎng)設(shè)備監(jiān)測與故障定位無線系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括信息采集模塊、數(shù)據(jù)處理模塊、通信模塊、電源模塊和后臺處理模塊，信息采集模塊采集電網(wǎng)設(shè)備運行狀態(tài)參數(shù)，并將采集到的參數(shù)傳送到數(shù)據(jù)處理模塊，數(shù)據(jù)處理模塊對參數(shù)進(jìn)行處理和顯示，并將處理后的電網(wǎng)設(shè)備數(shù)據(jù)通過通信模塊和Internet網(wǎng)絡(luò)傳輸給后臺處理模塊，后臺處理模塊對收到的電網(wǎng)設(shè)備數(shù)據(jù)進(jìn)行監(jiān)測并對故障進(jìn)行定位，電源模塊與信息采集模塊、數(shù)據(jù)處理模塊和通信模塊連接。本發(fā)明采用無線傳感器網(wǎng)絡(luò)，并通過GPRS網(wǎng)絡(luò)與Internet網(wǎng)絡(luò)連接，應(yīng)用GPS和GIS技術(shù)，實現(xiàn)電網(wǎng)設(shè)備實時監(jiān)測與故障定位，滿足了當(dāng)前配電網(wǎng)安全運行。本發(fā)明可以廣泛應(yīng)用于配電網(wǎng)中。
文檔編號H02J13/00GK102025196SQ20101060405
公開日2011年4月20日 申請日期2010年12月24日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月24日
發(fā)明者承軼青, 方泉, 胡揚波 申請人:江蘇電力信息技術(shù)有限公司