本發(fā)明屬于電力設(shè)備狀態(tài)研究領(lǐng)域，特別涉及一種多層大跨度面向大數(shù)據(jù)的電力設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)與評(píng)估系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

智能電網(wǎng)是當(dāng)今國(guó)際最前沿的經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)點(diǎn)，已經(jīng)成為許多國(guó)家爭(zhēng)相研究的熱點(diǎn)。作為智能電網(wǎng)的一個(gè)重要應(yīng)用系統(tǒng)，電力設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)與評(píng)估系統(tǒng)完成對(duì)電力設(shè)備狀態(tài)參數(shù)采集、分析，實(shí)現(xiàn)狀態(tài)可視化，并且根據(jù)電力設(shè)備的狀態(tài)對(duì)該設(shè)備進(jìn)行評(píng)估預(yù)警，并采取相應(yīng)的措施。通過(guò)提高電力設(shè)備運(yùn)行的可靠性和可控性，進(jìn)而改善整體的供電可靠性，狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的智能化功能可為智能電網(wǎng)的整體決策提供堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

傳統(tǒng)電力設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)的方法采用定期預(yù)防性檢修、試驗(yàn)以及人工巡視等方法。為了避免事故發(fā)生，在設(shè)備運(yùn)行過(guò)程中，值班人員需要經(jīng)常巡視，憑借外觀現(xiàn)象、指示儀表、人工經(jīng)驗(yàn)等進(jìn)行判斷以便及時(shí)發(fā)現(xiàn)異常。除此之外，還會(huì)定期停止運(yùn)行來(lái)對(duì)電力設(shè)備例行檢查，做機(jī)械動(dòng)作試驗(yàn)或者預(yù)防性絕緣試驗(yàn)，及時(shí)做出結(jié)構(gòu)缺陷方面的處理等。這種定期檢修和經(jīng)常巡視的方法對(duì)電力設(shè)備的安全正常運(yùn)行起到了至關(guān)重要的作用。

近年來(lái)，國(guó)內(nèi)外電力設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)在理論研究方面取得了較大的進(jìn)展，并研發(fā)了針對(duì)輸電線路、變壓器和斷路器等設(shè)備的狀態(tài)監(jiān)測(cè)與故障診斷裝置，但在電力設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)在很多方面仍面臨很多突出問(wèn)題。電力設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)還處于分散監(jiān)測(cè)階段，與計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)相互獨(dú)立，電力控制中心與各個(gè)變電站之間，以及狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)與其他系統(tǒng)之間，數(shù)據(jù)信息模型和通信接口高度異構(gòu)，難以充分利用不同的信息進(jìn)行設(shè)備的狀態(tài)評(píng)估、故障診斷和狀態(tài)檢修。在智能電網(wǎng)中，電力設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)具有如下特點(diǎn)：

(1)狀態(tài)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)量呈幾何性增長(zhǎng)，數(shù)據(jù)規(guī)模不斷擴(kuò)大；數(shù)據(jù)類(lèi)型復(fù)雜多樣，種類(lèi)繁多；監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)廣域分布；計(jì)算任務(wù)繁多，計(jì)算量大；數(shù)據(jù)可靠性與實(shí)時(shí)性要求高。

(2)各平臺(tái)數(shù)據(jù)交互性差。

面對(duì)這些海量的、分布式的、異構(gòu)的、復(fù)雜的、大計(jì)算量狀態(tài)數(shù)據(jù)，常規(guī)的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)與管理方法系統(tǒng)難以適應(yīng)智能電網(wǎng)對(duì)狀態(tài)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)可靠性和實(shí)時(shí)性的更高要求。

因此，迫切需要建立一套面向大數(shù)據(jù)的、統(tǒng)一的、開(kāi)放的、符合智能電網(wǎng)設(shè)備發(fā)展需要的電力設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)大跨度的快速的電力設(shè)備狀態(tài)評(píng)估、狀態(tài)診斷與預(yù)測(cè)，從而實(shí)現(xiàn)智能評(píng)估設(shè)備的健康狀態(tài)與檢修周期，完成設(shè)備資產(chǎn)的全壽命健康預(yù)測(cè)與周期管理。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種多層大跨度面向大數(shù)據(jù)的電力設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)與評(píng)估系統(tǒng)，其特征在于，所述設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)與評(píng)估系統(tǒng)分為四層：采集匯聚層、站控層、省網(wǎng)層和總部層；所述采集匯聚層又分為匯聚子系統(tǒng)和采集子系統(tǒng)；所述站控層包括狀態(tài)監(jiān)測(cè)服務(wù)器、工作站、移動(dòng)終端接入裝置和移動(dòng)終端；所述狀態(tài)監(jiān)測(cè)服務(wù)器存儲(chǔ)網(wǎng)關(guān)傳輸?shù)臄?shù)據(jù)，并通過(guò)以太網(wǎng)與工作站和移動(dòng)終端接入裝置相連；

所述省網(wǎng)層是基于云平臺(tái)搭建的，包括大數(shù)據(jù)管理平臺(tái)和基于數(shù)據(jù)挖掘算法的狀態(tài)評(píng)估系統(tǒng)。考慮到云平臺(tái)的安全性，利用防火墻將云平臺(tái)與外部網(wǎng)絡(luò)隔離，并安裝了入侵檢測(cè)系統(tǒng)，防止惡意攻擊；

所述總部層包括決策管理工作站、大屏服務(wù)器和決策支持服務(wù)器；總部層獲取和匯總評(píng)估數(shù)據(jù)，決策管理工作站根據(jù)評(píng)估數(shù)據(jù)得到預(yù)警數(shù)據(jù)，提交故障位置和預(yù)警等級(jí)，在大屏服務(wù)器輸出結(jié)果，實(shí)現(xiàn)評(píng)估結(jié)果可視化；工作站管理員給出最終決策，對(duì)評(píng)估結(jié)果進(jìn)行進(jìn)一步?jīng)Q策支持。

所述采集子系統(tǒng)作為整個(gè)系統(tǒng)最底層，包括多種一次設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)IED群組，狀態(tài)監(jiān)測(cè)IED直接附著在一次設(shè)備上；狀態(tài)監(jiān)測(cè)IED中各類(lèi)傳感器分別采集一次設(shè)備相關(guān)信息，數(shù)據(jù)處理模塊匯總并進(jìn)行簡(jiǎn)單計(jì)算，ZigBee模塊采用發(fā)送廣播的形式將信息發(fā)送給匯聚IED，這里把廣播半徑設(shè)置為1跳就能夠滿足系統(tǒng)需要；ZigBee是一種近距離、低復(fù)雜度、低功耗、低速率、低成本的雙向無(wú)線通訊技術(shù)。主要用于距離短、功耗低且傳輸速率不高的各種電子設(shè)備之間進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸；IED是智能電子裝置的簡(jiǎn)稱。

所述匯聚子系統(tǒng)包括匯聚IED組和協(xié)調(diào)集中器；各類(lèi)一次設(shè)備匯聚IED組成匯聚IED組；所述協(xié)調(diào)集中器包括協(xié)調(diào)器和網(wǎng)關(guān)；匯聚IED組擴(kuò)大了ZigBee傳輸范圍，匯聚IED接收采集子系統(tǒng)的狀態(tài)監(jiān)測(cè)IED發(fā)送的廣播消息，首先進(jìn)行身份識(shí)別，只處理相應(yīng)狀態(tài)監(jiān)測(cè)IED發(fā)送的消息；ZigBee模塊將匯聚IED處理后的信息通過(guò)單播發(fā)送給協(xié)調(diào)器；協(xié)調(diào)器負(fù)責(zé)整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的組建、維護(hù)，并且匯總各匯聚IED發(fā)送的信息，利用光纖通過(guò)RS‐485串口將數(shù)據(jù)傳輸?shù)骄W(wǎng)關(guān)，網(wǎng)關(guān)進(jìn)行協(xié)議轉(zhuǎn)換，并通過(guò)以太網(wǎng)將數(shù)據(jù)傳輸?shù)椒?wù)器。

所述工作站主要包括監(jiān)控工作站、工程師工作站和數(shù)據(jù)操作工作站；所述監(jiān)控工作站提供一次設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)圖形化瀏覽、告警、監(jiān)視、控制等服務(wù)；所述工程師工作站為工程師提供維護(hù)和完善狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的服務(wù)，所述數(shù)據(jù)操作工作站提供數(shù)據(jù)瀏覽、導(dǎo)出、查詢、打印等服務(wù)。移動(dòng)終端通過(guò)移動(dòng)終端安全接入裝置訪問(wèn)狀態(tài)監(jiān)測(cè)服務(wù)器，移動(dòng)終端主要實(shí)現(xiàn)故障通報(bào)、人員通知功能。狀態(tài)監(jiān)測(cè)服務(wù)器還負(fù)責(zé)將數(shù)據(jù)傳輸?shù)绞【W(wǎng)層。整個(gè)站控層系統(tǒng)采用C/S結(jié)構(gòu)。

所述省網(wǎng)層接收所述站控層傳輸?shù)臄?shù)據(jù)，在大數(shù)據(jù)管理平臺(tái)通過(guò)變換、清理、集成、歸類(lèi)、非結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)特征提取的技術(shù)處理，得到利用率更高的數(shù)據(jù)，利用ETL工具對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行抽取、轉(zhuǎn)換后裝載到數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)；對(duì)數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)的數(shù)據(jù)進(jìn)行初步查詢和故障分析，如果發(fā)現(xiàn)故障，向所述站控層告警，站控層接收到告警，對(duì)故障進(jìn)行及時(shí)維修。

在所述基于數(shù)據(jù)挖掘算法的狀態(tài)評(píng)估系統(tǒng)中，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行進(jìn)一步分析并進(jìn)行狀態(tài)評(píng)估；利用時(shí)間序列分析、聚類(lèi)分析、分類(lèi)分析、非結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)特征分析、關(guān)聯(lián)分析和/或回歸分析的方法進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，并利用日志生成器生成日志文件；利用狀態(tài)評(píng)估算法評(píng)估數(shù)據(jù)分析結(jié)果，診斷故障，并完成風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估，省網(wǎng)層通過(guò)以太網(wǎng)將數(shù)據(jù)傳輸?shù)娇偛繉印?/p>

所述進(jìn)行身份識(shí)別，只處理相應(yīng)狀態(tài)監(jiān)測(cè)IED發(fā)送的消息為GIS匯聚IED只處理GIS狀態(tài)監(jiān)測(cè)IED群組發(fā)送的消息。

所述ZigBee模塊將匯聚IED處理后的信息通過(guò)單播發(fā)送給協(xié)調(diào)器的過(guò)程中，應(yīng)該確保整個(gè)ZigBee網(wǎng)絡(luò)的正常通信，即把狀態(tài)監(jiān)測(cè)IED設(shè)置為終端節(jié)點(diǎn)，匯聚IED設(shè)置為路由器節(jié)點(diǎn)，協(xié)調(diào)器設(shè)置為協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)；其中，終端節(jié)點(diǎn)主要負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)的采集，只能發(fā)送數(shù)據(jù)，不能轉(zhuǎn)發(fā)其他節(jié)點(diǎn)的消息；路由器節(jié)點(diǎn)負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)包的路由選擇，協(xié)調(diào)器負(fù)責(zé)整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的組建、維護(hù)，并且可以通過(guò)串口與網(wǎng)關(guān)連接。

本發(fā)明的有益效果是，解決目前電力設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)存在的問(wèn)題，將先進(jìn)的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)與電力設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)有機(jī)結(jié)合，提出新型的多層電力設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)，網(wǎng)絡(luò)跨度大，從一次電力設(shè)備終端直到省網(wǎng)總部級(jí)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸全數(shù)字化，信息一體化；引入基于大數(shù)據(jù)分析的云計(jì)算平臺(tái)，更大限度提高數(shù)據(jù)的共享度并處理海量監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)；該系統(tǒng)為分層狀態(tài)評(píng)估、設(shè)備故障預(yù)測(cè)，基于多時(shí)空狀態(tài)評(píng)估的系統(tǒng)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估等，為智能決策支持提供有力數(shù)據(jù)保障，從而實(shí)現(xiàn)智能評(píng)估設(shè)備的健康狀態(tài)與檢修周期，完成設(shè)備資產(chǎn)的全壽命健康預(yù)測(cè)與周期管理。

附圖說(shuō)明

圖1為多層大跨度面向大數(shù)據(jù)的電力設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)與評(píng)估系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)圖。

圖2為面向大數(shù)據(jù)的電力設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)與評(píng)估系統(tǒng)的總部層和省網(wǎng)層軟件結(jié)構(gòu)圖。

圖3為面向大數(shù)據(jù)的電力設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)與評(píng)估系統(tǒng)的采集匯聚層和站控層結(jié)構(gòu)圖。

圖4為面向大數(shù)據(jù)的電力設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)與評(píng)估系統(tǒng)的一次設(shè)備單元結(jié)構(gòu)圖。

具體實(shí)施方式

本發(fā)明提供一種多層大跨度面向大數(shù)據(jù)的電力設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)與評(píng)估系統(tǒng)，下面結(jié)合附圖，對(duì)優(yōu)選實(shí)施例作詳細(xì)說(shuō)明。應(yīng)該強(qiáng)調(diào)的是下述說(shuō)明僅僅是示例性的，而不是為了限制本發(fā)明的范圍及其應(yīng)用。

圖1所示的一種多層大跨度面向大數(shù)據(jù)的電力設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)與評(píng)估系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)圖。圖1中，將多層大跨度面向大數(shù)據(jù)的電力設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)與評(píng)估系統(tǒng)分為四層，即采集匯聚層、站控層、省網(wǎng)層和總部層；所述采集匯聚層又分為匯聚子系統(tǒng)和采集子系統(tǒng)；所述站控層包括狀態(tài)監(jiān)測(cè)服務(wù)器、工作站、移動(dòng)終端接入裝置和移動(dòng)終端；所述狀態(tài)監(jiān)測(cè)服務(wù)器存儲(chǔ)網(wǎng)關(guān)傳輸?shù)臄?shù)據(jù)，并通過(guò)以太網(wǎng)與工作站和移動(dòng)終端接入裝置相連；所述省網(wǎng)層是基于云平臺(tái)搭建的，包括大數(shù)據(jù)管理平臺(tái)和基于數(shù)據(jù)挖掘算法的狀態(tài)評(píng)估系統(tǒng)。所述總部層包括決策管理工作站、大屏服務(wù)器和決策支持服務(wù)器；總部層獲取和匯總評(píng)估數(shù)據(jù)，決策管理工作站根據(jù)評(píng)估數(shù)據(jù)得到預(yù)警數(shù)據(jù)，提交故障位置和預(yù)警等級(jí)，在大屏服務(wù)器輸出結(jié)果，實(shí)現(xiàn)評(píng)估結(jié)果可視化；工作站管理員給出最終決策，對(duì)評(píng)估結(jié)果進(jìn)行進(jìn)一步?jīng)Q策支持。

所述采集匯聚層包括各類(lèi)狀態(tài)監(jiān)測(cè)IED群組和匯聚子系統(tǒng)。各狀態(tài)監(jiān)測(cè)IED采集相關(guān)信息，將信息發(fā)送給匯聚子系統(tǒng)，匯聚子系統(tǒng)將信息進(jìn)行匯總后傳輸?shù)秸究貙印?/p>

所述站控層狀態(tài)監(jiān)測(cè)服務(wù)器存儲(chǔ)所述采集匯聚層傳輸?shù)臄?shù)據(jù)，并與工作站和移動(dòng)終端相連。用戶通過(guò)工作站和移動(dòng)終端訪問(wèn)服務(wù)器。服務(wù)器將數(shù)據(jù)傳輸?shù)绞【W(wǎng)層。

所述省網(wǎng)層接收所述站控層傳輸?shù)臄?shù)據(jù)，在大數(shù)據(jù)管理平臺(tái)通過(guò)變換、清理、集成、歸類(lèi)、非結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)特征提取等技術(shù)處理，得到利用率更高的數(shù)據(jù)。再對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行進(jìn)一步分析并利用狀態(tài)評(píng)估算法評(píng)估數(shù)據(jù)，分析結(jié)果，診斷故障，完成風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估。省網(wǎng)層通過(guò)以太網(wǎng)將數(shù)據(jù)傳輸?shù)娇偛繉印?/p>

圖2所示的一種面向大數(shù)據(jù)的電力設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)與評(píng)估系統(tǒng)的總部層和省網(wǎng)層軟件結(jié)構(gòu)圖。

所述省網(wǎng)層是基于云平臺(tái)搭建的，包括大數(shù)據(jù)管理平臺(tái)和基于數(shù)據(jù)挖掘算法的狀態(tài)評(píng)估系統(tǒng)?？紤]到云平臺(tái)的安全性，利用防火墻將云平臺(tái)與外部網(wǎng)絡(luò)隔離，并安裝了入侵檢測(cè)系統(tǒng)，防止惡意攻擊。

所述省網(wǎng)層接收所述站控層傳輸?shù)臄?shù)據(jù)，在大數(shù)據(jù)管理平臺(tái)通過(guò)變換、清理、集成、歸類(lèi)、非結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)特征提取等技術(shù)處理，得到利用率更高的數(shù)據(jù)。利用ETL(提取轉(zhuǎn)換加載)工具對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行抽取、轉(zhuǎn)換后裝載到數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)。對(duì)數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)的數(shù)據(jù)進(jìn)行初步查詢和故障分析，如果發(fā)現(xiàn)故障，向所述站控層告警，站控層接收到告警，對(duì)故障進(jìn)行及時(shí)維修。

在所述基于數(shù)據(jù)挖掘算法的狀態(tài)評(píng)估系統(tǒng)中，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行進(jìn)一步分析并進(jìn)行狀態(tài)評(píng)估。利用時(shí)間序列分析、聚類(lèi)分析、分類(lèi)分析、非結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)特征分析、關(guān)聯(lián)分析、回歸分析等方法，進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，并利用日志生成器生成日志文件。利用狀態(tài)評(píng)估算法評(píng)估數(shù)據(jù)分析結(jié)果，診斷故障，并完成風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估。省網(wǎng)層通過(guò)以太網(wǎng)將數(shù)據(jù)傳輸?shù)娇偛繉印?/p>

所述總部層是將評(píng)估結(jié)果進(jìn)行進(jìn)一步?jīng)Q策支持?？偛繉荧@取和匯總評(píng)估數(shù)據(jù)，根據(jù)評(píng)估數(shù)據(jù)得到預(yù)警數(shù)據(jù)，提交故障位置和預(yù)警等級(jí)，并制圖輸出結(jié)果，實(shí)現(xiàn)評(píng)估結(jié)果可視化。工作站管理員給出最終決策。

圖3是本發(fā)明提供的一種面向大數(shù)據(jù)的電力設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)與評(píng)估系統(tǒng)的采集匯聚層和站控層結(jié)構(gòu)圖。圖3中，所述采集匯聚層又分為匯聚子系統(tǒng)和采集子系統(tǒng)。

所述采集子系統(tǒng)作為整個(gè)系統(tǒng)最底層，包括多種一次設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)IED群組，如：GIS(氣體絕緣開(kāi)關(guān)設(shè)備)狀態(tài)監(jiān)測(cè)IED群組、高壓斷路器狀態(tài)監(jiān)測(cè)IED群組、避雷器狀態(tài)監(jiān)測(cè)IED群組等。每一個(gè)一次設(shè)備需要多個(gè)狀態(tài)監(jiān)測(cè)IED構(gòu)成狀態(tài)監(jiān)測(cè)IED群組。狀態(tài)監(jiān)測(cè)IED直接附著在GIS、高壓斷路器、避雷器等一次設(shè)備上。狀態(tài)監(jiān)測(cè)IED中各類(lèi)傳感器分別采集一次設(shè)備相關(guān)信息，數(shù)據(jù)處理模塊匯總并進(jìn)行簡(jiǎn)單計(jì)算，ZigBee模塊發(fā)送廣播將信息發(fā)送給匯聚IED，這里把廣播半徑設(shè)置為1跳即可滿足系統(tǒng)需要。

所述匯聚子系統(tǒng)包括匯聚IED組、協(xié)調(diào)集中器。各類(lèi)一次設(shè)備匯聚IED組成匯聚IED組。所述協(xié)調(diào)集中器包括協(xié)調(diào)器和網(wǎng)關(guān)。匯聚IED組擴(kuò)大了ZigBee傳輸范圍。匯聚IED接收所述采集子系統(tǒng)狀態(tài)監(jiān)測(cè)IED發(fā)送的廣播消息，首先進(jìn)行身份識(shí)別，只處理相應(yīng)狀態(tài)監(jiān)測(cè)IED發(fā)送的消息。例如GIS匯聚IED只處理GIS狀態(tài)監(jiān)測(cè)IED群組發(fā)送的消息。ZigBee模塊將匯聚IED處理后的信息通過(guò)單播發(fā)送給協(xié)調(diào)器。協(xié)調(diào)器負(fù)責(zé)整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的組建、維護(hù)，并且匯總各匯聚IED發(fā)送的信息，利用光纖通過(guò)RS‐485串口將數(shù)據(jù)傳輸?shù)骄W(wǎng)關(guān)。網(wǎng)關(guān)進(jìn)行協(xié)議轉(zhuǎn)換，并通過(guò)以太網(wǎng)將數(shù)據(jù)傳輸?shù)椒?wù)器。

為了確保整個(gè)ZigBee網(wǎng)絡(luò)的正常通信，把狀態(tài)監(jiān)測(cè)IED設(shè)置為終端節(jié)點(diǎn)，匯聚IED設(shè)置為路由器節(jié)點(diǎn)，協(xié)調(diào)器設(shè)置為協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)。終端節(jié)點(diǎn)主要負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)的采集，只能發(fā)送數(shù)據(jù)，不能轉(zhuǎn)發(fā)其他節(jié)點(diǎn)的消息。路由器節(jié)點(diǎn)負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)包的路由選擇。協(xié)調(diào)器負(fù)責(zé)整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的組建、維護(hù)，并且可以通過(guò)串口與網(wǎng)關(guān)連接。

所述站控層包括狀態(tài)監(jiān)測(cè)服務(wù)器、工作站、移動(dòng)終端接入裝置和移動(dòng)終端。所述狀態(tài)監(jiān)測(cè)服務(wù)器存儲(chǔ)網(wǎng)關(guān)傳輸?shù)臄?shù)據(jù)，并通過(guò)以太網(wǎng)與工作站和移動(dòng)終端接入裝置相連。所述工作站主要包括監(jiān)控工作站、工程師工作站和數(shù)據(jù)操作工作站。所述監(jiān)控工作站提供一次設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)圖形化瀏覽、告警、監(jiān)視、控制等服務(wù)。所述工程師工作站為工程師提供維護(hù)和完善狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的服務(wù)。所述數(shù)據(jù)操作工作站提供數(shù)據(jù)瀏覽、導(dǎo)出、查詢、打印等服務(wù)。移動(dòng)終端通過(guò)移動(dòng)終端安全接入裝置訪問(wèn)狀態(tài)監(jiān)測(cè)服務(wù)器，移動(dòng)終端主要實(shí)現(xiàn)故障通報(bào)、人員通知功能。整個(gè)站控層系統(tǒng)采用C/S結(jié)構(gòu)。

圖4是本發(fā)明提供的一種多層大跨度面向大數(shù)據(jù)的電力設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)與評(píng)估系統(tǒng)的一次設(shè)備單元結(jié)構(gòu)圖。所述多層大跨度面向大數(shù)據(jù)的電力設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)與評(píng)估系統(tǒng)需要監(jiān)測(cè)的一次設(shè)備有：GIS、高壓斷路器、變壓器、電容型設(shè)備、發(fā)電機(jī)和避雷器共六種。

所述一次設(shè)備單元包括一次設(shè)備本體和一次設(shè)備智能組件柜，一次設(shè)備本體包含直接附著在一次設(shè)備上的若干個(gè)狀態(tài)監(jiān)測(cè)IED，一次設(shè)備智能組件柜包含一次設(shè)備匯聚IED。

高壓斷路器、變壓器等一次設(shè)備本體和智能組件柜的結(jié)構(gòu)如圖4所示，GIS本體中包括直接附著在GIS上的高壓部位特性IED、斷路器特性IED、開(kāi)關(guān)動(dòng)作判斷IED、避雷器特性IED、接地點(diǎn)IED，狀態(tài)監(jiān)測(cè)IED中各類(lèi)傳感器分別采集相關(guān)信息，狀態(tài)監(jiān)測(cè)IED匯總并進(jìn)行相關(guān)計(jì)算后將信息發(fā)送給GIS智能組件柜的匯聚IED。匯聚IED接收所述采集子系統(tǒng)相應(yīng)狀態(tài)監(jiān)測(cè)IED的信息，進(jìn)行匯總和相關(guān)計(jì)算，并將信息發(fā)送給協(xié)調(diào)器集中器。

一次設(shè)備GIS狀態(tài)監(jiān)測(cè)IED具體包括：高壓部位特性IED、斷路器特性IED、開(kāi)關(guān)動(dòng)作判斷IED、避雷器特性IED、接地點(diǎn)IED。高壓部位特性IED需要監(jiān)測(cè)的項(xiàng)目有：絕緣特性；導(dǎo)電特性；SF₆氣體特性。對(duì)應(yīng)的監(jiān)測(cè)參數(shù)分別是：加速度；溫度；壓力。避雷器特性IED需要監(jiān)測(cè)的項(xiàng)目是斷路器特性，對(duì)應(yīng)的監(jiān)測(cè)參數(shù)是動(dòng)作時(shí)間。開(kāi)關(guān)動(dòng)作判斷IED需要監(jiān)測(cè)的項(xiàng)目是隔離開(kāi)關(guān)、接地開(kāi)關(guān)動(dòng)作判斷，對(duì)應(yīng)的監(jiān)測(cè)參數(shù)是動(dòng)作。避雷器特性IED需要監(jiān)測(cè)的項(xiàng)目是避雷器特性，對(duì)應(yīng)的監(jiān)測(cè)參數(shù)是電流。接地點(diǎn)IED需要監(jiān)測(cè)的項(xiàng)目是接地點(diǎn)故障，對(duì)應(yīng)的監(jiān)測(cè)參數(shù)是接地故障。高壓斷路器、變壓器等一次設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)IED功能結(jié)構(gòu)如表1所示。表1 一次設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)IED功能結(jié)構(gòu)。

所述多層大跨度面向大數(shù)據(jù)的電力設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)與評(píng)估系統(tǒng)采集子系統(tǒng)監(jiān)測(cè)設(shè)備共有六種：GIS、高壓斷路器、變壓器、電容型設(shè)備、發(fā)電機(jī)和避雷器。每一種設(shè)備都有若干個(gè)狀態(tài)監(jiān)測(cè)IED，一個(gè)狀態(tài)監(jiān)測(cè)IED對(duì)應(yīng)一個(gè)或多個(gè)監(jiān)測(cè)項(xiàng)目，一個(gè)監(jiān)測(cè)項(xiàng)目又對(duì)應(yīng)一個(gè)或多個(gè)監(jiān)測(cè)參數(shù)。監(jiān)測(cè)參數(shù)可直接用相關(guān)傳感器進(jìn)行監(jiān)測(cè)，監(jiān)測(cè)項(xiàng)目的指標(biāo)由傳感器監(jiān)測(cè)的參數(shù)在相應(yīng)IED進(jìn)行相關(guān)計(jì)算后得出結(jié)果如表2所示；

表2，面向大數(shù)據(jù)的電力設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)與評(píng)估系統(tǒng)的狀態(tài)監(jiān)測(cè)IED功能表