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一种基于北斗的新能源电站安全管理体系及使用方法

申请号 CN202311402189.2 申请日 2023-10-26 公开(公告)号 CN117939418A 公开(公告)日 2024-04-26
申请人 中原新华水利水电投资有限公司; 发明人 李辉航; 刘术; 唐高翔; 田居易; 刘程远; 齐超; 周云飞; 姜二龙; 韦广;
摘要 本 发明 涉及一种基于北斗的新 能源 电站安全管理体系,包括数据管理调度 服务器 、中继服务器、移动巡检终端、固定检测终端、安全巡检服务器、数据通讯基站,数据管理调度服务器与中继服务器和数据通讯基站连接,固定检测终端与新能源电站的各设备电气连接,同时与移动巡检终端和数据通讯基站间建立数据连接,移动巡检分别与中继服务器数据通讯基站间建立数据连接。其使用方法包括系统配置,固定式安全 风 险识别,移动式安全风险识别及管理及管理数据更新等四个步骤。本发明在运行中一方面可全面及时的掌握新能源电站设备运行状态参数;另一方面可在通讯网络失效后利用北斗系统的通讯能 力 进行应急信息传输,从而极大的提高了系统运行 稳定性 和可靠性。
权利要求

1.一种基于北斗的新能源电站安全管理体系,其特征在于:所述基于北斗的新能源电站安全管理体系包括数据管理调度服务器、中继服务器、移动巡检终端、固定检测终端、安全巡检服务器、数据通讯基站,其中所述数据管理调度服务器通过通讯网络与若干中继服务器和若干数据通讯基站建立数据连接,所述固定检测终端、安全巡检服务器均若干,其中固定检测终端分别与新能源电站的各输变电设备及发电设备电气连接,同时通过通讯网络分别与移动巡检终端和至少一个数据通讯基站间建立数据连接,所述移动巡检终端通过通讯网络分别同时与至少一个中继服务器和至少一个数据通讯基站间建立数据连接,且各移动巡检终端、固定检测终端分别通过中继服务器、数据通讯基站与安全巡检服务器建立数据连接,同时安全巡检服务器数量与数据通讯基站位置对应,且每个数据通讯基站处均设
1‑2个安全巡检服务器,同时安全巡检服务器与其所在处的中继服务器建立数据连接。
2.根据权利要求1所述的一种基于北斗的新能源电站安全管理体系,其特征在于:所述的移动巡检终端包括承载载具、无线数据通讯天线、北斗卫星通讯终端、数据处理终端、导航避障装置、作业台、驱动电路、无线通讯电路、摄像头,其中所述承载载具上端面设至少一个作业台和至少一条无线数据通讯天线,且作业台和无线数据通讯天线通过台稳定器与承载载具上端面连接,且其轴线均与平面垂直分布,其中所述导航避障装置至少两个并分别嵌于承载载具的前端面及后端面,所述作业台为横断面呈矩形的闭合腔体结构,所述北斗卫星通讯终端、数据处理终端、驱动电路、无线通讯电路均位于作业台内,其中北斗卫星通讯终端、无线通讯电路均与无线数据通讯天线、数据处理终端间电气连接,所述驱动电路分别与承载载具、无线数据通讯天线、北斗卫星通讯终端、数据处理终端、导航避障装置、无线通讯电路、摄像头及云台稳定器间电气连接,同时所述摄像头数量与导航避障装置数量一致,且每个导航避障装置对应的承载载具上端面位置均设一个摄像头,同时摄像头通过云台稳定器与承载载具连接,同时所述北斗卫星通讯终端和无线通讯电路另通过无线数据通讯天线与中继服务器、安全巡检服务器、数据通讯基站间构建无线数据通讯网络。
3.根据权利要求2所述的一种基于北斗的新能源电站安全管理体系,其特征在于:所述的导航避障装置为激光雷达、毫米波雷达中的任意一种或两种共用;所述数据处理终端为工业级计算机、PC计算机中的任意一种或两种共用;所述驱动电路为以工业计算机为基础的电路系统;同时所述承载载具为有人/无人驾驶车辆、飞行器船舶中的任意一种或几种共用。
4.根据权利要求2所述的一种基于北斗的新能源电站安全管理体系,其特征在于:所述的无线数据通讯天线包括收纳箱、承载臂、翻转结构、转台机构、通讯天线板、承载天线架、升降驱动机构、移动气象站、倾传感器及无线收发通信电路,所述收纳箱为横断面呈“凵”字形槽状结构,所述收纳箱底部与转台机构连接并同轴分布,同时收纳箱通过转台机构与云台稳定器间连接,且收纳箱底部与水平面垂直分布,所述承载臂至少两条,相邻两条承载臂间通过翻转机构铰接,且轴线呈0°—180°夹角,且每条承载臂上均设一个倾角传感器,其中位于最下方的承载臂的底部通过翻转机构与收纳箱底部铰接,其轴线与收纳箱底部间呈
0°—120°夹角,同时位于顶部位置的承载臂外侧面通过升降驱动机构与承载天线架滑动连接,所述承载天线架为与承载臂同轴分布的圆柱框架结构,所述承载天线架包覆在承载臂外并与承载臂同轴分布,同时承载天线架外侧面设至少三个环绕承载天线架轴线均布的通讯天线板,各通讯天线板通过翻转机构与承载天线架间铰接,且通讯天线板轴线与承载天线架轴线呈0°—60°夹角,同时各通讯天线板分别通过导线与无线收发通信电路间电气连接,所述无线收发通信电路位于收纳箱内,另与北斗卫星通讯终端、驱动电路、无线通讯电路电气连接,所述承载臂中,位于最上方承载臂的顶部另设与其同轴分布的承载槽,所述移动气象站嵌于承载槽内并与承载槽同轴分布,且移动气象站下端面与承载槽槽壁通过升降驱动机构滑动连接,所述翻转结构、转台机构均与驱动电路电气连接。
5.根据权利要求1所述的一种基于北斗的新能源电站安全管理体系,其特征在于:所述的固定检测终端包括承载机架、连接滑轨、检测控制电路、功率检测电路、过载检测电路、漏电检测电路、温湿度传感器、无线通讯电路、多路稳压电源、接线端子、装配盒及电池组,其中所述承载机架为横断面呈矩形的框架结构,所述承载机架前端面及后端面均设连接滑轨,所述承载机架后端面通过连接滑轨与新能源电站的各输变电设备及发电设备间连接,所述检测控制电路、功率检测电路、过载检测电路、漏电检测电路、无线通讯电路、多路稳压电源及蓄电池组分别位于一个独立的装配盒内,各装配盒通过连接滑轨与承载机架前端面连接,且每个装配盒侧壁处均设至少一个接线端子,同时各接线端子分别与承载盒内的检测控制电路、功率检测电路、过载检测电路、漏电检测电路、无线通讯电路、多路稳压电源及蓄电池组间电气连接,同时功率检测电路、过载检测电路、漏电检测电路、无线通讯电路所连接的接线端子分别通过导线与检测控制电路、多路稳压电源及蓄电池组所连接的接线端子间电气连接,所述多路稳压电源及蓄电池组所连接的接线端子另通过导线与检测控制电路所连接的接线端子间电气连接,此外所述无线通讯电路另通过通讯网络分别与移动巡检终端和至少一个数据通讯基站间建立数据连接,所述承载机架内另设一条与其同轴分布的布线槽,且各导线均嵌于布线槽内,同时多路稳压电源另通过接线端子与外部供电电路电气连接,所述温湿度传感器至少两个,分别与承载机架上端面及下端面位置连接,并与检测控制电路间电气连接。
6.根据权利要求1或5所述的一种基于北斗的新能源电站安全管理体系,其特征在于:
所述的新能源电站的各输变电设备及发电设备包括但不限于新能源发电设备、电能存储设备、调压整流设备、电网并网控制设备,且每个新能源电站的各输变电设备及发电设备均设置至少一个固定检测终端,同时当同一新能源电站的各输变电设备及发电设备同时设置多个固定检测终端时,各固定检测终端间相互并联。
7.根据权利要求1所述的一种基于北斗的新能源电站安全管理体系,其特征在于:所述的数据管理调度服务器、中继服务器、安全巡检服务器间通过至少一条分布式数据存储系统连接,同时数据管理调度服务器、中继服务器、安全巡检服务器另均设至少一套基于大数据为基础的新能源电站运维管理系统、设置至少一个基于卷积神经网络系统的安全事故预判系统;同时所述数据通讯基站同时设置WIFI无线通讯系统、移动通讯网络系统及卫星通讯终端系统。
8.根据权利要求1所述的一种基于北斗的新能源电站安全管理体系的方法,其特征在于:所述的基于北斗的新能源电站安全管理体系的方法包括如下步骤:
S1,系统配置,首先采集待管理的新能源电站建筑结构及输变电设备、发电设备参数和布局图,一方面根据新能源电站布局图设置安全管理巡航路线,并沿巡航路线设置数据通讯基站的分布位置和数量;另一方面分别设置移动巡检终端、固定检测终端的数量,同时设定各移动巡检终端巡检路线和各输变电设备、发电设备设安装装配的固定检测终端的数量和检测电路设备功率参数;然后根据设置的移动巡检终端、固定检测终端数据通讯时最大数据通讯带宽,然后设置,数据管理调度服务器、中继服务器、安全巡检服务器、数据通讯基站的通讯网络系统结构,同时设置数据管理调度服务器、中继服务器、安全巡检服务器数据处理能,并为数据管理调度服务器录入新能源电站安全管理策略,最后分别根据设置规划的数据,分别进行数据管理调度服务器、中继服务器、移动巡检终端、固定检测终端、安全巡检服务器、数据通讯基站布设,并通过通讯网络使数据管理调度服务器、中继服务器、移动巡检终端、固定检测终端、安全巡检服务器、数据通讯基站间建立数据连接,同时由数据管理调度服务器分别为各中继服务器、移动巡检终端、固定检测终端、安全巡检服务器、数据通讯基站分配独立的数据通讯协议和通讯地址,并将设置的新能源电站安全管理策略、数据通讯协议和通讯地址分别在各中继服务器、移动巡检终端中进行数据备份,并由北斗卫星通讯、定位系统分别与各移动巡检终端、固定检测终端建立数据连接和进行定位;
S2,固定式安全险识别,完成S1步骤后,各固定检测终端随新能源电站的各输变电设备及发电设备同步运行,对各设备运行状态、供电功率及并网运行参数进行同步采集,并将采集的结果通过通讯网络主动发送至数据通讯基站,然后由数据通讯基站将接收的固定检测终端转送至与其位置对应的安全巡检服务器,再由安全巡检服务器对接收的数据根据S1步骤设定的安全管理策略进行数据分析,得到当前设备运行安全风险;并将接收的数据和数据分析的当前设备安全风险通过中继服务器中继后传输至数据管理调度服务器,最后一方面由数据管理调度服务器对接收的由各固定检测终端反馈的新能源电站的各输变电设备及发电设备运行状态进行保存,作为设备运行管理记录存档;另一方面对新能源电站的各输变电设备及发电设备运行状态进行汇总,并根据S1步骤安全管理策略对新能源电站整体安全运行状态进行评估分析,得到新能源电站整体安全风险;并对检测到安全风险的固定检测终端通过北斗卫星通讯、定位系统进行定位识别;
S3,移动式安全风险识别及管理,在进行S2步骤作业的同时,另根据S1步骤设定的安全管理巡航路线,分别驱动各移动巡检终端沿安全管理巡航路线对新能源电站利用北斗卫星通讯、定位系统导向定位条件进行巡航,在移动巡检终端巡航过程中,依此通过新能源电站的各输变电设备及发电设备,一方面对新能源电站的各输变电设备及发电设备位置工作环境数据进行采集;并将采集的工作环境数据通过通讯网络发送至临近的安全巡检服务器处,并由安全巡检服务器通过中继服务器将接收到的工作环境数据发送至数据管理调度服务器,并由数据管理调度服务器将工作环境数据与S2步骤中得到新能源电站整体安全风险数据进行汇总,将环境因素引入到新能源电站整体安全风险管理中;另一方面结合S2步骤中存在安全风险的固定检测终端,主动运行至存在安全风险的固定检测终端处,在进行环境数据采集的同时,直接通过通讯网络与存在安全风险的固定检测终端间建立数据连接,由移动巡检终端设置的数据处理终端直接接收固定检测终端的检测数据,并将接收的检测数据通过通讯网络发送至安全巡检服务器和数据管理调度服务器,同时接收安全巡检服务器反馈的当前设备长时间连续运行状态数据及相应的故障排除方案、接收数据管理调度服务器反馈的当前设备与周边相关设备协同运行状态数据及相应的故障排除方案,然后由数据处理终根据反馈的信息,通过固定检测终端与当前的新能源电站的输变电设备及发电设备建立数据连接,并进行设备运行软件系统参数进行修复;同时对设备故障排除硬件维护方案通过显示设备进行输出,同步指导现场工作人员进行设备故障排除;
S4,管理数据更新,在进行S2步骤和S3步骤安全风险数据采集及设备故障排除工作中,移动巡检终端、固定检测终端反馈的数据,一方面通过数据管理调度服务器、中继服务器、安全巡检服务器设置的基于大数据为基础的新能源电站运维管理系统进行安全风险识别分析、设备故障排除方案推荐,并借助第三方网络平台进行数据补充;另一方面通过设置的基于卷积神经网络系统的安全事故预判系统对各设备安全风险数据进行分析,获得各设备安全风险事故预判分析和各设备安全风险事故排除方案优化,并由此对S1步骤设定的安全管理策略进行更新,然后以更新后的安全管理策略指导S2步骤和S3步骤。
9.根据权利要求8所述的一种基于北斗的新能源电站安全管理体系的方法,其特征在于:所述的S1—S4步骤中,数据管理调度服务器、中继服务器、安全巡检服务器的数据存储在同一数据存储系统中,且数据管理调度服务器、中继服务器、安全巡检服务器对所存储的数据具有相同的数据读取和改写权限,各设备供能间另实现相互备份;同时在S2步骤和S3步骤中,一方面通过北斗卫星通讯、定位系统精确对移动巡检终端、固定检测终端进行设备定位;另一方面可通过北斗卫星通讯、定位系统对移动巡检终端、固定检测终端进行应急信息通讯服务。
10.根据权利要求8所述的一种基于北斗的新能源电站安全管理体系的方法,其特征在于:所述的S1步骤中,安全管理策略包括以下内容:
A、新能源电站运行安全操作规范、设备安全运行参数范围、发电及输变电并网运行参数范围、发电及输变电运行有功功率和武功功率控制要求、发电及输变电调度控制要求;
B、新能源电站运行安全事故类型及相应的应急处置预案;
C、新能源电站运行设备故障类型数据库及相应的设备故障排除方案数据库;
D、新能源电站移动巡检终端、固定检测终端数据采集频率、数据编码译码规范;
E、新能源电站安全管理体系通讯网络配置方案及网络通讯设备故障应急处置、网络设备供能相互备份替换处置方案。

说明书全文

一种基于北斗的新能源电站安全管理体系及使用方法

技术领域

[0001] 本发明涉及一种基于北斗的新能源电站安全管理体系和使用方法,属于新能源设备技术领域。

背景技术

[0002] 在电场太阳能发电场、大型储能系统等系能源系统中均存在占地面积较大、布设设备数量较多,且各发电设备、储能设备运行状态存在较大的差异的特点,因此目前在对该类新能源发电站日常运维管理中,一方面需要通过借助故障检测电路传感器设备等对各设备运行状态进行监控检测,另一方面则需要通过工作人员步行或借助车辆等工具定期对新能源电站内各设备分别进行现场检测,同时这两种传统管理方法最终均需要通过通讯网络将现场检测结果汇总至管理平台;当前这种管理方法一方面极易受到通讯网络因素,而导致现场数据反馈时存在滞后、数据丢失,甚至因网络设备故障而导致数据通讯中断,从而导致无法及时有效的对新能源电站设备运行状态进行及时有效的监控和管理;另一方面在日常管理维护中,当新能源电站个别设备发生故障时,当前的管理方法或体系仅能简单的单向检测到设备故障,而无法高效准确的为工作人员提供故障排除方案,且故障排除方案也无法及时有效的与现场故障排除工件人员间进行直接交互,从而严重影响了新能源电站安全管理工作的效率和质量
[0003] 此外,当前的新能源电站安全管理作业中,尤其是采用了利用借助故障检测电路、传感器设备等对各设备运行状态进行监控检测时,在新能源电站结构发生变换时,则需要对新能源电站整体管理系统进行调整,从而严重影响了新能源电站安全管理系统的通用性和系统拓展能力,无法有效满足新能源电站实际工作的需要。
[0004] 因此针对这一现状,迫切需要开发用于多场环境综合注浆模型试验装置,以满足实际使用的需要。

发明内容

[0005] 针对现有技术上存在的不足,本发明提供一种基于北斗的新能源电站安全管理体系及方法,以克服以上缺陷满足实际设备运行工作的需要。
[0006] 为了实现上述目的,本发明是通过如下的技术方案来实现:
[0007] 一种基于北斗的新能源电站安全管理体系,包括数据管理调度服务器、中继服务器、移动巡检终端、固定检测终端、安全巡检服务器、数据通讯基站,其中数据管理调度服务器通过通讯网络与若干中继服务器和若干数据通讯基站建立数据连接,固定检测终端、安全巡检服务器均若干,其中固定检测终端分别与新能源电站的各输变电设备及发电设备电气连接,同时通过通讯网络分别与移动巡检终端和至少一个数据通讯基站间建立数据连接,移动巡检终端通过通讯网络分别同时与至少一个中继服务器和至少一个数据通讯基站间建立数据连接,且各移动巡检终端、固定检测终端分别通过中继服务器、数据通讯基站与安全巡检服务器建立数据连接,同时安全巡检服务器数量与数据通讯基站位置对应,且每个数据通讯基站处均设1‑2个安全巡检服务器,同时安全巡检服务器与其所在处的中继服务器建立数据连接。
[0008] 进一步的,所述的移动巡检终端包括承载载具、无线数据通讯天线、北斗卫星通讯终端、数据处理终端、导航避障装置、作业台、驱动电路、无线通讯电路、摄像头,其中所述承载载具上端面设至少一个作业台和至少一条无线数据通讯天线,且作业台和无线数据通讯天线通过台稳定器与承载载具上端面连接,且其轴线均与平面垂直分布,其中所述导航避障装置至少两个并分别嵌于承载载具的前端面及后端面,所述作业台为横断面呈矩形的闭合腔体结构,所述北斗卫星通讯终端、数据处理终端、驱动电路、无线通讯电路均位于作业台内,其中北斗卫星通讯终端、无线通讯电路均与无线数据通讯天线、数据处理终端间电气连接,所述驱动电路分别与承载载具、无线数据通讯天线、北斗卫星通讯终端、数据处理终端、导航避障装置、无线通讯电路、摄像头及云台稳定器间电气连接,同时所述摄像头数量与导航避障装置数量一致,且每个导航避障装置对应的承载载具上端面位置均设一个摄像头,同时摄像头通过云台稳定器与承载载具连接,同时所述北斗卫星通讯终端和无线通讯电路另通过无线数据通讯天线与中继服务器、安全巡检服务器、数据通讯基站间构建无线数据通讯网络。
[0009] 进一步的,所述的导航避障装置为激光雷达、毫米波雷达中的任意一种或两种共用;所述数据处理终端为工业级计算机、PC计算机中的任意一种或两种共用;所述驱动电路为以工业计算机为基础的电路系统;同时所述承载载具为有人/无人驾驶车辆、飞行器船舶中的任意一种或几种共用。
[0010] 进一步的,所述的无线数据通讯天线包括收纳箱、承载臂、翻转结构、转台机构、通讯天线板、承载天线架、升降驱动机构、移动气象站、倾传感器及无线收发通信电路,所述收纳箱为横断面呈“凵”字形槽状结构,所述收纳箱底部与转台机构连接并同轴分布,同时收纳箱通过转台机构与云台稳定器间连接,且收纳箱底部与水平面垂直分布,所述承载臂至少两条,相邻两条承载臂间通过翻转机构铰接,且轴线呈0°—180°夹角,且每条承载臂上均设一个倾角传感器,其中位于最下方的承载臂的底部通过翻转机构与收纳箱底部铰接,其轴线与收纳箱底部间呈0°—120°夹角,同时位于顶部位置的承载臂外侧面通过升降驱动机构与承载天线架滑动连接,所述承载天线架为与承载臂同轴分布的圆柱框架结构,所述承载天线架包覆在承载臂外并与承载臂同轴分布,同时承载天线架外侧面设至少三个环绕承载天线架轴线均布的通讯天线板,各通讯天线板通过翻转机构与承载天线架间铰接,且通讯天线板轴线与承载天线架轴线呈0°—60°夹角,同时各通讯天线板分别通过导线与无线收发通信电路间电气连接,所述无线收发通信电路位于收纳箱内,另与北斗卫星通讯终端、驱动电路、无线通讯电路电气连接,所述承载臂中,位于最上方承载臂的顶部另设与其同轴分布的承载槽,所述移动气象站嵌于承载槽内并与承载槽同轴分布,且移动气象站下端面与承载槽槽壁通过升降驱动机构滑动连接,所述翻转结构、转台机构均与驱动电路电气连接。
[0011] 进一步的,所述的固定检测终端包括承载机架、连接滑轨、检测控制电路、功率检测电路、过载检测电路、漏电检测电路、温湿度传感器、无线通讯电路、多路稳压电源、接线端子、装配盒及电池组,其中所述承载机架为横断面呈矩形的框架结构,所述承载机架前端面及后端面均设连接滑轨,所述承载机架后端面通过连接滑轨与新能源电站的各输变电设备及发电设备间连接,所述检测控制电路、功率检测电路、过载检测电路、漏电检测电路、无线通讯电路、多路稳压电源及蓄电池组分别位于一个独立的装配盒内,各装配盒通过连接滑轨与承载机架前端面连接,且每个装配盒侧壁处均设至少一个接线端子,同时各接线端子分别与承载盒内的检测控制电路、功率检测电路、过载检测电路、漏电检测电路、无线通讯电路、多路稳压电源及蓄电池组间电气连接,同时功率检测电路、过载检测电路、漏电检测电路、无线通讯电路所连接的接线端子分别通过导线与检测控制电路、多路稳压电源及蓄电池组所连接的接线端子间电气连接,所述多路稳压电源及蓄电池组所连接的接线端子另通过导线与检测控制电路所连接的接线端子间电气连接,此外所述无线通讯电路另通过通讯网络分别与移动巡检终端和至少一个数据通讯基站间建立数据连接,所述承载机架内另设一条与其同轴分布的布线槽,且各导线均嵌于布线槽内,同时多路稳压电源另通过接线端子与外部供电电路电气连接,所述温湿度传感器至少两个,分别与承载机架上端面及下端面位置连接,并与检测控制电路间电气连接。
[0012] 进一步的,所述的新能源电站的各输变电设备及发电设备包括但不限于新能源发电设备、电能存储设备、调压整流设备、电网并网控制设备,且每个新能源电站的各输变电设备及发电设备均设置至少一个固定检测终端,同时当同一新能源电站的各输变电设备及发电设备同时设置多个固定检测终端时,各固定检测终端间相互并联。
[0013] 进一步的,所述的数据管理调度服务器、中继服务器、安全巡检服务器间通过至少一条分布式数据存储系统连接,同时数据管理调度服务器、中继服务器、安全巡检服务器另均设至少一套基于大数据为基础的新能源电站运维管理系统、设置至少一个基于卷积神经网络系统的安全事故预判系统;同时所述数据通讯基站同时设置WIFI无线通讯系统、移动通讯网络系统及卫星通讯终端系统。
[0014] 一种基于北斗的新能源电站安全管理体系的方法,包括如下步骤:
[0015] S1,系统配置,首先采集待管理的新能源电站建筑结构及输变电设备、发电设备参数和布局图,一方面根据新能源电站布局图设置安全管理巡航路线,并沿巡航路线设置数据通讯基站的分布位置和数量;另一方面分别设置移动巡检终端、固定检测终端的数量,同时设定各移动巡检终端巡检路线和各输变电设备、发电设备设安装装配的固定检测终端的数量和检测电路设备功率参数;然后根据设置的移动巡检终端、固定检测终端数据通讯时最大数据通讯带宽,然后设置,数据管理调度服务器、中继服务器、安全巡检服务器、数据通讯基站的通讯网络系统结构,同时设置数据管理调度服务器、中继服务器、安全巡检服务器数据处理能力,并为数据管理调度服务器录入新能源电站安全管理策略,最后分别根据设置规划的数据,分别进行数据管理调度服务器、中继服务器、移动巡检终端、固定检测终端、安全巡检服务器、数据通讯基站布设,并通过通讯网络使数据管理调度服务器、中继服务器、移动巡检终端、固定检测终端、安全巡检服务器、数据通讯基站间建立数据连接,同时由数据管理调度服务器分别为各中继服务器、移动巡检终端、固定检测终端、安全巡检服务器、数据通讯基站分配独立的数据通讯协议和通讯地址,并将设置的新能源电站安全管理策略、数据通讯协议和通讯地址分别在各中继服务器、移动巡检终端中进行数据备份,并由北斗卫星通讯、定位系统分别与各移动巡检终端、固定检测终端建立数据连接和进行定位;
[0016] S2,固定式安全风险识别,完成S1步骤后,各固定检测终端随新能源电站的各输变电设备及发电设备同步运行,对各设备运行状态、供电功率及并网运行参数进行同步采集,并将采集的结果通过通讯网络主动发送至数据通讯基站,然后由数据通讯基站将接收的固定检测终端转送至与其位置对应的安全巡检服务器,再由安全巡检服务器对接收的数据根据S1步骤设定的安全管理策略进行数据分析,得到当前设备运行安全风险;并将接收的数据和数据分析的当前设备安全风险通过中继服务器中继后传输至数据管理调度服务器,最后一方面由数据管理调度服务器对接收的由各固定检测终端反馈的新能源电站的各输变电设备及发电设备运行状态进行保存,作为设备运行管理记录存档;另一方面对新能源电站的各输变电设备及发电设备运行状态进行汇总,并根据S1步骤安全管理策略对新能源电站整体安全运行状态进行评估分析,得到新能源电站整体安全风险;并对检测到安全风险的固定检测终端通过北斗卫星通讯、定位系统进行定位识别;
[0017] S3,移动式安全风险识别及管理,在进行S2步骤作业的同时,另根据S1步骤设定的安全管理巡航路线,分别驱动各移动巡检终端沿安全管理巡航路线对新能源电站利用北斗卫星通讯、定位系统导向定位条件进行巡航,在移动巡检终端巡航过程中,依此通过新能源电站的各输变电设备及发电设备,一方面对新能源电站的各输变电设备及发电设备位置工作环境数据进行采集;并将采集的工作环境数据通过通讯网络发送至临近的安全巡检服务器处,并由安全巡检服务器通过中继服务器将接收到的工作环境数据发送至数据管理调度服务器,并由数据管理调度服务器将工作环境数据与S2步骤中得到新能源电站整体安全风险数据进行汇总,将环境因素引入到新能源电站整体安全风险管理中;另一方面结合S2步骤中存在安全风险的固定检测终端,主动运行至存在安全风险的固定检测终端处,在进行环境数据采集的同时,直接通过通讯网络与存在安全风险的固定检测终端间建立数据连接,由移动巡检终端设置的数据处理终端直接接收固定检测终端的检测数据,并将接收的检测数据通过通讯网络发送至安全巡检服务器和数据管理调度服务器,同时接收安全巡检服务器反馈的当前设备长时间连续运行状态数据及相应的故障排除方案、接收数据管理调度服务器反馈的当前设备与周边相关设备协同运行状态数据及相应的故障排除方案,然后由数据处理终根据反馈的信息,通过固定检测终端与当前的新能源电站的输变电设备及发电设备建立数据连接,并进行设备运行软件系统参数进行修复;同时对设备故障排除硬件维护方案通过显示设备进行输出,同步指导现场工作人员进行设备故障排除;
[0018] S4,管理数据更新,在进行S2步骤和S3步骤安全风险数据采集及设备故障排除工作中,移动巡检终端、固定检测终端反馈的数据,一方面通过数据管理调度服务器、中继服务器、安全巡检服务器设置的基于大数据为基础的新能源电站运维管理系统进行安全风险识别分析、设备故障排除方案推荐,并借助第三方网络平台进行数据补充;另一方面通过设置的基于卷积神经网络系统的安全事故预判系统对各设备安全风险数据进行分析,获得各设备安全风险事故预判分析和各设备安全风险事故排除方案优化,并由此对S1步骤设定的安全管理策略进行更新,然后以更新后的安全管理策略指导S2步骤和S3步骤。
[0019] 进一步的,所述的S1—S4步骤中,数据管理调度服务器、中继服务器、安全巡检服务器的数据存储在同一数据存储系统中,且数据管理调度服务器、中继服务器、安全巡检服务器对所存储的数据具有相同的数据读取和改写权限,各设备供能间另实现相互备份,同时在S2步骤和S3步骤中,一方面通过北斗卫星通讯、定位系统精确对移动巡检终端、固定检测终端进行设备定位;另一方面可通过北斗卫星通讯、定位系统对移动巡检终端、固定检测终端进行应急信息通讯服务。
[0020] 进一步的,所述的S1步骤中,安全管理策略包括以下内容:
[0021] A、新能源电站运行安全操作规范、设备安全运行参数范围、发电及输变电并网运行参数范围、发电及输变电运行有功功率和武功功率控制要求、发电及输变电调度控制要求;
[0022] B、新能源电站运行安全事故类型及相应的应急处置预案;
[0023] C、新能源电站运行设备故障类型数据库及相应的设备故障排除方案数据库;
[0024] D、新能源电站移动巡检终端、固定检测终端数据采集频率、数据编码译码规范;
[0025] E、新能源电站安全管理体系通讯网络配置方案及网络通讯设备故障应急处置、网络设备供能相互备份替换处置方案。
[0026] 本发明系统结构通用好,系统拓展能力强,可有效满足多种不同类型、结构及分布范围的新能源发电站、储能站等系统运行的需要,在运行中一方面可全面及时的掌握新能源电站设备运行状态参数,及时或者系能源电站系统运行的安全隐患,并及时提供相应的处置方案,有效的提高新能源电站运行的安全性,并有效的提高新能源电站管理工作效率和作业水平,同时有效降低新能源电站管理作业的成本和劳动强度;另一方面在运行中,本发明具有良好的系统冗余度,在运行中具备多条相互备份的网络通讯网络,并在利用北斗定位系统进行设备定位的同时,另可在通讯网络失效后利用北斗系统的通讯能力进行应急信息传输,从而极大的提高了系统运行稳定性和可靠性,为新能源电站安全管理提供了可靠的数据通讯能力。附图说明
[0027] 下面结合附图和具体实施方式来详细说明本发明。
[0028] 图1为本发明系统结构示意图;
[0029] 图2为移动巡检终端局部结构示意图;
[0030] 图3为无线数据通讯天线局部结构示意图;
[0031] 图4为承载天线架与承载臂连接关系局部结构示意图;
[0032] 图5为固定检测终端侧视局部示意图;
[0033] 图6为固定检测终端前端面示意图;
[0034] 图7为本发明使用方法流程图

具体实施方式

[0035] 为使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解,下面结合具体实施方式,进一步阐述本发明。
[0036] 如图1—6所示,一种基于北斗的新能源电站安全管理体系,包括数据管理调度服务器101、中继服务器102、移动巡检终端103、固定检测终端104、安全巡检服务器105、数据通讯基站106,其中数据管理调度服务器101通过通讯网络与若干中继服务器102和若干数据通讯基站106建立数据连接,固定检测终端104、安全巡检服务器105均若干,其中固定检测终端104分别与新能源电站的各输变电设备及发电设备电气连接,同时通过通讯网络分别与移动巡检终端103和至少一个数据通讯基站106间建立数据连接,移动巡检终端103通过通讯网络分别同时与至少一个中继服务器102和至少一个数据通讯基站106间建立数据连接,且各移动巡检终端103、固定检测终端104分别通过中继服务器102、数据通讯基站106与安全巡检服务器105建立数据连接,同时安全巡检服务器105数量与数据通讯基站106位置对应,且每个数据通讯基站106处均设1‑2个安全巡检服务器105,同时安全巡检服务器105与其所在处的中继服务器106建立数据连接。
[0037] 通过设置的数据通讯基站,可在新能源电站范围内构建多个数据通讯节点,协同中继服务器,有效提高大面积范围内无线数据通讯信号传输质量,并同时协助进行北斗卫星信号及数据收发质量;
[0038] 固定检测终端在运行中,可同时与移动巡检终端和数据通讯基站同时进行数据传输,从而有效的提高了固定检测终端无线数据通讯时的稳定性,并在移动巡检终端和数据通讯基站中其中一个设备发生故障时,可通过另一设备进行无线数据通讯,提高数据通讯网络的稳定性和抗故障能力;
[0039] 同时,移动巡检终端在运行中,可同时通过中继服务器和个数据通讯基站间建立至少两条通讯网络,从而实现多条通讯网络进行数据通讯作业,防止单独一条通讯网络故障而导致通讯失效情况发生。
[0040] 重点说明的,所述的移动巡检终端103包括承载载具31、无线数据通讯天线32、北斗卫星通讯终端33、数据处理终端34、导航避障装置35、作业台36、驱动电路37、无线通讯电路38、摄像头39,其中所述承载载具31上端面设至少一个作业台36和至少一条无线数据通讯天线32,且作业台36和无线数据通讯天线32通过云台稳定器1与承载载具31上端面连接,且其轴线均与水平面垂直分布,其中所述导航避障装置35至少两个并分别嵌于承载载具31的前端面及后端面,所述作业台36为横断面呈矩形的闭合腔体结构,所述北斗卫星通讯终端33、数据处理终端34、驱动电路37、无线通讯电路38均位于作业台36内,其中北斗卫星通讯终端33、无线通讯电路38均与无线数据通讯天线32、数据处理终端34间电气连接,所述驱动电路37分别与承载载具31、无线数据通讯天线32、北斗卫星通讯终端33、数据处理终端34、导航避障装置35、无线通讯电路38、摄像头39及云台稳定器1间电气连接,同时所述摄像头39数量与导航避障装置35数量一致,且每个导航避障装置35对应的承载载具1上端面位置均设一个摄像头39,同时摄像头39通过云台稳定器1与承载载具31连接,同时所述北斗卫星通讯终端33和无线通讯电路38另通过无线数据通讯天线32与中继服务器102、安全巡检服务器105、数据通讯基站106间构建无线数据通讯网络。
[0041] 其中,所述的导航避障装置35为激光雷达、毫米波雷达中的任意一种或两种共用;所述数据处理终端34为工业级计算机、PC计算机中的任意一种或两种共用;所述驱动电路
37为以工业计算机为基础的电路系统;同时所述承载载具31为有人/无人驾驶车辆、飞行器及船舶中的任意一种或几种共用。
[0042] 移动巡检终端在运行中,由承载载具实现设备在新能源电站规划的范围内进行运行巡逻,在巡逻过程中,一方面通过北斗卫星通讯终端、导航避障装置对承载载具进行导航定位,并在导航定位过程中通过摄像头对承载载具运行状态及运行过程中的场景进行视频采集,实现对新能源电站进行视频监控的目的;另一方面在运行中,通过无线数据通讯天线与北斗卫星通讯终端、无线通讯电路配合,有效的提高无线数据通讯作业时通讯信号质量,提高数据通讯效率和稳定性,同时可通过调整无线的指向来调节通讯信号,从而提高无线通讯网络信号机北斗卫星通讯信号质量;
[0043] 同时设置的数据处理终端可通过通讯网络直接对接收的设备运行状态数据进行简单的处理,同时也可通过接收来自服务器的数据,指导现场设备古装或安全风险时间应对处置。
[0044] 特别说明的,所述的无线数据通讯天线32包括收纳箱321、承载臂322、翻转结构323、转台机构324、通讯天线板325、承载天线架326、升降驱动机构327、移动气象站328、倾角传感器329及无线收发通信电路320,所述收纳箱321为横断面呈“凵”字形槽状结构,所述收纳箱321底部与转台机构324连接并同轴分布,同时收纳箱321通过转台机构324与云台稳定器1间连接,且收纳箱321底部与水平面垂直分布,所述承载臂322至少两条,相邻两条承载臂322间通过翻转机构323铰接,且轴线呈0°—180°夹角,且每条承载臂322上均设一个倾角传感器329,其中位于最下方的承载臂322的底部通过翻转机构323与收纳箱321底部铰接,其轴线与收纳箱321底部间呈0°—120°夹角,同时位于顶部位置的承载臂322外侧面通过升降驱动机构327与承载天线架326滑动连接,所述承载天线架326为与承载臂322同轴分布的圆柱框架结构,所述承载天线架326包覆在承载臂322外并与承载臂322同轴分布,同时承载天线架326外侧面设至少三个环绕承载天线架326轴线均布的通讯天线板325,各通讯天线板325通过翻转机构323与承载天线架326间铰接,且通讯天线板325轴线与承载天线架
326轴线呈0°—60°夹角,同时各通讯天线板325分别通过导线与无线收发通信电路320间电气连接,所述无线收发通信电路320位于收纳箱321内,另与北斗卫星通讯终端33、驱动电路
37、无线通讯电路38电气连接,所述承载臂322中,位于最上方承载臂322的顶部另设与其同轴分布的承载槽3201,所述移动气象站328嵌于承载槽3201内并与承载槽3201同轴分布,且移动气象站328下端面与承载槽3201槽壁通过升降驱动机构327滑动连接,所述翻转结构
323、转台机构324均与驱动电路电气连接。
[0045] 进一步优化的,所述收纳箱321另设防护箱盖3202,当相邻两条承载臂322间夹角为0°时,相邻两承载臂322间平行分布并处于折叠收纳状态,且当各承载臂322处于折叠收纳状态时,各承载臂322及承载臂322连接的各设备均处于收纳箱321内,并由收纳箱321和防护箱盖3202进行密封防护,从而便于收纳和防止外力冲击等因素造成设备损坏。
[0046] 通讯天线板环绕承载天线架均布,可同时满足360°范围进行全面信号接收,同时通过转套机构整体调整设备朝向,通过翻转机构一方面调整相邻两承载臂间的夹角和通过升降驱动机构调整承载天线架运行的高度,另一方面调整通讯天线板与承载天线架轴线间的夹角,从而达到调整通讯天线板指向,提高信号收发质量的目的;
[0047] 此外,在运行中,同构设置的移动气象站可对新能源电站的运行环境数据进行采集,并在不需要进行环境数据采集时将移动气象站收纳入承载臂进行防护作业。
[0048] 此外,所述的固定检测终端104包括承载机架41、连接滑轨42、检测控制电路44、功率检测电路45、过载检测电路46、漏电检测电路47、温湿度传感器48、无线通讯电路38、多路稳压电源410、接线端子411、装配盒412及蓄电池组43,其中所述承载机架41为横断面呈矩形的框架结构,所述承载机架41前端面及后端面均设连接滑轨42,所述承载机架41后端面通过连接滑轨42与新能源电站的各输变电设备及发电设备间连接,所述检测控制电路44、功率检测电路45、过载检测电路46、漏电检测电路47、无线通讯电路38、多路稳压电源410及蓄电池组43分别位于一个独立的装配盒412内,各装配盒412通过连接滑轨42与承载机架41前端面连接,且每个装配盒412侧壁处均设至少一个接线端子411,同时各接线端子411分别与承载盒412内的检测控制电路44、功率检测电路45、过载检测电路46、漏电检测电路47、无线通讯电路38、多路稳压电源410及蓄电池组43间电气连接,同时功率检测电路45、过载检测电路46、漏电检测电路47、无线通讯电路38所连接的接线端子411分别通过导线与检测控制电路44、多路稳压电源410及蓄电池组43所连接的接线端子411间电气连接,所述多路稳压电源410及蓄电池组43所连接的接线端子411另通过导线与检测控制电路44所连接的接线端子411间电气连接,此外所述无线通讯电路38另通过通讯网络分别与移动巡检终端103和至少一个数据通讯基站106间建立数据连接,所述承载机架41内另设一条与其同轴分布的布线槽49,且各导线均嵌于布线槽49内,同时多路稳压电源410另通过接线端子411与外部供电电路电气连接,所述温湿度传感器48至少两个,分别与承载机架41上端面及下端面位置连接,并与检测控制电路间44电气连接。
[0049] 设置的温湿度传感器可对设备运行时的温度及湿度环境进行检测,同时在利用功率检测电路、过载检测电路、漏电检测电路对新能源电站设备运行状态进行检测的同时,另通过各独立设置的装配盒,可实现快速进行各电路设备更换调整,从而极大的提高了设备维护及故障排除作业的工作效率和灵活性。
[0050] 本实施例中,所述的新能源电站的各输变电设备及发电设备包括但不限于新能源发电设备、电能存储设备、调压整流设备、电网并网控制设备,且每个新能源电站的各输变电设备及发电设备均设置至少一个固定检测终端104,同时当同一新能源电站的各输变电设备及发电设备同时设置多个固定检测终端104时,各固定检测终端104间相互并联。
[0051] 本实施例中,所述的数据管理调度服务器101、中继服务器102、安全巡检服务器105间通过至少一条分布式数据存储系统107连接,同时数据管理调度服务器101、中继服务器102、安全巡检服务器另105均设至少一套基于大数据为基础的新能源电站运维管理系统、设置至少一个基于卷积神经网络系统的安全事故预判系统;同时所述数据通讯基站106同时设置WIFI无线通讯系统、移动通讯网络系统及卫星通讯终端系统。
[0052] 如图7所示,一种基于北斗的新能源电站安全管理体系的方法,包括如下步骤:
[0053] S1,系统配置,首先采集待管理的新能源电站建筑结构及输变电设备、发电设备参数和布局图,一方面根据新能源电站布局图设置安全管理巡航路线,并沿巡航路线设置数据通讯基站的分布位置和数量;另一方面分别设置移动巡检终端、固定检测终端的数量,同时设定各移动巡检终端巡检路线和各输变电设备、发电设备设安装装配的固定检测终端的数量和检测电路设备功率参数;然后根据设置的移动巡检终端、固定检测终端数据通讯时最大数据通讯带宽,然后设置,数据管理调度服务器、中继服务器、安全巡检服务器、数据通讯基站的通讯网络系统结构,同时设置数据管理调度服务器、中继服务器、安全巡检服务器数据处理能力,并为数据管理调度服务器录入新能源电站安全管理策略,最后分别根据设置规划的数据,分别进行数据管理调度服务器、中继服务器、移动巡检终端、固定检测终端、安全巡检服务器、数据通讯基站布设,并通过通讯网络使数据管理调度服务器、中继服务器、移动巡检终端、固定检测终端、安全巡检服务器、数据通讯基站间建立数据连接,同时由数据管理调度服务器分别为各中继服务器、移动巡检终端、固定检测终端、安全巡检服务器、数据通讯基站分配独立的数据通讯协议和通讯地址,并将设置的新能源电站安全管理策略、数据通讯协议和通讯地址分别在各中继服务器、移动巡检终端中进行数据备份,并由北斗卫星通讯、定位系统分别与各移动巡检终端、固定检测终端建立数据连接和进行定位;
[0054] S2,固定式安全风险识别,完成S1步骤后,各固定检测终端随新能源电站的各输变电设备及发电设备同步运行,对各设备运行状态、供电功率及并网运行参数进行同步采集,并将采集的结果通过通讯网络主动发送至数据通讯基站,然后由数据通讯基站将接收的固定检测终端转送至与其位置对应的安全巡检服务器,再由安全巡检服务器对接收的数据根据S1步骤设定的安全管理策略进行数据分析,得到当前设备运行安全风险;并将接收的数据和数据分析的当前设备安全风险通过中继服务器中继后传输至数据管理调度服务器,最后一方面由数据管理调度服务器对接收的由各固定检测终端反馈的新能源电站的各输变电设备及发电设备运行状态进行保存,作为设备运行管理记录存档;另一方面对新能源电站的各输变电设备及发电设备运行状态进行汇总,并根据S1步骤安全管理策略对新能源电站整体安全运行状态进行评估分析,得到新能源电站整体安全风险;并对检测到安全风险的固定检测终端通过北斗卫星通讯、定位系统进行定位识别;
[0055] S3,移动式安全风险识别及管理,在进行S2步骤作业的同时,另根据S1步骤设定的安全管理巡航路线,分别驱动各移动巡检终端沿安全管理巡航路线对新能源电站利用北斗卫星通讯、定位系统导向定位条件进行巡航,在移动巡检终端巡航过程中,依此通过新能源电站的各输变电设备及发电设备,一方面对新能源电站的各输变电设备及发电设备位置工作环境数据进行采集;并将采集的工作环境数据通过通讯网络发送至临近的安全巡检服务器处,并由安全巡检服务器通过中继服务器将接收到的工作环境数据发送至数据管理调度服务器,并由数据管理调度服务器将工作环境数据与S2步骤中得到新能源电站整体安全风险数据进行汇总,将环境因素引入到新能源电站整体安全风险管理中;另一方面结合S2步骤中存在安全风险的固定检测终端,主动运行至存在安全风险的固定检测终端处,在进行环境数据采集的同时,直接通过通讯网络与存在安全风险的固定检测终端间建立数据连接,由移动巡检终端设置的数据处理终端直接接收固定检测终端的检测数据,并将接收的检测数据通过通讯网络发送至安全巡检服务器和数据管理调度服务器,同时接收安全巡检服务器反馈的当前设备长时间连续运行状态数据及相应的故障排除方案、接收数据管理调度服务器反馈的当前设备与周边相关设备协同运行状态数据及相应的故障排除方案,然后由数据处理终根据反馈的信息,通过固定检测终端与当前的新能源电站的输变电设备及发电设备建立数据连接,并进行设备运行软件系统参数进行修复;同时对设备故障排除硬件维护方案通过显示设备进行输出,同步指导现场工作人员进行设备故障排除;
[0056] S4,管理数据更新,在进行S2步骤和S3步骤安全风险数据采集及设备故障排除工作中,移动巡检终端、固定检测终端反馈的数据,一方面通过数据管理调度服务器、中继服务器、安全巡检服务器设置的基于大数据为基础的新能源电站运维管理系统进行安全风险识别分析、设备故障排除方案推荐,并借助第三方网络平台进行数据补充;另一方面通过设置的基于卷积神经网络系统的安全事故预判系统对各设备安全风险数据进行分析,获得各设备安全风险事故预判分析和各设备安全风险事故排除方案优化,并由此对S1步骤设定的安全管理策略进行更新,然后以更新后的安全管理策略指导S2步骤和S3步骤。
[0057] 本实施例中,所述的S1—S4步骤中,数据管理调度服务器、中继服务器、安全巡检服务器的数据存储在同一数据存储系统中,且数据管理调度服务器、中继服务器、安全巡检服务器对所存储的数据具有相同的数据读取和改写权限,各设备供能间另实现相互备份,同时在S2步骤和S3步骤中,一方面通过北斗卫星通讯、定位系统精确对移动巡检终端、固定检测终端进行设备定位;另一方面可通过北斗卫星通讯、定位系统对移动巡检终端、固定检测终端进行应急信息通讯服务。
[0058] 特别说明的,所述的S1步骤中,安全管理策略包括以下内容:
[0059] A、新能源电站运行安全操作规范、设备安全运行参数范围、发电及输变电并网运行参数范围、发电及输变电运行有功功率和武功功率控制要求、发电及输变电调度控制要求;
[0060] B、新能源电站运行安全事故类型及相应的应急处置预案;
[0061] C、新能源电站运行设备故障类型数据库及相应的设备故障排除方案数据库;
[0062] D、新能源电站移动巡检终端、固定检测终端数据采集频率、数据编码译码规范;
[0063] E、新能源电站安全管理体系通讯网络配置方案及网络通讯设备故障应急处置、网络设备供能相互备份替换处置方案。
[0064] 本发明系统结构通用好,系统拓展能力强,可有效满足多种不同类型、结构及分布范围的新能源发电站、储能站等系统运行的需要,在运行中一方面可全面及时的掌握新能源电站设备运行状态参数,及时或者系能源电站系统运行的安全隐患,并及时提供相应的处置方案,有效的提高新能源电站运行的安全性,并有效的提高新能源电站管理工作效率和作业水平,同时有效降低新能源电站管理作业的成本和劳动强度;另一方面在运行中,本发明具有良好的系统冗余度,在运行中具备多条相互备份的网络通讯网络,并在利用北斗定位系统进行设备定位的同时,另可在通讯网络失效后利用北斗系统的通讯能力进行应急信息传输,从而极大的提高了系统运行稳定性和可靠性,为新能源电站安全管理提供了可靠的数据通讯能力。
[0065] 本行业的技术人员应该了解,本发明不受上述实施例的限制。上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理。在不脱离本发明精神和范围的前提下,本发明还会有各种变化和改进。这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
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