一种基于接线图的智能低压配用电监控系统的制作方法

本发明涉及一种基于接线图的智能低压配用电监控系统，属于计算机、电力领域。

背景技术：

智能低压配用电监控技术是利用远动装置，采集各负荷的情况，各线路电流、电压和功率等实时数据，以及开关的实时状态，然后通过控制电缆或无线传送给监控中心。监控中心利用采用计算机技术，显示各实时数据，使操作人员可以随时看到这些运行参数和全系统运行情况。

现行的智能低压配用电监控技术的特点是：参数和数据都是文字或图表化，可以很方便的查看具体设备的运行情况。但同时也是缺点，每一个设备数据都是“单一展示”，无法“立体展示”，不具备可视化能力，操作员无法直观的构建该设备上下关联的“立体影像”，当有异常发生时，操作员无法立即对某些开关作出投入或切除的工作。而是要耗费较长的时间，通过查找相关关联设备及其运行情况后，才能综合判断，作出相应的处理措施。

电气接线图是按照国家颁布的有关电气技术标准，使用电气系统图形符号和文字符号表示电气装置中的各元件及其相互联系的工程图，又叫电气线路图。

电气接线图是根据电气设备和电器元件的实际位置和安装情况绘制的，只用来表示电气设备和电器元件的位置、配线方式和接线方式，而不明显表示电气动作原理。主要用于安装接线、线路的检查维修和故障处理。

电气接线图主要显示该系统中发电机、变压器、母线、断路器、电力线路等主要电机、电器、线路之间的电气接线；由电气接线图可获得对该系统的更细致的了解。

上述的描述是完全基于图纸的，这种接线图是静态的，无法变现相关设备的电气状态。

而基于“电气接线图”的低压配用电监控技术，则是采用先进的计算机技术，利用计算机技术展示低压用电侧的电气接线图，同时在接线图上叠加电气状态，形成“叠加实时电气状态的电气接线图”，称为实时态电气接线图。

技术实现要素：

针对现有技术的不足，本发明的技术方案提供了一种基于接线图的智能低压配用电监控系统，用于解决监控终端环节的可视化问题。

本发明的技术方案包括一种基于接线图的智能低压配用电监控系统，包括终端信息采集器、监控中心和监控终端，其特征在于：终端信息采集器，用于对设备和/或线路的实时数据进行采集，并将实时数据通过无线装置进行发送；监控中心，用于对遥控指令实时数据进行接收、存储及分发，还用于对实时数据进行分析及整理；监控终端，用于提供编辑界面及编辑工具进行接线图方案设计，对图形文件进行存储并加载，同时结合实时数据对接线图进行电气数据叠加，进一步，并为进行电气数据叠加的接线图提供操作界面。

根据权利所述的基于接线图的智能低压配用电监控系统，所述的监控终端包括：接线图编辑组件，用于提供编辑界面及编辑工具进行接线图方案设计，并设有图元库对已编辑的图元进行存储，还用于提供接口对其他接线图编辑工具进行引用；图形加载组件，用于为图形文件提供存储装置，还用于读取存储装置中的图形文件并将其在浏览器进行渲染；电气数据叠加组件，包括使用不同的颜色对接线图不同装置的状态进行表示，若接线图中装置发生状态变化，则实时对接线图进行对应的变更；终端监控组件，提供编辑界面对接线图进行编辑。

根据权利所述的基于接线图的智能低压配用电监控系统，所述的接线图编辑组件包括：设计模块，用于选择任意一个台区或多个作为副图，基于预设的接线方案对接入点、出线回路数和出线电压等级进行模拟方案绘制；设置模块，用于为所述设计模块的基本接线形式、台数、运行方式、容量、形式及参数提供自定义编辑界面进行编辑；优选模块，用于对所述设计模块模拟绘制的多个方案进行合理的多次组合，提供选优参数并对多个组合的接线图方案进行优选。

根据权利所述的基于接线图的智能低压配用电监控系统，所述的图形加载组件包括：读取模块，用于对不同的存储装置使用不同接接口调取所存储的图形文件，进一步对图形文件进行加载；渲染模块，用于使用渲染工具对所述读取模块加载的图形文件进行渲染，得到静态接线图，并在网页进行展示。

根据权利所述的基于接线图的智能低压配用电监控系统，所述的渲染模块包括：所使用的渲染工具包括Flex和java Applet。

根据权利所述的基于接线图的智能低压配用电监控系统，所述的电气数据叠加组件包括：动态化模块，用于接收所述监控中心分发的实时数据，基于实时数据为所述图形加载组件得到的静态接线图进行动态化处理，包括对接线图中电网设备运行状态进行不同着色、对配电范围及供电路径进行显示、对不同供电区域进行动态显示、对负荷专供的路径进行显示及对故障设备和故障区域使用显著标识进行显示；叠加模块，用于对所述动态化模块所标识的接线图与实时电气数据进行整合并形成动态图，并为动态图设置刷新间隔。

根据权利所述的基于接线图的智能低压配用电监控系统，所述的终端监控组件包括：展示模块，用于在终端设备对接线图进行展示，并对所述动态图中的设备信息进行展示，进一步某个设备的关联和/或周边设备的进行展示；遥控模块，提供编辑界面对所述展示模块所展示的设备进行编辑，其编辑包括对遥控的预设、对编辑权限验证、对加密遥控命令的分发。

根据权利所述的基于接线图的智能低压配用电监控系统，所述的监控终端还包括：用于对所述加密遥控命令的报文进行回送至所述监控中心。

根据权利所述的基于接线图的智能低压配用电监控系统，所述的监控中心还包括：监控中心接收报文后，判断加密遥控命令是否合法的指令，如不合法，则进行放弃；监控中心收到报文后，将判断结果反馈至终端；监控中心分发指令后，会得到设备和/或线路反馈的执行结果，并反馈给终端。

本发明的有益效果为：可以改变以往以文字或图表单一展示设备状态的情况，进而让操作人员通过可视化的、全方位立体地掌握设备运行状态，能够加快对低压电网安全事故的反应速度、增强对低压电网安全事故判别的准确性、降低人力风险、节约财力成本，为保障电力系统安全稳定运行、树立企业良好形象做出重要贡献。与此同时，系统在供电企业的推广应用取得了成功经验，为整个电网形成以日常生产为基础、以应急指挥和专项保电为核心的良性业务发展模式打下坚实基础。

附图说明

图1所示为根据本发明实施方式的总体结构图；

图2所示为根据本发明实施方式的监控系统总体架构；

图3所示为根据本发明实施方式的可视化监控流程图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述。本发明的一种基于接线图的智能低压配用电监控系统适用于电网可视化。

图1所示为根据本发明实施方式的总体结构图。包括终端信息采集器、监控中心、和监控终端。其过程是：终端采集器采集设备或线路的电流、电压、功率等实时数据，通过无线设备传回给监控中心，监控中心实时存储，然后在监控终端，可以实时查看到终端设备的实时数据，也可以远程控制操作。实现实时态电气接线图是低压配用电自动化监控技术的第一步。同时，我们还需要实现第二步，即在实时态电气接线图上，实现对相关设备的直接遥控操作。

图2所示为根据本发明实施方式的监控系统总体架构。其具体包括如下1~5所示，包括

1.监控系统总体架构，其如1）~5）所示：

1）电力终端数据采集层。电力终端采集器采集设备或线路的电流、电压、功率等实时数据，通过无线设备传回给监控中心。

2）监控中心层。监控中心是保存数据，并对数据进行分析，检查有无故障发生，及时产生报警类型的信息。以便监控终端显示给操作员。所以这个监控中心既是数据存储中心，也是数据分析运算中心、数据统计中心、指令分发中心。

3）电脑终端监控层，本次技术是在本环节进行改进。现有的系统终端监控层，是基于文字描述，图形报表等方式进行展示，展示样式单一，通常花费操作员大量的时间，还是没有弄清故障设备及其上下关联设备的整体情况，无法及时作出相应调控措施。

2.基于“接线图”的低压可视化监控技术的结构设计，其具体如图3所示。

可视化技术是基于电脑终端进行的，即在电脑终端加载接线图，然后叠加实时数据（遥信）及电气状态（如开关开合、断电），然后可在图形上作相关操作，如人工置数、遥控、挂牌等，远程操作可实时反馈到电力终端设备。

基于这个技术结构，在实现的时候，通常采用B/S模式实现，即把图形文件和监控中心都部署在服务层，而用户使用电脑端的浏览器进行访问。

当然也可以采用C/S模式实现，但通常认为B/S模式比较C/S模式更具有优势，是更加优秀的实现方式。

3.可视化.关键技术包括图形文件生成、图形加载、电气数据叠加、电脑终端监控操作、指令上传及反馈。

下面描述每个关键技术的技术方案，如下1）~5）

1）图形文件生成。这个图形文件就是指接线图文件，必须按照国家颁布的有关电气技术标准，使用电气系统图形符号和文字符号进行绘制，绘制的方式也有很多，如SVG形式、矢量图形式等，只要遵循国家标准格式，绘制出来都是可用的。

这里重点描述低压用电侧接线图的绘制方式，包括A、B、C三个步骤，如下：

A 接线图设计

1低压用电侧可根据变电站和电网的具体情况，初步拟出若干种技术可行的接线方案，相应地在电气接线图上表示出接入点、出线回路数和出线电压等级等。

2可选择以台区为一副图，绘制该台区以下的接线图。 3．对线上的设备进行选择。包括台数、运行方式、容量、型式及参数等。 4．拟定低压侧的基本接线形式。 5．选择和近区用电的引接方式。包括接入点、电压等级、供电方式等。 6．对上述各部分方案进行合理组合，拟出若干个技术合理的接线方案，以不遗漏最优方案为原则。再按照低压侧接线的基本要求，结合电网的实际情况进行技术分析比较，从中选出1个较优方案。

B 画接线图步骤

1.先确定的在接线图上的设备，根据设备情况，进行图元设计，并根据设备的属性（设备编号，设备名，设备类型，设备所在线路，设备实时数据点，设备状态……）等来进行图元的属性设置，以及图元的动态外观设置（比如：当设备状态正常显绿色，状态故障显红色，状态检修显黄色）；最后设置图元的连接点，连接点可以进行方便画图与图形拓扑分析。

2.把做好图元整合为一个图元库，在画图时，加载此图元库，那么就可以进行拖拉画图了。

3.根据设计方案进行画接线图，首先把所有设备按标准与实际情况摆放好，其次用平直连接线自动连接图元的连接点，那么画图就会显得方便简单，只要方案出来了，把图画出来就会快捷简单。

4.画好图之后，通过接接点的显示和线与设备的关联，在电脑终端加载后，叠加出实时电气数据，就可以直观看出图元的实时变化了。

C画接线图的工具

画图工具有WORD、AutoCAD类、VISIO、自定制的画接线图工具。这些工具的特点如下：

WORD：它提供了较多的几何图形，可以任意组合拆分图形，可以做出许多组合后的图元，可以重复使用，但缺点是画图的图不能过大与复杂，只能画少于30个设备的小型接线图。多了就会在运行速度与图面大小方面有严重影响。还有图形是静态的，不美观的，图元属性不能设置，不能进行图元的查找与图的拓扑结构分析。

AutoCAD类的工具：可以进行较大篇幅的画图，有较好的画图工程图图元与特殊线，在图形的浏览方面不存在速度问题。但缺点是图元图符是静态的，CAD画出来的图是不美观的，图元属性设置不方便（需二次开发），图元的查找与图的拓扑结构无能为力，有些更改加强版本的AutoCAD可以有一些较好的功能，但在静态图元，WEB应用展示修改，图元拓扑，图元美观，易用易设计方面是最薄弱的。

VISIO：也可以组合拆分图元，也可以进行图元拓扑画法，也可以进行大幅的线图设计编辑，通过VBA也支持动态图元，但缺点是系统过大，不能进行图元的WEB上应用，拓扑结构不易分析。

自定制的画接线图工具：基本上以上所有优点都拥有，而且在人性化，美观，运行速度，图形矢量标准化，WEB绘图应用，图形实时监控，系统体积超小，专注于接线图画法，所以可以在超短时间内设计出一幅专业级的接线图，画图的入门门槛很低。

目前多采用自定制的画接线图工具。无论采用什么工具，只有一个目的，就是要绘制出可web应用的接线图。

2）电脑终端加载图形文件。加载的步骤是，读取图形文件、在浏览器渲染出图形。

读取图形文件：图形文件通常存储在某个硬盘位置，或存储于数据库。不管存储于什么地方，以何种形式保存，最终，电脑需要以流的方式读取到图形文件。

3）电气数据叠加

接线图被渲染出来以后，还是静态的，如果不能实时动态起来，就只是把图纸化的接线图电子化而已。如何让接线图动态起来呢，就是要进行电气数据的实时叠加。

这里的数据叠加通常是叠加遥信遥测数据。遥测(遥测信息)：远程测量。采集并传送运行参数，包括各种电气量（线路上的电压、电流、功率等量值） 和负荷潮流等。遥信(遥信信息)：远程信号。采集并传送各种保护和开关量信息。

具体要求包括：

（1）电网运行状态着色 依据电网拓扑分析的结果，应用不同颜色表示电网元件的运行状态（带电、停电、接地等）；

（2）供电范围及供电路径着色依据电网拓扑分析的结果，显示配电线路的供电范围及供电路径；

（3）动态电源着色依据电网拓扑分析的结果，动态显示不同电源点的供电区域；

（4）负荷转供着色依据负荷转供分析结果，显示负荷转供的所有路径；

（5）故障指示着色 依据故障信号对故障停电区域进行着色显示。

遥测数据的叠加方法，在绘制接线图的时候，我们通常设计成在设备的周围某个方便查看的位置，显示设备的遥测信息，当电脑监控端获取到最新的遥测数据时，就可以在这个位置实时显示。

遥信数据的叠加方法，在绘制接线图的时候，我们通常设计成对于设备的不同状态，会以不同的方式来显示，例如，用颜色区分是正常运行态（带电态），还是断电状态，如果是带电态，常用红色表示，如果是断电态，常用绿色表示；当电脑监控端获取到最新的遥信数据时，需要依据数据及时改变设备的颜色。对于开关类型的设备，还具有开合状态，通常采用不同的图符来表示，当电脑监控端获取到最新的遥信数据时，需要依据数据及时改变开关的开合状态。

这样，当完成数据叠加后，正个接线图就动起来了，可以实时反应出接线图中所有设备的开合状态，带电状态，实时遥测数据。要达到实时，这里还要设定一个“刷新频率”，比如每秒钟电脑终端就向监控中心请求最新状态的数据，这样接线图就可以达到一个满足使用要求的“准实时”状态。

4）电脑终端监控

接线图叠加电气数据后，操作员已经可以很方便很快速的从图形上看到设备的电压、电流、功率、开合、是否带电等数据或状态、同时可以查看到上下关联设备及周边设备的数据或状态，还能往上追溯电源状态，或查看到下级各设备的数据状态。

同时，在数据叠加时，还可以进行设备故障状态叠加、挂牌叠加，这样，操作员可以更直观的观察到故障设备，及其他正在进行某些检修状态的设备，对于故障设备，可以马上追溯，发现故障点，进行快速故障定位，快速作出检修指示。

上面数据叠加满足了操作员“看”的要求。

要直接遥控操作，则要求接线图上还要有“控”的功能。

只要在接线图的设备上，增加“右键菜单”，就可以实现对该设备“控”的能力。

以上所述，只是本发明的较佳实施例而已，本发明并不局限于上述实施方式，只要其以相同的手段达到本发明的技术效果，都应属于本发明的保护范围。在本发明的保护范围内其技术方案和/或实施方式可以有各种不同的修改和变化。