一种海上换流站智能辅助控制系统的制作方法

1.本发明涉及能源监控技术领域，特别是涉及一种海上换流站智能辅助控制系统。


背景技术：

2.当前我国海上风电的发展如火如荼，近海浅水区海上风电场址基本上已经建设完，进入近海深水区建设的下半场。近海深水区场址离岸距离较远且水深较深，从经济上、技术上性，海上换流站比交流海上升压站，更加适用于近海深水区海上风电场。
3.然而，当前海上换流站的阀厅监测、视频监控、环境监测、消防报警、通风空调监控等辅助子系统，基本上仍独立运行，很难做到多系统的综合监控、集中管理，增加了管理及运维成本。


技术实现要素：

4.为克服上述现有技术存在的不足，本发明之目的在于提供一种海上换流站智能辅助控制系统，通过辅助控制系统后台实现海上换流站子系统之间以及与消防、暖通、视频等联动控制，实现了数据采集、运行监视、操作控制、系统联动以及后台管理等功能。
5.为达上述目的，本发明提出一种海上换流站智能辅助控制系统，包括：
6.辅助设备监控系统，用于通过防火墙接收主设备监控系统的联动信息，并通过正向隔离装置，向视频监控子系统发送视频联动信息；
7.视频监控子系统，用于采集实时音视频、抓拍图片，支持预置位、录像、自检、事件告警、故障告警及输出运行工况信息；
8.机器人巡检子系统，用于采集巡检机器人巡检信息、机器人运行工况、巡检任务状态，实现ⅳ区巡检机器人设备数据接入、上传、信令下发等功能；
9.火灾自动报警子系统，用于通过消防专网传输单元，采集区域火灾报警控制器火警告警点位、屏蔽、传感器在线状态、控制器故障及自检信息，采集消防设备火警告警点位、启停状态、动作反馈、监管、屏蔽、故障以及其他传感器采集信息，从而实现自动报警；
10.主设备监控系统，与视频监控子系统、环境监测子系统、火灾报警子系统进行通信，实现设备控制、监视和联动。
11.优选地，所述辅助设备监控系统包括辅助设备监控主机、辅助设备监控工作站、运检网关机、就地模块以及电气设备在线监测子系统、通风空调监控子系统、环境监测子系统、雾笛监控子系统，所述辅助设备监控主机用于实现ⅱ区辅助设备数据的接入、运行监视、操作控制、智能联动、权限管理、系统配置、存储管理功能，所述辅助设备监控工作站实现图形界面规范化展示、运行监视及操作控制等人机交互功能，所述辅助设备运检网关机实现ⅱ区海上换流站辅助设备信息接收上传、操作控制信息下发功能所述就地模块负责所述电气设备在线监测子系统、通风空调监控子系统、环境监测子系统、雾笛监控子系统等辅助设备数据接入处理。
12.优选地，所述就地模块采用本地部署/区域集中部署，直接与所述辅助设备监控主
机和辅助设备运检网关机交互数据。
13.优选地，所述电气设备在线监测子系统用于采集包括变压器、gis和断路器、避雷器等海上换流站主设备在线监测的数据、故障告警、运行工况等信息，采集排风机控制设备的状态信息、故障告警信息、运行工况，采集直流主海缆及35kv集电海缆的温度状态以及扰动状态，采集海上风电场的船只ais信息，发现各种船只的运行状态包括停航、低速运行、抛锚等各种船只的状态。
14.优选地，所述所述电气设备在线监测子系统包括：
15.海缆故障监测系统，其监测对象为连接海上换流站与陆上集控中心之间的直流主海缆和风电场集电用35kv海缆；
16.阀厅状态监测系统，用于通过紫外监测、红外监测和可见光，对海上换流站阀厅进行全方位的监测；
17.变压器状态监测系统，监测包括变压器局放、油色谱、温度、直流偏磁等内容；
18.gis状态监测，监测包括gis开关动作特性监测、绝缘监测和sf6气体状态监测等内容。
19.优选地，所述通风空调监控子系统，用于对海上换流站暖通空调系统的压力、温度、湿度实时采集和处理，并对除湿机、空调、电动阀等设备进行联动控制，维持海上换流站压力、温度、湿度在设定范围。
20.优选地，所述环境监测子系统用于利用多个传感器监测海上换流站的环境数据，包括海上换流站温度、湿度、雨量、风速、风向等数据。
21.优选地，所述雾笛监控子系统，用于采集标识灯、主副雾笛、雾探测器、蓄电池等运行状态，实现标识灯、主副雾笛、雾探测器的远方控制及自动运行。
22.优选地，所述视频监控子系统包括视频监控主机、智能分听单元、交换机以及工业摄像机，所述视频监控主机实现ⅳ区工业摄像机数据接入、操作控制、系统配置及转发服务等功能，并设置独立网段，声光报警等前端设备与视频监控子系统通信。
23.优选地，所述机器人巡检子系统包括巡检机器人主机、交换机及巡检机器人，所述巡检机器人主机用于实现ⅳ区巡检机器人设备数据接入、上传、信令下发等功能。
24.与现有技术相比，本发明一种海上换流站智能辅助控制系统通过辅助控制系统后台实现子系统之间以及与消防、暖通、视频等联动控制，达到了数据采集、运行监视、操作控制、系统联动以及后台管理等功能，实现了海上换流站设备及运行环境信息的集中管理，形成了海上换流运行环境风险控制和自动检修模式，有效降低了远海风电场的运营维护成本。
附图说明
25.图1为本发明一种海上换流站智能辅助控制系统的系统架构图。
具体实施方式
26.以下通过特定的具体实例并结合附图说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭示的内容轻易地了解本发明的其它优点与功效。本发明亦可通过其它不同的具体实例加以施行或应用，本说明书中的各项细节亦可基于不同观点与应用，在不背离
本发明的精神下进行各种修饰与变更。
27.图1为本发明一种海上换流站智能辅助控制系统的系统架构图。如图1，本发明一种海上换流站智能辅助控制系统，包括：辅助设备监控系统1、视频监控子系统2、机器人巡检子系统3、火灾自动报警子系统4以及后台主设备监控系统5
28.辅助设备监控系统1，用于通过防火墙接收主设备监控系统5的联动信息，并通过正向隔离装置，向视频监控子系统3发送视频联动信息。辅助设备监控系统1，包括辅助设备监控主机11、辅助设备监控工作站12、就地模块14、电气设备在线监测子系统15、通风空调监控子系统16、环境监测子系统17、雾笛监控子系统18以及运检网关机，辅助设备监控主机11用于实现ⅱ区辅助设备数据的接入、运行监视、操作控制、智能联动、权限管理、系统配置、存储管理等功能，辅助设备监控工作站12实现图形界面规范化展示、运行监视及操作控制等人机交互功能，辅助设备运检网关机实现ⅱ区海上换流站辅助设备信息接收上传、操作控制信息下发等功能，就地模块14负责电气设备在线监测子系统15、通风空调监控子系统16、环境监测子系统17、雾笛监控子系统18等辅助设备数据接入处理；就地模块14采用本地部署/区域集中部署，直接与辅助设备监控主机11和辅助设备运检网关机13交互数据；当就地模块断电时，辅助设备监控系统1应能识别通信中断并报警。
29.具体地，电气设备在线监测子系统15，用于采集包括变压器(油箱油面温度、绕阻热点温度、绕组变形量、油位、铁芯接地电流、局部放电数据、油色谱、铁芯接地电流、局放、套管等)、gis和断路器(sf6气体压力/密度、sf6气体的微水含量、局放、断路器弹簧压力、机械特性等)、避雷器(全电流、阻性电流、动作次数等)等海上换流站主设备在线监测的数据、故障告警、运行工况等信息，采集排风机控制设备的状态信息(远方/本地)、故障告警信息、运行工况，采集直流主海缆及35kv集电海缆的温度状态以及扰动状态，采集海上风电场的船只ais信息，发现各种船只的运行状态包括停航、低速运行、抛锚等各种船只的状态等。
30.在本发明中，海上换流站具有离岸距离远、运行环境恶劣、巡视检修不便、设备造价昂贵、事故停电时间长等特点，一旦发生故障，将造成严重的经济损失，因此配置完备的电气设备状态监测系统。
31.具体地，本发明中，所述电气设备在线监测子系统进一步包括：
32.海缆故障监测系统，其主要对象为连接海上换流站与陆上集控中心之间的直流主海缆和风电场集电用35kv海缆，以保证海底电缆安全可靠经济运行。
33.阀厅状态监测系统，通过紫外监测、红外监测和可见光，对海上换流站阀厅进行全方位的监测。在本发明具体实施例中，换流站全封闭阀厅的主要一次设备包括：换流阀、管型母线、避雷器、桥臂纯光式电流互感器、电子式电压分压器、隔离开关、接地开关以及设备间的连接导线等诸多设备，全封闭阀厅需巡视、测温、电晕监测及噪声监测，覆盖整个厅的电气一次主设备。
34.变压器状态监测系统，其监测内容包括变压器局放、油色谱、温度、直流偏磁等。
35.gis状态监测，监测内容包括gis开关动作特性监测、绝缘监测和sf6气体状态监测等。
36.本发明中，电子设备在线监测子系统实时监测采样数据的远方控制、数据主动召唤；支持在线监测数据展示方式的切换、阈值/状态告警配置、采样频率配置；支持在线监测设备报警确认；通过ais、海事地图、高频电台，实时对海缆敷设所在海域进行船舶的识别、
定位以及通信。通过ais发现各种船只的运行状态包括停航、低速运行、抛锚等各种船只的状态，实时显示监控区域情况，以减少误报，实现海缆的3d立体监测，为保护海缆免收抛锚危害提供有力的保证，同时根据海缆分布情况画出运行保护区域，当发现船只的行为满足报警条件时，进行报警并通知值班人员通过高频电台对其喊话驶离。
37.通风空调监控子系统16，用于对海上换流站暖通空调系统的压力、温度、湿度实时采集和处理，并对除湿机、空调、电动阀等设备进行联动控制，维持海上换流站压力、温度、湿度在设定范围。所述通风空调监控系统包括正压送风系统、应急通风系统和防火、防排烟系统等。除正压送风系统满足房间正常通风和正压要求外，部分重要生产区域和危险区域还应设有应急通风系统。
38.本发明中，通风空调监控子系统16支持空调运行状态(开启/关闭)、工作模式(自动、制冷、制热、除湿、送风)以及温度等本地和远方调节；支持风机的远程启动/停止控制、检修挂牌；支持温度、湿度、风速、雨量、水位等阈值告警配置，支持告警方式设置；支持室内温湿度越限告警设置，自动控制空调(风机)启/停，运行模式调节等；sf6及氢气监测应支持以下操作控制功能：支持排风机的远程启动/停止控制、定时控制、检修挂牌；支持sf6、氢气浓度阈值告警配置，支持告警方式设置。
39.环境监测子系统17，用于利用多个传感器监测海上换流站的环境数据，例如海上换流站温度、湿度、雨量、风速、风向等数据。海上换流站的环境监测传感器包括以下内容：风速传感器、风向传感器、温度计、气压计、相对湿度、降水量、浪高等。
40.本发明环境监测子系统17支持环境监测子系统实时监测采样数据的远方控制、数据主动召唤(后台可以自主实时读取在线监测数据)；支持环境监测子系统展示方式的切换、阈值/状态告警配置、采样频率配置；支持环境监测子系统设备报警确认。
41.雾笛监控子系统18，用于采集标识灯、主副雾笛、雾探测器、蓄电池等运行状态，实现标识灯、主副雾笛、雾探测器的远方控制及自动运行，雾笛监控子系统包括标识灯、主副雾笛、雾探测器、蓄电池以及控制柜等，可实现标识灯、主副雾笛、雾探测器的远方控制及自动运行。整个系统在全船失电后备用的蓄电池组仍能使整个系统(包括2套雾笛、4只10海里标识灯等)工作至少96小时。
42.其中：标识灯光源为led灯，显色为白色，数量4只，最小视光强度为1400cd(射程可达10海里)；雾探测器测量范围：20至10000m/0.01至5.4n mile；主雾笛的有效听程不低于2海里，在主雾笛失效时副雾笛自动投入工作，副雾笛有效听程不低于0.5海里。
43.也就是说，雾笛监控子系统18支持雾笛监控子系统标识灯、主副雾笛、雾探测器、蓄电池的远方控制、数据主动召唤；支持雾笛监控子系统标识灯、主副雾笛、雾探测器、蓄电池的报警确认。
44.视频监控子系统2，用于采集实时音视频、抓拍图片，支持预置位、录像、自检、事件告警、故障告警、输出运行工况等。视频监控子系统2包括视频监控主机21、交换机22以及工业摄像机23，视频监控主机实现ⅳ区工业摄像机数据接入、操作控制、系统配置及转发服务等功能，并设置独立网段，火灾报警的声光报警器等前端设备可采用rs485与视频监控子系统2通信，摄像头采用模拟或网络方式传输图像。本发明中，可在阀厅、主变区域、35kv及以上配电装置区域、二次设备室等各个房间配置高速球摄像机；海上换流站屋顶配置全景摄像头(可带红外摄像功能)用于监控海域情况。
45.本发明中，视频监控子系统2支持视频预览模式设置，支持摄像机预置位的设置及调用；支持摄像机云台控制，镜头的变倍、调焦、光圈控制，雨刮、辅助照明控制；支持远程视频通道配置，支持录像、告警策略设置；支持视频轮巡及轮巡预案设置；支持远程录像文件、日志文件备份与调用；支持区域越线、安全帽识别、火灾烟雾识别等视频分析功能配置；支持视频分析报警远方确认、远方复位等；支持流媒体动态码流调整，多码流并行传输控制；摄像机预置位联动，应支持优先级与延时设置。
46.机器人巡检子系统3，用于采集巡检机器人巡检信息(热成像、视频、图片、音频)、机器人运行工况(速度、电池电量、坐标)、巡检任务状态(任务名称、巡检模式、任务进度、启动时间)等。机器人巡检子系统3包括巡检机器人主机31、交换机32及巡检机器人33，巡检机器人主机31用于实现ⅳ区巡检机器人设备数据接入、上传、信令下发等功能。在本发明中，在海上换流站阀厅、gis室、配电室等主要区域，构建机器人巡检系统，巡检机器人携带人机交互模块、可见光相机、红外相机、局部放电传感器、拾音器等设备，实时监测区域内的电气设备，实现设备状态的智能感知、带电检测和环境监测。
47.本发明中，机器人巡检子系统3支持巡检机器人巡检任务设置、自动巡检、手动巡检控制；支持巡检机器人前进、后退、转向等移动控制；支持巡检机器人搭载云台的ptz控制；支持巡检机器人搭载摄像机、热成像仪的变倍、调焦控制；支持巡检机器人外置灯光、雨刷控制；支持巡检机器人一键返航、自检、复位控制。
48.火灾自动报警子系统4，用于通过消防专网传输单元，采集区域火灾报警控制器火警告警点位、屏蔽、传感器在线状态、控制器故障及自检信息，采集消防设备(设施)火警告警点位、启停状态、动作反馈、监管、屏蔽、故障以及其他传感器采集等信息，从而实现自动报警，火灾自动报警系统设备包括火灾报警控制器、探测器、控制模块、地址模块、信号模块、手动报警按钮等；火灾探测区域有：阀厅、二次设备室、蓄电池室、各级电压等级配电装置室、油浸变压器及电缆桥架等。
49.在本发明中，当火灾发生时，火灾自动报警子系统4可及时发出声光报警信号，显示发生火警的地点；火灾自动报警系统子4支持火灾报警系统(温感、烟感、手报、红外等)报警确认；支持区域火灾报警控制器的报警信号的远程校核、复位操作、故障设备隔离操作；支持固定灭火系统的本地和远程的启动、停止操作，支持手动、自动模式本地切换操作。
50.后台管理5，即主设备监控系统5与后台，包括源端维护、权限管理、以及设备管理。源端维护，包括利用基于图模一体化技术的系统配置工具，进行信息建模及维护为各应用提供统一的信息模型及映射点表；权限管理，主要包括应区分设备的使用权限，针对不同的操作，运行人员设置不同的操作权限；设备管理，主要包括设备台账信息、设备缺陷信息、检修管理等
51.在本发明中，视频监控子系统2、环境监测子系统、火灾报警子系统4与辅助设备监控系统1应采用dl/t860光缆进行通信，实现设备控制、监视和联动。也就是说，海上换流站智能辅助控制系统通过辅助控制系统后台实现子系统之间以及与消防、暖通、视频等联动控制，达到了数据采集、运行监视、操作控制、系统联动以及后台管理等功能，实现了海上换流站设备及运行环境信息的集中管理。
52.综上所述，本发明一种海上换流站智能辅助控制系统通过辅助控制系统后台实现子系统之间以及与消防、暖通、视频等联动控制，达到了数据采集、运行监视、操作控制、系
统联动以及后台管理等功能，实现了海上换流站设备及运行环境信息的集中管理，形成了海上换流运行环境风险控制和自动检修模式，有效降低了远海风电场的运营维护成本。
53.上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何本领域技术人员均可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰与改变。因此，本发明的权利保护范围，应如权利要求书所列。