基于振動、噪聲和中性點電流的變壓器直流偏磁監測系統的製作方法

2023-06-21 17:27:21

本發明涉及一種變壓器直流偏磁監測系統，尤其是涉及一種基于振動、噪聲和中性點電流的變壓器直流偏磁監測系統。

背景技術：

當直流線路發生單極大地迴路運行時，通過接地極流入大地的直流電流將對交流電力系統內的電力設備尤其是變壓器產生重大影響(直流偏磁造)，主要表現為變壓器振動加劇、噪聲增大甚至過熱現象，且伴隨著諧波增大。據相關文獻及其他電網運行經驗，直流偏磁甚至會引發變壓器繞組鬆動，絕緣損壞，低壓側電容器爆炸等事故。

目前上海地區擁有直流輸電工程4條，±800kV復奉線、±500kV宜華、林楓和葛南線，滿負荷輸送容量分別為6400MW、3000MW、3000MW和1200MW，上海境內直流接地極3處，其中林楓和葛南共用1個接地極。

上海電網受到的直流偏磁影響嚴重，為此從2010年開始，針對500kV亭衛、練塘、新餘和220kV合興變電站採取了直流偏磁抑制措施，效果顯著。

為全面了解評估直流偏磁對上海電網變壓器的影響，需要建立可靠的變壓器中性點直流偏磁在線監測平臺。

目前已有的直流偏磁監測裝置主要包括基於霍爾傳感器的中性點直流檢測裝置和基於變壓器振動、噪聲檢測的直流偏磁監測裝置，但沒有將兩者進行同時監測，所以無法準備的評估中性點直流對變壓器振動、噪聲的影響，也無從判斷直流抑制設備投入後，變壓器運行狀況改善的效果。

技術實現要素：

本發明的目的就是為了克服上述現有技術存在的缺陷而提供一種基于振動、噪聲和中性點電流的變壓器直流偏磁監測系統。

本發明的目的可以通過以下技術方案來實現：

一種基于振動、噪聲和中性點電流的變壓器直流偏磁監測系統，包括直流偏磁控制櫃、振動傳感器、噪聲傳感器、中心點電流傳感器、通信網絡和後臺伺服器，所述的直流偏磁控制櫃一端分別與振動傳感器、噪聲傳感器、中心點電流傳感器連接，所述的直流偏磁控制櫃另一端通過通信網絡和後臺伺服器連接；

所述的直流偏磁控制櫃將各個變電站採集到的振動、噪聲、中性點直流數據上傳到後臺伺服器，對變壓器的直流偏磁情況進行監測，同時通過數據挖掘技術對監測數據進行分析。

所述的振動傳感器為加速度傳感器，該加速度傳感器安裝在變壓器外壁上，對變壓器振動信號進行採集。

所述的加速度傳感器採集頻率是6.4kHz，每兩分鐘採集最後一秒數據，然後通過採集到的加速度信號經FFT算出振動加速度的各頻譜分量，同時根據積分和二次積分運算得到速度和位移信號。

所述的噪聲傳感器為聲級計，該聲級計安裝在變壓器旁，對變壓器噪聲信號進行採集。

所述的中心點電流傳感器為霍爾傳感器，該霍爾傳感器安裝在變壓器中性點，對變壓器中性點電流信號進行採集。

所述的霍爾傳感器每兩分鐘最後15秒每秒採集到的15個直流電流數據排序取中間5個數值進行算術平均後，將計算結果傳送到就地直流偏磁控制櫃。

所述的通信網絡包括通訊匯控單元和信息內網，所述的通訊匯控單元分別與直流偏磁控制櫃、信息內網連接，所述的信息內網與後臺伺服器連接。

所述的後臺伺服器通過內部區域網與客戶端連接，通過提供web服務供用戶查看各個變電站的直流偏磁數據，隨時對直流偏磁影響進行評估和分析。

所述的後臺伺服器包括：

實時監控模塊，用於快速瀏覽所有設備當天的電流曲線、設備通訊狀態、設備電流是否越限；

歷史曲線模塊，用於查看設備某一時間段的歷史曲線圖；

數據瀏覽模塊，用於詳細查看某一設備的所有信息；

歷史事件模塊，用於查看所有設備的歷史事件記錄；

設置模塊，用於設置設備通用參數；

設備模塊，用於新增、修改、刪除設備；

用戶模塊，用於添加、修改或者刪除用戶信息，設置用戶訪問權限。

與現有技術相比，本發明可以實時掌握變壓器中性點直流以及噪聲、振動數據，防止變壓器在危險狀態下運行；為選擇直流抑制措施提供數據基礎，是仿真模型構建的重要依據和結果驗證；是直流偏磁抑制裝置的重要組成，其數據決定了直流抑制裝置是否投入以及直流抑制裝置的補償度，同時也是檢驗直流抑制效果的重要判據

附圖說明

圖1為本發明的現場布置結構示意圖；

圖2為本發明的通信結構示意圖。

其中1為振動傳感器、2為噪聲傳感器、3為中性點電流傳感器、4為直流偏磁控制櫃、5為變壓器、6為通訊匯控單元、7為信息內網、8為後臺伺服器、9內部區域網、10為客戶端。

具體實施方式

下面將結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例是本發明的一部分實施例，而不是全部實施例。基於本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動的前提下所獲得的所有其他實施例，都應屬於本發明保護的範圍。

如圖1和圖2所示，一種基于振動、噪聲和中性點電流的變壓器直流偏磁監測系統，包括直流偏磁控制櫃4、振動傳感器1、噪聲傳感器2、中心點電流傳感器3、通信網絡和後臺伺服器8，所述的直流偏磁控制櫃4一端分別與振動傳感器1、噪聲傳感器2、中心點電流傳感器3連接，所述的直流偏磁控制櫃4另一端通過通信網絡和後臺伺服器8連接；

所述的直流偏磁控制櫃4將各個變電站採集到的振動、噪聲、中性點直流數據上傳到後臺伺服器，對變壓器的直流偏磁情況進行監測，同時通過數據挖掘技術對監測數據進行分析。

所述的振動傳感器1為加速度傳感器，該加速度傳感器安裝在變壓器外壁上，對變壓器振動信號進行採集。所述的加速度傳感器採集頻率是6.4kHz，每兩分鐘採集最後一秒數據，然後通過採集到的加速度信號經FFT算出振動加速度的各頻譜分量，同時根據積分和二次積分運算得到速度和位移信號。

所述的噪聲傳感器2為聲級計，該聲級計安裝在變壓器旁，對變壓器噪聲信號進行採集。每兩分鐘的最後一秒採集聲級計的A計權值。

所述的中心點電流傳感器3為霍爾傳感器，該霍爾傳感器安裝在變壓器中性點，對變壓器中性點電流信號進行採集。所述的霍爾傳感器每兩分鐘最後15秒每秒採集到的15個直流電流數據排序取中間5個數值進行算術平均後，將計算結果傳送到就地直流偏磁控制櫃。

所述的通信網絡包括通訊匯控單元6和信息內網7，所述的通訊匯控單元6分別與直流偏磁控制櫃4、信息內網7連接，所述的信息內網7與後臺伺服器8連接。採集到的直流偏磁數據通過電纜傳輸並存儲在就地的直流偏磁控制櫃4中，直流偏磁控制櫃4通過光纖傳輸據到站內的通訊匯控單元6，通訊匯控單元6最後接入內網將數據上傳至後臺伺服器8。

所述的後臺伺服器8通過內部區域網9與客戶端10連接，通過提供web服務供用戶查看各個變電站的直流偏磁數據，隨時對直流偏磁影響進行評估和分析。

所述的後臺伺服器包括：實時監控模塊，用於快速瀏覽所有設備當天的電流曲線、設備通訊狀態、設備電流是否越限；歷史曲線模塊，用於查看設備某一時間段的歷史曲線圖；數據瀏覽模塊，用於詳細查看某一設備的所有信息；歷史事件模塊，用於查看所有設備的歷史事件記錄；設置模塊，用於設置設備通用參數；設備模塊，用於新增、修改、刪除設備；用戶模塊，用於添加、修改或者刪除用戶信息，設置用戶訪問權限。同時，可以將系統後臺的直流偏磁監測數據導出，通過數據挖掘技術對數據進行分析。

以上所述，僅為本發明的具體實施方式，但本發明的保護範圍並不局限於此，任何熟悉本技術領域的技術人員在本發明揭露的技術範圍內，可輕易想到各種等效的修改或替換，這些修改或替換都應涵蓋在本發明的保護範圍之內。因此，本發明的保護範圍應以權利要求的保護範圍為準。