一種變壓器監控系統及監控方法與流程

2023-12-05 05:21:16

本發明屬於變壓器監控技術領域，尤其是涉及一種變壓器監控系統及監控方法。

背景技術：

變壓器是利用電磁感應的原理來改變交流電壓的裝置，主要構件是初級線圈、次級線圈和鐵芯，變壓器是變換交流電壓、交變電流和阻抗的器件，當初級線圈中通有交流電流時，鐵芯中便產生交流磁通，使次級線圈中感應出電壓(或電流)。隨著中國經濟持續健康高速發展，電力需求持續快速增長，促進中國變壓器製造行業的發展，但是變壓器使用過程還存在一些故障，因此，對變壓器進行有效監控，及時發現故障，提高電力系統效率,降低電力系統成本,經濟高效。目前，變壓器主要存在以下問題：首先，變壓器的損壞較多是由於變壓器內器件溫度過高引起絕緣材料的耐壓能力和機械強度的降低，變壓器內部容易過熱包括初級線圈或者次級線圈中繞組過熱、鐵芯過熱和油溫過熱等；其次，變壓器中某些器件鬆動或者變壓器中發生鐵磁諧振時，變壓器內都會產生振動而出現不同程度的噪音；另外，變壓器中存在漏油故障，變壓器中油位一般在規定的範圍內，當變壓器漏油時，會是變壓器內油位低，造成變壓器內套管陰險和分解開關暴露於空氣中，絕緣水平降低，容易引起擊穿放電，造成事故；最後，變壓器一般工作的額定電壓和額定電流中，當變壓器的工作電流或者工作電壓超過額定值，也會造成變壓器的損害。然而變壓器主要採用人工對變壓器進行監控，受人為因素幹擾，檢測不準確，不能及時獲取變壓器工作狀態，減少故障。現如今變壓器監控系統所採用的各個檢測模塊相互獨立，不能實現信息融合和綜合判斷，因此研究一種變壓器監控系統及監控方法，集變壓器溫度、電流、電壓、油位和噪音監測於一體，保證變壓器高效、安全運行，減少故障，對電力系統具有重要意義。

技術實現要素：

本發明所要解決的技術問題在於針對上述現有技術中的不足，提供一種變壓器監控系統，其結構簡單、設計合理且使用操作簡便、功能全面、使用效果好，能對溫度、電流、電壓、油位和噪音進行及時、準確監測，保證變壓器高效、安全運行，減少故障。

為解決上述技術問題，本發明採用的技術方案是：一種變壓器監控系統，其特徵在於：包括用於檢測變壓器工作狀態的變壓器工況檢測裝置和對所述變壓器工況檢測裝置所檢測信息進行分析處理的監控裝置，所述監控裝置包括微處理器、與微處理器相接的數據存儲器和通信模塊，所述微處理器的輸入端接有數據採集模塊和用於參數設定的參數輸入模塊，所述微處理器的輸出端接有液晶顯示屏、預警模塊和冷卻模塊；

所述變壓器工況檢測裝置包括溫度檢測模塊、對變壓器工作電流進行檢測的電流傳感器和對變壓器工作電壓進行檢測的電壓傳感器，以及對變壓器內油位進行檢測的油位傳感器和對變壓器內所產生噪音強度進行檢測的噪音傳感器，所述溫度檢測模塊包括對變壓器內繞組溫度進行檢測的第一溫度傳感器、對變壓器內鐵芯溫度進行檢測的第二溫度傳感器和對變壓器油溫進行檢測的第三溫度傳感器，所述第一溫度傳感器、第二溫度傳感器、第三溫度傳感器、電壓傳感器、電流傳感器、噪音傳感器和油位傳感器的輸出端均與與數據採集模塊的輸入端相接。

上述的一種變壓器監控系統，其特徵在於：所述微處理器包括單片機、arm微處理器或dsp微處理器。

上述的一種變壓器監控系統，其特徵在於：所述第一溫度傳感器、第二溫度傳感器和第三溫度傳感器均為非接觸式溫度傳感器。

上述的一種變壓器監控系統，其特徵在於：所述通信模塊為串口通信模塊或無線通信模塊。

同時，本發明還公開了一種方法步驟簡單、設計合理且操作方便、使用效果好的變壓器監控方法，其特徵在於，該方法包括以下步驟：

步驟一、變壓器工況實時檢測及檢測信息同步上傳，具體過程如下：採用所述變壓器工況檢測裝置對變壓器的工作狀況進行實時檢測，具體為：第一溫度傳感器對變壓器內繞組溫度進行檢測，並將檢測到的繞組溫度發送至數據採集模塊，第二溫度傳感器對變壓器內鐵芯溫度進行檢測，並將檢測到的鐵芯溫度發送至數據採集模塊，第三溫度傳感器對變壓器油溫進行檢測，並將檢測到的油溫發送至數據採集模塊；油位傳感器對變壓器內油位進行檢測，並將檢測到的油位發送至數據採集模塊，噪音傳感器對變壓器內所產生噪音強度進行檢測，並將檢測到的噪音強度發送至數據採集模塊，同時，電流傳感器對變壓器工作電流進行檢測，並將檢測到的工作電流發送至數據採集模塊，電壓傳感器對變壓器工作電壓進行檢測，並將檢測到的工作電壓發送至數據採集模塊，獲取變壓器的工作狀態信息；

步驟二、變壓器工作狀況信息的存儲：採用所述數據採集模塊按照預先設定的採樣時間對變壓器工作狀況信息進行採集，並將採集到的變壓器工作狀態信息發送至微處理器，並同步存儲至數據存儲器中；

步驟三、變壓器工作狀態信息分析處理並輸出故障診斷結果：採用所述微處理器按照採樣時間先後順序分別對存儲至數據存儲器中的各個採樣時間的變壓器工作狀態信息進行處理，得出各個採樣時間變壓器的故障診斷結果；

所述故障診斷結果包括變壓器是否存在故障和變壓器故障的類型，所述變壓器故障類型包括繞組過熱故障、鐵芯過熱故障、油溫過熱、油位低、過載故障、過壓故障、器件鬆動故障和鐵磁諧振故障；

所述微處理器對存儲至數據存儲器中的任一採樣時間採集到的變壓器工作狀態信息進行處理時，過程如下：

步驟201、採用所述微控制器根據數據存儲器中存儲的第一溫度傳感器、第二溫度傳感器和第三溫度傳感器所檢測信息，判斷此時刻變壓器是否存在繞組過熱故障、鐵芯過熱故障和油溫過熱：當第一溫度傳感器所檢測到的繞組溫度大於繞組溫度閾值時，說明此時刻變壓器存在繞組過熱故障，微控制器控制預警模塊預警提示，並同步通過液晶顯示屏對繞組溫度值進行顯示；當第二溫度傳感器所檢測到的鐵芯溫度大於鐵芯溫度閾值時，說明此時刻變壓器存在鐵芯過熱故障，微控制器控制預警模塊預警提示，並同步通過液晶顯示屏對鐵芯溫度值進行顯示；當第三溫度傳感器所檢測到的第三溫度大於油溫閾值時，說明此時刻變壓器存在油溫過熱，微控制器控制預警模塊預警提示，並同步通過液晶顯示屏對油溫進行顯示；

步驟202、採用所述微控制器根據數據存儲器中存儲的油位傳感器所檢測信息，判斷時刻變壓器是否存在油位低故障：當油位傳感器所檢測到的油位小於油位閾值時，說明此時刻變壓器存在油位低故障，微控制器控制預警模塊預警提示，並同步通過液晶顯示屏對油位進行顯示；

步驟203、採用所述微控制器根據數據存儲器中存儲的電流傳感器和電壓傳感器所檢測信息，判斷時刻變壓器是否存在過載故障和過壓故障：當電流傳感器所檢測到的電流大於額定電流時，說明此時刻變壓器存在過載故障，微控制器控制預警模塊預警提示，並同步通過液晶顯示屏對電流進行顯示；當電壓傳感器所檢測到的電壓大於額定電壓時，說明此時刻變壓器存在過壓故障，微控制器控制預警模塊預警提示，並同步通過液晶顯示屏對電壓進行顯示；

步驟204、採用所述微控制器根據數據存儲器中存儲的噪音傳感器所檢測信息，判斷時刻變壓器是否存在器件鬆動故障或者鐵磁諧振故障：當噪音傳感器所檢測到的噪音強度大於噪音設定值時，說明此時刻變壓器存在器件鬆動故障或者鐵磁諧振故障，微控制器控制預警模塊預警提示，並同步通過液晶顯示屏對噪音強度進行顯示；

步驟205、返回步驟201，採用所述微控制器對存儲至數據存儲器中的下一個採樣時刻的變壓器工作狀態信息進行分析處理。

上述的變壓器監控方法，其特徵在於：步驟201中繞組溫度閾值為50℃～65℃，鐵芯溫度閾值為70℃～80℃，油溫閾值為50℃～55℃。

本發明與現有技術相比具有以下優點：

1、所採用的變壓器監控系統結構簡單、設計合理且投入成本較低。

2、所採用的變壓器監控系統功能全面，通過第一溫度傳感器、第二溫度傳感器、第三溫度傳感器分別對變壓器內繞組、鐵芯和油溫進行檢測，根據第一溫度傳感器、第二溫度傳感器、第三溫度傳感器所檢測信息判斷，變壓器是否存在繞組過熱故障、鐵芯過熱故障和油溫過熱；油位傳感器對變壓器的油位進行檢測，根據油位傳感器所檢測信息，判斷時刻變壓器是否存在油位低故障；電流傳感器和電壓傳感器分別對變壓器的電流和電壓進行檢測，根據電流傳感器和電壓傳感器所檢測信息，判斷時刻變壓器是否存在過載故障和過壓故障；噪音傳感器對變壓器內噪音強度進行檢測，根據；噪音傳感器所檢測信息，判斷時刻變壓器是否存在器件鬆動故障或者鐵磁諧振故障，集變壓器溫度、電流、電壓、油位和噪音監測於一體，保證變壓器高效、安全運行，減少故障，對電力系統生產具有重要意義。

3、所採用的變壓器監控系統使用操作簡便，通過數據採集單元對各個傳感器檢測模塊所檢測到信息進行採集並發送至微處理器，微處理器對所接收的變壓器工作狀態信息進行分析處理，無需工作人員對變壓器的工作狀態進行人為監測，省工省時，且人員安全。

4、所採用的變壓器監控方法步驟簡單、設計合理且實現方便，投入成本較低。

5、所採用的變壓器監控方法通過對變壓器工作狀態信息進行分析處理，得到變壓器故障診斷結果，同時發出報警提示，實時性強，。

6、所採用的變壓器監控方法步驟簡單、設計合理且實現方便、使用效果好，首先對變壓器是否存在故障進行診斷，並判斷出故障類型，同時通過預警模塊提示，且通過液晶顯示器同步顯示檢測信息，提供直觀、準確且實時有效的故障診斷結果，因而能對變壓器的故障進行及時、準確監測，從而便於工作人員根據監測結果採取對應的有效處理措施，保證變壓器高效和安全運行。

綜上所述，本發明結構簡單、設計合理且使用操作簡便、功能全面、使用效果好，能對溫度、電流、電壓、油位和噪音進行及時、準確監測，保證變壓器高效、安全運行，減少故障。

下面通過附圖和實施例，對本發明的技術方案做進一步的詳細描述。

附圖說明

圖1為本發明變壓器監控系統的結構示意圖。

圖2為本發明變壓器監控方法的流程框圖。

附圖標記說明:

1—微處理器；2—第一溫度傳感器；3—第二溫度傳感器；

4—第三溫度傳感器；5—電壓傳感器；6—電流傳感器；

7—噪音傳感器；8—油位傳感器；9—參數輸入模塊；

10—數據存儲器；11—液晶顯示屏；12—冷卻模塊；

13—預警模塊；14—通信模塊；15—數據採集模塊。

具體實施方式

如圖1所示的一種變壓器監控系統，包括用於檢測變壓器工作狀態的變壓器工況檢測裝置和對所述變壓器工況檢測裝置所檢測信息進行分析處理的監控裝置，所述監控裝置包括微處理器1、與微處理器1相接的數據存儲器10和通信模塊14，所述微處理器1的輸入端接有數據採集模塊15和用於參數設定的參數輸入模塊9，所述微處理器1的輸出端接有液晶顯示屏11、預警模塊13和冷卻模塊12；

所述變壓器工況檢測裝置包括溫度檢測模塊、對變壓器工作電流進行檢測的電流傳感器6和對變壓器工作電壓進行檢測的電壓傳感器5，以及對變壓器內油位進行檢測的油位傳感器8和對變壓器內所產生噪音強度進行檢測的噪音傳感器7，所述溫度檢測模塊包括對變壓器內繞組溫度進行檢測的第一溫度傳感器2、對變壓器內鐵芯溫度進行檢測的第二溫度傳感器3和對變壓器油溫進行檢測的第三溫度傳感器4，所述第一溫度傳感器2、第二溫度傳感器3、第三溫度傳感器4、電壓傳感器5、電流傳感器6、噪音傳感器7和油位傳感器8的輸出端均與與數據採集模塊15的輸入端相接。

本實施例中，所述微處理器1包括單片機、arm微處理器或dsp微處理器。

本實施例中，所述第一溫度傳感器2、第二溫度傳感器3和第三溫度傳感器4均為非接觸式溫度傳感器。

本實施例中，所述通信模塊14為串口通信模塊或無線通信模塊。

本實施例中，通過通信模塊14，便於遠程能監控變壓器，獲取變壓器工作狀態信息。

如圖2所示的一種變壓器監控方法，包括以下步驟：

步驟一、變壓器工況實時檢測及檢測信息同步上傳，具體過程如下：採用所述變壓器工況檢測裝置對變壓器的工作狀況進行實時檢測，具體為：第一溫度傳感器2對變壓器內繞組溫度進行檢測，並將檢測到的繞組溫度發送至數據採集模塊15，第二溫度傳感器3對變壓器內鐵芯溫度進行檢測，並將檢測到的鐵芯溫度發送至數據採集模塊15，第三溫度傳感器4對變壓器油溫進行檢測，並將檢測到的油溫發送至數據採集模塊15；油位傳感器8對變壓器內油位進行檢測，並將檢測到的油位發送至數據採集模塊15，噪音傳感器7對變壓器內所產生噪音強度進行檢測，並將檢測到的噪音強度發送至數據採集模塊15，同時，電流傳感器6對變壓器工作電流進行檢測，並將檢測到的工作電流發送至數據採集模塊15，電壓傳感器5對變壓器工作電壓進行檢測，並將檢測到的工作電壓發送至數據採集模塊15，獲取變壓器的工作狀態信息；

步驟二、變壓器工作狀況信息的存儲：採用所述數據採集模塊15按照預先設定的採樣時間對變壓器工作狀況信息進行採集，並將採集到的變壓器工作狀態信息發送至微處理器1，並同步存儲至數據存儲器10中；

步驟三、變壓器工作狀態信息分析處理並輸出故障診斷結果：採用所述微處理器1按照採樣時間先後順序分別對存儲至數據存儲器10中的各個採樣時間的變壓器工作狀態信息進行處理，得出各個採樣時間變壓器的故障診斷結果；

所述故障診斷結果包括變壓器是否存在故障和變壓器故障的類型，所述變壓器故障類型包括繞組過熱故障、鐵芯過熱故障、油溫過熱、油位低、過載故障、過壓故障、器件鬆動故障和鐵磁諧振故障；

所述微處理器1對存儲至數據存儲器10中的任一採樣時間採集到的變壓器工作狀態信息進行處理時，過程如下：

步驟201、採用所述微控制器1根據數據存儲器10中存儲的第一溫度傳感器2、第二溫度傳感器3和第三溫度傳感器4所檢測信息，判斷此時刻變壓器是否存在繞組過熱故障、鐵芯過熱故障和油溫過熱：當第一溫度傳感器2所檢測到的繞組溫度大於繞組溫度閾值時，說明此時刻變壓器存在繞組過熱故障，微控制器1控制預警模塊13預警提示，並同步通過液晶顯示屏11對繞組溫度值進行顯示；當第二溫度傳感器3所檢測到的鐵芯溫度大於鐵芯溫度閾值時，說明此時刻變壓器存在鐵芯過熱故障，微控制器1控制預警模塊13預警提示，並同步通過液晶顯示屏11對鐵芯溫度值進行顯示；當第三溫度傳感器4所檢測到的第三溫度大於油溫閾值時，說明此時刻變壓器存在油溫過熱，微控制器1控制預警模塊13預警提示，並同步通過液晶顯示屏11對油溫進行顯示；

步驟202、採用所述微控制器1根據數據存儲器10中存儲的油位傳感器8所檢測信息，判斷時刻變壓器是否存在油位低故障：當油位傳感器8所檢測到的油位小於油位閾值時，說明此時刻變壓器存在油位低故障，微控制器1控制預警模塊13預警提示，並同步通過液晶顯示屏11對油位進行顯示；

步驟203、採用所述微控制器1根據數據存儲器10中存儲的電流傳感器6和電壓傳感器5所檢測信息，判斷時刻變壓器是否存在過載故障和過壓故障：當電流傳感器6所檢測到的電流大於額定電流時，說明此時刻變壓器存在過載故障，微控制器1控制預警模塊13預警提示，並同步通過液晶顯示屏11對電流進行顯示；當電壓傳感器5所檢測到的電壓大於額定電壓時，說明此時刻變壓器存在過壓故障，微控制器1控制預警模塊13預警提示，並同步通過液晶顯示屏11對電壓進行顯示；

步驟204、採用所述微控制器1根據數據存儲器10中存儲的噪音傳感器7所檢測信息，判斷時刻變壓器是否存在器件鬆動故障或者鐵磁諧振故障：當噪音傳感器7所檢測到的噪音強度大於噪音設定值時，說明此時刻變壓器存在器件鬆動故障或者鐵磁諧振故障，微控制器1控制預警模塊13預警提示，並同步通過液晶顯示屏11對噪音強度進行顯示；

步驟205、返回步驟201，採用所述微控制器對存儲至數據存儲器10中的下一個採樣時刻的變壓器工作狀態信息進行分析處理。

本實施例中，當變壓器存在繞組過熱故障、鐵芯過熱故障或者油溫過熱，微控制器1控制冷卻模塊12工作進行降溫，避免繞組過熱故障、鐵芯過熱故障或者油溫過熱加速變壓器的損壞。

本實施例中，通過參數輸入模塊9預先設定繞組溫度閾值、鐵芯溫度閾值、油溫閾值、額定電流、額定電壓和噪音設定值。

本實施例中，步驟201中繞組溫度閾值為50℃～65℃，鐵芯溫度閾值為70℃～80℃，油溫閾值為50℃～55℃。

本實施例中，步驟二中預先設定的採樣時間可而根據變壓器監控需求進行設定。

以上所述，僅是本發明的較佳實施例，並非對本發明作任何限制，凡是根據本發明技術實質對以上實施例所作的任何簡單修改、變更以及等效結構變化，均仍屬於本發明技術方案的保護範圍內。