CN101963639A - 电力变压器监测系统 - Google Patents

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CN101963639A CN 201010290083 CN201010290083A CN101963639A CN 101963639 A CN101963639 A CN 101963639A CN 201010290083 CN201010290083 CN 201010290083 CN 201010290083 A CN201010290083 A CN 201010290083A CN 101963639 A CN101963639 A CN 101963639A
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张牧
张冠军
高圣伟
郭文成
王炜
袁臣虎
孙醒涛
陶宇
李猛
孟增垂
魏强
杨恺
贾非
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天津工业大学
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Abstract

本发明公开一种电力变压器监测系统,包括有电力变压器和,运行参数监测单元,用于对电力变压器的工作信号进行调整,并计算出有效的信息数据;高压信号采集单元和中压信号采集单元,用于通过多种传感器采集电力变压器的高压和中压工作信号,为运行参数监测单元提供有效的电力变压器现场运行信号;数据存储与显示单元,用于存储运行参数监测单元对各种电力变压器的工作信号计算处理后的有效数据,并给予实时显示。本发明功能丰富,设计简单,模块化结构,能够监测电压、电流有效值,功率因数,介质损耗角,谐波,谐波畸变率等参数,为掌握电力变压器实时工作状态,保障电力变压器安全可靠运行提供帮助。

Description

电力变压器监测系统
技术领域
[0001] 本发明涉及一种监测系统,特别是涉及一种监测功能全,使用方便,模块化结构, 能够监测电力变压器的运行电压、负荷电流有效值,功率因数,介质损耗角,谐波,谐波畸变 率等多种参数的一种电力变压器监测系统。
背景技术
[0002] 我国电力工业发展很快,建国五十年来,无论是全国的发电设备装机总容量还是 发电量都以10%以上的年增长率高速发展,各类电力变压器的容量一般约为发电设备容量 的7〜9倍,因此也就需要大量的电力变压器,可是由于多方面的原因,国内电力变压器的 事故率仍比较高。以2009年对220kV以上系统的全国统计为例,电力变压器非计划停运时 间> IOOOh的事故就有5次,远高于发达国家,全年累计非计划停运时间达到20933小时, 占全部非计划停运总时间的70%以上,可见因电力变压器引起的非计划停运时间非常多, 电力变压器事故已经成为影响电网可靠运行的主要因素之一。
[0003] 因此提高电力变压器的运行可靠性是非常必要的,要实现此目的需要考虑:如何 利用信息时代的新技术,及时了解运行中的真实情况,以达到物尽其用,这也将有利于提高 供电可靠性及管理的自动化程度。
[0004] 对于运行中的电力变压器我国实行的是定期停电进行预防性试验(预试)的方 法,这种方法在发现缺陷、提高运行可靠性等方面取得过较好的效果。但随着电力变压器电 压等级的提高、单台容量的增大,其缺点逐渐暴露出来,主要包含两个方面,一方面预试的 周期较长,如果缺陷在两次试验之间发展地很快就难以被及时地发现;另一方面预试时施 加的试验电压往往远低于运行电压,难以灵敏地发现设备中的缺陷,同时停电试验的方法 对于掌握电力变压器工作状态对电能质量的影响没有任何意义。
[0005] 因此,开展电力变压器带电在线监测,可以随时监测在电力变压器运行状态下的 电压、电流有效值,功率因数,介质损耗角,谐波,谐波畸变率等关键参数,及时了解设备状 况,从而提高运行的可靠性。
[0006] 基于以上原则,本发明提出了一种功能丰富,设计简单,模块化结构,能够监测电 力变压器的运行电压、负荷电流有效值,功率因数,介质损耗角,谐波,谐波畸变率等参数的 一种电力变压器监测系统,为掌握电力变压器实时工作状态,保障电力变压器安全可靠运 行提供帮助。
发明内容
[0007] 本发明所要解决的技术问题是,提出了一种功能丰富,设计简单,模块化结构,能 够监测电力变压器的运行电压、负荷电流有效值,功率因数,介质损耗角,谐波,谐波畸变率 等参数的一种电力变压器监测系统。
[0008] 本发明所采用的技术方案是:一种电力变压器监测系统,包括有电力变压器,还设 置有:运行参数监测单元,用于对电力变压器的工作信号进行调整,并计算出有效的信息数据;高压信号采集单元和中压信号采集单元,用于通过多种传感器采集电力变压器的高压 和中压工作信号,为运行参数监测单元提供有效的电力变压器现场运行信号;数据存储与 显示单元,用于存储运行参数监测单元对各种电力变压器的工作信号计算处理后的有效数 据,并给予实时显示。
[0009] 所述的高压信号采集单元包括有采集电力变压器高压侧的运行电压、负荷电流、 末屏电流和中性点电流,为运行参数监测单元的信号调理与AD转换模块提供高压实时工 作信号的高压运行电压传感器、高压负荷电流传感器、高压末屏电流传感器和高压中性点 电流传感器。
[0010] 所述的中压信号采集单元包括有采集电力变压器中压侧的运行电压、负荷电流、 末屏电流和中性点电流,为运行参数监测单元的信号调理与AD转换模块提供中压实时工 作信号的中压运行电压传感器、中压负荷电流传感器、中压末屏电流传感器和中压中性点 电流传感器。
[0011] 所述的运行参数监测单元包括有对高压信号采集单元和中压信号采集单元输出 的电力变压器工作信号进行整形、滤波和转换的信号调理与AD转换模块;对信号调理与AD 转换模块输出的数字信号进行电平调整使其能满足DSP信号处理模块要求的FPGA接口模 块;能够计算运行参数有效值,功率因数计算,谐波,介质损耗角等参数的DSP信号处理模 块;管理信号调理与AD转换模块、FPGA接口模块、DSP信号处理模块,并协调其工作进程的 ARM数据管理模块;可以把数据上传到数据存储与显示单元的通信接口模块。
[0012] 所述的数据存储与显示单元包括有存储运行参数监测单元计算处理后的电力变 压器工作数据的大规模存储器;实时显示电力变压器工作数据的液晶显示器。
[0013] 本发明的一种电力变压器监测系统,是用多个电压传感器、电流传感器采集电力 变压器的高压侧和中压侧的运行电压、负荷电流、末屏电流、中性点电流信号,根据获取的 这些信号,通过调理、电平变换,在DSP信号处理模块中进行计算获得电压、电流有效值,功 率因数,介质损耗角,谐波,谐波畸变率等关键参数,通过ARM数据管理模块将参数有序的 传输到数据存储与显示单元,实现电力变压器工作信息的实时监测和显示。该电力变压器 监测系统,功能多样,监测的参数丰富,采用模块化结构,应用方便简单,为掌握电力变压器 实时工作状态,保障电力变压器安全可靠运行提供帮助。
附图说明 [0014 [0015 [0016 [0017 [0018 [0019 [0020 [0021 [0022 [0023
图1是本发明的整体结构框图; 图2是电压、电流和中性点监测示意图; 图3是末屏电流监测示意图; 其中:
1 :电力变压器 4 :中压信号采集单元
2 :运行参数监测单元5 :数据存储与显示单元 3:高压信号采集单元11高压侧母线
12中压侧母线 33 :高压末屏电流传感器
21 :信号调理与AD转换模块 34 :高压中性点电流传感器
22 :FPGA接口模块 41 :中压运行电压传感器[0024] 23 =DSP信号处理模块
[0025] 24 =ARM数据管理模块
[0026] 25:通信接口模块
42:中压负荷电流传感器 43:中压末屏电流传感器 44:中压中性点电流传感器
[0027] 31 :高压运行电压传感器 51 :液晶显示器
[0028] 32:高压负荷电流传感器 52:大规模存储器
具体实施方式
[0029] 下面结合实施例和附图对本发明的一种电力变压器监测系统做出详细的说明。
[0030] 如图1所示,本发明的一种电力变压器监测系统,包括有电力变压器1,还设置有: 运行参数监测单元2,用于对电力变压器1的工作信号进行调整,并计算出有效的信息数 据;高压信号采集单元3和中压信号采集单元4,用于通过多种传感器采集电力变压器1的 高压和中压工作信号,为运行参数监测单元2提供有效的电力变压器1现场运行信号;数据 存储与显示单元5,用于存储运行参数监测单元2对各种电力变压器1的工作信号计算处理 后的有效数据,并给予实时显示。
[0031] 如图1所示,所述的高压信号采集单元3包括有采集电力变压器1高压侧的运行 电压、负荷电流、末屏电流和中性点电流,为运行参数监测单元2的信号调理与AD转换模块 21提供高压实时工作信号的高压运行电压传感器31、高压负荷电流传感器32、高压末屏电 流传感器33和高压中性点电流传感器34。
[0032] 如图1所示,所述的中压信号采集单元4包括有采集电力变压器1中压侧的运行 电压、负荷电流、末屏电流和中性点电流,为运行参数监测单元2的信号调理与AD转换模块 21提供中压实时工作信号的中压运行电压传感器41、中压负荷电流传感器42、中压末屏电 流传感器43和中压中性点电流传感器44。
[0033] 如图1所示,所述的运行参数监测单元2包括有对高压信号采集单元3和中压信 号采集单元4输出的电力变压器1工作信号进行整形、滤波和转换的信号调理与AD转换模 块21 ;对信号调理与AD转换模块21输出的数字信号进行电平调整使其能满足DSP信号处 理模块23要求的FPGA接口模块22 ;能够计算运行参数有效值,功率因数计算,谐波,介质 损耗角等参数的DSP信号处理模块23 ;管理信号调理与AD转换模块21、FPGA接口模块22、 DSP信号处理模块23,并协调其工作进程的ARM数据管理模块24 ;可以把数据上传到数据 存储与显示单元5的通信接口模块25。
[0034] 如图1所示,所述的数据存储与显示单元5包括有存储运行参数监测单元2计算 处理后的电力变压器1工作数据的大规模存储器52 ;实时显示电力变压器1工作数据的液 晶显不器51ο
[0035] 如图2所示,高压运行电压传感器31将电力变压器1的高压测母线11的三相线 电压转换为标准0-5V电压,高压负荷电流传感器32将电力变压器1的高压侧母线11的三 相线电流转换为标准0-5V电压,高压中性点电流传感器34将电力变压器1的高压侧中性 点电流转换为标准0-5V电压,转换后的标准0-5V电压信号都输入到运行参数监测单元2 的信号调理与AD转换模块21中。
[0036] 如图2所示,中压运行电压传感器41将电力变压器1的中压侧母线12的三相线 电压转换为标准0-5V电压,中压负荷电流传感器42将电力变压器1的中压侧母线12的三相线电流转换为标准0-5V电压,中压中性点电流传感器44将电力变压器1的中压侧中性 点电流转换为标准0-5V电压,转换后的标准0-5V电压信号都输入到运行参数监测单元2 的信号调理与AD转换模块21中。
[0037] 如图3所示,高压末屏电流传感器33将电力变压器1的高压套管TG引出的末屏 电流转换为标准0-5V电压,中压末屏电流传感器43将电力变压器1的中压套管TM引出的 末屏电流转换为标准0-5V电压,转换后的标准0-5V电压信号都输入到运行参数监测单元 2的信号调理与AD转换模块21中。
[0038] 本发明的一种电力变压器监测系统,是通过检测电力变压器的高压和中压运行电 压、负荷电流、末屏电流、中性点电流信号,计算获得电压、电流有效值,功率因数,介质损耗 角,谐波,谐波畸变率等关键参数,现电力变压器工作信息的实时监测和显示。该电力变压 器监测系统,功能多样,监测的参数丰富,采用模块化结构,应用方便简单,为掌握电力变压 器实时工作状态,保障电力变压器安全可靠运行提供帮助。

Claims (5)

  1. 一种电力变压器监测系统,包括有电力变压器(1),其特征在于,述设置有:运行参数监测单元(2),用于对电力变压器(1)的工作信号进行调整,并计算出有效的信息数据;高压信号采集单元(3)和中压信号采集单元(4),用于通过多种传感器采集电力变压器(1)的高压和中压工作信号,为运行参数监测单元(2)提供有效的电力变压器(1)现场运行信号;数据存储与显示单元(5),用于存储运行参数监测单元(2)对各种电力变压器(1)的工作信号计算处理后的有效数据,并给予实时显示。
  2. 2.根据权利要求1所述的一种电力变压器监测系统,其特征在于,所述的高压信号采 集单元⑶包括有采集电力变压器⑴的高压侧运行电压、负荷电流、末屏电流和中性点电 流,为运行参数监测单元(2)中信号调理与AD转换模块(21)提供高压实时工作信号的高 压运行电压传感器(31)、高压负荷电流传感器(32)、高压末屏电流传感器(33)和高压中性 点电流传感器(34)。
  3. 3.根据权利要求1所述的一种电力变压器监测系统,其特征在于,所述的中压信号采 集单元⑷包括有采集电力变压器⑴的中压侧运行电压、负荷电流、末屏电流和中性点电 流,为运行参数监测单元(2)中信号调理与AD转换模块(21)提供中压实时工作信号的中 压运行电压传感器(41)、中压负荷电流传感器(42)、中压末屏电流传感器(43)和中压中性 点电流传感器(44)。
  4. 4.根据权利要求1所述的一种电力变压器监测系统,其特征在于,所述的运行参数监 测单元(2)包括有对高压信号采集单元(3)和中压信号采集单元(4)输出的变压器工作信 号进行整形、滤波和转换的信号调理与AD转换模块(21);对信号调理与AD转换模块(21) 输出的数字信号进行电平调整使其能满足DSP信号处理模块(23)要求的FPGA接口模块 (22);能够计算运行参数有效值,功率因数计算,谐波,介质损耗角等参数的DSP信号处理 模块(23);管理并协调信号调理与AD转换模块(21)、FPGA接口模块(22)、DSP信号处理模 块(23)工作进程的ARM数据管理模块(24);可以把数据上传到数据存储与显示单元(5)的 通信接口模块(25)。
  5. 5.根据权利要求1所述的一种电力变压器监测系统,其特征在于,所述的数据存储与 显示单元(5)包括有存储运行参数监测单元(2)计算处理后的变压器工作数据的大规模存 储器(52);实时显示变压器工作数据的液晶显示器(51)。
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