CN103512619A - 一种变压器状态信息智能监控系统及方法 - Google Patents

一种变压器状态信息智能监控系统及方法 Download PDF

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胡文辉
潘晓强
王田福
梁钰
杜剑光
吴翚
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Abstract

本发明公开了一种变压器状态信息智能监控系统,包括:通用测量装置、油中气体监测装置、变压器局放监测装置、套管绝缘监测装置、铁芯接地电流监测装置、交换机和处理器,其中个监测装置分别通过交换机的标注接口与处理器相连,将监测的变压器的各种信号传输至处理器进行分析、处理,处理器基于预设的变压器故障诊断算法,对变压器的运行状况进行故障诊断和风险评估并在故障出现时告警,同时各监测装置与处理器之间均采用标准通信规约即IEC61850规约。本发明的系统及方法,监测参量全面、易于集成化、独立性强。

Description

一种变压器状态信息智能监控系统及方法
技术领域
[0001] 本发明涉及电力设备状态监控领域,具体涉及一种变压器状态信息智能监控系统及方法。
背景技术
[0002] 进入电气时代以来,电能作为科学技术发展、国民经济提升的主要动力,广泛应用于工业、农业等各个领域,影响到人们工作、生活的方方面面,其重要性不言而喻。而随着各级电网的不断扩大、改造,为了保证电网稳定运行,各种电力设备的维护与检修的工作量也大大增加,其中变电站的变压器检修目前还存在以下不足:
[0003] ( I)监测参量不统一,信息量不全:
[0004] 由于设备生产厂家的技术路线不一样,各用户关注的角度不一样,同时全国又没有统一的技术标准,所以当前已在运行的状态监测设备测量的信息参量不统一、且不全面,同时基于监测参量的分析与诊断方法也各不相同。
[0005] (2)模型与接口标准不统一,可扩展性差、不便于集成化:
[0006]当前,由于缺失统一的信息模型标准与通信接口标准,各厂家采用不同的信息模型,通信接口各种各样,这样导致后续的系统集成与信息互联变得很难,可扩展性差,要实现系统集成与信息互联,必须再增加成本,投入大量的人力物力,造成浪费,同时也制约了状态检修技术的发展。
[0007] (3)独立性差,就地监测装置脱离站控层主站系统单独运行的话功能缺失:
[0008] 当前已存的变电站状态监测的组织架构中,就地监测装置只完成数据采集与数据传输等功能,而数据分析与诊断、告警、历史数据存储等功能则由站控层主站系统及以上的系统完成。因此就地监测装置脱离开站控层主站系统后则应用意义不大。实际应用现场中,由于技术原因、施工进度等原因,大量存在站控层主站系统滞后于就地监测装置投入使用的情况,主站系统出现故障、通信异常也时有发生,则在这样的情况下,相当于处于监测的“真空期”,状态监测没有发挥出应有的功效。
发明内容
[0009] 本发明的目的在于克服现有技术的缺点与不足,提供一种变压器状态信息智能监控系统,其监测参量全面、易于集成化、具有就地存储与分析功能、独立性强。
[0010] 本发明的另一目的在于提供一种变压器状态信息智能监控方法。
[0011] 本发明的目的通过以下的技术方案实现:
[0012] 一种变压器状态信息智能监控系统,包括:通用测量装置、油中气体监测装置、变压器局放监测装置、套管绝缘监测装置、铁芯接地电流监测装置、交换机和处理器,其中
[0013] 通用测量装置,一端与变压器相连,监测变压器的油位信号、瓦斯信号、有载开关信号、风冷控制信号、温度信号,将模拟信号转变为数字信号并通过交换机传输至处理器;
[0014] 油中气体监测装置,一端与变压器相连,通过油管从变压器中取得油样,对油样进行油气分离、气体分离、气体监测、数据分析与处理,从而监测变压器油中H2、C0、CH4、C2H2、C2H4、C2H6、C02气体浓度以及微水含量,并将该信号通过交换机传输至处理器;
[0015] 变压器局放监测装置,采用外置型特高频天线接收变压器里的局部放电信号,经过分析处理得出变压器的放电幅值、放电相位、放电次数以及诊断出故障类型,并将该信号通过交换机传输至处理器;
[0016] 套管绝缘监测装置,一端与变压器相连,监测套管末屏电流,将模拟信号转变为数字信号并通过交换机传输至处理器;
[0017] 铁芯接地电流监测装置,一端与变压器相连,监测铁芯或者夹件的接电电流,将模拟信号转变为数字信号并通过交换机传输至处理器;
[0018] 交换机,一端与各个监测装置相连,另一端与处理器相连,其网络接口均为标准网络接口,通信方式基于IEC61850规约;
[0019] 处理器,与交换机相连,接收交换机传输的监测信号,然后基于预设的变压器故障诊断算法,对变压器的运行状况进行故障诊断和风险评估并在故障出现时告警。
[0020] 处理器中,所述的变压器故障诊断算法分为两部分,一部分是离线分析与诊断,当用户输入离线数据后,处理器基于离线数据库对变压器的各特征参量进行纵向比较,超出预设的可容许范围则认为有故障,由此判断变压器的静态健康状态;另一部分是在线分析与诊断,当处理器接收到各监测装置的监测数据并进行一系列处理,存入在线数据库后,再进行状态分析与诊断:首先进行在线特征参量的纵向比较,然后结合离线数据库,对具有共同特性的特征参量进行横向比较,超出预设的可容许范围则认为有故障,由此判断变压器的动态运行状态。通过离线数据和在线数据对变压器进行综合分析,有效提高故障判定的准确度。
[0021] 所述的变压器状态信息智能监控系统还包括GPRS告警模块,GPRS告警模块与处理器相连,当处理器判定变压器出现故障,则将故障信息通过GPRS模块发出短信告警。告警信息实现远程接收,提高了工作效率、减少了故障响应时间。
[0022] 所述的变压器状态信息智能监控系统还包括高级应用模块,高级应用模块与处理器相连。高级应用模块用于变压器状态信息智能监控系统以后的系统升级和二次开发。
[0023] 所述的变压器状态信息智能监控系统还包括光电转换器,光电转换器的一端与处理器相连,另一端与站控层主站系统相连,其网络接口均为标准网络接口,通信方式基于IEC61850规约。变压器状态信息智能监控系统不仅独立性高,可以独立于站控层主站系统,又可以与站控层主站系统一起运行,进行系统集成与信息交互,能灵活组网,适应性强。
[0024] 本发明的另一目的通过以下技术方案实现:
[0025] 一种变压器状态信息智能监控方法,包含以下顺序的步骤:
[0026] I)利用通用测量装置、油中气体监测装置、变压器局放监测装置、套管绝缘监测装置、铁芯接地电流监测装置监测变压器的参量,各个监测装置分别与变压器相连,其中
[0027] 通用测量装置,监测变压器的油位信号、瓦斯信号、有载开关信号、风冷控制信号、温度信号;
[0028] 油中气体监测装置,通过油管从变压器中取得油样,对油样进行油气分离、气体分离、气体监测、数据分析与处理,从而监测变压器油中H2、CO、CH4、C2H2、C2H4、C2H6、C02气体浓度以及微水含量;[0029] 变压器局放监测装置,采用外置型特高频天线接收变压器里的局部放电信号,经过分析处理得出变压器的放电幅值、放电相位、放电次数以及诊断出故障类型;
[0030] 套管绝缘监测装置,监测套管末屏电流;
[0031] 铁芯接地电流监测装置,监测铁芯或者夹件的接电电流;
[0032] 2)将各个监测装置的监测信号通过交换机传输到处理器,其网络接口均为标准网络接口,通信方式基于IEC61850规约;
[0033] 3)处理器接收交换机传输的监测信号后,基于预设的变压器故障诊断算法,对变压器的运行状况进行故障诊断和风险评估并在故障出现时告警。
[0034] 步骤3)中,所述的变压器故障诊断算法分为两部分,一部分是离线分析与诊断,当用户输入离线数据后,处理器基于离线数据库对变压器的各特征参量进行纵向比较,超出预设的可容许范围则认为有故障,由此判断变压器的静态健康状态;另一部分是在线分析与诊断,当处理器接收到各监测装置的监测数据并进行一系列处理,存入在线数据库后,再进行状态分析与诊断:首先进行在线特征参量的纵向比较,然后结合离线数据库,对具有共同特性的特征参量进行横向比较,超出预设的可容许范围则认为有故障,由此判断变压器的动态运行状态。
[0035] 所述的变压器状态信息智能监控方法还包含步骤4),当处理器判定变压器出现故障时,与处理器相连的GPRS模块则将故障信息发出,实现短信告警。
[0036] 本发明与现有技术相比,具有如下优点和有益效果:
[0037] 1、监测参量全面:除了监测变压器的油位信号、瓦斯信号、有载开关信号、风冷控制信号、温度信号等这些常见参数,还对变压器中的气体浓度、微水浓度、局部放电信号、套管末屏电流、铁芯或者夹件的接电电流进行监测,监测参量全面,能够及时、有效的判定变压器的工作状态。
[0038] 2、易于集成化:网络接口采用标准网络接口,采用统一的通信协议,易于实现系统集成和信息互联。
[0039] 3、独立性好:不依赖于站控层主站系统,可以独立地完成数据采集、数据传输、数据分析与处理、告警、历史数据存储等功能。
附图说明
[0040] 图1为本发明所述的一种变压器状态信息智能监控系统的系统框图;
[0041] 图2为图1所述系统的处理器的局部放大图。
具体实施方式
[0042] 如图1、2,一种变压器状态信息智能监控系统,包括:通用测量装置、油中气体监测装置、变压器局放监测装置、套管绝缘监测装置、铁芯接地电流监测装置、交换机、GPRS告警模块、高级应用模块、WEB展示模块、光电转换器和处理器,其中
[0043] 通用测量装置,一端与变压器相连,监测变压器的油位信号、瓦斯信号、有载开关信号、风冷控制信号、温度信号,将模拟信号转变为数字信号并通过交换机传输至处理器;
[0044] 油中气体监测装置,一端与变压器相连,通过油管从变压器中取得油样,对油样进行油气分离、气体分离、气体监测、数据分析与处理,从而监测变压器油中H2、C0、CH4、C2H2、C2H4、C2H6、C02气体浓度以及微水含量,并将该信号通过交换机传输至处理器;
[0045] 变压器局放监测装置,采用外置型特高频天线接收变压器里的局部放电信号,经过分析处理得出变压器的放电幅值、放电相位、放电次数以及诊断出故障类型,并将该信号通过交换机传输至处理器;
[0046] 套管绝缘监测装置,一端与变压器相连,监测套管末屏电流,将模拟信号转变为数字信号并通过交换机传输至处理器;
[0047] 铁芯接地电流监测装置,一端与变压器相连,监测铁芯或者夹件的接电电流,将模拟信号转变为数字信号并通过交换机传输至处理器;
[0048] 交换机,一端与各个监测装置相连,另一端与处理器相连,其网络接口均为标准网络接口,通信方式基于IEC61850规约;
[0049] GPRS告警模块,处理器的一个串口通过485总线与GPRS告警模块相连,通信规约为MODBUS规约,当处理器判定变压器出现故障,则将故障信息通过GPRS模块发出短信告
m.1=I ,
[0050] 高级应用模块,高级应用模块与处理器相连;
[0051] WEB展示模块,若处理器判定变压器存在某种故障,则通过WEB界面显示出来;
[0052] 光电转换器,一端与处理器相连,另一端与站控层主站系统相连,其网络接口均为标准网络接口,通信方式基于IEC61850规约;
[0053] 处理器,与交换机相连,接收交换机传输的监测信号,然后基于预设的变压器故障诊断算法,对变压器的运行状况进行故障诊断和风险评估并在故障出现时告警;其中变压器故障诊断算法分为两部分,一部分是离线分析与诊断,当用户输入离线数据后,处理器基于离线数据库对变压器的各特征参量进行纵向比较,超出预设的可容许范围则认为有故障,由此判断变压器的静态健康状态;另一部分是在线分析与诊断,当处理器接收到各监测装置的监测数据并进行一系列处理,存入在线数据库后,再进行状态分析与诊断:首先进行在线特征参量的纵向比较,然后结合离线数据库,对具有共同特性的特征参量进行横向比较,超出预设的可容许范围则认为有故障,由此判断变压器的动态运行状态;
[0054] 如图2,处理器包含数据收集与处理模块、存储器、数据分析与诊断模块、人机交互模块,数据收集与处理模块接收到各个监测装置的监测信号后将其保存在存储器中,形成在线数据库的一部分,存储器中还存储IEC61850通信协议、离线数据库、判定结果等,数据分析与诊断模块对监测数据进行分析,判定变压器是否楚翔故障,人机交互模块允许用户通过WEB界面输入预试数据、离线实验数据、检修结果等,并将此类数据存储于数据库中的离线数据库,便于系统维护与数据诊断分析。
[0055] 除了上述监测装置,交换机还可以预留接口,连接其他可扩展的监测装置。
[0056] 一种变压器状态信息智能监控方法,包含以下顺序的步骤:
[0057] I)利用通用测量装置、油中气体监测装置、变压器局放监测装置、套管绝缘监测装置、铁芯接地电流监测装置监测变压器的参量,各个监测装置分别与变压器相连,其中
[0058] 通用测量装置,监测变压器的油位信号、瓦斯信号、有载开关信号、风冷控制信号、温度信号;
[0059] 油中气体监测装置,通过油管从变压器中取得油样,对油样进行油气分离、气体分离、气体监测、数据分析与处理,从而监测变压器油中H2、CO、CH4、C2H2、C2H4、C2H6、C02气体浓度以及微水含量;
[0060] 变压器局放监测装置,采用外置型特高频天线接收变压器里的局部放电信号,经过分析处理得出变压器的放电幅值、放电相位、放电次数以及诊断出故障类型;
[0061] 套管绝缘监测装置,监测套管末屏电流;
[0062] 铁芯接地电流监测装置,监测铁芯或者夹件的接电电流;
[0063] 2)将各个监测装置的监测信号通过交换机传输到处理器,其网络接口均为标准网络接口,通信方式基于IEC61850规约;
[0064] 3)处理器接收交换机传输的监测信号后,基于预设的变压器故障诊断算法,对变压器的运行状况进行故障诊断和风险评估并在故障出现时告警,其中变压器故障诊断算法分为两部分,一部分是离线分析与诊断,当用户输入离线数据后,处理器基于离线数据库对变压器的各特征参量进行纵向比较,超出预设的可容许范围则认为有故障,由此判断变压器的静态健康状态;另一部分是在线分析与诊断,当处理器接收到各监测装置的监测数据并进行一系列处理,存入在线数据库后,再进行状态分析与诊断:首先进行在线特征参量的纵向比较,然后结合离线数据库,对具有共同特性的特征参量进行横向比较,超出预设的可容许范围则认为有故障,由此判断变压器的动态运行状态;
[0065] 4)当处理器判定变压器出现故障时,与处理器相连的GPRS模块则将故障信息发出,实现短信告警。
[0066] 上述实施例为本发明较佳的实施方式,但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制,其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化,均应为等效的置换方式,都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种变压器状态信息智能监控系统,其特征在于,包括:通用测量装置、油中气体监测装置、变压器局放监测装置、套管绝缘监测装置、铁芯接地电流监测装置、交换机和处理器,其中 通用测量装置,一端与变压器相连,监测变压器的油位信号、瓦斯信号、有载开关信号、风冷控制信号、温度信号,将模拟信号转变为数字信号并通过交换机传输至处理器; 油中气体监测装置,一端与变压器相连,通过油管从变压器中取得油样,对油样进行油气分离、气体分离、气体监测、数据分析与处理,从而监测变压器油中H2、CO、CH4、C2H2、C2H4、C2H6、C02气体浓度以及微水含量,并将该信号通过交换机传输至处理器; 变压器局放监测装置,采用外置型特高频天线接收变压器里的局部放电信号,经过分析处理得出变压器的放电幅值、放电相位、放电次数以及诊断出故障类型,并将该信号通过交换机传输至处理器; 套管绝缘监测装置,一端与变压器相连,监测套管末屏电流,将模拟信号转变为数字信号并通过交换机传输至处理器; 铁芯接地电流监测装置,一端与变压器相连,监测铁芯或者夹件的接电电流,将模拟信号转变为数字信号并通过交换机传输至处理器; 交换机,一端与各个监测装置相连,另一端与处理器相连,其网络接口均为标准网络接口,通信方式基于IEC61850规约; 处理器,与交换机相连,接收交换机传输的监测信号,然后基于预设的变压器故障诊断算法,对变压器的运行状况进行故障诊断和风险评估并在故障出现时告警。
2.根据权利要求1所述的变压器状态信息智能监控系统,其特征在于,处理器中,所述的变压器故障诊断算法分为两部 分,一部分是离线分析与诊断,当用户输入离线数据后,处理器基于离线数据库对变压器的各特征参量进行纵向比较,超出预设的可容许范围则认为有故障,由此判断变压器的静态健康状态;另一部分是在线分析与诊断,当处理器接收到各监测装置的监测数据并进行一系列处理,存入在线数据库后,再进行状态分析与诊断:首先进行在线特征参量的纵向比较,然后结合离线数据库,对具有共同特性的特征参量进行横向比较,超出预设的可容许范围则认为有故障,由此判断变压器的动态运行状态。
3.根据权利要求1所述的变压器状态信息智能监控系统,其特征在于,所述的变压器状态信息智能监控系统还包括GPRS告警模块,GPRS告警模块与处理器相连,当处理器判定变压器出现故障,则将故障信息通过GPRS模块发出短信告警。
4.根据权利要求1所述的变压器状态信息智能监控系统,其特征在于,所述的变压器状态信息智能监控系统还包括高级应用模块,高级应用模块与处理器相连。
5.根据权利要求1所述的变压器状态信息智能监控系统,其特征在于,所述的变压器状态信息智能监控系统还包括光电转换器,光电转换器的一端与处理器相连,另一端与站控层主站系统相连。
6.一种变压器状态信息智能监控方法,包含以下顺序的步骤: I)利用通用测量装置、油中气体监测装置、变压器局放监测装置、套管绝缘监测装置、铁芯接地电流监测装置监测变压器的参量,各个监测装置分别与变压器相连,其中 通用测量装置,监测变压器的油位信号、瓦斯信号、有载开关信号、风冷控制信号、温度信号;油中气体监测装置,通过油管从变压器中取得油样,对油样进行油气分离、气体分离、气体监测、数据分析与处理,从而监测变压器油中H2、CO、CH4、C2H2、C2H4、C2H6、C02气体浓度以及微水含量; 变压器局放监测装置,采用外置型特高频天线接收变压器里的局部放电信号,经过分析处理得出变压器的放电幅值、放电相位、放电次数以及诊断出故障类型; 套管绝缘监测装置,监测套管末屏电流; 铁芯接地电流监测装置,监测铁芯或者夹件的接电电流; 2)将各个监测装置的监测信号通过交换机传输到处理器,其网络接口均为标准网络接口,通信方式基于IEC61850规约; 3)处理器接收交换机传输的监测信号后,基于预设的变压器故障诊断算法,对变压器的运行状况进行故障诊断和风险评估并在故障出现时告警。
7.根据权利要求6所述的变压器状态信息智能监控方法,其特征在于,步骤3)中,所述的变压器故障诊断算法分为两部分,一部分是离线分析与诊断,当用户输入离线数据后,处理器基于离线数据库对变压器的各特征参量进行纵向比较,超出预设的可容许范围则认为有故障,由此判断变压器的静态健康状态;另一部分是在线分析与诊断,当处理器接收到各监测装置的监测数据并进行一系列处理,存入在线数据库后,再进行状态分析与诊断:首先进行在线特征参量的纵向比较,然后结合离线数据库,对具有共同特性的特征参量进行横向比较,超出预设的可容许范围则认为有故障,由此判断变压器的动态运行状态。
8.根据权利要求6所述的变压器状态信息智能监控方法,其特征在于,该方法还包含步骤4),当处理器判定变压器出现故障时,与处理器相连的GPRS模块则将故障信息发出,实现短信告警。`
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