CN103900839B - 一种监测变压器中呼吸器的方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明实施例提供了一种监测变压器中呼吸器的方法及系统，该方法包括：实时采集变压器中呼吸器输出的气体流量值；实时采集变压器输出的温度值以及湿度值；根据变压器对应的型号获取预先设定的呼吸器的硅胶性能；根据硅胶性能获取所述的呼吸器在所述的气体流量值、温度值、湿度值工况下预先设定的吸湿特性曲线；根据采集的所述气体流量值、温度值以及湿度值绘制呼吸器当前吸入气体的含水量曲线；根据呼吸器预先设定的吸湿特性曲线、呼吸器当前吸入气体的含水量曲线确定呼吸器的运行工况。通过变压器中呼吸器上串行的流量计，将变压器的气体流量值输出，对硅胶特性曲线分析进而判别呼吸器中硅胶是否失效，实现对已有变压器呼吸器硅胶状态的监测。
Description
技术领域
本发明关于电力行业的电力系统，特别是关于电力系统中的变压器系统，具体的讲是一种监测变压器中呼吸器的方法及系统。
背景技术
电力行业是国民工业的先行行业，电力行业的稳定发展是国民经济可持续发展的基础。变压器是电力系统的重要组成部分，其运行状态直接影响系统的安全性。随着超高压和特高压技术的迅速发展，电网容量加大和覆盖面增广，它的故障可能对电力系统和用户造成重大的危害和影响。
变压器呼吸器主要功能是随着温度变化呼吸空气，并清除吸入空气中的杂质和水分，是保证变压器稳定可靠运行的重要装置。对于变压器而言，如果硅胶失效导致呼吸器不能正常工作，可能造成防爆膜破裂、漏油、进水或假油面，甚至发生事故。
为了提高电网安全稳定运行水平，提升防范系统事故的能力，也为了适应数字化电网的发展需要，亟需一种有效的智能化系统对变压器呼吸状况进行判断。
发明内容
本发明实施例提供了一种监测变压器中呼吸器的方法及系统，通过变压器中呼吸器上串行的流量计，将变压器的气体流量值输出，通过气体流量值确定呼吸器中含水量，对硅胶特性曲线分析进而判别呼吸器中硅胶是否失效，实现对已有变压器呼吸器硅胶状态的监测。
本发明的目的之一是，提供一种监测变压器中呼吸器的方法，所述的方法包括：实时采集变压器中呼吸器输出的气体流量值；实时采集变压器输出的温度值以及湿度值；根据所述的变压器对应的型号获取预先设定的呼吸器的硅胶性能；根据所述的硅胶性能获取所述的呼吸器在所述的气体流量值、温度值、湿度值工况下预先设定的吸湿特性曲线；根据采集的所述气体流量值、温度值以及湿度值绘制呼吸器当前吸入气体的含水量曲线；根据所述的呼吸器预先设定的吸湿特性曲线、所述的呼吸器当前吸入气体的含水量曲线确定呼吸器的运行工况。
本发明的目的之一是，提供一种监测变压器中呼吸器的系统，所述的系统包括变压器、上位机以及测量及管理器，所述的测量及管理器，用于实时采集所述的变压器中呼吸器输出的气体流量值、变压器输出的温度值以及湿度值，并将所述的气体流量值、温度值以及湿度值传输至所述的上位机；所述的上位机具体包括：硅胶性能获取单元，用于根据所述的变压器对应的型号获取预先设定的呼吸器的硅胶性能；吸湿特性曲线获取单元，用于获取所述的呼吸器在所述的气体流量值、温度值、湿度值工况下预先设定的吸湿特性曲线；含水量曲线绘制单元，用于根据采集的所述气体流量值、温度值以及湿度值绘制呼吸器当前吸入气体的含水量曲线；运行工况确定单元，用于根据所述的呼吸器预先设定的吸湿特性曲线、所述的呼吸器当前吸入气体的含水量曲线确定呼吸器的运行工况。
本发明的有益效果在于，通过变压器中呼吸器上串行的流量计，将变压器的气体流量值输出，通过气体流量值确定呼吸器中含水量，对硅胶特性曲线分析进而判别呼吸器中硅胶是否失效，实现对已有变压器呼吸器硅胶状态的监测，预防变压器呼吸器硅胶失效，避免变压器内部受潮，将有利于早期发现和预防某些变压器缺陷，避免变压器跳闸事故，从而大幅减少事故引起的直接和间接经济损失。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为现有技术中的变压器的结构示意图；
图2为本发明实施例提供的一种监测变压器中呼吸器的系统的结构示意图；
图3为本发明实施例的上位机中的运行工况确定单元的结构示意图；
图4为本发明实施例中上位机的结构示意图；
图5为本发明实施例中测量及管理器的结构示意图；
图6为本发明实施例中测量及管理器的硬件结构图；
图7为本发明实施例提供的一种监测变压器中呼吸器的方法的实施方式一的流程图；
图8为本发明实施例提供的一种监测变压器中呼吸器的方法的实施方式二的流程图；
图9为本发明实施例提供的一种监测变压器中呼吸器的方法的实施方式三的流程图；
图10为图7中的步骤S106的具体流程图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明实施例提供了一种监测变压器中呼吸器的方法及系统，通过变压器中呼吸器上串行的流量计，将变压器的气体流量值输出，通过气体流量值确定呼吸器中含水量，对硅胶特性曲线分析进而判别呼吸器中硅胶是否失效，实现对已有变压器呼吸器硅胶状态的监测。
图1为现有技术中的变压器的结构示意图，由图1可知，现有技术中的变压器包含：变压器本体、具有流量计的变压器呼吸器。这样，就能实时掌握通过变压器呼吸器的气体流量，获得与变压器呼吸器相连的变压器是否受潮、是否进水等工况。
图2为本发明实施例提供的一种监测变压器中呼吸器的系统的结构示意图，由图2可知，本发明提供的监测变压器中呼吸器的系统包括：变压器100、上位机300以及测量及管理器200，变压器在具体的实施方式中可以为多个。
所述的测量及管理器200，用于实时采集所述的变压器100中呼吸器输出的气体流量值、变压器输出的温度值以及湿度值，并将所述的气体流量值、温度值以及湿度值传输至所述的上位机300。
图5为本发明实施例中测量及管理器的结构示意图，由图5可知，测量及管理器200具体包括：
模拟量采集单元201，用于实时采集所述的变压器中呼吸器输出的气体流量值、变压器输出的温度值以及湿度值。
数据转换单元202，用于将所述的气体流量值、所述的温度值以及湿度值由模拟量转化为数字量；
通信单元203，用于将所述的气体流量值、所述的温度值以及湿度值传送至所述的上位机。
测量及管理器在具体的实施方式中可采用一个标准的4U前置机箱，其中可设置多个模拟量输入单元、多个数据采集计算单元、一个开关量输入单元以及其他功能单元。测量及管理器可以完成对变压器三相电压和电流、油温、油位、气体流量、环境温湿度以及其他状态开关量的采集，并且计算出所需的变压器有功功率、无功功率、功率因数等计算量。采集的数据和各个计算量通过装置内的管理控制单元上传上位机。如下表所示为测量及管理器的一种结构设计。
插件1~插件4设置为电压、电流、油温油位、呼吸器及环境温湿度传感器输入单元。每个输入单元可输入8路模拟信号，输入信号性质和量程可以根据需要灵活配置。
插件5为有源/无源开关量输入通道。
插件6~插件9为采集单元DSP，用于模拟量和开关量采集，模数转换，分别对应于模拟输入的插件1~插件4。
插件10~插件11为主控和网络传输单元：由DSP和ARM组成，用于对采集DSP上传的信号进行处理，存盘和上传（通过以太网）。
插件12：220V电源。
图6为测量及管理器的数据流向图，由图6可知，数据由DSP采集，处理后存入DSP的SDRAM中，然后从SDRAM读入双口ＲＡＭ，数据准备好后，通知主控DSP，主控DSP对各个采集DSP上传的数据进行采集和分帧重组后，再通过双口RAM上传给ＡＲＭ，ARM从双口ＲＡＭ中读取数据后，将数据读入SDRAM中，然后完成存盘和网络传输的功能。
测量及管理器采用便携式机箱结构设计，方便在各种应用环境下使用。多机同步采样及触发功能可以有效扩展采样通道数量。稳定的硬件性能和高速采样率拓展了不同的应用环境。可以实现在室内、室外等不同应用环境，其集成DSP处理模块可以实现对采集量的处理，提高了上位机的计算效率，同时降低了上位机的配置要求，可由普通计算机完成。
所述的上位机300具体包括：
硅胶性能获取单元301，用于根据所述的变压器对应的型号获取预先设定的呼吸器的硅胶性能。上位机中预先存储了各个变压器的不同型号，以及与每个型号的变压器对应的硅胶性能。硅胶性能包括多个吸湿特性曲线。不同的气体流量值、温度值、湿度值对应不同的吸湿特性曲线。吸湿特性曲线表明该变压器中的呼吸器的吸湿性能。
吸湿特性曲线获取单元302，用于获取所述的呼吸器在所述的气体流量值、温度值、湿度值工况下预先设定的吸湿特性曲线。即根据实时采集到的气体流量值、温度值以及湿度值从硅胶性能中确定出对应的一条吸湿特性曲线，该吸湿特性曲线反映了该种条件（即当前采集到的气体流量值、温度值以及湿度值）下呼吸器理论上应有的吸湿性能。
含水量曲线绘制单元303，用于根据采集的所述气体流量值、温度值以及湿度值绘制呼吸器当前吸入气体的含水量曲线。含水量曲线用于表征当前变压器中呼吸器的实际含水量。
运行工况确定单元304，用于根据所述的呼吸器预先设定的吸湿特性曲线、所述的呼吸器当前吸入气体的含水量曲线确定呼吸器的运行工况。此处提及的呼吸器的运行工况即为当前呼吸器中硅胶的运行情况，如硅胶已失效、硅胶尚未失效等信息。
图3为本发明实施例的上位机中的运行工况确定单元的结构示意图，由图3可知，运行工况确定单元具体包括：
第一判断单元3041，用于根据所述的呼吸器预先设定的吸湿特性曲线、呼吸器当前吸入气体的含水量曲线判断所述的呼吸器是否满足吸湿要求。即判断呼吸器当前吸入气体的含水量曲线是否未超过预先设定的吸湿特性曲线。
平衡吸水率确定单元3042，用于当所述的第一判断单元判断为是时，根据所述的吸湿特性曲线确定呼吸器的平衡吸水率。平衡吸水率从上位机中可以直接由吸湿特性曲线得到。当呼吸器满足吸湿要求时，确定硅胶的平衡吸水率。不满足要求时，即需要加强对当前变压器的监视，必要时更换硅胶。
硅胶总吸水量确定单元3043，用于根据采集的所述气体流量值、温度值以及湿度值确定呼吸器的硅胶总吸水量。在具体的实施方式中，硅胶总吸水量可由气体流量值的积分运算得到。
第二判断单元3044，用于判断所述的硅胶总吸水量是否达到所述的平衡吸水率；
报警信息输出单元3045，用于当所述的第二判断单元判断为是时，输出报警信息，所述的报警信息用于指示当前呼吸器已失效。呼吸器失效后，可对其中硅胶进行干燥或更换。
图4为本发明实施例中上位机的结构示意图，由图4可知，上位机在其他实施方式中还包括存储器305，用于保存所述的气体流量值、所述的温度值、湿度值以及所述的报警信息。
图7为本发明实施例提供的一种监测变压器中呼吸器的方法的实施方式一的流程图，由图7可知，所述方法包括：
S101：实时采集变压器中呼吸器输出的气体流量值；
S102：实时采集变压器输出的温度值以及湿度值。图1为现有技术中的变压器的结构示意图，由图1可知，现有技术中的变压器包含：变压器本体、具有流量计的变压器呼吸器。这样，就能实时掌握通过变压器呼吸器的气体流量，获得与变压器呼吸器相连的变压器是否受潮、是否进水等工况。
S103：根据所述的变压器对应的型号获取预先设定的呼吸器的硅胶性能。预先存储了各个变压器的不同型号，以及与每个型号的变压器对应的硅胶性能。硅胶性能包括多个吸湿特性曲线。不同的气体流量值、温度值、湿度值对应不同的吸湿特性曲线。吸湿特性曲线表明该变压器中的呼吸器的吸湿性能。
S104：根据所述的硅胶性能获取所述的呼吸器在所述的气体流量值、温度值、湿度值工况下预先设定的吸湿特性曲线。即根据实时采集到的气体流量值、温度值以及湿度值从硅胶性能中确定出对应的一条吸湿特性曲线，该吸湿特性曲线反映了该种条件（即当前采集到的气体流量值、温度值以及湿度值）下呼吸器理论上应有的吸湿性能。
S105：根据采集的所述气体流量值、温度值以及湿度值绘制呼吸器当前吸入气体的含水量曲线；含水量曲线用于表征当前变压器中呼吸器的实际含水量。
S106：根据所述的呼吸器预先设定的吸湿特性曲线、所述的呼吸器当前吸入气体的含水量曲线确定呼吸器的运行工况。此处提及的呼吸器的运行工况即为当前呼吸器中硅胶的运行情况，如硅胶已失效、硅胶尚未失效等信息。
图8为本发明实施例提供的一种监测变压器中呼吸器的方法的实施方式二的流程图，由图8可知，在其他实施方式中，该方法还包括：
S203：将所述的气体流量值、所述的温度值以及湿度值由模拟量转化为数字量。在具体的实施方式中，可通过测量及管理器实现。
图10为图7中的步骤S106的具体流程图，由图10可知，该步骤具体包括：
S401：根据所述的呼吸器预先设定的吸湿特性曲线、呼吸器当前吸入气体的含水量曲线判断所述的呼吸器是否满足吸湿要求；即判断呼吸器当前吸入气体的含水量曲线是否未超过预先设定的吸湿特性曲线。
S402：当判断为是时，根据所述的吸湿特性曲线确定呼吸器的平衡吸水率；当呼吸器满足吸湿要求时，确定硅胶的平衡吸水率。不满足要求时，即需要加强对当前变压器的监视，必要时更换硅胶。
S403：根据采集的所述气体流量值、温度值以及湿度值确定呼吸器的硅胶总吸水量；
S404：判断所述的硅胶总吸水量是否达到所述的平衡吸水率；
S405：当判断为是时，输出报警信息，所述的报警信息用于指示当前呼吸器已失效。呼吸器失效后，可对其中硅胶进行干燥或更换。
图9为本发明实施例提供的一种监测变压器中呼吸器的方法的实施方式三的流程图，由图9可知，在实施方式三中，该方法还包括：
S307：保存所述的气体流量值、所述的温度值、湿度值以及所述的报警信息。
综上所述，本发明的有益成果是：提供了一种监测变压器中呼吸器的方法及系统，通过变压器中呼吸器上串行的流量计，将变压器的气体流量值输出，通过气体流量值确定呼吸器中含水量，对硅胶特性曲线分析进而判别呼吸器中硅胶是否失效，实现对已有变压器呼吸器硅胶状态的监测，预防变压器呼吸器硅胶失效，避免变压器内部受潮，将有利于早期发现和预防某些变压器缺陷，避免变压器跳闸事故，从而大幅减少事故引起的直接和间接经济损失。
本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的程序可存储于一般计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，所述的存储介质可为磁碟、光盘、只读存储记忆体（Read-OnlyMemory，ROM）或随机存储记忆体（RandomAccessMemory，RAM）等。
本发明中应用了具体实施例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。
Claims (8)
1.一种监测变压器中呼吸器的方法，其特征是，所述的方法包括：
实时采集变压器中呼吸器输出的气体流量值；
实时采集变压器输出的温度值以及湿度值；
根据所述的变压器对应的型号获取预先设定的呼吸器的硅胶性能；
根据所述的硅胶性能获取所述的呼吸器在所述的气体流量值、温度值、湿度值工况下预先设定的吸湿特性曲线；
根据采集的所述气体流量值、温度值以及湿度值绘制呼吸器当前吸入气体的含水量曲线；
根据所述的呼吸器预先设定的吸湿特性曲线、所述的呼吸器当前吸入气体的含水量曲线确定呼吸器的运行工况，该步骤具体包括：根据所述的呼吸器预先设定的吸湿特性曲线、呼吸器当前吸入气体的含水量曲线判断所述的呼吸器是否满足吸湿要求；当判断为是时，根据所述的吸湿特性曲线确定呼吸器的平衡吸水率；根据采集的所述气体流量值、温度值以及湿度值确定呼吸器的硅胶总吸水量；判断所述的硅胶总吸水量是否达到所述的平衡吸水率；当判断为是时，输出报警信息，所述的报警信息用于指示当前呼吸器已失效。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征是，所述的硅胶性能包括多个吸湿特性曲线。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征是，所述的方法还包括将所述的气体流量值、所述的温度值以及湿度值由模拟量转化为数字量。
4.根据权利要求1或3所述的方法，其特征是，所述的方法还包括保存所述的气体流量值、所述的温度值、湿度值以及所述的报警信息。
5.一种监测变压器中呼吸器的系统，其特征是，所述的系统包括变压器、上位机以及测量及管理器，
所述的测量及管理器，用于实时采集所述的变压器中呼吸器输出的气体流量值、变压器输出的温度值以及湿度值，并将所述的气体流量值、温度值以及湿度值传输至所述的上位机；
所述的上位机具体包括：
硅胶性能获取单元，用于根据所述的变压器对应的型号获取预先设定的呼吸器的硅胶性能；
吸湿特性曲线获取单元，用于获取所述的呼吸器在所述的气体流量值、温度值、湿度值工况下预先设定的吸湿特性曲线；
含水量曲线绘制单元，用于根据采集的所述气体流量值、温度值以及湿度值绘制呼吸器当前吸入气体的含水量曲线；
运行工况确定单元，用于根据所述的呼吸器预先设定的吸湿特性曲线、所述的呼吸器当前吸入气体的含水量曲线确定呼吸器的运行工况，其具体包括：第一判断单元，用于根据所述的呼吸器预先设定的吸湿特性曲线、呼吸器当前吸入气体的含水量曲线判断所述的呼吸器是否满足吸湿要求；平衡吸水率确定单元，用于当所述的第一判断单元判断为是时，根据所述的吸湿特性曲线确定呼吸器的平衡吸水率；硅胶总吸水量确定单元，用于根据采集的所述气体流量值、温度值以及湿度值确定呼吸器的硅胶总吸水量；第二判断单元，用于判断所述的硅胶总吸水量是否达到所述的平衡吸水率；报警信息输出单元，用于当所述的第二判断单元判断为是时，输出报警信息，所述的报警信息用于指示当前呼吸器已失效。
6.根据权利要求5所述的系统，其特征是，所述的硅胶性能包括多个吸湿特性曲线。
7.根据权利要求5所述的系统，其特征是，所述的测量及管理器具体包括：
模拟量采集单元，用于实时采集所述的变压器中呼吸器输出的气体流量值、变压器输出的温度值以及湿度值；
数据转换单元，用于将所述的气体流量值、所述的温度值以及湿度值由模拟量转化为数字量；
通信单元，用于将所述的气体流量值、所述的温度值以及湿度值传送至所述的上位机。
8.根据权利要求5所述的系统，其特征是，所述的上位机还包括存储器，用于保存所述的气体流量值、所述的温度值、湿度值以及所述的报警信息。
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