CN105425069A - 一种基于光纤测温的变电增容系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种基于光纤测温的变电增容系统，包括：通讯单元(1)，用于获取变压器的温度值，并给出温度报警信息；数据处理单元(2)，与所述的通讯单元(1)连接，用于推算变压器绕组的损耗、计算变压器绕组的寿命；决策单元(3)，与所述的数据处理单元(2)连接，用于预测变压器的过负荷运行能力并给出相应的建议；显示单元(4)，与所述的决策单元(3)连接，用于显示与所述变电增容系统相关的状态信息。与现有技术相比，本发明具有实时性好、可靠性高、能保证变压器设备持续、安全运行等优点。

Description

一种基于光纤测温的变电增容系统
技术领域
本发明涉及一种变电增容系统，尤其是涉及一种基于光纤测温的变电增容系统。
背景技术
我国电网未来的发展趋势是：逐步推进电网智能化建设，逐步推广节能型电网设备、装置，升级改造农村电网，逐步建立全国范围内的热高压电网骨架，增强电网运行的稳定性与可靠性。而随着我国经济的快速发展，区域负荷增长和旧有电网输变电能力不足的问题日益突出。新增变压器等输变电设施需要巨大的资金，同时建设耗时长，尤其是在大中城市扩建变电站、开辟新的线路走廊都会受到土地资源以及生态环境等问题的制约。此外，电网运行过程中的停运事故、应急负荷、停电检修、负荷预测失准等情况也会造成输变电设备的过负荷运行。由此，如何充分利用现有输变电设备，如油浸式变压器中客观存在的隐性容量，科学、安全地提高现有设备的变电容量，也成为了电力工作者迫切需要解决的课题。建立一种变压器急救负荷下的动态增容监测装置，实时给出变压器过负荷水平和最大可持续运行时间的决策，对于保证变压器设备持续、安全运行也就具有重要的意义。
同时，变压器内部结构复杂，运行时产生大量微波和电磁干扰，使得传统的测温方法难于或根本无法得到真实的测试结果，因此不能采用常规的电传感器温度测量变压器温度。
发明内容
本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种实时性好、可靠性高、能保证变压器设备持续、安全运行的基于光纤测温的变电增容系统。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：一种基于光纤测温的变电增容系统，包括：
通讯单元(1)，用于获取变压器的温度值，并给出温度报警信息；
数据处理单元(2)，与所述的通讯单元(1)连接，用于推算变压器绕组的损耗、计算变压器绕组的寿命；
决策单元(3)，与所述的数据处理单元(2)连接，用于预测变压器的过负荷运行能力并给出相应的建议；
显示单元(4)，与所述的决策单元(3)连接，用于显示与所述变电增容系统相关的任何状态变化信息。
所述的通讯单元(1)包括依次连接的温度数据采集模块(101)和温度报警模块(102)，所述的温度数据采集模块(101)测量变压器的温度，并将测得的温度送至温度报警模块(102)进行处理。
所述的温度数据采集模块(101)通过光纤温度传感器测量变压器的温度，光纤温度传感器具有良好的绝缘性、极强的抗电磁场干扰能力和优良的可靠性，测得的温度值准确度较高。
所述的数据处理单元(2)包括依次连接的热学参数反推模块(202)和变压器热点计算模块(201)，所述的采用可视化逻辑图编程方式(系统的开关量输入和继电器输出均可编程)，记录开关变位信息以及温度越限时刻的电流有效值和温度值，计算下个温度告警的相对时间，推算变压器绕组的损耗、计算变压器绕组的寿命，还具有在线自动检测功能，监视系统异常状况，包括整定参数、记录、电流、电压回路等异常情况监视；
所述的变压器热点计算模块(201)计算变压器的热点温度值。
所述的热学参数反推模块(202)连续记录200次事件，包括故障时间、类型、数据的保护动作全事件记录。
所述的决策单元(3)包括运行建议模块(301)和变压器负载能力预测模块(302)，所述的变压器负载能力预测模块(302)根据热学参数反推模块(202)和变压器热点计算模块(201)的输出值预测变压器的过负荷能力；所述的运行建议模块(301)实时给出变压器的最大可持续运行时间，保证变压器持续、安全运行。
所述的显示单元(4)，采用汉化液晶显示方式，显示与所述变电增容系统相关的任何状态变化信息，包括变压器温度、电流和下次越限相对时间等。
所述的变电增容系统配置通讯规约(103、MODBUS)，支持IEC61850通讯标准。
所述的通讯单元(1)、数据处理单元(2)、决策单元(3)和显示单元(4)采用嵌入式结构设计，嵌入在全封闭的薄型金属机箱内，适合安装在空间紧凑的开闭所、环网柜、开关柜、配电箱等场合。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
(1)本发明通过光纤测温技术获取准确的温度值，以此为基础编制相应的软件及硬件系统，建立变压器急救负荷下变压器过负荷能力的实时监测系统，实时给出变压器过负荷水平和最大可持续运行时间的决策，保证变压器设备持续、安全运行；
(2)本发明在特殊条件或环境下，需部分变压器短时承受过负荷负载，对于关键或重点供电区域变压器，进行有效监测和实时核算分析，给出变压器过负荷运行建议，有效支撑输变电系统安全稳定运行，确保关键区域的供电可靠性。解决目前并无相应的辅助支撑技术和软(硬)件系统提供实时决策分析，无法实时提供过负荷水平及短时负载能力建议的问题；
(3)本发明采用数字式技术模式促进了电力流、信息流的不断融合，满足了智能电网坚强性和自愈性的基本要求，适应了发展智能电网的建设需求，有助于未来绿色节能电网的建设；
(4)本发明采用的光纤测温传感器具有良好的电绝缘性、极强的抗电磁场干扰能力和优良的可靠性，因此非常适合变压器内部的温度测量；
(5)本发明在热学参数反推模块中采用可视化的逻辑图编程方式，实时掌控变压器的负载情况，充分发挥变压器的过载能力和备用容量，能有效应对急性负荷变化，在确保设备安全的情况下提高了电网的可靠性；
(6)本发明能够提高变压器的有效利用率，减少了设备的投资与维护，同时在土地资源日益紧张的大环境下缓解了用地问题，有利于电网现有资源的优化配置；
(7)在用电高峰季节，本发明通过增容运行，能够缓和电网建设滞后于高用电量需求之间的矛盾；在用电低谷季节，增容运行可以减少主变、线路和变电站的投运数量，精简变压器损耗、线路损耗和运行维护等额外开支；
(8)在日常的电力生产运行中，停运事故、应急负荷、停电检修、负荷预测失准等情况也会造成输变电设备的过负荷运行，本发明的变电系统具有一定增容运行的能力，能够避免设备因过载而损坏，并为调度调整运行方式预留一定的时间。
附图说明
图1为本申请一种基于光纤测温的变电增容系统的结构框图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。
如图1所示，一种基于光纤测温的变电增容系统，包括依次连接的通讯单元1、数据处理单元2、决策单元3、显示单元4，本系统采用嵌入式结构设计，各单元嵌入在全封闭的薄型金属机箱内，适合安装在空间紧凑的开闭所、环网柜、开关柜、配电箱等场合。
所述的通讯单元1包括依次连接的温度数据采集模块101和温度报警模块102，所述的温度数据采集模块101通过光纤温度传感器测量变压器的温度，并将测得的温度送至温度报警模块102进行处理，光纤温度传感器具有良好的绝缘性、极强的抗电磁场干扰能力和优良的可靠性，测得的温度值准确度较高。
所述的数据处理单元2包括依次连接的热学参数反推模块202和变压器热点计算模块201，所述的采用可视化逻辑图编程方式系统的开关量输入和继电器输出均可编程，配置记录数据条件，记录开关变位信息以及自动记录温度越限时刻的电流有效值和温度值，配置告警输出条件，能计算下个温度告警的相对时间，推算变压器绕组的损耗、计算变压器绕组的寿命，还具有在线自动检测功能，监视系统异常状况，包括整定参数、记录、电流、电压回路等异常情况监视；
所述的变压器热点计算模块201计算变压器的热点温度值。
所述的热学参数反推模块202能够连续记录200次事件，包括故障时间、类型、数据的保护动作全事件记录。
所述的决策单元3包括运行建议模块301和变压器负载能力预测模块302，所述的变压器负载能力预测模块302根据热学参数反推模块202和变压器热点计算模块201的输出值预测变压器的过负荷能力；所述的运行建议模块301实时给出变压器的最大可持续运行时间，保证变压器持续、安全运行。
所述的显示单元4，采用汉化液晶显示方式，具有丰富的信息提示功能，显示与所述变电增容系统相关的任何状态变化信息，包括变压器温度、电流和下次越限相对时间等。
所述的变电增容系统配置通讯规约103、MODBUS，支持IEC61850通讯标准。
本系统是基于高性能微处理器的硬件平台，达到汽车工业级水平的抗干扰性能、符合继电保护类装置电磁抗干扰标准要求。

Claims (9)

1.一种基于光纤测温的变电增容系统，其特征在于，包括：
通讯单元(1)，用于获取变压器的温度值，并给出温度报警信息；
数据处理单元(2)，与所述的通讯单元(1)连接，用于推算变压器绕组的损耗、计算变压器绕组的寿命；
决策单元(3)，与所述的数据处理单元(2)连接，用于预测变压器的过负荷运行能力并给出相应的建议；
显示单元(4)，与所述的决策单元(3)连接，用于显示与所述变电增容系统相关的任何状态变化信息。
2.根据权利要求1所述的一种基于光纤测温的变电增容系统，其特征在于，所述的通讯单元(1)包括依次连接的温度数据采集模块(101)和温度报警模块(102)，所述的温度数据采集模块(101)测量变压器的温度，并将测得的温度送至温度报警模块(102)进行处理。
3.根据权利要求2所述的一种基于光纤测温的变电增容系统，其特征在于，所述的温度数据采集模块(101)通过光纤温度传感器测量变压器的温度。
4.根据权利要求1所述的一种基于光纤测温的变电增容系统，其特征在于，所述的数据处理单元(2)包括依次连接的热学参数反推模块(202)和变压器热点计算模块(201)，所述的热学参数反推模块(202)采用可视化逻辑图编程方式，记录开关变位信息以及温度越限时刻的电流有效值和温度值，计算下个温度告警的相对时间，推算变压器绕组的损耗、计算变压器绕组的寿命，还具有在线自动检测功能，监视系统异常状况；
所述的变压器热点计算模块(201)计算变压器的热点温度值。
5.根据权利要求4所述的一种基于光纤测温的变电增容系统，其特征在于所述的热学参数反推模块(202)连续记录200次事件，所述的事件包括故障时间、类型、数据的保护动作全事件记录。
6.根据权利要求4所述的一种基于光纤测温的变电增容系统，其特征在于，所述的决策单元(3)包括运行建议模块(301)和变压器负载能力预测模块(302)，所述的变压器负载能力预测模块(302)根据热学参数反推模块(202)和变压器热点计算模块(201)的输出值(302)预测变压器的过负荷能力；所述的运行建议模块(301)给出变压器的最大可持续运行时间。
7.根据权利要求1所述的一种基于光纤测温的变电增容系统，其特征在于，所述的显示单元(4)，采用汉化液晶显示方式，显示与所述变电增容系统相关的任何状态变化信息，包括变压器温度、电流和下次越限相对时间。
8.根据权利要求1所述的一种基于光纤测温的变电增容系统，其特征在于，所述的变电增容系统配置通讯规约，支持IEC61850通讯标准。
9.根据权利要求1所述的一种基于光纤测温的变电增容系统，其特征在于，所述的通讯单元(1)、数据处理单元(2)、决策单元(3)和显示单元(4)采用嵌入式结构设计，嵌入在全封闭的薄型金属机箱内。
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