CN105978150A - 智能变压器终端及其监控方法 - Google Patents
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Abstract
一种智能变压器终端及其监控方法，由硬件部分和软件部分组成，所述硬件部分包括主机、引线、传感器组件、信息处理模块、保护功能模块、控制输出功能模块、异常警示功能模块、显示模块及通讯模块；所述软件部分包括主机上的应用服务平台、数据库、售后服务平台和产品管理平台、以及移动设备客户端APP；本发明通过传输物理参数变化和/或采集电力信号来测量变压器的运行参数，将变压器运行参数快速显示，通过网络传输由移动设备客户端APP或网页实现远程监控、操作及信息反馈，当检测到危险或重要提示信息时，将信息推送到移动设备客户端APP或网页及售后服务平台，保证变压器为电力系统提供可靠、安全的运营环境。
Description
技术领域
本发明涉及电力或配电变压器智能化领域，特别是一种智能变压器终端及其监控方法。
背景技术
国内的配电自动化是在二十世纪九十年代真正起步，可以说比西方国家晚了二十多年，随着计算机技术及通信技术和电力行业的不断进展，配电网综合自动化技术也就成为了发展必然态势。近些年，国内诸多厂家及研究单位也逐渐开始研制及开发各类配电自动化产品，特别是配电变压器监测终端。
可以说电力供配电系统中最关键的就是变压器，变压器把电压直接分配于低压用户电力装置，向关运行数据是整体配电网基础数据关键部分，包括着三相电压、三相电流、三相有功、绕组温升、环境湿度、变压器剩余寿命等各个方面。并且，这各类数据正常是电网运行良好的关键反应。所以实时监控变压器运行间出现的各类数据，根据所采集的数据施以统计分析，及时发现配电变压器运行时存在的异常现象，对其进行及时控制和处理，能够充分呈现电网稳定及优化运行。
中国专利文献号CN104283319A于2015年1月14日公布了一种智能配变终端，具体公开了：所述终端包括电源单元、处理单元、接口板、进线交流采样单元、出线交流采样单元、通信单元、控制信号输出单元、电力载波单元、显示单元、按键单元、无功补偿单元以及温度采集单元。所述终端融合了测量、控制、保护、通讯、计算机等多项新技术实现了台区综合自动化，集配电监测、配变保护、用电信息采集、无功补偿、三相不平衡和谐波治理、漏电监测、防窃电、防盗、环境监测等多项功能于一体，据称能够实现电网的平稳运行，提高供电的可靠性。
中国专利文献号CN104836344A于2015年8月12日公布了一种基于WIF工无线通信的配变监测系统，具体公开了：包括A,B智能低压综合配电箱、监测主站，智能手机，其中A,B智能低压综合配电箱中的A,B智能配变终端与监测主站间通过GPRS无线公网连接，监测主站与智能手机通过以太网连接，A智能低压综合配电箱中的A智能配变终端与智能手机通过WIFI相连接。该系统采用一台智能配变终端，实现配变运行数据采集，计算，存储；采用一套监测主站，和智能配变终端通信，实现配变数据的整体存储、分析；采用一个智能手机和智能配变终端通信，实现配变数据的实时测量、分析；通过数据分析不再依赖主站，实现变压器运行数据的实时分析，最大限度的保留了便携设备的灵活性优势，提高了设备故障的响应速度。
可见，目前国内研制的智能配变终端更多倾向于配电变压器当前状态，而对于变压器未来性能不具有预期性，且对变压器的状态判断全部抛给客户，没有将变压器制造厂联系起来，缺乏了专业人员的有效监控、处理，使得智能配变终端存在明显缺憾。
因此，有必要做进一步改进。
发明内容
本发明的目的旨在提供一种能够预测变压器剩余寿命，且在变压器厂家专业人士与客户共同监控下，实现对变压器进行实时监控、实时评估及最佳维护规划，保证变压器为电力系统提供可靠、安全的运营环境的智能变压器终端及其监控方法。
按此目的设计的一种智能变压器终端，由硬件部分和软件部分组成，其特征在于：所述硬件部分包括主机、引线、传感器组件、信息处理模块、保护功能模块、控制输出功能模块、异常警示功能模块、显示模块及通讯模块；所述信息处理模块分别连接显示模块、传感器组件及引线、控制输出功能模块、保护功能模块、异常警示功能模块和通讯模块，所述传感器组件及引线和控制输出功能模块分别连接变压器及其附件，信息处理模块通过通讯模块通讯连接主机；所述软件部分包括主机上的应用服务平台、数据库、售后服务平台和产品管理平台、以及移动设备客户端APP；通过传输传感器组件的物理参数变化和引线采集电力信号来测量变压器的运行参数；由信息处理模块将变压器运行参数进行数据分析，将测试参数及分析结果数据通过显示模块现场快速显示，同时通过网络传输将测试参数及分析结果反馈到主机，存入数据库及产品管理平台；由应用服务平台将测试数据、分析结果数据推送到移动设备客户端APP或网页及售后服务平台；通过移动设备客户端APP或网页及售后服务人员进行远程监控、操作及信息反馈到主机；主机通过通讯模块将远程操作指令传递给信息处理模块，由信息处理模块启动控制输出功能模块；同一移动设备客户端APP或网页同时添加一台以上运行中的变压器，对一台以上的变压器进行同步实时远程监控。
所述主机为实物服务器或租用云服务器；所述传感器组件包括温度传感器、压力传感器和/或湿度传感器；所述引线通过电压互感器、电流互感器进行变压器运行电压、电流的采集。
所述信息处理模块采用微处理控制器(CPU)，对采集信号进行数据分析，并发出数据信息传输指令，所述数据分析包括数据比对、谐波分析、有功功率、无功功率及功率因素计算、计算负载率、通过评估变压器运行时间内寿命的损失，估算变压器剩余寿命值。
所述通讯模块包括RS485接口模块、USB接口模块、WIFI通信模块、GPRS/CDMA通信模块和/或GPS定位模块。
一种如上述智能变压器终端的监控方法：其特征在于：包括以下步骤：
1).通过采集传感器组件的物理参数变化和引线采集的电力信号来得到变压器的运行参数，并将其传输至信息处理模块；
2).信息处理模块对各参数进行数据分析，将测试参数及分析结果数据通过显示模块现场快速显示，同时通过通讯模块将测试参数及分析结果反馈到主机，并存入数据库及产品管理平台；
3).由应用服务平台将测试数据及分析结果数据推送到移动设备客户端APP或网页及售后服务平台；
4).通过移动设备客户端APP或网页及售后服务人员进行远程监控、操作及信息反馈到主机；
5).主机通过通讯模块将远程操作指令传递给信息处理模块，由信息处理模块启动控制输出功能模块以完成相关操作。
所述保护功能模块至少用于变压器超温报警、电能质量低下(如谐波含量偏高)预警提示和/或环境温湿度超限报警；所述异常警示功能模块至少用于警示变压器振动异常、测点及测量线路异常、风机异常、凝露控制器异常及其他变压器附件异常的报警；所述控制输出功能模块至少用于变压器风机启停控制输出、凝露控制器启停控制输出和/或变压器超温跳闸控制输出。即，现场发出红外预警灯闪烁和/或电子警报铃启动，移动设备客户端APP或网页及售后服务平台的界面发出“警报提示信息”闪烁，并配有紧急铃声。
所述变压器风机启停控制输出和凝露控制器启停控制输出在信息处理模块进行数据对比后，若采集的性能参数符合限值范围，则发出“停止控制”输出信号，同时移动设备客户端APP或网页及售后服务平台界面出现“风机或凝露控制器关闭信息”提示，若采集的性能参数超出限值范围，则发出“启动控制”输出信号，同时移动设备客户端APP或网页及售后服务平台界面出现“风机或凝露控制器开启信息”提示。
所述变压器超温跳闸控制输出在信息处理模块进行数据对比后，若采集的温度参数超出限值范围，则发出“跳闸控制”输出信号，现场发出红外预警灯闪烁和/或电子警报铃启动，移动设备客户端APP或网页及售后服务平台的界面发出“警报提示信息”闪烁，并配有紧急铃声。
所述显示模块用于采集的温湿度显示、压力的数据显示，采集电压及电流的波形显示，数据分析结果的显示，历史记录查询的显示，操作提示信息的显示，危险或重要提示信息的自动突出显示；显示数据分析结果时，若变压器及其附件运行状态良好，显示界面依据默认设置，各项性能参数顺序显示，若变压器及其附件出现部分参数超出限值时，显示界面自动突出显示预警信息，提示预警项及位置分布。
所述应用服务平台为客户搭建产品管理平台提供平台，为变压器制造厂售后服务平台及产品管理大数据平台提供数据源。
所述移动设备客户端APP或网页为客户提供进行变压器运行状态查询、控制操作(如启停风机、凝露控制器等)、更改参数设定限值、对变压器实现遥测、遥控、遥调；实时操作信息通过应用服务平台反馈到售后服务平台，变压器制造厂售后服务人员通过售后服务平台，实时监控变压器运行状态，并向客户提供合理的维护建议。
采用上述技术方案所取得有益效果在于：本发明的智能变压器终端融合了测试、传输、数据分析、数据存储、信息显示、信息推送、遥控、遥调、预估及维护信息提醒等功能，将温控器、电能质量分析仪、售后服务平台等有机融为一体，实现对变压器进行实时监控、实时评估及最佳维护规划，保证变压器为电力系统提供可靠、安全的运营环境。
本发明可应用于所有型号的变压器，其具有操作简单、测试结果直观，功能齐全、抗干扰及防误动作强等特点。
附图说明
图1为本发明一实施例的工作原理图。
具体实施方式
下面对本发明进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，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。
在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。
下面结合附图及实施例对本发明作进一步描述。
参见图1，本智能变压器终端，由硬件部分和软件部分组成，所述硬件部分包括主机、引线、传感器组件、信息处理模块、保护功能模块、控制输出功能模块、异常警示功能模块、显示模块及通讯模块；所述信息处理模块分别连接显示模块、传感器组件及引线、控制输出功能模块、保护功能模块、异常警示功能模块和通讯模块，所述传感器组件及引线和控制输出功能模块分别连接变压器及其附件，信息处理模块通过通讯模块通讯连接主机；所述软件部分包括主机上的应用服务平台、数据库、售后服务平台和产品管理平台、以及移动设备客户端APP；通过传输传感器组件的物理参数变化和引线采集电力信号来测量变压器的运行参数；由信息处理模块将变压器运行参数进行数据分析，将测试参数及分析结果数据通过显示模块现场快速显示，同时通过网络传输将测试参数及分析结果反馈到主机，存入数据库及产品管理平台；由应用服务平台将测试数据、分析结果数据推送到移动设备客户端APP或网页及售后服务平台；通过移动设备客户端APP或网页及售后服务人员进行远程监控、操作及信息反馈到主机；主机通过通讯模块将远程操作指令传递给信息处理模块，由信息处理模块启动控制输出功能模块；同一移动设备客户端APP或网页同时添加一台以上运行中的变压器，对一台以上的变压器进行同步实时远程监控。
本智能变压器终端的监控方法：包括以下步骤：
1).通过采集传感器组件的物理参数变化和引线采集的电力信号来得到变压器的运行参数，并将其传输至信息处理模块；
2).信息处理模块对各参数进行数据分析，将测试参数及分析结果数据通过显示模块现场快速显示，同时通过通讯模块将测试参数及分析结果反馈到主机，并存入数据库及产品管理平台；
3).由应用服务平台将测试数据及分析结果数据推送到移动设备客户端APP或网页及售后服务平台；
4).通过移动设备客户端APP或网页及售后服务人员进行远程监控、操作及信息反馈到主机；
5).主机通过通讯模块将远程操作指令传递给信息处理模块，由信息处理模块启动控制输出功能模块以完成相关操作。
进一步，所述主机为实物服务器或租用云服务器；所述传感器组件包括温度传感器、压力传感器和/或湿度传感器；所述引线通过电压互感器、电流互感器进行变压器运行电压、电流的采集。
进一步，所述信息处理模块采用微处理控制器(CPU)，其用于对采集信号进行数据分析，并发出数据信息传输指令。所述数据分析包括数据比对、谐波分析、有功功率、无功功率及功率因素计算、计算负载率、通过评估变压器运行时间内寿命的损失，估算变压器剩余寿命值等。所有计算方法依据国际相关标准IEC 60076-1Power transformers一Part 1:General，IEC 60076-7Powertransformers-Part 7:Loading guide for oil-immersed power transformers，IEC60076-12Power transformers—Part 12:Loading guide for dry-type powertransformers。
进一步，通过数据分析后，若变压器一切运行数据正常，将环境温度、湿度、变压器运行温度、振动加速度幅值、电压及电流波形、谐波含量、有功功率、无功功率、功率因子、变压器剩余寿命、维护提醒等信息传输到显示模块及通讯模块，一方面显示模块进行现场实时显示，另一方面上述信息由通讯模块通过网络传输达到主机，进行数据库存储及应用服务平台发布消息，供移动设备客户端APP或网页及售后人员实时查询。
通过数据分析后，如果有性能参数出现越限情况，则保护功能模块根据数据分析结果启动相应警报功能，所述保护功能模块至少用于变压器超温报警、电能质量低下(如谐波含量偏高)预警提示和/或环境温湿度超限报警等。同时将信息传输到显示模块及通讯模块、由通讯模块通过网络传输达到主机，进行数据库存储及应用服务平台发布消息，给移动设备客户端APP或网页及售后人员推送“警报提示信息”，并配有紧急铃声发出。引导客户与变压器制造厂售后人员共同处理预警项。
通过数据分析后，如果有性能参数出现异常情况(如测点松脱，测点数据异常等)，异常警示功能模块根据异常数据启动相应警报，所述异常警示功能模块至少用于警示变压器振动异常、测点及测量线路异常、风机异常、凝露控制器异常及其他变压器附件异常的报警。同时将信息传输到显示模块及通讯模块、由通讯模块通过网络传输达到主机，进行数据库存储及应用服务平台发布消息，给移动设备客户端APP或网页及售后人员推送“警报提示信息”，并配有紧急铃声发出。引导客户与变压器制造厂售后人员共同处理预警项。
进一步，变压器运行现场报警的形式一般为红外预警灯闪烁和电子警报铃。
进一步，根据预警项，进行控制调控操作，移动设备客户端APP或网页及售后人员通过在线操作，向应用服务平台发出控制操作信号，应用服务平台将控制操作信号反馈给主机，由主机通过网络传输到达信息处理模块，启动控制输出功能模块对变压器及其附件进行相应操作。所述控制输出功能模块至少用于变压器风机启停控制输出、凝露控制器启停控制输出和/或变压器超温跳闸控制输出。
进一步，变压器风机启停控制输出和凝露控制器启停控制输出在信息处理模块进行数据对比后，若采集性能参数符合限值范围，则发出“停止控制”输出信号，同时移动设备客户端APP或网页及售后服务平台界面出现“风机或凝露控制器关闭信息”提示，若采集性能参数超出限值范围，则发出“启动控制”输出信号，同时移动设备客户端APP或网页及售后服务平台界面出现“风机或凝露控制器开启信息”提示。
进一步，变压器超温跳闸控制输出在信息处理模块进行数据对比后，若采集温度参数超出限值范围，则发出“跳闸控制”输出信号，在于变压器运行现场：红外预警灯闪烁，电子警报铃启动；移动设备客户端APP或网页及售后服务平台：界面“警报提示信息”闪烁，并配有紧急铃声发出。
进一步，所述显示模块用于采集的温湿度显示、压力的数据显示，采集电压及电流的波形显示，数据分析结果的显示，历史记录查询的显示，操作提示信息的显示，危险或重要提示信息的自动突出显示；显示数据分析结果时，若变压器及其附件运行状态良好，显示界面依据默认设置，各项性能参数顺序显示，若变压器及其附件出现部分参数超出限值时，显示界面自动突出显示预警信息，提示预警项及位置分布。
显示功能模块除了直接显示环境温度、湿度、变压器运行温度、振动加速度幅值、电压及电流波形、谐波含量、有功功率、无功功率、功率因子、变压器剩余寿命和/或维护提醒等信息外，还可以进行历史记录查询的显示、操作提示信息的显示、危险或重要提示信息的自动突出显示。
进一步，通讯模块接口多样化，其包含RS485接口模块、USB接口模块、WIFI通信模块、GPRS/CDMA通信模块和/或GPS定位模块。
进一步，所述应用服务平台为客户搭建产品管理平台提供平台，为变压器制造厂售后服务平台提供信息源，为变压器制造厂建立产品管理大数据平台提供数据源。其中搭建客户产品管理平台，是指可以让客户将所有装有智能变压器终端的变压器均纳入移动设备客户端APP或网页，进行统一在线监控，降低客户人力投入，提升产品时效价值。
进一步，所述移动设备客户端APP或网页为客户提供进行变压器运行状态查询、控制操作(如启停风机、凝露控制器等)、更改参数设定限值、对变压器实现遥测、遥控、遥调；实时操作信息通过应用服务平台反馈到售后服务平台，变压器制造厂售后服务人员通过售后服务平台，实时监控变压器运行状态，并向客户提供合理的维护建议。
本智能变压器终端融合了测试、传输、数据分析、数据存储、信息显示、信息推送、遥控、遥调、预估及维护信息提醒等功能，将智能温控器、电能质量分析仪、售后服务平台等有机融为一体，实现对变压器进行实时监控、实时评估及最佳维护规划，保证变压器为电力系统提供可靠、安全的运营环境。
上述为本发明的优选方案，显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本领域的技术人员应该了解本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。
Claims (10)
1.一种智能变压器终端，由硬件部分和软件部分组成，其特征在于：所述硬件部分包括主机、引线、传感器组件、信息处理模块、保护功能模块、控制输出功能模块、异常警示功能模块、显示模块及通讯模块；所述信息处理模块分别连接显示模块、传感器组件及引线、控制输出功能模块、保护功能模块、异常警示功能模块和通讯模块，所述传感器组件及引线和控制输出功能模块分别连接变压器及其附件，信息处理模块通过通讯模块通讯连接主机；所述软件部分包括主机上的应用服务平台、数据库、售后服务平台和产品管理平台、以及移动设备客户端APP；通过传输传感器组件的物理参数变化和引线采集电力信号来测量变压器的运行参数；由信息处理模块将变压器运行参数进行数据分析，将测试参数及分析结果数据通过显示模块现场快速显示，同时通过网络传输将测试参数及分析结果反馈到主机，存入数据库及产品管理平台；由应用服务平台将测试数据、分析结果数据推送到移动设备客户端APP或网页及售后服务平台；通过移动设备客户端APP或网页及售后服务人员进行远程监控、操作及信息反馈到主机；主机通过通讯模块将远程操作指令传递给信息处理模块，由信息处理模块启动控制输出功能模块；同一移动设备客户端APP或网页同时添加一台以上运行中的变压器，对一台以上的变压器进行同步实时远程监控。
2.根据权利要求1所述的智能变压器终端，其特征在于：所述主机为实物服务器或租用云服务器；所述传感器组件包括温度传感器、压力传感器和/或湿度传感器；所述引线通过电压互感器、电流互感器进行变压器运行电压、电流的采集。
3.根据权利要求1所述的智能变压器终端，其特征在于：所述信息处理模块采用微处理控制器(CPU)，对采集信号进行数据分析，并发出数据信息传输指令，所述数据分析包括数据比对、谐波分析、有功功率、无功功率及功率因素计算、计算负载率、通过评估变压器运行时间内寿命的损失，估算变压器剩余寿命值。
4.根据权利要求1所述的智能变压器终端，其特征在于：所述通讯模块包括RS485接口模块、USB接口模块、WIFI通信模块、GPRS/CDMA通信模块和/或GPS定位模块。
5.一种如权利要求1所述智能变压器终端的监控方法：其特征在于：包括以下步骤：
1).通过采集传感器组件的物理参数变化和引线采集的电力信号来得到变压器的运行参数，并将其传输至信息处理模块；
2).信息处理模块对各参数进行数据分析，将测试参数及分析结果数据通过显示模块现场快速显示，同时通过通讯模块将测试参数及分析结果反馈到主机，并存入数据库及产品管理平台；
3).由应用服务平台将测试数据及分析结果数据推送到移动设备客户端APP或网页及售后服务平台；
4).通过移动设备客户端APP或网页及售后服务人员进行远程监控、操作及信息反馈到主机；
5).主机通过通讯模块将远程操作指令传递给信息处理模块，由信息处理模块启动控制输出功能模块以完成相关操作。
6.根据权利要求5所述的智能变压器终端的监控方法，其特征在于：所述保护功能模块至少用于变压器超温报警、电能质量低下预警提示和/或环境温湿度超限报警；所述异常警示功能模块至少用于警示变压器振动异常、测点及测量线路异常、风机异常和/或凝露控制器异常；所述控制输出功能模块至少用于变压器风机启停控制输出、凝露控制器启停控制输出和/或变压器超温跳闸控制输出，报警形式在变压器运行现场一般为红外预警灯闪烁和电子警报铃。
7.根据权利要求6所述的智能变压器终端的监控方法，其特征在于：所述变压器风机启停控制输出和凝露控制器启停控制输出在信息处理模块进行数据对比后，若采集的性能参数符合限值范围，则发出“停止控制”输出信号，同时移动设备客户端APP或网页及售后服务平台界面出现“风机或凝露控制器关闭信息”提示，若采集的性能参数超出限值范围，则发出“启动控制”输出信号，同时移动设备客户端APP或网页及售后服务平台界面出现“风机或凝露控制器开启信息”提示。
8.根据权利要求6所述的智能变压器终端的监控方法，其特征在于：所述变压器超温跳闸控制输出在信息处理模块进行数据对比后，若采集的温度参数超出限值范围，则发出“跳闸控制”输出信号，现场发出红外预警灯闪烁和/或电子警报铃启动，移动设备客户端APP或网页及售后服务平台的界面发出“警报提示信息”闪烁，并配有紧急铃声。
9.根据权利要求5所述的智能变压器终端的监控方法，其特征在于：所述显示模块用于采集的温湿度显示、压力的数据显示，采集电压及电流的波形显示，数据分析结果的显示，历史记录查询的显示，操作提示信息的显示，危险或重要提示信息的自动突出显示；显示数据分析结果时，若变压器及其附件运行状态良好，显示界面依据默认设置，各项性能参数顺序显示，若变压器及其附件出现部分参数超出限值时，显示界面自动突出显示预警信息，提示预警项及位置分布。
10.根据权利要求5所述的智能变压器终端的监控方法，其特征在于：所述移动设备客户端APP或网页为客户提供进行变压器运行状态查询、控制操作、更改参数设定限值、对变压器实现遥测、遥控、遥调；实时操作信息通过应用服务平台反馈到售后服务平台，变压器制造厂售后服务人员通过售后服务平台，实时监控变压器运行状态，并向客户提供合理的维护建议。
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