CN107064757B - 基于多传感器的变压器局部放电智能化检测装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于多传感器的变压器局部放电智能化检测装置及方法，装置包括UWB定位单元、局放检测单元，UWB定位单元包括UWB定位装置、配套支架和工业手机，UWB定位装置为多个，分别安置在配套支架或者变压器每个面待测位置上，用于获取变压器每个面待测位置的坐标，各UWB定位装置通过无线通讯方式与工业手机进行数据传输；局放检测单元包括多个局放检测传感器、路由器、服务器和同步器，多个局放检测传感器用于检测变压器每个面待测位置的局部放电情况，局放检测传感器通过同步器将检测数据发送给服务器，服务器通过路由器与工业手机进行数据传输。本发明实现对变压器的智能化局放检测，提高检测效率。

Description

基于多传感器的变压器局部放电智能化检测装置及方法

技术领域

本发明涉及局放定位检测技术领域，具体涉及一种基于多传感器的变压器局部放电智能化检测装置及方法。

背景技术

当前，我国已成为全球范围内电网规模最大的国家。变压器作为国民经济发展过程中最重要的变电设备，变压器的电压等级也不断提升。变压器一旦发生事故将会对大片区范围内的生产和生活带来严重的损失。因此，对变压器进行局部放电检测能及时发现问题，对于防止重大事故的发生具有重要意义。

传统的变压器局部放电检测方法，虽采用局放检测传感器进行操作，但是，检测过程中涉及的局放检测传感器放置位置的测量，需要采用人工途径进行，这样便增大了人为操作带来的误差和工时，同时操作麻烦、效率低下，而且，不便于数据采集、记录和有效存储，是当前需要克服的问题。

发明内容

本发明的目的是克服传统的变压器局部放电检测方法，需要采用人工途径进行，操作麻烦、效率低下，不便于数据采集、记录和有效存储的问题。本发明的基于多传感器的变压器局部放电智能化检测装置及方法，通过在待检测的变压器周围UWB定位单元、局放检测单元，能够准确放置多个局放检测传感器的位置，对变压器进行局部放电检测，以解决传统局放检测方法的不足，通过多个局放检测传感器协同工作，进而实现对变压器的智能化局放检测，提高检测效率，具有良好的应用前景。

为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：

基于多传感器的变压器局部放电智能化检测装置，包括UWB定位单元、局放检测单元，

所述UWB定位单元，包括UWB定位装置、配套支架和工业手机，所述UWB定位装置为多个，分别安置在配套支架或者变压器每个面待测位置上，各UWB定位装置，用于获取变压器每个面待测位置的坐标，各UWB定位装置通过无线通讯方式与工业手机进行数据传输；

所述局放检测单元，包括多个局放检测传感器、显示终端、路由器、服务器和同步器，多个局放检测传感器用于检测变压器每个面待测位置的局部放电情况，所述局放检测传感器通过同步器将检测数据发送给服务器，所述服务器通过路由器与工业手机进行数据传输，所述服务器还与显示终端相连接。

前述的基于多传感器的变压器局部放电智能化检测装置，所述UWB定位装置的数量为七个，所述配套支架的数量为四根，分布在变压器四个边角的外侧，其中，六个UWB定位装置为固定基站，且呈一、二、一、二分别在四根配套支架上；另一个UWB定位装置为流动基站，且呈流动状态安置在变压器每个面待测位置上，保证在获取变压器每个面待测位置的坐标时，该面至少有三个UWB定位装置，两个固定基站，一个流动基站。

前述的基于多传感器的变压器局部放电智能化检测装置，各UWB定位装置均包括配套电源模块、以太网转WIFI模块和UWB定位模块，所述配套电源模为以太网转WIFI模块、UWB定位模块提供工作电源，所述UWB定位模块通过RJ45接口与为以太网转WIFI模块相连接，所述以太网转WIFI模块与工业手机通过无线WIFI方式进行数据传输。

前述的基于多传感器的变压器局部放电智能化检测装置，所述工业手机采用Android操作系统，手机中预装有数据处理App；所述数据处理App，用于实现UWB测距定位的功能，以便计算得到变压器每个面待测位置的坐标。

前述的基于多传感器的变压器局部放电智能化检测装置，所述服务器采用TDOA方式对局放检测传感器采集得到的局部放电测试结果进行局部放电定位，所述路由器搭建通信网络，使服务器与工业手机进行数据传输。

基于多传感器的变压器局部放电智能化检测方法，包括以下步骤，

步骤（A），多个局放检测传感器放置位置坐标的请求，局放检测单元中的服务器发送需要测量局放检测传感器放置位置坐标的请求命令，给UWB定位单元的工业手机；

步骤（B），将做为流动基站的UWB定位装置，安置于变压器的待测表面的待测位置，通过工业手机内的数据处理App，获取得到变压器该面待测位置的坐标，并将坐标数据发送给局放检测单元中的服务器；

步骤（C），局放检测单元中的服务器根据接收的坐标数据，将多个局放检测传感器放置到该坐标数据处，进行局部放电检测，得到局部放电测试结果；

步骤（D），多个局放检测传感器将采集得到的局部放电测试结果，经过同步器进行时间同步后，发送给服务器；

步骤（E），服务器采用TDOA方式对局放检测传感器采集得到的局部放电测试结果进行局部放电定位，得到局部放电定位结果；

步骤（F），若服务器要求改变局放检测传感器的位置进行重测，则服务器重新给工业手机端发送重测命令，重复步骤（B）-步骤（E），重新得到局部放电定位结果；

步骤（G），服务器将重新得到的局部放电定位结果，在显示终端的变压器局部放电位置的三维图像中显示。

前述的基于多传感器的变压器局部放电智能化检测方法，步骤（E），通过工业手机内的数据处理App，获取得到变压器该面待测位置的坐标，包括以下步骤，

（E1）工业手机可获取变压器待测表面上的各UWB定位模块之间连续通信5秒的距离数据；

（E2）根据获取的距离数据进行优化，得到各UWB定位模块之间的距离值；

（E3）根据各UWB定位模块之间的距离值，解算出各UWB定位装置的坐标，从而得到流动基站的UWB定位模块的坐标，即变压器该面待测位置的坐标；

（E4）通过工业手机获取的变压器该面待测位置的坐标，发送给服务器。

前述的基于多传感器的变压器局部放电智能化检测方法，步骤（E），局放检测传感器为特高频局部放电检测仪，各特高频局部放电检测仪安置在变压器该面待测位置的坐标处，采集此处的局部放电测试数据发送给服务器，服务器根据TDOA方式对该处的局部放电点进行定位解算。

本发明的有益效果是：本发明的基于多传感器的变压器局部放电智能化检测装置及方法，通过在待检测的变压器周围UWB定位单元、局放检测单元，能够准确放置多个局放检测传感器的位置，对变压器进行局部放电检测，以解决传统局放检测方法的不足，通过多个局放检测传感器协同工作，进而实现对变压器的智能化局放检测，提高检测效率，并具有以下优点，

（1）对变压器进行智能化局部放电的检测，并将局部放电检测得到的放电点坐标结果呈现在三维图像中显示，具有很直观的表现特性，便于决策者进行准确定位及后续处理；

（2）通过利用多个局放检测传感器协同工作和准确定位，实现了变压器智能化局部放电检测，极大减少了人为操作带来的不便，同时降低了局放检测所用的时间，提高了操作效率；

（3）放电点坐标结果上传至服务器，方便数据的长期保存，当前电网规模正进一步扩大，特高压交直流混合大电网、新一代智能变压器、智能输电线路等工程正加速建设，后期可通过数据分析技术对服务器中采集的数据进行研究，便于对变压器局部放电进行机理研究，为电网建设提供充分保障。

附图说明

图1是本发明的基于多传感器的变压器局部放电智能化检测装置的系统框图；

图2是本发明的UWB定位装置的结构示意图；

图3是本发明的UWB定位装置的侧视图；

图4是本发明的基于多传感器的变压器局部放电智能化检测方法的流程图。

附图中标记的含义如下：

1：UWB定位单元；101：UWB定位装置；102：配套支架；103：工业手机；104：配套电源模块；105：以太网转WIFI模块；106：UWB定位模块；2：局放检测单元；201：局放检测传感器；202：显示终端；203：路由器；204：服务器；205：同步器。

具体实施方式

下面将结合说明书附图，对本发明作进一步的说明。

如图1所示，本发明的基于多传感器的变压器局部放电智能化检测装置，

包括UWB定位单元1、局放检测单元2，

所述UWB定位单元1包括UWB定位装置101、配套支架102和工业手机103，所述UWB定位装置101为多个，分别安置在配套支架102或者变压器每个面待测位置上，且各UWB定位装置101，用于获取变压器每个面待测位置的坐标，各UWB定位装置101通过无线通讯方式与工业手机103进行数据传输，述UWB定位装置101具体数量和位置关系如下：UWB定位装置101的数量为七个，配套支架102的数量为四根，分布在变压器四个边角的外侧，其中，六个UWB定位装置101为固定基站，且呈一、二、一、二分别在四根配套支架102上；另一个UWB定位装置101为流动基站，且呈流动状态安置在变压器每个面待测位置上，保证在获取变压器每个面待测位置的坐标时，该面至少有三个UWB定位装置，两个固定基站，一个流动基站。

所述局放检测单元2，包括多个局放检测传感器201、显示终端202、路由器203、服务器204和同步器205，多个局放检测传感器201用于检测变压器每个面待测位置的局部放电情况，各局放检测传感器201通过同步器205将检测数据发送给服务器204，服务器204通过路由器203与工业手机进行数据传输，所述服务器204还与显示终端202相连接，将局部放电检测得到的放电点坐标结果呈现在三维图像中显示，具有很直观的表现特性，便于决策者进行准确定位及后续处理，所述服务器204采用TDOA方式对局放检测传感器采集得到的局部放电测试结果进行局部放电定位，所述路由器搭建通信网络，使服务器204与工业手机103进行数据传输。

如图2及图3所示，各UWB定位装置均包括配套电源模块104、以太网转WIFI模块105和UWB定位模块106，配套电源模104为以太网转WIFI模块105、UWB定位模块106提供工作电源，UWB定位模块106通过RJ45接口与为以太网转WIFI模块105相连接，以太网转WIFI模块105与工业手机103通过无线WIFI方式进行数据传输，所述工业手机103采用Android操作系统，手机中预装有数据处理App；所述数据处理App，用于实现UWB测距定位的功能，以便计算得到变压器每个面待测位置的坐标。

如图4所示，根据上述的基于多传感器的变压器局部放电智能化检测装置的检测方法，包括以下步骤，

步骤（A），多个局放检测传感器201进行放置位置坐标的请求，局放检测单元2中的服务器204发送需要测量局放检测传感器放置位置坐标的请求命令，给UWB定位单元1的工业手机103；

步骤（B），将做为流动基站的UWB定位装置101，安置于变压器的待测表面的待测位置，通过工业手机103内的数据处理App，获取得到变压器该面待测位置的坐标，并将坐标数据发送给局放检测单元中的服务器204；

步骤（C），局放检测单元2中的服务器204根据接收的坐标数据，将多个局放检测传感器201放置到该坐标数据处，进行局部放电检测，得到局部放电测试结果；

步骤（D），多个局放检测传感器201将采集得到的局部放电测试结果，经过同步器205进行时间同步后，发送给服务器204；

步骤（E），服务器204采用TDOA方式对局放检测传感器采集得到的局部放电测试结果进行局部放电定位，得到局部放电定位结果，包括以下步骤，

（E1）工业手机103可获取变压器待测表面上的各UWB定位模块106之间连续通信5秒的距离数据；

（E2）根据获取的距离数据进行优化，得到各UWB定位模块106之间的距离值；

（E3）根据各UWB定位模块106之间的距离值，解算出各UWB定位装置106的坐标，从而得到流动基站的UWB定位模块106的坐标，即变压器该面待测位置的坐标；

（E4）通过工业手机103获取的变压器该面待测位置的坐标，发送给服务器204；

步骤（F），若服务器204要求改变局放检测传感器的位置进行重测，则服务器204重新给工业手机端发送重测命令，重复步骤（B）-步骤（E），重新得到局部放电定位结果；

步骤（G），服务器204将重新得到的局部放电定位结果，在显示终端202的变压器局部放电位置的三维图像中显示。

所述局放检测传感器为特高频局部放电检测仪（市面推广的），各特高频局部放电检测仪安置在变压器该面待测位置的坐标处，采集此处的局部放电测试数据发送给服务器，服务器根据TDOA方式对该处的局部放电点进行定位解算，TDOA方式为变压器局部放电检测领域的常规技术手段。

综上所述，本发明的基于多传感器的变压器局部放电智能化检测装置及方法，通过在待检测的变压器周围UWB定位单元、局放检测单元，能够准确放置多个局放检测传感器的位置，对变压器进行局部放电检测，以解决传统局放检测方法的不足，通过多个局放检测传感器协同工作，进而实现对变压器的智能化局放检测，提高检测效率，并具有以下优点，

（1）对变压器进行智能化局部放电的检测，并将局部放电检测得到的放电点坐标结果呈现在三维图像中显示，具有很直观的表现特性，便于决策者进行准确定位及后续处理；

（2）通过利用多个局放检测传感器协同工作和准确定位，实现了变压器智能化局部放电检测，极大减少了人为操作带来的不便，同时降低了局放检测所用的时间，提高了操作效率；

（3）放电点坐标结果上传至服务器，方便数据的长期保存，当前电网规模正进一步扩大，特高压交直流混合大电网、新一代智能变压器、智能输电线路等工程正加速建设，后期可通过数据分析技术对服务器中采集的数据进行研究，便于对变压器局部放电进行机理研究，为电网建设提供充分保障。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征及优点。本行业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效物界定。

Claims (7)

1.基于多传感器的变压器局部放电智能化检测装置，其特征在于：包括UWB定位单元、局放检测单元，

所述UWB定位单元，包括UWB定位装置、配套支架和工业手机，所述UWB定位装置为多个，分别安置在配套支架或者变压器每个面待测位置上，各UWB定位装置，用于获取变压器每个面待测位置的坐标，各UWB定位装置通过无线通讯方式与工业手机进行数据传输；

所述局放检测单元，包括多个局放检测传感器、显示终端、路由器、服务器和同步器，多个局放检测传感器用于检测变压器每个面待测位置的局部放电情况，所述局放检测传感器通过同步器将检测数据发送给服务器，所述服务器通过路由器与工业手机进行数据传输，所述服务器还与显示终端相连接；

所述UWB定位装置的数量为七个，所述配套支架的数量为四根，分布在变压器四个边角的外侧，其中，六个UWB定位装置为固定基站，且呈一、二、一、二分别在四根配套支架上；另一个UWB定位装置为流动基站，且呈流动状态安置在变压器每个面待测位置上，保证在获取变压器每个面待测位置的坐标时，该面至少有三个UWB定位装置，两个固定基站，一个流动基站。

2.根据权利要求1所述的基于多传感器的变压器局部放电智能化检测装置，其特征在于：各UWB定位装置均包括配套电源模块、以太网转WIFI模块和UWB定位模块，所述配套电源模为以太网转WIFI模块、UWB定位模块提供工作电源，所述UWB定位模块通过RJ45接口与为以太网转WIFI模块相连接，所述以太网转WIFI模块与工业手机通过无线WIFI方式进行数据传输。

3.根据权利要求1所述的基于多传感器的变压器局部放电智能化检测装置，其特征在于：所述工业手机采用Android操作系统，手机中预装有数据处理App；所述数据处理App，用于实现UWB测距定位的功能，以便计算得到变压器每个面待测位置的坐标。

4.根据权利要求1所述的基于多传感器的变压器局部放电智能化检测装置，其特征在于：所述服务器采用TDOA方式对局放检测传感器采集得到的局部放电测试结果进行局部放电定位，所述路由器搭建通信网络，使服务器与工业手机进行数据传输。

5.基于多传感器的变压器局部放电智能化检测方法，其特征在于：包括以下步骤，

步骤(A)，多个局放检测传感器放置位置坐标的请求，局放检测单元中的服务器发送需要测量局放检测传感器放置位置坐标的请求命令，给UWB定位单元的工业手机；

步骤(B)，将作为流动基站的UWB定位装置，安置于变压器的待测表面的待测位置，通过工业手机内的数据处理App，获取得到变压器该面待测位置的坐标，并将坐标数据发送给局放检测单元中的服务器；

步骤(C)，局放检测单元中的服务器根据接收的坐标数据，将多个局放检测传感器放置到该坐标数据处，进行局部放电检测，得到局部放电测试结果；

步骤(D)，多个局放检测传感器将采集得到的局部放电测试结果，经过同步器进行时间同步后，发送给服务器；

步骤(E)，服务器采用TDOA方式对局放检测传感器采集得到的局部放电测试结果进行局部放电定位，得到局部放电定位结果；

步骤(F)，若服务器要求改变局放检测传感器的位置进行重测，则服务器重新给工业手机端发送重测命令，重复步骤(B)-步骤(E)，重新得到局部放电定位结果；

步骤(G)，服务器将重新得到的局部放电定位结果，在显示终端的变压器局部放电位置的三维图像中显示；

所述UWB定位装置的数量为七个，配套支架的数量为四根，分布在变压器四个边角的外侧，其中，六个UWB定位装置为固定基站，且呈一、二、一、二分别在四根配套支架上；另一个UWB定位装置为流动基站，且呈流动状态安置在变压器每个面待测位置上，保证在获取变压器每个面待测位置的坐标时，每个面至少有三个UWB定位装置，两个固定基站，一个流动基站。

6.根据权利要求5所述的基于多传感器的变压器局部放电智能化检测方法，其特征在于：步骤(E)，通过工业手机内的数据处理App，获取得到变压器该面待测位置的坐标，包括以下步骤，

(E1)工业手机可获取变压器待测表面上的各UWB定位模块之间连续通信5秒的距离数据；

(E2)根据获取的距离数据进行优化，得到各UWB定位模块之间的距离值；

(E3)根据各UWB定位模块之间的距离值，解算出各UWB定位装置的坐标，从而得到流动基站的UWB定位模块的坐标，即变压器该面待测位置的坐标；

(E4)通过工业手机获取的变压器该面待测位置的坐标，发送给服务器。

7.根据权利要求5所述的基于多传感器的变压器局部放电智能化检测方法，其特征在于：步骤(E)，局放检测传感器为特高频局部放电检测仪，各特高频局部放电检测仪安置在变压器该面待测位置的坐标处，采集此处的局部放电测试数据发送给服务器，服务器根据TDOA方式对该处的局部放电点进行定位解算。