CN107238783A - 一种变压器监测系统及监测方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种变压器监测系统及监测方法，所述监测系统包括变压器、为变压器提供220V电压的供电模块、低压侧电压采集模块、高压侧电压采集模块、气体色谱监测模块、微处理器、通讯模块、多频超声波传感器、数据库；气体色谱检测模块用于对变压器油中甲烷、乙炔所占总烃的含量进行检测；多频超声波传感器对变压器油进行检测并获得多组频率不同的超声波参数；微处理器用于接收多频超声波传感器获得的超声波参数，确定变压器的运行状态。本发明的监测系统及监测方法利用气体色谱检测技术、多频超声检测技术等多种技术对变压器进行检测，提高了故障诊断的准确性，并且可以及时分析出变压器的故障类型。

Description

一种变压器监测系统及监测方法
技术领域
本发明涉及电力系统技术领域，尤其涉及一种变压器监测系统及监测方法。
背景技术
随着人们生活水平的日益提高，对电力行业的要求不断增加，希望获得合格电压质量和不间断供电的电力服务。因此，提高供电质量、保证供电时间是每个电力工作人员的职责。变压器是一个重要的供电设备，传统变压器多架设在线杆上，虽然有保护外壳但是长期遭受外部环境侵蚀，依旧会变压器的正常工作和使用寿命。箱式变压器越来越多的被应用于电力行业，这种箱式变压器结构简单，缺少监控设置，变压器的工作状态缺少监测；同时，箱式变压器内部温度、湿度环境会影响变压器的运行。
目前国内外对于变压器的状态监测，多采用局部放电监测、超声定位、绝缘油色谱分析等技术检测内部放电和绝缘状况。但每年定期的油样抽取不能为判断变压器的真正安全状态提供有意义的信息。为了提高智能电网安全稳定水平和电网设备管理效益，需要加强和提升变压器的监控能力。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提供了一种变压器监测系统及监测方法，该监测系统利用了气体色谱检测技术、多频超声检测技术等多种技术对变压器进行检测，提高了故障诊断的准确性，并且可以及时分析出变压器的故障类型。
本发明解决技术问题采用如下技术方案：
本发明提供了一种变压器监测系统，包括变压器，为变压器提供220V电压的供电模块，还包括低压侧电压采集模块、高压侧电压采集模块、气体色谱监测模块、微处理器、通讯模块、多频超声波传感器、数据库；
其中，低压侧电压采集模块，用于采集变压器低压侧的电压信息；
高压侧电压采集模块，用于采集变压器高压侧的电压信息；
气体色谱检测模块，用于对变压器油中甲烷、乙炔所占总烃的含量进行检测；
多频超声波传感器，采用多频超声波对变压器油进行检测并获得多组频率不同的超声波参数；
微处理器，用于接收多频超声波传感器获得的超声波参数，进行计算处理并获得超声波参数的特征值，与变压器油参数建立联系，并将计算获得的超声波参数特征值与数据库中的标准特征值进行对比以确定变压器的运行状态；
通讯模块，用于将低压侧电压采集模块、高压侧电压采集模块、气体色谱检测模块、多频超声波传感器检测到的低压侧的电压信息、高压侧的电压信息、变压器油中的气体的含量、超声波参数通过无线网络传输到数据库中。
优选地，所述监测系统还包括：功率控制模块，用于根据变压器的类型和容量选择合适的功率信号指令，产生需要的载波脉冲信号。
优选地，所述监测系统还包括：超声波发射模块，用于将功率控制模块产生的载波脉冲信号进行升压处理得到大功率的输出信号，发射合适的多频超声波。
优选地，所述监测系统还包括：多个温度传感器，安装于变压器的顶层和底层，用于测量顶层和底层的油温。
优选地，所述监测系统还包括：报警模块，与所述微处理器连接，用于当低压侧的电压信息异常、高压侧的电压信息异常、检测到的甲烷和乙炔总量超出总烃的80%、变压器的运行状态异常时，发出警示灯和报警声。
优选地，所述微处理器确定的变压器运行状态包括运行正常、过热性故障、变压器过载、短路故障、放电故障。
本发明还提供了一种变压器的监测方法，包括如下步骤：
（1）供电模块启动，为变压器提供220V的电压；低压侧电压采集模块采集变压器低压侧的电压信息，高压侧电压采集模块采集变压器高压侧的电压信息；气体色谱检测模块对变压器油中甲烷、乙炔占总烃的含量进行检测；温度传感器测量顶层和底层的油温；
（2）功率控制模块根据变压器的类型和容量选择合适的功率信号指令，产生需要的载波脉冲信号；超声波发射模块将产生的载波脉冲信号进行升压处理得到大功率的输出信号，发射合适的多频超声波；多频超声波传感器对变压器油进行检测并获得多组频率不同的超声波参数并传输给微处理器；
（3）微处理器接收多频超声波传感器获得的超声波参数，进行计算处理并获得超声波参数的特征值，与变压器油参数建立联系，并将计算获得的超声波参数特征值与数据库中的标准特征值进行对比以确定变压器的运行状态；
（4）当低压侧的电压信息异常、高压侧的电压信息异常、检测到的甲烷和乙炔总量超出总烃的80%、变压器的运行状态异常时，报警模块会发出警示灯和报警声；
（5）通讯模块将低压侧电压采集模块、高压侧电压采集模块、气体色谱检测模块、多频超声波传感器检测到的低压侧的电压信息、高压侧的电压信息、变压器油中的气体的含量、超声波参数传输到数据库中。
优选地，所述运行状态包括运行正常、过热性故障、变压器过载、短路故障、放电故障。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
（1）本发明的变压器监测系统，利用了电压采集技术、气体色谱检测技术、多频超声检测技术等多种技术对变压器进行检测，提高了故障诊断的准确性，并且可以及时分析出变压器的故障类型，保障了用电安全。
（2）本发明的变压器监测系统，气体色谱检测模块用于对变压器油中甲烷、乙炔所占总烃的含量进行检测，当变压器内部发生过热性故障时，变压器油会分解产生大量的甲烷和乙烯，甲烷和乙炔的总量会不断升高，二者所占比例也会不断升高，配合温度传感器，可以及时确定热源故障点，便于采取措施。
（3）本发明的变压器监测系统，功率控制模块、超声波发射模块、多频超声波协同作用，可发出多种频率不同的超声波信号对变压器油进行检测，采集到的大量超声波参数进行分析处理后与变压器油参数建立联系，确定变压器的多种故障类型。
（4）本发明的变压器监测系统，报警模块在当低压侧的电压信息异常、高压侧的电压信息异常、检测到的甲烷和乙炔总量超出总烃的80%、变压器的运行状态异常时，均发出警示灯和报警声，便于在监测时出现疏忽，听到报警声后采取措施。
附图说明
图1为本发明实施例的一种变压器监测系统的结构示意图；
图2为本发明实施例的一种变压器监测方法的流程框图。
具体实施方式
下面将结合本发明的附图，对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述。这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本发明相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本发明的一些方面相一致的装置和方法的例子。
实施例1.
如图1所示，本实施例的一种变压器监测系统，包括变压器1，为变压器提供220V电压的供电模块2，还包括低压侧电压采集模块3、高压侧电压采集模块4、气体色谱监测模块5、微处理器6、通讯模块7、多频超声波传感器8、数据库9、功率控制模块10、超声波发射模块11、温度传感器12、报警模块13。
具体地，低压侧电压采集模块3用于采集变压器低压侧的电压信息，高压侧电压采集模块4用于采集变压器高压侧的电压信息。
气体色谱检测模块5，用于对变压器油中甲烷、乙炔所占总烃的含量进行检测。当变压器内部发生过热性故障时，变压器油会分解产生大量的甲烷和乙烯，甲烷和乙炔的总量会不断升高，二者所占比例也会不断升高，配合温度传感器，可以及时确定热源故障点，便于采取措施。
功率控制模块10，用于根据变压器的类型和容量选择合适的功率信号指令，产生需要的载波脉冲信号。超声波发射模块11，用于将功率控制模块产生的载波脉冲信号进行升压处理得到大功率的输出信号，发射合适的多频超声波。多频超声波传感器8，采用多频超声波对变压器油进行检测并获得多组频率不同的超声波参数。该多频超声波技术可发出多种频率不同的超声波信号对变压器油进行检测，采集到的大量超声波参数进行分析处理后与变压器油参数建立联系，确定变压器的多种故障类型
微处理器6，用于接收多频超声波传感器获得的超声波参数，进行计算处理并获得超声波参数的特征值，与变压器油参数建立联系，并将计算获得的超声波参数特征值与数据库9中的标准特征值进行对比以确定变压器的运行状态。具体地，通过分析软件对超声波参数进行分析，得出变压器油的水分含量、击穿电压、体积电阻率、油界面张力等参数，并将这些参数与数据库中数据进行对比，从而判断变压器的运行状态。所述运行状态包括运行正常、过热性故障、变压器过载、短路故障、放电故障。
通讯模块7，用于将低压侧电压采集模块3、高压侧电压采集模块4、气体色谱检测模块5、多频超声波传感器8检测到的低压侧的电压信息、高压侧的电压信息、变压器油中的气体的含量、超声波参数通过无线网络传输到数据库中。
报警模块13与所述微处理器6连接，用于当低压侧的电压信息异常、高压侧的电压信息异常、检测到的甲烷和乙炔总量超出总烃的80%、变压器的运行状态异常时，发出警示灯和报警声。
如图2所示，本实施的监测系统的监测方法，包括如下步骤：
（1）供电模块启动，为变压器提供220V的电压；低压侧电压采集模块采集变压器低压侧的电压信息，高压侧电压采集模块采集变压器高压侧的电压信息；气体色谱检测模块对变压器油中甲烷、乙炔占总烃的含量进行检测；温度传感器测量顶层和底层的油温；
（2）功率控制模块根据变压器的类型和容量选择合适的功率信号指令，产生需要的载波脉冲信号；超声波发射模块将产生的载波脉冲信号进行升压处理得到大功率的输出信号，发射合适的多频超声波；多频超声波传感器对变压器油进行检测并获得多组频率不同的超声波参数并传输给微处理器；
（3）微处理器接收多频超声波传感器获得的超声波参数，进行计算处理并获得超声波参数的特征值，与变压器油参数建立联系，并将计算获得的超声波参数特征值与数据库中的标准特征值进行对比以确定变压器的运行状态；
（4）当低压侧的电压信息异常、高压侧的电压信息异常、检测到的甲烷和乙炔总量超出总烃的80%、变压器的运行状态异常时，报警模块会发出警示灯和报警声；
（5）通讯模块将低压侧电压采集模块、高压侧电压采集模块、气体色谱检测模块、多频超声波传感器检测到的低压侧的电压信息、高压侧的电压信息、变压器油中的气体的含量、超声波参数传输到数据库中。
本发明的变压器监测系统，利用了电压采集技术、气体色谱检测技术、多频超声检测技术等多种技术对变压器进行检测，提高了故障诊断的准确性，并且可以及时分析出变压器的故障类型，保障了用电安全。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种变压器监测系统，包括变压器，为变压器提供220V电压的供电模块，其特征在于，还包括低压侧电压采集模块、高压侧电压采集模块、气体色谱监测模块、微处理器、通讯模块、多频超声波传感器、数据库；
其中，低压侧电压采集模块，用于采集变压器低压侧的电压信息；
高压侧电压采集模块，用于采集变压器高压侧的电压信息；
气体色谱检测模块，用于对变压器油中甲烷、乙炔所占总烃的含量进行检测；
多频超声波传感器，采用多频超声波对变压器油进行检测并获得多组频率不同的超声波参数；
微处理器，用于接收多频超声波传感器获得的超声波参数，进行计算处理并获得超声波参数的特征值，与变压器油参数建立联系，并将计算获得的超声波参数特征值与数据库中的标准特征值进行对比以确定变压器的运行状态；
通讯模块，用于将低压侧电压采集模块、高压侧电压采集模块、气体色谱检测模块、多频超声波传感器检测到的低压侧的电压信息、高压侧的电压信息、变压器油中的气体的含量、超声波参数通过无线网络传输到数据库中。
2.根据权利要求1所述的变压器监测系统，其特征在于，所述监测系统还包括：功率控制模块，用于根据变压器的类型和容量选择合适的功率信号指令，产生需要的载波脉冲信号。
3.根据权利要求1或2所述的变压器监测系统，其特征在于，所述监测系统还包括：超声波发射模块，用于将功率控制模块产生的载波脉冲信号进行升压处理得到大功率的输出信号，发射合适的多频超声波。
4.根据权利要求1所述的变压器监测系统，其特征在于，所述监测系统还包括：多个温度传感器，安装于变压器的顶层和底层，用于测量顶层和底层的油温。
5.根据权利要求1所述的变压器监测系统，其特征在于，所述监测系统还包括：报警模块，与所述微处理器连接，用于当低压侧的电压信息异常、高压侧的电压信息异常、检测到的甲烷和乙炔总量超出总烃的80%、变压器的运行状态异常时，发出警示灯和报警声。
6.根据权利要求1所述的变压器监测系统，其特征在于，所述微处理器确定的变压器运行状态包括运行正常、过热性故障、变压器过载、短路故障、放电故障。
7.一种变压器监测方法，其特征在于，包括如下步骤：
（1）供电模块启动，为变压器提供220V的电压；低压侧电压采集模块采集变压器低压侧的电压信息，高压侧电压采集模块采集变压器高压侧的电压信息；气体色谱检测模块对变压器油中甲烷、乙炔占总烃的含量进行检测；温度传感器测量顶层和底层的油温；
（2）功率控制模块根据变压器的类型和容量选择合适的功率信号指令，产生需要的载波脉冲信号；超声波发射模块将产生的载波脉冲信号进行升压处理得到大功率的输出信号，发射合适的多频超声波；多频超声波传感器对变压器油进行检测并获得多组频率不同的超声波参数并传输给微处理器；
（3）微处理器接收多频超声波传感器获得的超声波参数，进行计算处理并获得超声波参数的特征值，与变压器油参数建立联系，并将计算获得的超声波参数特征值与数据库中的标准特征值进行对比以确定变压器的运行状态；
（4）当低压侧的电压信息异常、高压侧的电压信息异常、检测到的甲烷和乙炔总量超出总烃的80%、变压器的运行状态异常时，报警模块会发出警示灯和报警声；
（5）通讯模块将低压侧电压采集模块、高压侧电压采集模块、气体色谱检测模块、多频超声波传感器检测到的低压侧的电压信息、高压侧的电压信息、变压器油中的气体的含量、超声波参数传输到数据库中。
8.根据权利要求7所述的变压器监测方法，其特征在于，所述运行状态包括运行正常、过热性故障、变压器过载、短路故障、放电故障。
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