CN107807303A - 一种变压器状态监测系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种变压器状态监测系统，包括主处理器和协处理器；通过主处理器控制协处理器实现变压器状态参量的采集；协处理器采集变压器状态参量，并通过计算变压器状态参量，实现变压器状态监测。可见，该系统采用主处理器+协处理器的双核处理器结构，实现了变压器状态数据的采集及处理，从而使得变压器状态在线监测智能化、网络化、具备高实时性及低成本性，实时监测变压器状态。

Description

一种变压器状态监测系统
技术领域
本发明涉及变压器在线监测领域，特别涉及一种变压器状态监测系统。
背景技术
变压器是整个变电站系统乃至整个电网的重要组成部分和核心组件，其负责完成电能的产生、变换和传输。因此，必须要实时、准确、全面的了解变压器的运行状态。
变压器状态在线监测系统的涉及传感器技术、计算机科学、高电压计算、控制技术和通讯技术等多方面的技术。目前，采用多种传感器组合进行判定的办法正在探索中，其中，网络、小波等信号处理工具已被广泛使用。但是，现有的变压器在线监测系统的整体监测效果较差。
因此，如何实现智能化、网络化、高实时性且低成本的变压器状态在线监测是本领域需要解决的问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种变压器状态监测系统，以实现智能化、网络化、具备高实时性和低成本性的变压器状态在线监测系统，实时监测变压器状态。
为实现上述目的，本发明提供一种变压器状态监测系统，包括主处理器和协处理器；
所述主处理器用于控制所述协处理器实现变压器状态参量的采集；
所述协处理器用于采集所述变压器状态参量，并通过计算所述变压器状态参量，实现变压器状态监测。
优选地，所述协处理器包括采集模块、变压器基本运行参数计算模块和电能质量参数计算模块；
所述采集模块用于采集所述变压器状态参量；
所述变压器基本运行参数计算模块用于根据变压器基本运行参量，计算得出变压器的基本运行参数；
所述电能质量参数计算模块用于根据电能质量参量，计算得出电能质量参数。
优选地，所述基本运行参数包括电压有效值、电流有效值、电网频率和功率因数；所述电能质量参数包括电网的三相不平衡度、各相的介质损耗角、预设次以内谐波的各次谐波畸变率和总谐波畸变。
优选地，所述系统还包括人机交互模块；所述主处理器还用于接收所述协处理器上传的所述基本运行参数和所述电能质量参数，并将所述基本运行参数和所述电能质量参数上传至所述人机交互模块。
优选地，所述协处理器还包括判断模块，用于判断所述变压器状态参量采集是否完成，若是，则进行参量计算，若否，则继续判断数据采集是否完成。
优选地，所述协处理器还包括初始化模块和参数配置模块；
所述初始化模块用于初始化预设存储器；
所述参数配置模块用于根据预设参数，配置存储器资源和总线占用资源。
优选地，所述主处理器包括计算模块、片选模块、数据转换模块和标志位设置模块；
所述计算模块用于根据预设脉冲频率，计算得出采集参数；所述片选模块用于实现A/D芯片的片选；所述标志位设置模块用于设置存储器标志位，并将所述标志位写入预设存储位置。
优选地，所述主处理器具体通过CPLD实现A/D芯片的片选。
优选地，所述系统还包括信号调理模块，用于对采集得到的所述变压器状态参量进行至少包括模拟滤波和A/D转换的信号调理。
优选地，所述主处理器具体为ARM，所述协处理器具体为DSP。
本发明所提供的一种变压器状态监测系统，包括主处理器和协处理器；通过主处理器控制协处理器实现变压器状态参量的采集；协处理器采集变压器状态参量，并通过计算变压器状态参量，实现变压器状态监测。可见，该系统采用主处理器+协处理器的双核处理器结构，实现了变压器状态数据的采集及处理，从而使得变压器状态在线监测智能化、网络化、具备高实时性及低成本性，实时监测变压器状态。
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的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的一种变压器状态监测系统的结构示意框图；
图2为本发明实施例提供的变压器状态监测系统的架构示意图；
图3为本发明实施例提供的DSP的处理流程示意图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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。
请参考图1，图1为本发明实施例提供的一种变压器状态监测系统的结构示意框图，该系统可以包括主处理器11和协处理器12。主处理器11用于控制协处理器12实现变压器状态参量的采集；协处理器12用于采集变压器状态参量，并通过计算变压器状态参量，实现变压器状态监测。
主处理器11可以为但不限于ARM，其可以控制协处理器完成变压器状态参量的采集以及其它功能，其它功能可以具体为接收协处理器12处理完后的数据等。而协处理器12可以为但不限于DSP，其可以实现变压器状态参量的采集，以及对采集后的数据进行处理计算。
所采集的变压器状态参量可以包括变压器的基本运行参量和电能质量参量，协处理器12可以分别对这两种参量进行计算，故在本实施例中，协处理器可以包括采集模块、变压器基本运行参数计算模块和电能质量参数计算模块；采集模块用于采集变压器状态参量；变压器基本运行参数计算模块用于根据变压器基本运行参量，计算得出变压器的基本运行参数；电能质量参数计算模块用于根据电能质量参量，计算得出电能质量参数。
可以理解，基本运行参数可以包括但不限于电压有效值、电流有效值、电网频率和功率因数。电能质量参数可以包括但不限于电网的三相不平衡度、各相的介质损耗角、预设次以内谐波的各次谐波畸变率和总谐波畸变。而预设次的数值可以根据需要进行设定，优选地，可以将其设为13次，即计算13次以内谐波的各次谐波畸变率和总谐波畸变。
其中，基本运行参数的计算过程可以具体为：从存储区域读取各项数据的采样值和采样点个数；计算功率、电压、电流有效值；计算有功、无功、功率因数。计算得出结果后，可以将结果写入事先开辟的堆栈。
电能质量参数的计算过程可以具体为：从存储区域读取各项数据的采样值和采样点个数；进行FFT变换；计算各项各次谐波；计算各项电压、电流总谐波畸变率；根据基波值计算各项的介质损耗角。
本实施例中，该系统还可以包括人机交互模块，该人机交互模块可以具体为上位机，其可以完成人机交互功能以及监测状态显示。此时，主处理器11还可以用于接收协处理器上传计算得出的基本运行参数和电能质量参数，并将基本运行参数和电能质量参数上传至人机交互模块。
本实施例中，协处理器12还可以包括初始化模块和参数配置模块，其中，初始化模块用于初始化预设存储器，该预设存储器可以具体为寄存器、Flash存储器和SRAM数据存储器；参数配置模块用于根据预设参数，配置存储器资源和总线占用资源。初始化时，协处理器还可以检测系统电源模块，并监测协处理器上电运行后的硬件运行。完成初始化和检查工作后，进行参数配置，设定存储器资源和总线占用资源。
协处理器12还可以包括判断模块，用于判断变压器状态参量采集是否完成，若是，则进行参量计算，若否，则继续判断数据采集是否完成。即，协处理器在计算基本运行参数和电能质量参数之前，还可以先判断AD采样是否完成，当AD采样完成时，才进行后续计算，当AD采样没有完成时，继续判断采样是否完成。
主处理器11主要实现数据采集的控制功能。更具体地，主处理器通过CPLD实现A/D芯片的片选。即，在系统采样之前，通过CPLD实现A/D片选，并可以通过定时器中断方式依次启动系统的采样。
主处理器11可以包括计算模块、片选模块、数据转换模块和标志位设置模块；计算模块用于根据预设脉冲频率，计算得出采集参数；片选模块用于实现A/D芯片的片选；标志位设置模块用于设置存储器标志位，并将标志位写入预设存储位置。数据转换模块可以用于进行实现数据转换。
其中，数据采集控制的过程可以具体为：初始化协处理器，设定脉冲频率；开启中断；计算出采样频率和采样间隔；A/D芯片的片选；数据转换；判断128次数据转换是否完成，若否，则继续判断，若是，则设置存储器标准位，并将标志为写入相应地址段，该存储器可以具体为双口RAM。
采集到的数据可能存在噪声，为降低或去除信号噪声，该系统还可以包括信号调理模块，其可以用于对采集得到的变压器状态参量进行至少包括模拟滤波和A/D转换的信号调理。
可以理解，本实施例提供的系统可以基于嵌入式Linux系统，故需要通过启动代码移植、内核编译和驱动程序开发来搭建所需的嵌入式Linux环境。
本发明实施例提供的变压器状态监测系统，包括主处理器和协处理器；通过主处理器控制协处理器实现变压器状态参量的采集；协处理器采集变压器状态参量，并通过计算变压器状态参量，实现变压器状态监测。可见，该系统采用主处理器+协处理器的双核处理器结构，实现了变压器状态数据的采集及处理，从而使得变压器状态在线监测智能化、网络化、具备高实时性及低成本性，实时监测变压器状态。
为更好地介绍变压器状态监测系统，下面结合图2作进一步介绍。图2为本发明实施例提供的变压器状态监测系统的架构示意图。
参见图2可知，该系统的主处理器为ARM，协处理器为DSP，其包括上位机、多路选择器和信号调理单元。
DSP主要负责数据处理，即DSP是运算的核心，还负责采集运行电压、负荷电流采集等参数的采集；ARM主要负责其它常规参量的采集处理意见变压器状态所有参量数据的传输、管理。
信号调理单元可以对采集到的信号进行调理，对变压器的状态参量的调理主要包括模拟滤波、A/D转换等。而变压器的状态参量具体可以包括ABC三相高中压侧电压、中性点电流、继电器参量、冷却器参量、分节开关参量、油温、油位及环温等参数。
信号调理单元对采集得到的信号进行信号预处理后，会通过ARM传输给DSP进行数据处理。信号处理的整个流程可以具体为：电源/电流信号经过低通滤波，然后再经过FFT、谐波等，得出信号有效值。
为更好地介绍DSP的处理流程，下面将结合图3示出的本发明实施例提供的DSP的处理流程示意图。参见图3可知，DSP首先会初始化A/D芯片，中间相量、中断相量表，列出中断服务程序地址，设定脉冲频率；然后进行使能中断，定时器初始化；继而判断AD采样是否完成；计算基本运行参数和电能质量参数；计算完后通过置标志位为第一预设数值，不允许ARM读写双口RAM；接着将计算得出的基本运行参数和电能质量参数写入预设存储区域；最后通过置标志为第二预设数值，允许ARM读写双口RAM，返回重新判断AD采样是否完成。
说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。
专业人员还可以进一步意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。
结合本文中所公开的实施例描述的方法或算法的步骤可以直接用硬件、处理器执行的软件模块，或者二者的结合来实施。软件模块可以置于随机存储器(RAM)、内存、只读存储器(ROM)、电可编程ROM、电可擦除可编程ROM、寄存器、硬盘、可移动磁盘、CD-ROM、或技术领域内所公知的任意其它形式的存储介质中。
以上对本发明所提供的变压器状态监测系统进行了详细介绍。本文中应用了具体个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。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的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (10)

1.一种变压器状态监测系统，其特征在于，包括主处理器和协处理器；
所述主处理器用于控制所述协处理器实现变压器状态参量的采集；
所述协处理器用于采集所述变压器状态参量，并通过计算所述变压器状态参量，实现变压器状态监测。
2.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述协处理器包括采集模块、变压器基本运行参数计算模块和电能质量参数计算模块；
所述采集模块用于采集所述变压器状态参量；
所述变压器基本运行参数计算模块用于根据变压器基本运行参量，计算得出变压器的基本运行参数；
所述电能质量参数计算模块用于根据电能质量参量，计算得出电能质量参数。
3.如权利要求2所述的系统，其特征在于，所述基本运行参数包括电压有效值、电流有效值、电网频率和功率因数；所述电能质量参数包括电网的三相不平衡度、各相的介质损耗角、预设次以内谐波的各次谐波畸变率和总谐波畸变。
4.如权利要求2所述的系统，其特征在于，所述系统还包括人机交互模块；所述主处理器还用于接收所述协处理器上传的所述基本运行参数和所述电能质量参数，并将所述基本运行参数和所述电能质量参数上传至所述人机交互模块。
5.如权利要求2所述的系统，其特征在于，所述协处理器还包括判断模块，用于判断所述变压器状态参量采集是否完成，若是，则进行参量计算，若否，则继续判断数据采集是否完成。
6.如权利要求5所述的系统，其特征在于，所述协处理器还包括初始化模块和参数配置模块；
所述初始化模块用于初始化预设存储器；
所述参数配置模块用于根据预设参数，配置存储器资源和总线占用资源。
7.如权利要求6所述的系统，其特征在于，所述主处理器包括计算模块、片选模块、数据转换模块和标志位设置模块；
所述计算模块用于根据预设脉冲频率，计算得出采集参数；所述片选模块用于实现A/D芯片的片选；所述标志位设置模块用于设置存储器标志位，并将所述标志位写入预设存储位置。
8.如权利要求7所述的系统，其特征在于，所述主处理器具体通过CPLD实现A/D芯片的片选。
9.如权利要求1至8任一项所述的系统，其特征在于，所述系统还包括信号调理模块，用于对采集得到的所述变压器状态参量进行至少包括模拟滤波和A/D转换的信号调理。
10.如权利要求9所述的系统，其特征在于，所述主处理器具体为ARM，所述协处理器具体为DSP。
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