CN108267100B - 一种变压器绕组变形监测系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种变压器绕组变形监测系统，属于变压器测试设备技术领域。本发明包括变压器端、监测平台以及连接变压器端和监测平台的通信模块；变压器端包括控制模块、信号处理模块、超声波发生模块、超声波接收模块和绝缘油密度检测模块；超声波发生模块固定在变压器箱体一侧的内壁，若干超声波接收模块固定布设在变压器箱体同侧的内壁；控制模块和信号处理模块均与通信模块连接，超声波发生模块与控制模块连接，超声波接收模块和绝缘油密度检测模块均与信号处理模块连接；监测平台包括处理器和储存模块。本发明能够减小超声波法检测变压器绕组变形受变压器内绝缘油的状态的影响，并一次性判断变压器绕组的变形位置和程度。
Description
技术领域
本发明属于变压器测试设备技术领域，更具体地说，是涉及一种变压器绕组变形监测系统。
背景技术
超声脉冲反射法测距的基本原理是，利用放置在被测对象表面的超声探头发射某种频率的超声波，超声波在被测对象内部以纵波模式进行传播，当遇到两种介质交界面时，即发生反射，再沿一定路径返回并为超声探头接收。通过测量发射和接收超声波的时间，就可以得到超声往返于被测介质的传播时间段t。
常用的超声波检测变压器绕组变形的方法是将超声探头接触变压器外壳钢壁上某一位置，通过耦合剂(黄油)使探头与变压器外壳紧密接触，并使探头中心对准需要测量的绕组。在同步信号作用下，发射电路激励超声探头发射超声波，超声波在穿过钢壁、变压器油后到达变压器绕组，并在其表面发生反射，反射回波沿着一定路径返回，同样的穿过变压器油、变压器钢壁外壳，到达超声接收探头并产生接收电脉冲信号，通过相关电路处理，可以得知超声波在变压器钢板和油中传播、往返一次所用的时间t。对于变压器绕组和外壳钢壁而言，绕组表面上每一点到油箱表面之间的距离都是一个恒定值。如果绕组发生凹进、凸出或者移位等异常故障，距离会发生相应改变，通过比较，就可以得知绕组变形状态。该方法原理简单，操作容易，直接性好，重复性也较好。但这一方法在有油和无油状态下的结果差异较大，另外，试验结果还会受温度的影响，因此使用有很大局限性。
发明内容
本发明的目的在于提供一种变压器绕组变形监测系统，以解决现有技术中存在的超声波法检测变压器绕组变形受变压器内绝缘油的状态影响较大的技术问题，具有能够减小超声波法检测变压器绕组变形受变压器内绝缘油的状态的影响的特点。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：提供一种变压器绕组变形监测系统，包括变压器端、监测平台以及连接所述变压器端和所述监测平台的通信模块；所述变压器端包括控制模块、信号处理模块、超声波发生模块、超声波接收模块和绝缘油密度检测模块；所述超声波发生模块固定在变压器箱体一侧的内壁，若干所述超声波接收模块固定布设在变压器箱体同侧的内壁；所述控制模块和所述信号处理模块均与所述通信模块连接，所述超声波发生模块与所述控制模块连接，所述超声波接收模块和所述绝缘油密度检测模块均与所述信号处理模块连接；所述监测平台包括处理器和储存模块。
进一步地，前述的变压器绕组变形监测系统中，所述变压器箱体两侧分别设有所述超声波发生模块，若干所述超声波接收模块均布在变压器箱体的内壁。
进一步地，前述的变压器绕组变形监测系统中，所述超声波发生模块、所述超声波接收模块和所述绝缘油密度检测模块与所述变压器箱体之间均设有绝缘层。
进一步地，前述的变压器绕组变形监测系统中，所述变压器端还包括漏磁检测模块，所述漏磁检测模块与所述信号处理模块连接。
进一步地，前述的变压器绕组变形监测系统中，所述漏磁检测模块包括设置在变压器箱体和变压器绕组之间的电感线圈。
进一步地，前述的变压器绕组变形监测系统中，所述变压器端还包括震动感应模块，所述震动感应模块固定在变压器箱体上，所述震动感应模块与信号处理模块连接。
进一步地，前述的变压器绕组变形监测系统中，所述变压器端还包括用于切断变压器绕组高压端的断路模块，所述断路模块与所述控制模块连接。
进一步地，前述的变压器绕组变形监测系统中，所述变压器端还包括用于检测变压器箱体内部温度的的温度检测模块，所述温度检测模块与所述信号处理模块连接。
进一步地，前述的变压器绕组变形监测系统中，所述变压器端还包括用于生成高频信号的高频信号生成模块和用于采集所述高频信号的高频信号采集模块，所述高频信号生成模块连接在变压器绕组一端，所述高频信号采集模块连接在变压器绕组另一端，所述高频信号生成模块与所述控制模块连接，所述高频信号采集模块与所述信号处理模块连接。
进一步地，前述的变压器绕组变形监测系统中，所述高频信号生成模块包括与所述变压器绕组前端连接的互感线圈、与所述互感线圈连接的保护电阻和与所述互感线圈高频信号转换器。
本发明提供的变压器绕组变形监测系统的有益效果在于：与现有技术相比，本发明通过判断绝缘油密度进一步减小绝缘油的状态对检测结果的影响，同时通过固定布设在变压器箱体内壁的若干超声波接收模块一次性判断变压器绕组的变形位置和程度，使检测人员或系统能够迅速反应，做好应急措施。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，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一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例一提供的变压器绕组变形监测系统的模块连接示意图；
图2为本发明实施例二提供的变压器绕组变形监测系统的模块连接示意图；
图3为本发明实施例三提供的变压器绕组变形监测系统的变压器端的结构示意图。
其中，图中各附图标记：
11-变压器箱体；12-变压器绕组；
20-变压器端；
21-控制模块；22-信号处理模块；
23-超声波发生模块；24-超声波接收模块；25-绝缘油密度检测模块；
26-漏磁检测模块；27-震动感应模块；28-断路模块；29-温度检测模块；
30-监测平台；31-处理器；32-储存模块；
40-通信模块；
51-高频信号生成模块；52-高频信号采集模块。
具体实施方式
为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者间接在该另一个元件上。当一个元件被称为是“连接于”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或间接连接至该另一个元件上。
需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
请一并参阅图1至图3，现对本发明提供的一种变压器绕组变形监测系统进行说明。所述变压器绕组变形监测系统，包括变压器端20、监测平台30以及连接所述变压器端20和所述监测平台30的通信模块40；所述变压器端20包括控制模块21、信号处理模块22、超声波发生模块23、超声波接收模块24和绝缘油密度检测模块25；所述超声波发生模块23固定在变压器箱体11一侧的内壁，若干所述超声波接收模块24固定布设在变压器箱体11同侧的内壁；所述控制模块21和所述信号处理模块22均与所述通信模块40连接，所述超声波发生模块23与所述控制模块21连接，所述超声波接收模块24和所述绝缘油密度检测模块25均与所述信号处理模块22连接；所述监测平台30包括处理器31和储存模块32。不同位置的超声波接收模块24相当于设置了多组超声波测距装置，能够检测变压器绕组12的多个部位，同时由于超声波发生模块23、超声波接收模块24的位置固定，根据时间等数据信息能够分析出变压器绕组11的外形特征。监测平台30可以是手机端等移动端，也可以是“186平台”等检测平台。
采用本发明提供的变压器绕组变形监测系统对变压器绕组变形进行检测的具体方法如下。
步骤一、读取一组或若干组检测数据，进行分析，生成变压器绕组12的图谱指纹，并记录。具体方法为，绝缘油密度检测模块25在T时刻获取一组绝缘油密度的数据信号，并传递至信号处理模块22，控制模块21在T时刻控制超声波发生模块23产生一组超声波，n个超声波接收模块24分别在T1至Tn时刻接收到变压器绕组12反射的超声波，并将信号传输至信号处理模块22，信号处理模块22将收集到的信号通过通信模块40传输至检测平台30的处理器31中，生成变压器绕组12的图谱指纹，并记录在储存模块32中。
步骤二、间隔一定时间后再次读取一组或若干组检测数据，再生成一组新的图谱指纹，与之前生成的图谱指纹进行比较，判断变压器绕组12是否发生变形，或发生变形的具体位置：如果判断得出变压器绕组12未发生变形，则将新的图谱指纹记录，并重复步骤二；如果判断得出变压器绕组12发生变形，则反馈信号。
原理：通过对不同位置的超声波接收模块24的数据信号和绝缘油密度检测模块25的数据信号进行分析，能够抵消绝缘油密度对检测结果的影响，并生成能够反应变压器绕组12本身形状特点的数据信息(即图谱指纹)，进一步判断变压器绕组11的变形位置和程度。
反馈信号可以是反馈发给检测人员、其他系统或本变压器绕组变形监测系统本身。
本发明提供的变压器绕组变形监测系统，与现有技术相比，通过判断绝缘油密度进一步减小绝缘油的状态对检测结果的影响，同时通过固定布设在变压器箱体11内壁的若干超声波接收模块24一次性判断变压器绕组11的变形位置和程度，使检测人员或系统能够迅速反应，做好应急措施。
进一步地，请一并参阅图1至图3，作为本发明提供的变压器绕组变形监测系统的一种具体实施方式，所述变压器箱体11两侧分别设有所述超声波发生模块23，若干所述超声波接收模块24均布在变压器箱体11的内壁，以便于全方位对绕组进行监测。
进一步地，请参阅图3，作为本发明提供的变压器绕组变形监测系统的一种具体实施方式，所述超声波发生模块23、所述超声波接收模块24和所述绝缘油密度检测模块25与所述变压器箱体11之间均设有绝缘层，以防止变压器绕组12短路，使绕组外部和变压器箱体11带电，损伤超声波发生23、超声波接收模块24以及绝缘油密度检测模块25等模块的电子元件。
进一步地，请一并参阅图1和图2，作为本发明提供的变压器绕组变形监测系统的一种具体实施方式，所述变压器端20还包括漏磁检测模块26，所述漏磁检测模块26与所述信号处理模块22连接。漏磁检测模块26主要用作预判断。当变压器绕组12变形后，变压器内部的磁场发生紊乱，当变压器绕组12变形较大时变压器绕组12内部的磁场会由变形部位泄漏至外部。当漏磁检测模块26检测到漏磁后，将信号传输至信号处理模块22后传输至监测平台30再传输至控制模块21，或直接传输至控制模块21，控制模块21控制超声波发生模块23产生超声波，并通过超声波接收模块24以及绝缘油密度检测模块25等模块采集信号后传输至监测平台30，由监测平台30具体分析变形部位。这样就避免了频繁使用超声波发生模块23等模块，避免了长期接触超声波对变压器本身可能造成的损害。同时，可以通过在变压器箱体11内部设置若干能够检测磁场变化量的漏磁检测模块26，初步判断变形部位。
进一步地，请参阅图3，作为本发明提供的变压器绕组变形监测系统的一种具体实施方式，所述漏磁检测模块26包括设置在变压器箱体11和变压器绕组12之间的电感线圈。优选地，电感线圈固定设在变压器内的某位置，这样就能长期对变压器进行检测，电感线圈感应到的磁场变化较大时，就可以断定变压器绕组12产生了变化。同时，通过阻抗测量模块测量电感线圈上的阻抗，并阻抗测量模块与信号处理模块22连接，将可以用作粗略判断变压器绕组12本身的阻抗，以检测变压器绕组12内部是否发生短路，避免变压器绕组12的微小变化难以被超声波检测出来所带来的潜在危险。
进一步地，请一并参阅图1至图3，作为本发明提供的变压器绕组变形监测系统的一种具体实施方式，所述变压器端20还包括震动感应模块27，所述震动感应模块27固定在变压器箱体11上，所述震动感应模块27与信号处理模块22连接。震动感应模块27也是主要用作预判断，当变压器绕组12变形后，变压器内部的磁场发生紊乱，变压器本身的震动也会发生变化，通过震动感应模块27可以获知这一变化，初步判断变压器绕组12是否发生变形。同时，震动感应模块27也可以与超声波发生模块23配合使用，以便于震动感应模块27生成关于该变压器绕组12震动特性的更加清楚的数据信息。由于超声波发生模块23工作时会使变压器绕组12产生振动，而且该振动频率较高，不易被环境中的震动干扰，震动感应模块27也更容易捕捉该振动，并生成更加清楚的数据信息，记录到储存模块32中，方便后续过程的比对。
进一步地，请一并参阅图1至图3，作为本发明提供的变压器绕组变形监测系统的一种具体实施方式，所述变压器端20还包括用于切断变压器绕组12高压端的断路模块28，所述断路模块28与所述控制模块21连接。断路模块28主要用于当变压器绕组12发生严重变形时，避免变形事故对变压器或下游负载产生进一步危害而切断整个变压器的供电。
进一步地，请一并参阅图1至图3，作为本发明提供的变压器绕组变形监测系统的一种具体实施方式，所述变压器端20还包括用于检测变压器箱体11内部温度的的温度检测模块29，所述温度检测模块29与所述信号处理模块22连接。温度检测模块29用以平衡温度因素对检测结果造成的影响。
进一步地，请参阅图2，作为本发明提供的变压器绕组变形监测系统的一种具体实施方式，所述变压器端20还包括用于生成高频信号的高频信号生成模块51和用于采集所述高频信号的高频信号采集模块52，所述高频信号生成模块51连接在变压器绕组12一端，所述高频信号采集模块52连接在变压器绕组12另一端，所述高频信号生成模块51与所述控制模块21连接，所述高频信号采集模块52与所述信号处理模块22连接。检测时，控制模块21控制高频信号生成模块51生成高频信号并施加在变压器绕组12上，高频信号采集模块52采集高频信号处后传输到信号理模块22，继而传输到处理器31进行处理，并分析判断变压器绕组12是否发生变形。通过设置高频信号生成模块51和高频信号采集模块52，对超声波不易探查的部位和变形较小的部位进行检测，与超声波法相辅相成，两者共同使用，分别检测，以避免一者的故障影响监测的结果。
进一步地，作为本发明提供的变压器绕组变形监测系统的一种具体实施方式，所述高频信号生成模块51包括与所述变压器绕组12前端连接的互感线圈、与所述互感线圈连接的保护电阻和与所述互感线圈高频信号转换器。变压器绕组12前端是指变压器之前的输电线路，即输电线路尚未到达变压器绕组12的部分。使用时，通过互感线圈从输电线路中获取电压，经高频信号转换器转换后施加到变压器绕组12上，以进行检测。通过互感线圈直接获取低频电压，经高频信号转换器后转换成高频信号，既避免了另设电源，又能方便高频信号的转换。
综上，本发明通过多种检测方法相互配合，多手段、全方位地对变压器绕组12进行检测，发挥各种方法的优点，能够对变压器绕组12的各个部位和各种变形进行检测，同时，通过监测平台30的控制能够实现对变压器的时时或分时段监测，使用灵活方便，能对维护重要的、大型的变压器的安全运行起到重要作用。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (3)
1.一种变压器绕组变形监测系统，其特征在于：包括变压器端、监测平台以及连接所述变压器端和所述监测平台的通信模块；
所述变压器端包括控制模块、信号处理模块、超声波发生模块、超声波接收模块和绝缘油密度检测模块；
所述超声波发生模块固定在变压器箱体一侧的内壁，若干所述超声波接收模块固定布设在变压器箱体同侧的内壁；所述变压器箱体两侧分别设有所述超声波发生模块，若干所述超声波接收模块均布在变压器箱体的内壁；
所述控制模块和所述信号处理模块均与所述通信模块连接，所述超声波发生模块与所述控制模块连接，所述超声波接收模块和所述绝缘油密度检测模块均与所述信号处理模块连接；
所述监测平台包括处理器和储存模块；
所述变压器端还包括漏磁检测模块和阻抗测量模块，所述漏磁检测模块与所述信号处理模块连接，漏磁检测模块用于预判断，即当漏磁检测模块检测到漏磁后，将信号传输至信号处理模块后传输至监测平台再传输至控制模块，或直接传输至控制模块，控制模块控制超声波发生模块产生超声波，并通过超声波接收模块以及绝缘油密度检测模块采集信号后传输至监测平台，由监测平台具体分析变形部位；漏磁检测模块还用于初步判断变形部位，所述漏磁检测模块包括固定设置在变压器箱体和变压器绕组之间的电感线圈；通过阻抗测量模块测量电感线圈上的阻抗，并阻抗测量模块与信号处理模块连接，以判断变压器绕组本身的阻抗，以检测变压器绕组内部是否发生短路；
所述变压器端还包括震动感应模块，所述震动感应模块固定在变压器箱体上，所述震动感应模块与信号处理模块连接；
所述变压器端还包括用于切断变压器绕组高压端的断路模块，所述断路模块与所述控制模块连接；
所述变压器端还包括用于生成高频信号的高频信号生成模块和用于采集所述高频信号的高频信号采集模块，所述高频信号生成模块连接在变压器绕组一端，所述高频信号采集模块连接在变压器绕组另一端，所述高频信号生成模块与所述控制模块连接，所述高频信号采集模块与所述信号处理模块连接；
所述高频信号生成模块包括与所述变压器绕组前端连接的互感线圈、与所述互感线圈连接的保护电阻和与所述互感线圈高频信号转换器；
检测时先利用所述漏磁检测模块和所述震动感应模块初步判断变压器的情况；当确定变压器情况异常时再利用超声波发生模块和超声波接收模块以及高频信号生成模块和高频信号采集模块进行检测；当检测到变压器绕组发生严重变形时，利用断路模块切断变压器绕组高压端。
2.如权利要求1所述的变压器绕组变形监测系统，其特征在于：所述超声波发生模块、所述超声波接收模块和所述绝缘油密度检测模块与所述变压器箱体之间均设有绝缘层。
3.如权利要求1所述的变压器绕组变形监测系统，其特征在于：所述变压器端还包括用于检测变压器箱体内部温度的的温度检测模块，所述温度检测模块与所述信号处理模块连接。
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