CN108448461A - 一种具有多监测器的220kV变电检修系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种具有多监测器的220kV变电检修系统，其特征在于：包括服务器、管理终端、通信设备、变电站设备以及监测设备，服务器包括应用服务器、网络状态监控服务器、数据服务器；管理终端包括管理客户端以及监测客户端；通信部分包括第一级数据总线和第二级数据总线；变电站设备包括变压器、断路器、气体绝缘开关设备和三相电力传输线；监测设备包括监测工作站、色谱监测器、水含量监测器、放电监测器、气体密度监测器、电压电流监测器、振动监测器。

Description

一种具有多监测器的220kV变电检修系统

技术领域

本申请涉及一种变电检修系统，尤其是一种具有多监测器的220kV变电检修系统。

背景技术

220kV配电网作为发、输电系统联接用户侧的重要一环，位于电力系统的终端环节，是中压配电的重要构成部分，主要担任着为用户输送和分配电能的功能。由于我国经济水平的不断提高，用电需求的不断扩大，因而对配电网的可靠性提出了越来越高的要求。

我国变电系统结构落后多年，一直缺乏合理科学的规划，变电系统中主要有以下不足：对变电站设备的监控手段单一；缺少综合调配维修资源的能力；通信节点数量巨大、类型繁多、分布不均匀、系统组织困难。

故障监控以及维修是综合反映电力网规划计划、生产运行和经营管理水平的主要经济技术指标，如何准确、及时得知故障部位以及类型是当前面临的问题。

发明内容

为了解决现有技术中的缺陷以及存在的问题，本发明提出了一种具有多监测器的220kV变电检修系统。

本发明的技术方案为：一种具有多监测器的220kV变电检修系统，包括服务器、管理终端、通信设备、变电站设备以及监测设备，

服务器包括应用服务器、网络状态监控服务器、数据服务器；

应用服务器用于对变电检修管理系统中的管理数据信息进行记录、修改和添加，应用服务器包括检修管理模块、权限管理模块和操作系统模块，检修管理模块包括设备管理模块、故障管理模块；

网络状态监控服务器对网络中各个节点进行状态监控，获取网络状态，从而允许用户合理安排各个节点的运行资源，节点包括应用服务器、网络状态监控服务器、数据服务器、监测工作站以及管理客户端。从而使用户可以实时性了解网络需要监视数据传输的状况，

数据服务器用于存储应用服务器和监测工作站的历史数据；

管理终端包括管理客户端以及监测客户端；

用户通过管理客户端对应用服务器中的检修管理模块、权限管理模块进行管理，用户通过监测客户端对监测工作站获取的变电站状态信号进行处理，并向用户展示；

通信部分包括第一级数据总线和第二级数据总线；

变电站设备包括变压器、断路器、气体绝缘开关设备和三相电力传输线；

监测设备包括监测工作站、色谱监测器、水含量监测器、放电监测器、气体密度监测器、电压电流监测器、振动监测器；

变电站设备和监测设备设置在变电站内部；

监测工作站包括第一、二、三、四、五、六监测工作站；

应用服务器、网络状态监控服务器、数据服务器以及第一、二、三、四、五、六监测工作站连接第二级数据总线，应用服务器、网络状态监控服务器、数据服务器与管理客户端、监测客户端连接第一级数据总线；

色谱监测器设置在变压器内部，水含量监测器设置在断路器内部，振动监测器设置在变压器外部，放电监测器设置在变压器和气体绝缘开关设备内部，气体密度监测器设置在气体绝缘开关设备内部，电压电流监测器设置在三相电力传输线上。

本发明的有益效果：

(1)多监测器实现对变电站设备的全方位的监测；

(2)检修管理模块实现对设备资源、维修资源的合理调配，并实现了及时的诊断维护；

(3)在稳定的数据采集手段的基础上，为整个供电企业提供准确完整的数据支持，为企业决策层决策提供强有力的数据基础；

(4)通过信息化管理，简化管理员的工作，提升其工作效率；

(5)及时迅速的发现变电站中的故障，迅速找到故障及原因，为维修提供依据；

(6)有效减少了通信节点，降低了系统冗余度；

(7)通信可靠性强；

(8)采用设备管理系统，合理调配维修资源。

附图说明

图1为本发明的系统构成框图；

图2为本发明的检修管理模块构成示意图。

具体实施方式

下面结合附图与实施例对本发明作进一步的说明。

发明的实施例参考图1-2所示：

一种具有多监测器的220kV变电检修系统，包括服务器、管理终端、通信设备、变电站设备以及监测设备，

服务器包括应用服务器、网络状态监控服务器、数据服务器；

应用服务器用于对变电检修管理系统中的管理数据信息进行记录、修改和添加，应用服务器包括检修管理模块、权限管理模块和操作系统模块，检修管理模块包括设备管理模块、故障管理模块；

网络状态监控服务器对网络中各个节点进行状态监控，获取网络状态，从而允许用户合理安排各个节点的运行资源，节点包括应用服务器、网络状态监控服务器、数据服务器、监测工作站以及管理客户端。从而使用户可以实时性了解网络需要监视数据传输的状况，

数据服务器用于存储应用服务器和监测工作站的历史数据；

管理终端包括管理客户端以及监测客户端；

用户通过管理客户端对应用服务器中的检修管理模块、权限管理模块进行管理，用户通过监测客户端对监测工作站获取的变电站状态信号进行处理，并向用户展示；

通信部分包括第一级数据总线和第二级数据总线；

变电站设备包括变压器、断路器、气体绝缘开关设备和三相电力传输线；

监测设备包括监测工作站、色谱监测器、水含量监测器、放电监测器、气体密度监测器、电压电流监测器、振动监测器；

变电站设备和监测设备设置在变电站内部；

监测工作站包括第一、二、三、四、五、六监测工作站；

应用服务器、网络状态监控服务器、数据服务器以及第一、二、三、四、五、六监测工作站连接第二级数据总线，应用服务器、网络状态监控服务器、数据服务器与管理客户端、监测客户端连接第一级数据总线；

色谱监测器设置在变压器内部，水含量监测器设置在断路器内部，振动监测器设置在变压器外部，放电监测器设置在变压器和气体绝缘开关设备内部，气体密度监测器设置在气体绝缘开关设备内部，电压电流监测器设置在三相电力传输线上。

其中，色谱监测器包括油气分离模块、气体分离模块、色谱检测模块、色谱数据采集模块和色谱信号处理模块，变压器内的绝缘油和气经过油气分离模块和气体分离模块后进入色谱检测模块，利用色谱分析原理检测各种气体组份，色谱数据采集模块按照比例将其转换为相应的气体组份模拟信号，色谱信号处理模块处理气体组份模拟信号并转换为气体组份数字信号后，上传至第一监测工作站；

其中，水含量监测器包括微水传感器、水含量数据采集模块和水含量信号处理模块，微水传感器以电容作为感应元件，通过感应电容变化来判断断路器内绝缘油中水分的变化，水含量数据采集模块将电容信号转换为水含量模拟信号，水含量信号处理模块将水含量模拟信号转换为水含量数字信号，上传至第二监测工作站；

其中，放电监测器包括超高频传感器、放电数据采集模块和放电信号处理模块，超高频传感器将感测到的变压器和气体绝缘开关设备的高频放电信号转换为高频放电信号，放电数据采集模块将高频放电信号转换为放电模拟信号，放电信号处理模块将放电模拟信号转换为放电数字信号，上传至第三监测工作站；

其中，气体密度监测器包括气体密度传感器、气体密度数据采集模块和气体密度信号处理模块，气体密度传感器通过监测气体绝缘开关设备中六氟化硫气体的密度从而判断是否发生气体泄漏，气体密度传感器将检测到的六氟化硫气体的密度转换为密度信号，气体密度数据采集模块将密度信号转换为气体密度模拟信号，气体密度信号处理模块将气体密度模拟信号转换为气体密度数字信号，上传至第四监测工作站；

其中，电压电流监测器包括电子互感器、合并单元、电压电流处理模块，电子互感器分别设置在三相电力传输线每个单相电力传输线上，将检测到的三相电流模拟信号和三相电压模拟信号通过合并单元后生成电流数字信号和电压数字信号，上传至第五监测工作站；

其中，振动监测器包括振动传感器、振动数据采集模块和振动信号处理模块，振动传感器通过磁铁布置在变压器外壁上，通过低噪音电缆与振动数据采集模块连接，振动数据采集模块通过USB总线与振动信号处理模块连接，振动信号处理模块处理振动信号，输出振动状态数字信号上传至第六监测工作站；

其中，振动传感器共有12个，在变压器的正面分布有2个，底面设置1个，背面设置2个，左右两个侧面各设置2个，底面与侧面的交接处设置3个；

其中，振动传感器的量程为50g，分辨率为0.0002g，灵敏度为100mV/g，振动数据采集模块为24位USB信号采集卡，其具有8路通道，每个通道的量程为+10V，采样率为52.734ksps，USB信号采集卡的接口支持即插即用和热插拔，采用跨平台通用的动态链接库为驱动函数接口，可工作在多操作系统中，支持多种常用编程语言环境。

其中，振动信号处理模块将处理振动信号的具体步骤如下：

步骤1，将采集到的N路振动信号进行滤波，去除无用信号，获取N路振动信号曲线；

步骤2，对N路振动信号曲线分别进行拟合获取第i个振动频率函数f_iz；

步骤3，计算平均振动频率函数f_z，i＝1，2，......，N；

步骤4，生成振级强度函数，

式中，L为振级强度函数，t为时间，e为自然对数函数的底数，1g为对数函数，F()为变压器绕组的冲击函数，H_e()为变压器结构响应函数，a为振级加权系数，σ_rad辐射系数，η_s为变压器内部阻尼系数，d为变压器壳体平均厚度，Re表示取复数的实部；

步骤5，绘制振级强度函数L的曲线，并提取包络信号，形成包络曲线并对包络信号进行下抽样处理，进行数据压缩；

步骤6，对压缩后的数据进行低频重构，得到低频重构信号C；

步骤7，使用步骤1-6获取在正常状态下变压器的标准低频重构信号C_n；

步骤8，使用步骤1-6获取在工作状态下变压器的标准低频重构信号C_w；

步骤9，C_w与C_n进行比对，输出相似度，构成振动状态数字信号。

其中，设备管理模块对变电站设备进行集中统一管理，建立设备台账数据库，设备台账数据库包括固有属性和动态属性，固有属性包括设备名称、专业组、设备类型、设备型号、准确度等级、生产厂家、出厂日期、启用日期、量程、条形码编号、设备相关附件以及备注，监测工作站得到数据生成设备使用状态、检定周期、检定时间从而构成动态属性；

变电站故障管理模块包括任务分配子模块、任务监管子模块、任务审核子模块以及任务提醒子模块，当监测到变电站设备发生故障，需要通知巡检人员进行诊断和维修，变电站故障管理模块则用于记录故障类型、诊断说明以及故障消除，功能有故障流程制定、计划编制、任务制定、现场巡检、记录故障、诊断、故障消除、综合查询；

任务分配子模块用于创建监督任务并将监督任务分配至监督巡检人员，监督任务支持多个变电站，监督的开始日期、结束日期、巡检人员姓名、监督详细内容、所属计划、设定班次、轮次、异常程度、处理措施、监督周期均记录在任务分配子模块中。

任务监管子模块记录巡检人员对故障的处理操作，包括查找监督任务、开始监督、发现故障、记录故障、现场处置情况、监督结果以及客户反馈。

任务审核子模块审核巡检人员上传回来的现场监督数据进行检查跟踪的过程，根据故障原因、处置情况进行综合审核，如果审核不合格，将由监督巡检人员重新到现场进行再次审核。

任务提醒子模块用于提醒巡检人员定期进行巡检；

权限管理模块进行权限的分级设置以及业务的分级设置，管理员通过权限管理模块可以新增、修改和删除用户的权限。

以上所述实施方式仅表达了本发明的一种实施方式，但并不能因此而理解为对本发明范围的限制。应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种具有多监测器的220kV变电检修系统，其特征在于：包括服务器、管理终端、通信设备、变电站设备以及监测设备，

服务器包括应用服务器、网络状态监控服务器、数据服务器；

应用服务器用于对变电检修管理系统中的管理数据信息进行记录、修改和添加，应用服务器包括检修管理模块、权限管理模块和操作系统模块，检修管理模块包括设备管理模块、故障管理模块；

网络状态监控服务器对网络中各个节点进行状态监控，获取网络状态，从而允许用户合理安排各个节点的运行资源，节点包括应用服务器、网络状态监控服务器、数据服务器、监测工作站以及管理客户端，从而使用户可以实时性了解网络需要监视数据传输的状况；

数据服务器用于存储应用服务器和监测工作站的历史数据；

管理终端包括管理客户端以及监测客户端；

用户通过管理客户端对应用服务器中的检修管理模块、权限管理模块进行管理，用户通过监测客户端对监测工作站获取的变电站状态信号进行处理，并向用户展示；

通信部分包括第一级数据总线和第二级数据总线；

变电站设备包括变压器、断路器、气体绝缘开关设备和三相电力传输线；

监测设备包括监测工作站、色谱监测器、水含量监测器、放电监测器、气体密度监测器、电压电流监测器、振动监测器；

变电站设备和监测设备设置在变电站内部；

监测工作站包括第一、二、三、四、五、六监测工作站；

应用服务器、网络状态监控服务器、数据服务器以及第一、二、三、四、五、六监测工作站连接第二级数据总线，应用服务器、网络状态监控服务器、数据服务器与管理客户端、监测客户端连接第一级数据总线；

色谱监测器设置在变压器内部，水含量监测器设置在断路器内部，振动监测器设置在变压器外部，放电监测器设置在变压器和气体绝缘开关设备内部，气体密度监测器设置在气体绝缘开关设备内部，电压电流监测器设置在三相电力传输线上。

2.根据权利要求1所述的一种具有多监测器的220kV变电检修系统，其特征在于：色谱监测器包括油气分离模块、气体分离模块、色谱检测模块、色谱数据采集模块和色谱信号处理模块，变压器内的绝缘油和气经过油气分离模块和气体分离模块后进入色谱检测模块，利用色谱分析原理检测各种气体组份，色谱数据采集模块按照比例将其转换为相应的气体组份模拟信号，色谱信号处理模块处理气体组份模拟信号并转换为气体组份数字信号后，上传至第一监测工作站。

3.根据权利要求1所述的一种具有多监测器的220kV变电检修系统，其特征在于：水含量监测器包括微水传感器、水含量数据采集模块和水含量信号处理模块，微水传感器以电容作为感应元件，通过感应电容变化来判断断路器内绝缘油中水分的变化，水含量数据采集模块将电容信号转换为水含量模拟信号，水含量信号处理模块将水含量模拟信号转换为水含量数字信号，上传至第二监测工作站。

4.根据权利要求1所述的一种具有多监测器的220kV变电检修系统，其特征在于：放电监测器包括超高频传感器、放电数据采集模块和放电信号处理模块，超高频传感器将感测到的变压器和气体绝缘开关设备的高频放电信号转换为高频放电信号，放电数据采集模块将高频放电信号转换为放电模拟信号，放电信号处理模块将放电模拟信号转换为放电数字信号，上传至第三监测工作站。

5.根据权利要求1所述的一种具有多监测器的220kV变电检修系统，其特征在于：气体密度监测器包括气体密度传感器、气体密度数据采集模块和气体密度信号处理模块，气体密度传感器通过监测气体绝缘开关设备中六氟化硫气体的密度从而判断是否发生气体泄漏，气体密度传感器将检测到的六氟化硫气体的密度转换为密度信号，气体密度数据采集模块将密度信号转换为气体密度模拟信号，气体密度信号处理模块将气体密度模拟信号转换为气体密度数字信号，上传至第四监测工作站。

6.根据权利要求1所述的一种具有多监测器的220kV变电检修系统，其特征在于：电压电流监测器包括电子互感器、合并单元、电压电流处理模块，电子互感器分别设置在三相电力传输线每个单相电力传输线上，将检测到的三相电流模拟信号和三相电压模拟信号通过合并单元后生成电流数字信号和电压数字信号，上传至第五监测工作站。

7.根据权利要求1所述的一种具有多监测器的220kV变电检修系统，其特征在于：振动监测器包括振动传感器、振动数据采集模块和振动信号处理模块，振动传感器通过磁铁布置在变压器外壁上，通过低噪音电缆与振动数据采集模块连接，振动数据采集模块通过USB总线与振动信号处理模块连接，振动信号处理模块处理振动信号，输出振动状态数字信号上传至第六监测工作站。

8.根据权利要求7所述的一种具有多监测器的220kV变电检修系统，其特征在于：振动传感器共有12个，在变压器的正面分布有2个，底面设置1个，背面设置2个，左右两个侧面各设置2个，底面与侧面的交接处设置3个；

振动传感器的量程为50g，分辨率为0.0002g，灵敏度为100mV/g，振动数据采集模块为24位USB信号采集卡，其具有8路通道，每个通道的量程为+10V，采样率为52.734ksps，USB信号采集卡的接口支持即插即用和热插拔，采用跨平台通用的动态链接库为驱动函数接口，可工作在多操作系统中，支持多种常用编程语言环境。

9.根据权利要求7所述的一种具有多监测器的220kV变电检修系统，其特征在于所述振动信号处理模块处理振动信号的具体步骤如下：

步骤1，将采集到的N路振动信号进行滤波，去除无用信号，获取N路振动信号曲线；

步骤2，对N路振动信号曲线分别进行拟合获取第i个振动频率函数f_iz；

步骤3，计算平均振动频率函数f_z，i＝1，2，......，N；

步骤4，生成振级强度函数，

式中，L为振级强度函数，t为时间，e为自然对数函数的底数，lg为对数函数，F()为变压器绕组的冲击函数，H_e()为变压器结构响应函数，a为振级加权系数，σ_rad辐射系数，η_s为变压器内部阻尼系数，d为变压器壳体平均厚度，Re表示取复数的实部；

步骤5，绘制振级强度函数L的曲线，并提取包络信号，形成包络曲线并对包络信号进行下抽样处理，进行数据压缩；

步骤6，对压缩后的数据进行低频重构，得到低频重构信号C；

步骤7，使用步骤1-6获取在正常状态下变压器的标准低频重构信号C_n；

步骤8，使用步骤1-6获取在工作状态下变压器的标准低频重构信号C_w；

步骤9，C_w与C_n进行比对，输出相似度，构成振动状态数字信号。

10.根据权利要求1所述的一种具有多监测器的220kV变电检修系统，其特征在于：设备管理模块对变电站设备进行集中统一管理，建立设备台账数据库，设备台账数据库包括固有属性和动态属性，固有属性包括设备名称、专业组、设备类型、设备型号、准确度等级、生产厂家、出厂日期、启用日期、量程、条形码编号、设备相关附件以及备注，监测工作站得到数据生成设备使用状态、检定周期、检定时间从而构成动态属性；

变电站故障管理模块包括任务分配子模块、任务监管子模块、任务审核子模块以及任务提醒子模块，当监测到变电站设备发生故障，需要通知巡检人员进行诊断和维修，变电站故障管理模块则用于记录故障类型、诊断说明以及故障消除，功能有故障流程制定、计划编制、任务制定、现场巡检、记录故障、诊断、故障消除、综合查询；

任务分配子模块用于创建监督任务并将监督任务分配至监督巡检人员，监督任务支持多个变电站，监督的开始日期、结束日期、巡检人员姓名、监督详细内容、所属计划、设定班次、轮次、异常程度、处理措施、监督周期均记录在任务分配子模块中；

任务监管子模块记录巡检人员对故障的处理操作，包括查找监督任务、开始监督、发现故障、记录故障、现场处置情况、监督结果以及客户反馈；

任务审核子模块审核巡检人员上传回来的现场监督数据进行检查跟踪的过程，根据故障原因、处置情况进行综合审核，如果审核不合格，将由监督巡检人员重新到现场进行再次审核；

任务提醒子模块用于提醒巡检人员定期进行巡检；

权限管理模块进行权限的分级设置以及业务的分级设置，管理员通过权限管理模块可以新增、修改和删除用户的权限。