CN108490322B

CN108490322B - 一种变压器绝缘状态监测系统

Info

Publication number: CN108490322B
Application number: CN201810233167.0A
Authority: CN
Inventors: 孙文星; 黄松波; 林春耀; 杨贤; 付一丁; 马志钦; 周丹
Original assignee: Electric Power Research Institute of Guangdong Power Grid Co Ltd
Current assignee: Electric Power Research Institute of Guangdong Power Grid Co Ltd
Priority date: 2018-03-21
Filing date: 2018-03-21
Publication date: 2020-09-01
Anticipated expiration: 2038-03-21
Also published as: CN108490322A

Abstract

本发明提供一种变压器绝缘状态监测系统，包括工况分析单元、电气量分析单元和非电气量分析单元；工况分析单元，用于对获取到的变压器的运行状态信息和故障状态信息进行分析，识别出变压器所处的运行工况以及变压器发生的异常事件；电气量分析单元，用于对获取到的变压器各电气状态量进行分析，判断变压器所经历的暂态工况；非电气量分析单元，用于对获取到的变压器各非电气状态量进行分析，判断变压器是否存在异常；工况分析单元、电气量分析单元和非电气量分析单元分别通过CAN总线和以太网两两互相连接；工况分析单元、电气量分析单元或非电气量分析单元通过CAN总线将变压器的异常事件同步至其他两个分析单元，实现了高可靠的变压器绝缘状态监测。

Description

一种变压器绝缘状态监测系统

技术领域

本发明涉及变压器监测领域，尤其涉及一种变压器绝缘状态监测系统。

背景技术

在变压器的实际运行过程中，绝缘系统受到热的、电气的、机械的、环境的多因素的联合作用。多因素之间相互影响，对绝缘系统的影响即可能是相互促进，也可能是相互抑制，IEC60505将其定义为多因素对绝缘系统的“协同效应”。

随着电力变压器负荷的不断变化、运行环境的不断变化、互连电力设备的操作以及自身健康状况的变化，变压器的运行工况不断地发生着变化。使得变压器受到多因素的协同作用，显得更为复杂，如变压器绕组的振动对匝绝缘有产生磨损的可能，从而影响变压器的局部放电；变压器负荷的变化会影响到绕组的受力，进而影响变压器的振动；变压器油温的变化对变压器的局部放电、套管介损以及变压器的振动等特性有着直接或间接的影响等。在变压器的暂态工况过程中，如全电压空载合闸、重合闸、突发短路等，在变压器承受雷电过电压、操作过电压等过程中，变压器的状态指标量会发生异常性变化。

能够有效的区分变压器的状态指标量是“生理性”变化还是“病理性”变化是实现变压器状态高可靠监测的关键。“生理性”变化是指导致变压器状态指标的变化的主要原因是变压器的工况发生了变化，如变压器油温的升高导致套管介损的升高，在变压器承受雷电过电压时，局放量增大等。“病理性”变化是指变压器的健康状况的变化导致变压器状态指标发生变化，如在遭受雷电过电压后，变压器匝绝缘一定程度受到破坏，局放水平大幅增加等。利用状态指标量“生理性”变化有利于进行变压器的运行特征分析；而监测数据中所反映出的“病理性”特征，是分析设备是否能安全稳定运行的重要依据。

因此，提出一种变压器绝缘状态监测系统以实现高可靠的变压器绝缘状态监测是本领域技术人员亟需解决的技术问题。

发明内容

本发明提供了一种变压器绝缘状态监测系统，实现了高可靠的变压器绝缘状态监测。

本发明提供了一种变压器绝缘状态监测系统，包括：

工况分析单元、电气量分析单元和非电气量分析单元；

工况分析单元，用于对获取到的变压器的运行状态信息和故障状态信息进行分析，识别出变压器所处的运行工况以及变压器发生的异常事件；

电气量分析单元，用于对获取到的变压器各电气状态量进行分析，判断变压器所经历的暂态工况；

非电气量分析单元，用于对获取到的变压器各非电气状态量进行分析，判断变压器是否存在异常；

工况分析单元、电气量分析单元和非电气量分析单元分别通过CAN总线和以太网两两互相连接；

工况分析单元、电气量分析单元或非电气量分析单元通过CAN总线将变压器的异常事件同步至其他两个分析单元。

作为优选，工况分析单元还用于：

接收GPS或BDS发送的对时信息，并对对时信息进行解析，将解析后的对时信息通过CAN总线发送至电气量分析单元和非电气量分析单元。

作为优选，工况分析单元还用于：

通过CAN总线将变压器所处的运行工况发送至电气量分析单元和非电气量分析单元，使得电气量分析单元和非电气量分析单元处于相同的运行工况之中。

作为优选，工况分析单元还用于：

从远程终端控制系统、故障录波装置和变压器保护装置获取变压器的运行状态信息和故障状态信息。

作为优选，电气量分析单元还用于：

采集变压器局部放电信号、铁心及夹件的接地电流、高压套管的电容量及介损值。

作为优选，电气量分析单元还用于：

采集套管末屏信号、变压器出口CVT输出和套管CT输出。

作为优选，非电气量分析单元还用于：

采集变压器的瓦斯继电器处的暂停油流速度、变压器箱壳的振动、变压器的噪声和环境温度。

作为优选，工况分析单元、电气量分析单元和非电气量分析单元两两之间互相通过CAN总线进行通讯或广播；

工况分析单元、电气量分析单元和非电气量分析单元两两之间互相通过以太网共享数据。

作为优选，电气量分析单元或非电气量分析单元将通过CAN总线接收到变压器所处的运行工况或解析后的对时信息的前后第一预置时间段内采集的各种数据以文件的形式存储，通过采集的各种数据计算得到的第一标量数据以连续存储的方式存储至数据仓库中。

作为优选，工况分析单元、电气量分析单元或非电气量分析单元将通过CAN总线接收到变压器的异常事件的前后第二预置时间段内采集的各种数据以文件的形式存储，通过采集的各种数据计算得到的第二标量数据以连续存储的方式存储至数据仓库中。

从以上技术方案可以看出，本发明具有以下优点：

本发明提供了一种变压器绝缘状态监测系统，包括：工况分析单元、电气量分析单元和非电气量分析单元；工况分析单元，用于对获取到的变压器的运行状态信息和故障状态信息进行分析，识别出变压器所处的运行工况以及变压器发生的异常事件；电气量分析单元，用于对获取到的变压器各电气状态量进行分析，判断变压器所经历的暂态工况；非电气量分析单元，用于对获取到的变压器各非电气状态量进行分析，判断变压器是否存在异常；工况分析单元、电气量分析单元和非电气量分析单元分别通过CAN总线和以太网两两互相连接；工况分析单元、电气量分析单元或非电气量分析单元通过CAN总线将变压器的异常事件同步至其他两个分析单元。

本发明中，通过工况分析单元、电气量分析单元和非电气量分析单元分别对变压器工况、电气量和非电气量进行分析和判断，监测变压器的绝缘状态，并通过CAN总线实现异常状态在三个分析单元之间同步关联，各分析单元协同工作，使得各状态量之间自动高效的关联，实现了高可靠的变压器绝缘状态监测。

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为本发明提供的一种变压器绝缘状态监测系统的一个实施例的结构示意图；

其中，附图标记为：

101、工况分析单元；102、电气量分析单元；103、非电气量分析单元；104、GPS；105、BDS；106、远程终端控制系统；107、故障录波装置；108、变压器保护装置；109、数据仓库。

具体实施方式

本发明实施例提供了一种变压器绝缘状态监测系统，实现了高可靠的变压器绝缘状态监测。

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，所描述的实施例仅仅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。

请参阅图1，本发明实施例提供的一种变压器绝缘状态监测系统的结构示意图。

本发明实施例提供的一种变压器绝缘状态监测系统的结构示意图，包括：

工况分析单元101、电气量分析单元102和非电气量分析单元103；

工况分析单元101，用于对获取到的变压器的运行状态信息和故障状态信息进行分析，识别出变压器所处的运行工况以及变压器发生的异常事件；

电气量分析单元102，用于对获取到的变压器各电气状态量进行分析，判断变压器所经历的暂态工况；

非电气量分析单元103，用于对获取到的变压器各非电气状态量进行分析，判断变压器是否存在异常；

工况分析单元101、电气量分析单元102和非电气量分析单元103分别通过CAN总线和以太网两两互相连接；

工况分析单元101、电气量分析单元102或非电气量分析单元103通过CAN总线将变压器的异常事件同步至其他两个分析单元。

需要说明的是，工况分析单元101根据变压器的运行状态信息和故障状态信息分析，确定变压器所处的运行工况，包括冷备用、热备用、负载稳定、加减负荷和全电压空载合闸等，并识别出变压器发生的异常事件，能够通过CAN总线将变压器所处的运行工况以及识别出的异常事件广播至电气量分析单元102和非电气量分析单元103，实现信息的同步和有效的关联；

电气量分析单元102能够对获取到的变压器各电气状态量进行分析，包括变压器局部放电信号、铁心及夹件的接地电流、高压套管的电容量及介损值、套管末屏信号、变压器出口CVT输出和套管CT输出电气状态量，对变压器所经历的暂态工况进行判断，如雷电过电压、操作过电压、突发短路和重合闸等，其中变压器局部放电信号的检测采取超高频法和射频法；

非电气量分析单元103能够对获取到的变压器各非电气状态量进行分析，包括变压器的瓦斯继电器处的暂停油流速度、变压器箱壳的振动、变压器的噪声和环境温度；

变压器发生的异常事件具有随机性，包括状态越限、状态变化趋势越限、设备性能指标下降、雷电冲击、刀闸冲击、变压器跳闸、变压器重合闸和变压器突发短路等，工况分析单元101、电气量分析单元102和非电气量分析单元103均能检测到异常事件的发生，一旦检测到异常事件，能够立即通过CAN总线向另外两个分析单元广播异常事件的发生，能够实现各个单元在异常事件发生时同步的数据采集与存储。

本发明实施例中，通过工况分析单元101、电气量分析单元102和非电气量分析单元103分别对变压器工况、电气量和非电气量进行分析和判断，监测变压器的绝缘状态，并通过CAN总线实现异常状态在三个分析单元之间同步关联，各分析单元协同工作，使得各状态量之间自动高效的关联，实现了高可靠的变压器绝缘状态监测。

进一步地，工况分析单元101还用于：

接收GPS104或BDS105发送的对时信息，并对对时信息进行解析，将解析后的对时信息通过CAN总线发送至电气量分析单元102和非电气量分析单元103。

需要说明的是，由工况分析单元101接收GPS104或BDS105发送的对时信息，并对对时信息进行解析，将解析后的对时信息通过CAN总线向电气量分析单元102和非电气量分析单元103进行广播，使得所有状态数据的时钟强制同步，进一步实现各个分析单元的协同工作。

进一步地，工况分析单元101还用于：

通过CAN总线将变压器所处的运行工况发送至电气量分析单元102和非电气量分析单元103，使得电气量分析单元102和非电气量分析单元103处于相同的运行工况之中。

具体地，工况分析单元101通过CAN总线将变压器所处的运行工况发送至电气量分析单元102和非电气量分析单元103，包括冷备用、热备用、负载稳定、加减负荷和全电压空载合闸等，使得电气量分析单元102和非电气量分析单元103处于相同的运行工况之中，各个分析单元能在相同的工况以及相同的工况变化的暂态过程中，实现数据的同步采集和存储。

进一步地，工况分析单元101还用于：

从远程终端控制系统106、故障录波装置107和变压器保护装置108获取变压器的运行状态信息和故障状态信息。

需要说明的是，工况分析单元101从远程终端控制系统106、故障录波装置107和变压器保护装置108中获取变压器的运行状态信息和故障状态信息。

进一步地，电气量分析单元102还用于：

需要说明的是，电气量分析单元102采集变压器局部放电信号、铁心及夹件的接地电流、高压套管的电容量及介损值。

进一步地，电气量分析单元102还用于：

采集套管末屏信号、变压器出口CVT输出和套管CT输出。

需要说明的是，电气量分析单元102采集套管末屏信号、变压器出口CVT输出和套管CT输出。

进一步地，非电气量分析单元103还用于：

需要说明的是，非电气量分析单元103采集变压器的瓦斯继电器处的暂停油流速度、变压器箱壳的振动、变压器的噪声和环境温度。

本发明实施例中，采用连续采集方式采集各电气状态量和非电气状态量，连续的数据采集通过DMA（Direct Memory Access）实现，使得CPU能从数据采集中解放出来，在数据采集的同时进行数据的计算和分析。

进一步地，工况分析单元101、电气量分析单元102和非电气量分析单元103两两之间互相通过CAN总线进行通讯或广播；

工况分析单元101、电气量分析单元102和非电气量分析单元103两两之间互相通过以太网共享数据。

需要说明的是，工况分析单元101、电气量分析单元102和非电气量分析单元103采集得到的海量的数据通过以太网实现共享，满足了对变压器绝缘状态远程诊断与分析的数据要求。

进一步地，电气量分析单元102或非电气量分析单元103将通过CAN总线接收到变压器所处的运行工况或解析后的对时信息的前后第一预置时间段内采集的各种数据以文件的形式存储，通过采集的各种数据计算得到的第一标量数据以连续存储的方式存储至数据仓库109中。

需要说明的是，在连续采集下，电气量分析单元102或非电气量分析单元103通过CAN总线接收到同步信息，包括变压器所处的运行工况或解析后的对时信息，电气量分析单元102或非电气量分析单元103将对同步信号出现的前后第一预置时间段内采集的各种数据以文件的形式存储，通过采集的各种数据计算得到的第一标量数据以连续存储的方式存储至数据仓库109中。

进一步地，工况分析单元101、电气量分析单元102或非电气量分析单元103将通过CAN总线接收到变压器的异常事件的前后第二预置时间段内采集的各种数据以文件的形式存储，通过采集的各种数据计算得到的第二标量数据以连续存储的方式存储至数据仓库109中。

需要说明的是，在连续采集下，工况分析单元101、电气量分析单元102或非电气量分析单元103通过CAN总线接收到变压器的异常事件，工况分析单元101、电气量分析单元102或非电气量分析单元103将对同步信号出现的前后第二预置时间段内采集的各种数据以文件的形式存储，通过采集的各种数据计算得到的第二标量数据以连续存储的方式存储至数据仓库109中。

所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的系统，装置和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的系统，装置和模块，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。

作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。

另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。

集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备（可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等）执行本发明各个实施例方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器（ROM，Read-Only Memory）、随机存取存储器（RAM，Random Access Memory）、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

以上，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims

1.一种变压器绝缘状态监测系统，其特征在于，包括：

工况分析单元、电气量分析单元和非电气量分析单元；

2.根据权利要求1所述的变压器绝缘状态监测系统，其特征在于，工况分析单元还用于：

3.根据权利要求2所述的变压器绝缘状态监测系统，其特征在于，工况分析单元还用于：

4.根据权利要求3所述的变压器绝缘状态监测系统，其特征在于，工况分析单元还用于：

5.根据权利要求4所述的变压器绝缘状态监测系统，其特征在于，电气量分析单元还用于：

6.根据权利要求5所述的变压器绝缘状态监测系统，其特征在于，电气量分析单元还用于：

采集套管末屏信号、变压器出口CVT输出和套管CT输出。

7.根据权利要求6所述的变压器绝缘状态监测系统，其特征在于，非电气量分析单元还用于：

8.根据权利要求7所述的变压器绝缘状态监测系统，其特征在于，工况分析单元、电气量分析单元和非电气量分析单元两两之间互相通过CAN总线进行通讯或广播；

9.根据权利要求8所述的变压器绝缘状态监测系统，其特征在于，电气量分析单元或非电气量分析单元将通过CAN总线接收到变压器所处的运行工况或解析后的对时信息的前后第一预置时间段内采集的各种数据以文件的形式存储，通过采集的各种数据计算得到的第一标量数据以连续存储的方式存储至数据仓库中。

10.根据权利要求8所述的变压器绝缘状态监测系统，其特征在于，工况分析单元、电气量分析单元或非电气量分析单元将通过CAN总线接收到变压器的异常事件的前后第二预置时间段内采集的各种数据以文件的形式存储，通过采集的各种数据计算得到的第二标量数据以连续存储的方式存储至数据仓库中。