CN109839565B - 变压器工作状态监测方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种变压器工作状态监测方法，包括步骤一：对不同区域内的低压接户变压器进行区域编号，区域可以为若干个，再对每个区域内的多个低压接户变压器进行单项编号，不同类型的变压器可采用不同的编号类型加以区别，在同一区域内的多个低压接户变压器分别由副信号线连接至同一区域内的总信号线上将数据传回数据库，该监测方法利用了振动幅度采集技术、噪音采集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，变压器监测方法，便于维修人员及时发现存在安全隐患的变压器，也可在长期时间内进行系统的变压器数据监测分析，保证供电安全，提高供电稳定性。

Description

变压器工作状态监测方法

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工作状态监测方法。

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

本发明的目的在于提供一种变压器工作状态监测方法，变压器监测方法，便于维修人员及时发现存在安全隐患的变压器，也可在长期时间内进行系统的变压器数据监测分析，保证供电安全，提高供电稳定性，该监测方法利用了振动幅度采集技术、噪音采集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。

为实现上述目的，首先，提供了一种变压器的工作状态监测方法，步骤一：对不同区域内的低压接户变压器进行区域编号，区域可以为若干个，再对每个区域内的多个低压接户变压器进行单项编号，不同类型的变压器可采用不同的编号类型加以区别，在同一区域内的多个低压接户变压器分别由副信号线连接至同一区域内的总信号线上将数据传回数据库；

步骤二：数据库接收采集装置传输的各项工作参数值进行储存和记录，工作参数值为该采集装置管理区域内的多个传感器在低压接户变压器正常运行过程中采集的数值，在此步骤中，用于采集低压接户变压器工作实际值的采集装置包括电压采集模块，油温采集模块，振动幅值采集模块，声压级、声功率级采集模块，电压采集模块有两个，一个为低压侧电压采集模块，另一个为高压侧电压采集模块；

步骤三：根据接收到的工作参数值，以及记录的工作参数中每种工作参数的正常数值范围，确定工作参数值的取值范围，工作参数值正常的取值范围为低压接户变压器标准指导手册中规定的正常工作的各项数值，将正常工作的各项数值存入数据库内，并在主机处理器和数据库内设定此范围值为警告阈值；

步骤四：若同一区域或不同区域内的所述低压接户变压器的工作参数值中存在异常的工作参数值，主机处理器经过与警告阈值对比得出此时为异常工作，则根据测得的异常工作参数值以及预设的工作参数值类型与各区域内的低压接户变压器之间的映射关系，分别确定与每个异常的工作参数值匹配的工作低压接户变压器的所处位置并显示异常工作的低压接户变压器的区域编号及单项编号，区域编号及单项编号可帮助维修操作人员准确找到异常工作变压器的位置；

步骤五：针对确定的单个曾发生过异常工作的低压接户变压器，根据与其匹配的至少一个异常的工作参数值，确定与该低压接户变压器相关联的用电趋势，生成并传输预处理指令，在主机处理器中自动进行图表生成记录，由此图表内的各项工作参数值与该低压接户变压器所供电区域内的用电情况进行结合比较，可分析该低压接户变压器的功率大小是否符合该区域的用电使用情况，如果多次出现阈值警告的情况，可更换符合其区域内用电规律的低压接户变压器以保证供电安全。

作为优选的，步骤一中，传感装置用于采集低压接户变压器工作过程中的工作参数值，根据该传感装置采集的工作参数值，将所述工作参数值传输给匹配的采集装置，采集装置用于获取多个所述传感装置传输的工作参数值，将获取的所述工作参数值传输到监测设备，所述监测设备具体包括主机处理器和数据库。

作为优选的，步骤二中，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；

油温采集模块包括置于变压器内部的温度传感器，还包括气体色谱检测模块，所述气体色谱检测模块用于对变压器油的温度以及变压器油中甲烷、乙炔所占总烃的含量进行实时监测；

振动幅值采集模块包括安装在变压器座上的接触式振动传感器，接触式振动传感器用于测试低压接户变压器壳体振动幅值并记录频谱；

声压级、声功率级采集模块还包括噪声探头传感器，用于测试声压级、声功率级的数据与相应标准进行比对，将超标项进行标注。

作为优选的，步骤三中，数据库用于储存和记录若干个不同区域内的低压接户变压器工作时的各项数据；

主机处理器用于接收温度传感器的油温参数，进行计算处理并获得油温参数的特征值，与振动幅值参数建立联系，并将计算获得的油温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；

通讯组件用于将低压侧电压采集模块、高压侧电压采集模块、油温采集模块、振动幅值采集模块采集到的各项参数通过无线网络传输到数据库中。

综上所述，与现有技术相比，本发明的有益效果是：明确了一种变压器的工作状态监测方法，能够实现测试结果的准确、全面，能够为调试、运行、检修人员提供系统性、科学性的监测结果，能够对低压接户变压器的故障类型和用电情况依据监测结果进行对比分析，找到引发问题的关键因素，本发明具有较高的创新性，解决目前低压入户变压器监测相关领域的空白，切实保障低压入户变压器变电设备的安全稳定运行、实现高效检修。

附图说明

图1为本发明实施例提供的一种变压器监测方法所对应的监测系统的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的一种变压器监测方法所对应的监测系统中传感装置的组件示意图。

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。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的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。

参照附图，该变压器工作状态监测方法，包括

步骤一：对不同区域内的低压接户变压器进行区域编号，区域可以为若干个，再对每个区域内的多个低压接户变压器进行单项编号，不同类型的变压器可采用不同的编号类型加以区别，在同一区域内的多个低压接户变压器分别由副信号线连接至同一区域内的总信号线上将数据传回数据库；

在此处可定义区域编号为A，B，C，D，E，F，G，......，X，Y，Z，在同一区域内的多个低压接户变压器进行单项编号为001,002,003,004,005，......，998,999，区域A内的第一个压接户变压器在主机处理器上的显示编号为A-001，依次类推；

步骤二：数据库接收采集装置传输的各项工作参数值进行储存和记录，工作参数值为该采集装置管理区域内的多个传感装置1在低压接户变压器正常运行过程中采集的数值，在此步骤中，用于采集低压接户变压器工作实际值的采集装置包括电压采集模块，油温采集模块，振动幅值采集模块，声压级、声功率级采集模块，电压采集模块有两个，一个为低压侧电压采集模块，另一个为高压侧电压采集模块；

步骤三：根据接收到的工作参数值，以及记录的工作参数中每种工作参数的正常数值范围，确定工作参数值的取值范围，工作参数值正常的取值范围为低压接户变压器标准指导手册中规定的正常工作的各项数值，将正常工作的各项数值存入数据库内，并设定主机处理器此范围值为警告阈值；

步骤四：若同一区域或不同区域内的低压接户变压器的工作参数值中存在异常的工作参数值，主机处理器经过与警告阈值对比得出此时为异常工作，则根据测得的异常工作参数值以及步骤三中预设工作参数类型与各区域内的低压接户变压器之间的映射关系，分别确定与每个异常的工作参数值匹配的工作低压接户变压器的所处位置并显示异常工作的低压接户变压器的区域编号及单项编号，区域编号及单项编号可帮助维修操作人员准确找到异常工作变压器的位置；

步骤五：针对确定的单个曾发生过异常工作的低压接户变压器，根据与其匹配的至少一个异常的工作参数值，确定与该低压接户变压器相关联的用电趋势，生成并传输预处理指令，在主机处理器中自动进行图表生成记录，由此图表内的各项工作参数值与该低压接户变压器所供电区域内的用电情况进行结合比较，可分析该低压接户变压器的功率大小是否符合该区域的用电使用情况，如果多次出现阈值警告的情况，可更换符合其区域内用电规律的低压接户变压器以保证供电安全。

传感装置1用于采集低压接户变压器工作过程中的工作参数值，根据该传感装置1采集的工作参数值，将工作参数值传输给匹配的采集装置2，采集装置2用于获取多个传感装置1传输的工作参数值，将获取的工作参数值传输到监测设备。

采集装置2包括电压采集模块，电压采集模块有两个，一个为低压侧电压采集模块，用于采集变压器低压侧的电压信息，另一个为高压侧电压采集模块，用于采集变压器高压侧的电压信息，在监测过程中，如低压侧电压采集模块采集到的电压信息参数正常，而高压侧采集模块采集到的电压信息参数异常，则首先与油温参数，振动幅值参数和声压、声功率参数进行比对计算，若振动幅值参数和声压、声功率参数均正常，则判定本变压器的上级变压器出现工作异常，从而导致本变压器的高压侧电压信息不正常，与本变压器工作无关，若振动幅值参数和声压、声功率参数其中有一项或多项参数不正常，则判定本变压器高压侧出现工作异常；如低压侧电压采集模块采集到的电压信息参数不正常，而高压侧采集模块采集到的电压信息参数正常，则首先与油温参数，振动幅值参数和声压、声功率参数进行比对计算，若振动幅值参数和声压、声功率参数均正常，则判定本变压器的上级变压器未出现工作异常，可从用户负载处查找变压器参数不正常的原因，若振动幅值参数和声压、声功率参数其中有一项或多项参数不正常，则判定本变压器低压侧出现工作异常，通过高压侧电压采集模块和低压侧电压采集模块同时监测，可以快速确定工作异常位置，从而保证检修人员快速确定问题所在，做到准确检修，缩短检修时间，尽快恢复供电。

油温采集模块，油温采集模块包括置于变压器内部的温度传感器，油温采集模块包括置于变压器内部的温度传感器，还包括气体色谱检测模块，气体色谱检测模块用于对变压器油的温度以及变压器油中甲烷、乙炔所占总烃的含量进行实时监测，在变压器中甲烷、乙炔所占总烃的含量正常范围为30%-70%，当检测到变压器中甲烷、乙炔所占总烃的含量不在正常范围之内时，则向主机处理器中发送不正常状态信号；

油温采集模块还包括补偿电路和转换电路两部分，其整体密封性能良好，结构紧凑，安装方便，精度高，功耗低电流输出型适合长距离传送，抗电磁干扰电路设计，保证油温采集模块在受到各种干扰下能够安全可靠的工作，适于现代电磁污染严重的环境使用，其广泛应用于冶金、机械、石油、电力、化工、压缩机、轻工、纺织、建材等自动化温度测控系统中。

振动幅值采集模块，振动幅值采集模块包括安装在变压器座上的接触式振动传感器，接触式振动传感器用于测试低压接户变压器壳体振动幅值并记录频谱，具体的，安装的振动接触式振动传感器测试低压接户变压器的壳体振动幅值并记录频谱，传感器与低压接户变压器的壳体间应连接牢固并有效绝缘，防止损坏测试仪器，并且其中各部位振动幅值的峰峰值应小于100μm。

该接触式振动传感器可直接连接分布式控制系统DCS、可编程逻辑控制器PLC或其它系统，是汽机、风机、压缩机、水泵、变电站等工厂设备振动测量的常用工件。

声压级、声功率级采集模块，声压级、声功率级采集模块包括噪声探头传感器，用于测试声压级、声功率级的数据与相应标准进行比对，将超标项进行标注，具体的，安装的噪声探头传感器用于测试声压级、声功率级及频谱，测试所得的数据传回主机处理器与相应标准值比对，将超标项进行标注，测试所得频谱与振动接触式振动传感器测试的频谱进行比对，若在两频谱中各频段分布一致、各频段分量所占比例差别不大于30%，则认为测试结果可以反映低压接户变压器的故障；若两频谱频段分布不一致、各频段分量差距大于30%，则认为测试结果无法反映低压接户变压器故障。

采集装置2选用综合性远程测控终端YR5203GPRSRTU，集模拟量采集、脉冲量采集、继电器控制、存储记录、RS-485串口串行通讯、短信和GPRS数据传输于一体的综合性数据监控终端，外形小巧美观，测量精确可靠，通过状态指示灯颜色的变换可以轻松获得终端所处的工作状态，操作调试十分简便，非常适合于各种环境下数据的采集和控制，广泛应用于水文监测、气象监测、环保监测、农业灌溉管理、环境数据控、管网监测等。

在此介绍的多个采集模块将采集到的工作参数值传输到采集装置2，采集装置2将接收到的工作参数值传输至监控中心，监控中心内的监测设备包括用于接收温度传感器的油温参数，进行计算处理并获得油温参数的特征值，与振动幅值参数建立联系，并将计算获得的油温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的主机处理器；

数据库用于储存和记录若干个不同区域内的低压接户变压器工作时的各项数据；

主机处理器和数据库能够进行集成路16路模拟信号采集(采集精度0.1％)、16路开关量/脉冲量采集、8继电器控制输出(支持触点断电保持)、4路RS485输入接口(支持透明传输)。各路模拟信号的输入通道支持带回差控制的高低超限报警，同时支持信号增幅、降幅超速报警。

通讯组件用于将低压侧电压采集模块、高压侧电压采集模块、油温采集模块、振动幅值采集模块采集到的各项参数通过无线网络或副信号线、主信号线传输到数据库中。

在对系统进行维护时，定时上下线数据传输，能够保证GPRS数据传输，终端连接不上自动复位、短信强制复位，掉线、断网自动重连，内置时钟，精确记时，通过专门的图形化配置工具进行参数配置并配备测试数据中心可供调试。

该方法可以全天候不间断进行在线监测，无论晴雨雷雪，均可实现数据的持续采集，数据具有连续性，使得供电维护人员对变压器的安全、能耗的历史分析和技术优化变得更加有效。所有数据实现无纸化记录，历史可查，可根据不同区域用电用户的用电需求定制各种分析报表和打印格式，使该系统更加人性化和实用性，真实有效的现场数据给政府、企业的管理上带来的可追溯、可衡量的标准，降低了管理的难度。降低环境对监测的影响，都可实现信号的远程无线采集，降低现场巡检的难度，提高巡检和参数记录的难度。大大降低人力成本，通过该系统的运用，减少了人员的投入，实现让更少的人管理更多的设备和安全领域。实现了防患于未然，该系统会对历史运行数据和安全警戒值进行扫描判断，当变化达到阈值时会自动通过手机短信方式通知维护人员，维护人员可以及时对设备和安全隐患进行处理。可以无缝兼容可编程逻辑控制器PLC、分布式控制系统DCS等系统信号，让维护人员用最少的投入实现智能的管理。同时，具有良好的功能扩展性，使得该系统能随时适应供电维护人员需求的变化，做到及时的调整和优化。实现对数据的加密，对用户数据的管理更加安全可靠，用电维护人员不会担心数据被劫持和破解。

综上，本发明不限于上述具体实施方式。本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的前提下，可做若干的更改和修饰。本发明的保护范围应以本发明的权利要求为准。

Claims (4)

1.一种变压器工作状态监测方法，其特征在于,包括

步骤一：对不同区域内的低压接户变压器进行区域编号，区域为若干个，再对每个区域内的多个低压接户变压器进行单项编号，不同类型的低压接户变压器采用不同的编号类型加以区别，在同一区域内的多个低压接户变压器分别由副信号线连接至同一区域内的总信号线上将数据传回数据库；

步骤二：数据库对于接收的采集装置传输的各项工作参数值进行储存和记录，工作参数值为该采集装置管理区域内的多个传感装置（1）在低压接户变压器正常运行过程中采集的数值，在此步骤中，用于采集低压接户变压器工作实际值的采集装置包括电压采集模块，油温采集模块，振动幅值采集模块，声压级、声功率级采集模块，电压采集模块有两个，一个为低压侧电压采集模块，另一个为高压侧电压采集模块；

步骤三：根据接收到的工作参数值，以及记录的工作参数值中每种工作参数的正常数值范围，结合低压接户变压器标准指导手册中规定的正常工作的各项数值，确定工作参数值的取值范围，将所述取值范围对应的范围值存入数据库内，并在主机处理器和数据库内设定此范围值为警告阈值；

步骤四：若同一区域或不同区域内的所述低压接户变压器的工作参数值中存在异常的工作参数值，主机处理器经过与警告阈值对比得出此时为异常工作，则根据测得的异常工作参数值以及预设的工作参数值类型与各区域内的低压接户变压器之间的映射关系，分别确定与每个异常的工作参数值匹配的低压接户变压器的所处位置并显示异常工作的低压接户变压器的区域编号及单项编号，区域编号及单项编号帮助维修操作人员准确找到异常工作低压接户变压器的位置；

步骤五：针对确定的单个曾发生过异常工作的低压接户变压器，根据与其匹配的至少一个异常的工作参数值，确定与该低压接户变压器相关联的用电趋势，生成并传输预处理指令，在主机处理器中自动进行图表生成记录，由此图表内的各项工作参数值与该低压接户变压器所供电区域内的用电情况进行结合比较，分析该低压接户变压器的功率大小是否符合该供电区域的用电使用情况，如果多次出现阈值警告的情况，将不符合用电规律的低压接户变压器更换为符合其供电区域内用电规律的低压接户变压器以保证供电安全。

2.如权利要求1所述的变压器工作状态监测方法，其特征在于：步骤一中，传感装置（1）用于采集低压接户变压器工作过程中的工作参数值，根据该传感装置（1）采集的工作参数值，将所述工作参数值传输给匹配的采集装置（2），采集装置（2）用于获取多个所述传感装置（1）传输的工作参数值，将获取的所述工作参数值传输到监测设备，所述监测设备具体包括主机处理器和数据库。

3.如权利要求1所述的变压器工作状态监测方法，其特征在于：步骤二中，低压侧电压采集模块用于采集低压接户变压器低压侧的电压信息,高压侧电压采集模块用于采集低压接户变压器高压侧的电压信息；

油温采集模块包括置于低压接户变压器内部的温度传感器，还包括气体色谱检测模块，所述气体色谱检测模块用于对变压器油的温度以及变压器油中甲烷、乙炔所占总烃的含量进行实时监测；

振动幅值采集模块包括安装在变压器座上的接触式振动传感器，接触式振动传感器用于测试低压接户变压器壳体振动幅值并记录频谱；

声压级、声功率级采集模块还包括噪声探头传感器，用于测试声压级、声功率级的数据与相应标准进行比对，将超标项进行标注。

4.如权利要求3所述的变压器工作状态监测方法，其特征在于：步骤三中，数据库用于储存和记录若干个不同区域内的低压接户变压器工作时的各项数据；

主机处理器用于接收温度传感器的油温参数，进行计算处理并获得油温参数的特征值，与振动幅值参数建立联系，并将计算获得的油温参数特征值与数据库中的标准特征值进行对比以确定低压接户变压器的运行状态；

通讯组件用于将低压侧电压采集模块、高压侧电压采集模块、油温采集模块、振动幅值采集模块采集到的各项参数通过无线网络传输到数据库中。