CN110568876A - 一种变电站设备运行监控系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种变电站设备运行监控系统，包括数据处理器、存储器、交互终端、温湿度监控模块、电流监控模块、电源、电压监控模块、安全设备监控模块和变压器温度传感降温装置，所述温湿度监控模块安装在配电站内，检测配电站内的温湿度，电流监控模块包括安装在配电站的设备上的若干个电流计，电压监控模块包括安装在配电站的设备上的若干个电压计，安全设备监控模块、温湿度监控模块、电流监控模块以及电压监控模块均为数据处理器连接，电源、存储器以及交互终端均为数据处理器连接，所述电源与冷气室电连接。本方案通过油气缸与节流装置实现联动，控制冷气流量，进而对降温室内的变压器油进行自动降温。

Description

一种变电站设备运行监控系统

技术领域

本发明涉及变压器温度控制装置，特别地，涉及一种变电站设备运行监控系统。

背景技术

变电站是改变电压的场所，为了把发电厂发出来的电能输送到较远的地方，必须把电压升高，变为高压电，到用户附近再按需要把电压降低，这种升降电压的工作靠变电站来完成。变电站中主要包括有一次设备和二次设备，一次设备中，主要由变压器、高压断路器、隔离开关、母线、避雷器、电容器、电抗器组成，二次设备主要由继电保护装置、自动装置、测控装置、计量装置。其中，变压器是变电站的主要设备，变压器的性能决定了变电站是否能安全稳定运行，由于变压器运行会产生铜耗和铁耗，使得变压器线圈周围的油温迅速升高，如果不采取迅速有效的降温措施，会导致内部线路短路，由此引发电力线路中断和设备损坏，造成经济损失。

变压器的腔室内充满了变压器油，变压器油是石油的一种分馏产物，它的主要成分是烷烃,环烷族饱和烃，芳香族不饱和烃等化合物，被注入变压器的金属壳内起到散热、绝缘以及灭弧的作用，传统的降温装置是通过温度传感器实时传输油温值，通过对传感器采集到的数据进行数值转换，然后主控制器通过对数据进行处理，进而产生控制信号，通过降温设备对变压器油采取降温措施，目前工业上采用的测温元件多采用铂电阻，而铂电阻的阻值随温度变化的曲线是非线性的，不易预测和计算，且其测温精度和稳定性易受强磁场的干扰。

发明内容

本发明的目的是解决通过电子元器件测得的变压器油温测量不准导致的变压器得不到有效降温的问题，提出了一种变电站设备运行监控系统，该装置通过变压器油温度升高导致的变压器油体积膨胀驱动活塞，通过活塞与节流装置实现联动，节流装置控制节流器的开合度，从而对降温室内的变压器油进行降温，该装置结构简单，实用性强，具有很好的应用前景。

为实现上述技术目的，本发明提供的一种技术方案是，一种变电站设备运行监控系统包括数据处理器、存储器、交互终端、温湿度监控模块、电流监控模块、电源、电压监控模块、安全设备监控模块和变压器温度传感降温装置；

交互终端用于对现场设备进行调试，与数据处理器电连接；

所述温湿度监控模块安装在配电站内，检测配电站内的温湿度；

电流监控模块包括安装在配电站的设备上的若干个电流计，检测配电站设备的电流；

电压监控模块包括安装在配电站的设备上的若干个电压计，检测配电站设备的电压；

安全设备监控模块包括除湿器运行监控模块、排风扇监控模块以及安防门监控模块，所述湿器运行监控模块、排风扇监控模块以及安防门监控模块均与数据处理器电连接；

温湿度监控模块、电流监控模块以及电压监控模块均与数据处理器连接，电源、存储器以及交互终端均与数据处理器连接；

所述变压器温度传感降温装置包括降温室、冷气室和节流装置，所述降温室通过油管与变压器壳体连接形成密封循环回路，所述冷气室通过冷气管与降温室连接形成密封循环回路，所述节流装置的一端与变压器的导出油管密封连接，节流装置的另一端与气管密封连接，所述电源与冷气室电连接。

本方案中，变压器通过油管与降温室密封连接，油管在降温室内呈网状布置，冷气室通过冷气管与降温室密封连接，通过不断的使冷气在降温室内实现循环，可以对降温室内的变压器油降温，节流装置与冷气管密封连接，通过控制冷气管的冷气流量，可以控制降温室内地变压器油的降温效率，通过温度的变化导致变压器油的体积膨胀作为活塞的驱动力，使得节流装置与油气缸实现联动，该装置结构简单，实用性强，可以有效控制变压器油温的变化，使其稳定在变压器安全运行范围内，保障电力系统安全。

所述节流装置包括油气缸，传动装置、固定支架以及节流阀，所述油气缸固定安装在油管上，所述传动装置固定安装在固定支架上，所述油气缸与传动装置实现联动，所述传动装置与节流阀实现联动；所述油气缸包括有第一活塞头、第二活塞头和中间部，变压器的下端侧面设置有导油口，导油口处设置有油管，所述中间部套接在油管端口处，所述第一活塞头滑动连接于油管内壁，所述第二活塞头的下端与传动装置联动。所述的传动装置包括有第一齿条、第一齿轮、第二齿轮、第三齿轮以及第二齿条，所述第一齿条的上端与第二活塞头的下端固定连接，所述的第一齿条的侧面设置有匹配第一齿轮的啮合齿，所述第一齿条与第一齿轮啮合，所述第一齿轮与第二齿轮啮合，所述第二齿轮与第三齿轮啮合，所述第二齿条的一侧面设置有匹配第三齿轮的啮合齿，所述第三齿轮与第二齿条啮合，所述第二齿条的另一侧面设置有若干滑轮，所述固定架的竖直侧面设置有匹配滑轮的滑轨，所述第二齿条与固定架滑动连接；所述第二齿条的上端设置有上限位挡块，所述第二齿条的下端设置有下限位挡块，所述固定支架上下两端均设置有允许第二齿条上下移动的通孔，所述通孔的直径小于上、下限位挡块的尺寸，所述下限位挡块与节流阀可拆卸连接。

本方案中，油气缸的第一活塞头设置要油管内，与油管内壁紧密贴合；第二活塞头与第一齿条固定连接，中间部固定在油管端口，使得第一活塞头与第二活塞头实现联动，第一齿条与第一齿轮啮合，第一齿轮与第二齿轮啮合，第二齿轮与第三齿轮啮合，第三齿轮与第二齿条啮合，当第二活塞头带动第一齿条上下移动，第二齿条响应的上下移动，从而驱动节流阀中的节流器动作，实现节流的功能，该装置运用物理上的力学传动，通过变压器油体积随温度的变化，油体积膨胀推动油气缸运动，进而控制冷气管内的冷气流量，得到不同的降温效果，实现自动调温。

所述节流阀密封安装在冷气管道上，所述的节流阀包括腔体、端部、第三齿条以及节流器，所述腔体和端部固定连接，所述节流器固定安装在腔体内，所述端部和腔体连接处设置有用于第三齿条上下移动的开口，所述第三齿条的上端设置有外螺纹，所述下挡块设置有内螺纹，所述第三齿条与下挡块螺纹连接，所述第三齿条的下端贯穿开口与节流器传动连接。

本方案中，第三齿条与第二齿条可拆卸连接，第二齿条的移动可以带动第三齿条的移动，第三齿条的移动可以带动节流器的开闭，实现节流，第二齿条通过滑轮延滑道方向移动，保证了第二齿条上下移动位置不偏离了，进而保证第三齿条与第四齿轮和第五齿轮完全啮合，保证节流器无故障动作。

所述的节流器包括第一开合部和第二开合部，所述第一开合部包括第四齿轮、第一合叶以及第一支架，所述第四齿轮转动安装在第一支架的上端，所述第一合叶的尾端部与第四齿轮的一个凸起固定连接，所述第一合叶的顶端部与腔体内壁抵触，所述第一合叶的尾端面与第一支架侧面固定连接；所述第二开合部包括第五齿轮、第二合叶以及第二支架，所述第五齿轮转动安装在第二支架的上端，所述第二合叶的尾端部与第五齿轮的一个凸起固定连接，所述第二合叶的顶端部与腔体内壁抵触，所述第二合叶的尾端面与第二支架侧面固定连接。

本方案中，由于第三齿条的两端面都设置有用于啮合的凸起，所以第三齿条可以带动第四齿轮和第五齿轮转动，第四齿轮和第五齿轮转动，可以控制第一合叶和第二合叶的开闭，实现节流。

所述第三齿条的两侧面均设置有用于和第四齿轮和第五齿轮啮合的啮合齿，所述第三齿条与第四齿轮和第五齿轮啮合。

本方案中，第四齿轮和第五齿轮对称传动，提高合叶的机动性，提升节流效率。

所述的第一支架竖直侧壁与第二支架的竖直侧壁之间形成半封闭式的槽道，所述槽道内填充有用于润滑和油封作用的密封油。

本方案中，槽道内填充有密封油，具有密封和润滑的作用。

所述开口处设置有密封件，所述密封件内设置有储油腔，所述储油腔内填充有密封油。

本方案中，储油腔内填充的密封油避免节流阀内的冷气泄露，并且对第三齿条均有润滑作用，保证上下移动的流畅性。

所述变压器侧壁设置有支撑件，所述油气缸的中间部与支撑件通过抱箍固定。

本方案中，由于中间部与油管端口套接，如果不牢固会导致油气缸动作失去平衡，更坏的结果是导致变压器油泄露，因此在变压器外壳的侧壁设置支撑件，中间部与支撑件通过抱箍固定，具有稳定可靠的优点。

本发明的有益效果：本技术方案通过变压器油温度升高导致的变压器油体积膨胀驱动活塞，通过活塞与节流装置实现联动，节流装置控制节流器的开合度，从而控制冷气流量，进而对降温室内的变压器油进行自动降温，该装置结构简单，实用性强，具有很好的应用前景。

附图说明

图1为一种变电站设备运行监控系统的结构框图。

图2为一种变电站设备运行监控系统的变压器温度传感降温装置结构示意图。

图3为一种变压器温度传感降温装置的节流装置结构示意图。

图4为节流装置的节流阀的第一状态结构示意图。

图5为节流装置的节流阀的第二状态结构示意图。

图中标记说明：1-变压器壳体、2-降温室、3-冷气室、4-节流装置、5-节流阀、6-变压器温度传感降温装置、41-油气缸、42-第一齿条、43-第一齿轮、44-第二齿轮、45-第三齿轮、46-第二齿条、47-固定架、48-支撑件、49-第三齿条、51-第四齿轮、52-第一合叶、53-第一支架、54-第五齿轮、55-第二合叶、56-第二支架、57-槽道、58-端部、59-腔体、71-数据处理器、72-电源、73-温湿度监控模块、74-电流监控模块、75-电压监控模块、76-存储器、77-交互终端、78安全设备监控模块、411-第一活塞头、412-中间部、413-第二活塞头、581-密封件、582-储油腔。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案以及优点更加清楚明白，下面结合附图和实施例对本发明作进一步详细说明，应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅是本发明的一种最佳实施例，仅用以解释本发明，并不限定本发明的保护范围，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。

实施例，图1为一种变电站设备运行监控系统的结构框图，一种变电站设备运行监控系统，由数据处理器71、存储器76、交互终端77、温湿度监控模块73、电流监控模块74、电源72、电压监控模块75、安全设备监控模块78、和变压器温度传感降温装置6组成，安全设备监控模块78包括除湿器运行监控模块、排风扇监控模块以及安防门监控模块，除湿器运行监控模块、排风扇监控模块以及安防门监控模块均与数据处理器电连接；除湿器和排风扇配合使用可以使得变电室内空气流通和干燥，保证各一次设备和二次设备的安全运行，安防门监控模块可以避免非电力维修人员进入室内造成的设备损坏或人员伤害；温湿度监控模块73安装在配电站内，检测配电站内的温湿度，电流监控模块74包括安装在配电站的设备上的若干个电流计，检测配电站设备的电流，电压监控模块75包括安装在配电站的设备上的若干个电压计，检测配电站设备的电压，温湿度监控模块、电流监控模块74以及电压监控模块75均为数据处理器71连接，电源72、存储器76以及交互终端77均为数据处理器71连接，存储器76存储故障信息，交互终端77方便现场检修人员查看历史故障数据，并对监控系统进行调试和维护，微处理器采用 stm32f103型号单片机，该型号单片机能够在恶劣环境下持续工作并能够保证高效稳定的性能，温湿度监控模块采用英斯特科技有限公司生产的TH40W温湿度记录仪，功耗低，具有优良的检测性能。

如图2所示，是一种变电站设备运行监控系统的变压器温度传感降温装置结构示意图，变压器温度传感降温装置6由降温室2、冷气室3和节流装置4组成，降温室通过油管与变压器壳体1连接形成密封循环回路，电源72与冷气室3电连接，为冷气室设备运行提供电能；冷气室3通过冷气管与降温室2连接形成密封循环回路，节流装置4的一端与变压器的导出油管密封连接，节流装置4的另一端与气管密封连接，油管在降温室2内呈网状布置，通过不断的使冷气在降温室2内实现循环，可以对降温室2内的变压器油降温，节流装置4与冷气管密封连接，通过控制冷气管的冷气流量，可以控制降温室2内地变压器油的降温效率，通过温度的变化导致变压器油的体积膨胀作为活塞的驱动力，使得节流装置4与油气缸41实现联动，该装置结构简单，实用性强，可以有效控制变压器油温的变化，使其稳定在变压器安全运行范围内，保障电力系统安全。

图3为一种变压器温度传感降温装置的节流装置结构示意图，节流装置4由油气缸41、第一齿条42、第一齿轮43，第二齿轮44、第三齿轮45、第二齿条46，固定架47以及节流阀5组成；第一齿轮43、第二齿轮44、第三齿轮45均安装在固定架47上，油气缸41由有第一活塞头411，第二活塞头413和中间部412组成，中间部412套接在油管端口处，考虑到中间部412与油管端口套接不牢固会导致油气缸41动作失去平衡的问题，更坏的结果是导致变压器油泄露，因此在变压器外壳的侧壁设置支撑件48，中间部412与支撑件48通过抱箍（未示出）固定，可以避免该弊端；第一活塞头411滑动连接于油管内壁并与油管内壁紧密贴合，第二活塞头413的下端固定连接有第一齿条42，第一齿条42与第一齿轮43啮合，第一齿轮43与第二齿轮44啮合，第二齿轮44与第三齿轮45啮合，第三齿轮45与第二齿条46啮合，第二齿条46下端连接有节流阀5，节流阀5安装在冷气管上；第一活塞头411与第二活塞头413可以实现联动，当第二活塞头413带动第一齿条42上下移动，第二齿条46响应的上下移动，从而驱动节流阀5中的节流器动作，实现节流的功能，固定架47的侧面设置有滑道（未示出），第二齿条46的侧面设置有滑轮（未示出），所述第二齿条46通过滑轮（未示出）延滑道（未示出）方向移动，保证了第二齿条46上下移动位置不偏离了，进而保证第三齿条49与第四齿轮51和第五齿轮54完全啮合，保证节流器无故障动作；该装置运用物理上的力学传动，通过变压器油体积随温度的变化，油体积膨胀推动油气缸41运动，进而控制冷气管内的冷气流量，得到不同的降温效果，实现自动调温。

图4为节流装置的节流阀的第一状态结构示意图，节流阀5由腔体59、端部58、第三齿条49以及节流器组成，腔体59和端部58固定连接，节流器固定安装在腔体59内，端部58和腔体59连接处设置有用于第三齿条49上下移动的开口，开口处设置有密封件581，密封件581内设置有储油腔582，所述储油腔582内填充有密封油。储油腔582内填充的密封油避免节流阀5内的冷气泄露，并且对第三齿条49均有润滑作用，保证上下移动的流畅性；第三齿条49的上端与第二齿条46的下端可螺纹连接，第三齿条49的下端与节流器传动连接，第二齿条46的移动可以带动第三齿条49的移动，第三齿条49的移动可以带动节流器的开闭，实现节流。

节流器由第一开合部和第二开合部组成，第一开合部由第四齿轮51、第一合叶52以及第一支架53组成，第四齿轮51转动安装在第一支架53的上端，第一合叶52的尾端与第四齿轮51的一个凸起固定连接，第一合叶52的一端面与支架侧面固定连接，第二开合部由第五齿轮54、第二合叶55以及第二支架56组成，第五齿轮54转动安装在第二支架56的上端，第二合叶55的尾端与第五齿轮54的一个凸起固定连接，所述第二合叶55的一端面与支架侧面固定连接。由于第三齿条49的两端面都设置有用于啮合的凸起，所以第三齿条49可以带动第四齿轮51和第五齿轮54转动，第四齿轮51和第五齿轮54转动，可以控制第一合叶52和第二合叶55的开闭，实现节流，第一支架53与第二支架56之间形成槽道57，槽道57内填充有密封油，具有密封和润滑的作用。

初始状态下，变压器油体积膨胀最大，第一齿条42下行最低位置，导致第三齿条49上升最高位置，节流器合叶不动作，此时，节流阀5开合最大，冷气流量最大，可以实现快速降温。

图5为节流装置的节流阀的第二状态结构示意图，当变压器停止运行或者油温降温到最初温度时，第一齿条42上行最高位置，导致第三齿条49下最高位置，节流器合叶完全展开，此时，节流阀5完全闭合，冷气流量为零，降温室2内不进行降温操作；当变压器工作，变压器油温度逐渐升高，导致变压器油体积膨胀，推动油气缸41运动，第二活塞头413下行，导致第三齿条49逐渐上升，合叶逐渐收合，冷气流量逐渐变大，降温效果逐渐增强，可知，通过温度导致的变压器油体积变化，通过节流装置4实现与冷气流量之间的联动，动态的对变压器油进行自动降温，降温效果明显。

以上所述之具体实施方式为本发明一种变电站设备运行监控系统的较佳实施方式，并非以此限定本发明的具体实施范围，本发明的范围包括并不限于本具体实施方式，凡依照本发明之形状、结构所作的等效变化均在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种变电站设备运行监控系统，其特征是，包括数据处理器、存储器、交互终端、温湿度监控模块、电流监控模块、电源、电压监控模块、安全设备监控模块和变压器温度传感降温装置；

所述温湿度监控模块安装在配电站内，检测配电站内的温湿度；

电流监控模块包括安装在配电站的设备上的若干个电流计，检测配电站设备的电流；

电压监控模块包括安装在配电站的设备上的若干个电压计，检测配电站设备的电压；

安全设备监控模块包括除湿器运行监控模块、排风扇监控模块以及安防门监控模块，所述湿器运行监控模块、排风扇监控模块以及安防门监控模块均与数据处理器电连接；

交互终端用于对现场设备进行调试，与数据处理器电连接；

温湿度监控模块、电流监控模块以及电压监控模块均与数据处理器连接，电源、存储器以及交互终端均与数据处理器连接；

所述变压器温度传感降温装置包括降温室、冷气室和节流装置，所述降温室通过油管与变压器壳体连接形成密封循环回路，所述冷气室通过冷气管与降温室连接形成密封循环回路，所述节流装置的一端与变压器的导出油管密封连接，节流装置的另一端与气管密封连接，所述电源与冷气室电连接。

2.根据权利要求1所述的一种变电站设备运行监控系统，其特征在于，所述节流装置包括油气缸，传动装置、固定支架以及节流阀，所述油气缸固定安装在油管上，所述传动装置固定安装在固定支架上，所述油气缸与传动装置实现联动，所述传动装置与节流阀实现联动。

3.根据权利要求2所述的一种变电站设备运行监控系统，其特征在于，所述油气缸包括有第一活塞头、第二活塞头和中间部，变压器的下端侧面设置有导油口，导油口处设置有油管，所述中间部套接在油管端口处，所述第一活塞头滑动连接于油管内壁，所述第二活塞头的下端与传动装置联动。

4.根据权利要求3所述的一种变电站设备运行监控系统，其特征在于，所述的传动装置包括有第一齿条、第一齿轮、第二齿轮、第三齿轮以及第二齿条，所述第一齿条的上端与第二活塞头的下端固定连接，所述的第一齿条的侧面设置有匹配第一齿轮的啮合齿，所述第一齿条与第一齿轮啮合，所述第一齿轮与第二齿轮啮合，所述第二齿轮与第三齿轮啮合，所述第二齿条的一侧面设置有匹配第三齿轮的啮合齿，所述第三齿轮与第二齿条啮合，所述第二齿条的另一侧面设置有若干滑轮，所述固定架的竖直侧面设置有匹配滑轮的滑轨，所述第二齿条与固定架滑动连接；所述第二齿条的上端设置有上限位挡块，所述第二齿条的下端设置有下限位挡块，所述固定支架上下两端均设置有允许第二齿条上下移动的通孔，所述通孔的直径小于上、下限位挡块的尺寸，所述下限位挡块与节流阀可拆卸连接。

5.根据权利要求4所述的一种变电站设备运行监控系统，其特征在于，所述节流阀密封安装在冷气管道上，所述的节流阀包括腔体、端部、第三齿条以及节流器，所述腔体和端部固定连接，所述节流器固定安装在腔体内，所述端部和腔体连接处设置有用于第三齿条上下移动的开口，所述第三齿条的上端设置有外螺纹，所述下挡块设置有内螺纹，所述第三齿条与下挡块螺纹连接，所述第三齿条的下端贯穿开口与节流器传动连接。

6.根据权利要求5所述的一种变电站设备运行监控系统，其特征在于，所述的节流器包括第一开合部和第二开合部，所述第一开合部包括第四齿轮、第一合叶以及第一支架，所述第四齿轮转动安装在第一支架的上端，所述第一合叶的尾端部与第四齿轮的一个凸起固定连接，所述第一合叶的顶端部与腔体内壁抵触，所述第一合叶的尾端面与第一支架侧面固定连接；所述第二开合部包括第五齿轮、第二合叶以及第二支架，所述第五齿轮转动安装在第二支架的上端，所述第二合叶的尾端部与第五齿轮的一个凸起固定连接，所述第二合叶的顶端部与腔体内壁抵触，所述第二合叶的尾端面与第二支架侧面固定连接。

7.根据权利要求5所述的一种变电站设备运行监控系统，其特征在于，所述第三齿条的两侧面均设置有用于和第四齿轮和第五齿轮啮合的啮合齿，所述第三齿条与第四齿轮和第五齿轮啮合。

8.根据权利要求6所述的一种变电站设备运行监控系统，其特征在于，所述的第一支架竖直侧壁与第二支架的竖直侧壁之间形成半封闭式的槽道，所述槽道内填充有用于润滑和油封作用的密封油。

9.根据权利要求5所述的一种变电站设备运行监控系统，其特征在于，所述开口处设置有用于放置冷气泄露的密封件，所述密封件内设置有储油腔，所述储油腔内填充有具有润滑和油封作用的密封油。

10.根据权利要求3所述的一种变电站设备运行监控系统，其特征在于，所述变压器侧壁设置有支撑件，所述油气缸的中间部与支撑件通过抱箍固定。