CN113472064A - 一种变压器运行安全监控的方法及系统 - Google Patents

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赵坚
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陈梁远
饶夏锦
余长厅
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颜海俊
苏毅
潘绍明
李锐
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Abstract

本发明公开了一种变压器运行安全监控的方法及系统，其方法包括：数据库服务器向变压器负荷管理终端发送变压器负荷采集指令，所述变压器负荷智能管理终端安装在户内控制柜上；变压器负荷管理终端基于所述采集指令触发户外控制柜采集信号和远动机采集信号；所述变压器负荷智能管理终端集成有变压器热点温度高精度快速估计模型算法，基于变压器的三相高中低电压信息、变压器的三相高中低电流信息、变压器顶油温度值、变压器有载开关档位信号、现场环境信号、变压器散热器上下油管壁的温度数据计算出变压器的热点温度、线油温差指标。本发明实施例实现对变压器热点温度等有效监测，并提供安全运行监测保障。

Description

一种变压器运行安全监控的方法及系统
技术领域
本发明涉及变压器技术领域，尤其涉及一种变压器运行安全监控的方法及系统。
背景技术
电力变压器是电网中应用最广泛的设备，一旦它因故障停止运行，将威胁整个电网的安全运行。变压器的热点温度是指其运行时内部的最高温度，是评判变压器是否处于安全运行状态的重要指标。《GBT 1094.7-2008电力变压器第7部分：油浸式电力变压器负载导则》(下称《负载导则》)给出了变压器过负荷运行的最低温度限值，顶油温度为105℃，热点温度为140℃。油浸式电力变压器在运行时要确保其内部温度指标不超过上述限值，才能保证变压器热寿命不损失。《负载导则》还给出了变压器在严苛环境条件(无风，光照极强)下绘制的运行负载曲线图，展示变压器在不同环境温度与起始负荷状态下能安全运行的时间，在制定变压器运行规程时要据此安排变压器运行方式。随着电网电压等级的提高和供电需求的增加，变压器的电压等级和容量也在增加，变压器的漏磁场强度随着其容量的增大而増大，由此产生的涡流损耗和杂散损耗也随之增大，最终可能引发绕组过热问题。由于缺乏对变压器热点温度、绕组温度的有效监测手段，变压器安全运行将面临风险。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，本发明提供了一种变压器运行安全监控的方法及系统，解决现有变压器动态负荷管理的所存在的问题，实现对变压器热点温度等有效监测，并提供安全运行监测保障。
为了解决上述问题，本发明提出了一种变压器运行安全监控的方法，所述方法包括：
数据库服务器向变压器负荷管理终端发送变压器负荷采集指令，所述变压器负荷智能管理终端安装在户内控制柜上；
变压器负荷管理终端基于所述采集指令触发户外控制柜采集信号和远动机采集信号，并将所述户外控制柜采集信号发送至户外控制柜，并将远动机采集信号发送至远动机；
所述户外控制柜基于所述户外控制柜采集信号触发微气象监测装置采集变压器所处的现场环境信号，并获取所述现场环境信号；以及基于所述户外控制柜采集信号触发设置在变压器散热器上下油管壁处的若干个温度传感器采集温度数据，并获取温度数据；所述户外控制柜通过信号传输光缆与户内控制柜通信，将现场环境信号、变压器散热器上下油管壁的温度数据送至户内控制柜；
所述远动机基于所述远动机采集信号触发远动机获取变压器的三相高中低电压信息、变压器的三相高中低电流信息、变压器顶油温度值、变压器有载开关档位信号，并将所述变压器的三相高中低电压信息、变压器的三相高中低电流信息、变压器顶油温度值、变压器有载开关档位信号发送至户内控制柜；
所述变压器负荷智能管理终端集成有变压器热点温度高精度快速估计模型算法，基于变压器的三相高中低电压信息、变压器的三相高中低电流信息、变压器顶油温度值、变压器有载开关档位信号、现场环境信号、变压器散热器上下油管壁的温度数据计算出变压器的热点温度、线油温差指标，并将所计算出的热点温度、线油温差指标信息发送给数据库服务器。
所述方法还包括：所述数据库服务器基于变压器运行安全监控软件系统集中展示数据，并给出当前变压器负载安全运行时间、N-1安全运行时间、1.5倍额定负载安全运行时间、30分钟安全负载信息，所述变压器运行安全监控软件系统供用户基于Web客户端访问存储在数据库服务器上的数据。
所述变压器负荷智能管理终端基于变压器热点温度高精度快速估计模型算法计算出变压器的温度负荷状态时，生成自动轮换投切控制指令，并将所述自动轮换投切控制指令基于户外控制柜下发到冷却控制系统；
所述冷却控制系统基于所述自动轮换投切控制指令对冷却控制系统进行自动轮换投切控制。
所述冷却控制系统包括：冷却器和主变冷却器控制端子箱，所述冷却器基于温度信号电缆连接着户外控制柜，所述冷却器基于电源电缆连接着所述主变冷却器控制端子箱，所述主变冷却器控制端子箱基于信号电缆连接着所述户外控制柜。
所述方法还包括：所述数据库服务器基于变压器热点温度、温升特性及实时监测的变电站微气象参数、变压器运行参数实现变压器负荷调控优化，计算变压器在当前运行工况下负载率的安全利用率和运行容量利用率。
所述微气象监测装置基于设置的超声波风速计测量现场环境的风速。
所述户外控制柜采用模拟量采集模块将分散的现场数据点的模拟量经AD变换传输至户内控制柜。
所述微气象监测装置基于设置的有光照强度测试仪测量现场环境的光照度。
所述微气象监测装置基于设置的温度传感器测量环境温度数据。
相应的，本发明还提出了一种变压器运行安全监控的系统，其特征在于，所所述系统用于执行以上所述的方法。
本发明实施例可以通过变压器运行安全监控方法及系统，通过数据库服务器触发相应的采集指令，再通过微气象监测装置获取环境信号，基于设置的温度传感器获取不同的温度数据，通过运动机获取变压器相关数据，实现变压器热点温度的高精度快速估计、过负荷能力评估，直观展示每台变压器合理变送容量，从而方便用户管理，满足不同用户需求，实现变压器负荷的安全可靠的运行管理策略。
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的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
图1是本发明实施例中的变压器运行安全监控的系统结构示意图；
图2是本发明实施例中的变压器运行安全监控的方法流程图。
具体实施方式
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作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
图1示出了本发明实施例中的变压器运行安全监控系统结构示意图，所述系统包括：微气象监测装置、若干个温度传感器、远动机、户外控制柜、户内控制柜、数据库服务器等。
微气象监测装置，用于采集变压器所处的现场环境信号，并将现场环境信号发送至户外控制柜，这里的微气象监测装置采集现场环境信号，比如风速，光照，环境温度等等数据。
若干个温度传感器，所述温度传感器设置在变压器散热器上下油管壁处，通过电缆将所采集的温度数据发送至户外控制柜，该温度传感器采用二极管温度计测量温度。
远动机，用于获取变压器的三相高中低电压信息、变压器的三相高中低电流信息、变压器顶油温度值、变压器有载开关档位信号，并将所述变压器的三相高中低电压信息、变压器的三相高中低电流信息、变压器顶油温度值、变压器有载开关档位信号发送至户外控制柜。
户外控制柜，通过信号传输光缆与户内控制柜通信，将现场环境信号、变压器散热器上下油管壁的温度数据送至户内控制柜。
户内控制柜，所述户内控制柜安装有变压器负荷智能管理终端，所述变压器负荷智能管理终端集成有变压器热点温度高精度快速估计模型算法，基于变压器的三相高中低电压信息、变压器的三相高中低电流信息、变压器顶油温度值、变压器有载开关档位信号、现场环境信号、变压器散热器上下油管壁的温度数据计算出变压器的热点温度、线油温差指标。
数据库服务器，用于接收户外控制柜所计算出的热点温度、线油温差指标信息。
所述数据库服务器安装有变压器运行安全监控软件系统，可集中展示数据，并给出当前变压器负载安全运行时间、N-1安全运行时间、1.5倍额定负载安全运行时间、30分钟安全负载信息，所述变压器运行安全监控软件系统供用户基于Web客户端访问存储在数据库服务器上的数据。
冷却控制系统，所述冷却控制系统与户外控制柜基于信号电缆连接着，所述冷却控制系统受控于户外控制柜下发指令对冷却控制系统进行自动轮换投切控制。
所述冷却控制系统包括：冷却器和主变冷却器控制端子箱，所述冷却器基于温度信号电缆连接着户外控制柜，所述冷却器基于电源电缆连接着所述主变冷却器控制端子箱，所述主变冷却器控制端子箱基于信号电缆连接着所述户外控制柜。
所述数据库服务器基于变压器热点温度、温升特性及实时监测的变电站微气象参数、变压器运行参数实现变压器负荷调控优化，计算变压器在当前运行工况下负载率的安全利用率和运行容量利用率。
所述微气象监测装置上设置有超声波风速计，所述超声波风速计用于测量现场环境的风速。
所述微气象监测装置上设置有光照强度测试仪，所述光照强度测试仪用于测量现场环境的光照度，该光照强度测试仪测量光谱范围在300nm到3000nm之间，光照测试范围在0到2000W/m2之间，光照测量非线性误差低于≤3％。
所述微气象监测装置上设置有温度传感器，所述温度传感器用于测量环境温度数据。
所述户外控制柜采用模拟量采集模块将分散的现场数据点的模拟量经AD变换传输至户内控制柜。
所述远动机与所述变压器负荷管理终端之间支持IEC103、IEC104、IEC61850、CDT等标准协议进行数据通信。
图2示出了本发明实施例中的变压器运行安全监控的方法流程图，基于图1所示系统，该方法包括以下步骤：
S101、数据库服务器向变压器负荷管理终端发送变压器负荷采集指令，所述变压器负荷智能管理终端安装在户内控制柜上；
S102、变压器负荷管理终端基于所述采集指令触发户外控制柜采集信号和远动机采集信号，并将所述户外控制柜采集信号发送至户外控制柜，并将远动机采集信号发送至远动机；
S103、所述户外控制柜现场环境信号、变压器散热器上下油管壁的温度数据送至户内控制柜；
具体的，所述户外控制柜基于所述户外控制柜采集信号触发微气象监测装置采集变压器所处的现场环境信号，并获取所述现场环境信号；以及基于所述户外控制柜采集信号触发设置在变压器散热器上下油管壁处的若干个温度传感器采集温度数据，并获取温度数据；所述户外控制柜通过信号传输光缆与户内控制柜通信，将现场环境信号、变压器散热器上下油管壁的温度数据送至户内控制柜。
具体的，所述微气象监测装置基于设置的超声波风速计测量现场环境的风速。
具体的，所述微气象监测装置基于设置的有光照强度测试仪测量现场环境的光照度。
具体的，所述微气象监测装置基于设置的温度传感器测量环境温度数据。
具体的，所述户外控制柜采用模拟量采集模块将分散的现场数据点的模拟量经AD变换传输至户内控制柜。
S104、远动机将所述变压器的三相高中低电压信息、变压器的三相高中低电流信息、变压器顶油温度值、变压器有载开关档位信号发送至户内控制柜；
具体的，所述远动机基于所述远动机采集信号触发远动机获取变压器的三相高中低电压信息、变压器的三相高中低电流信息、变压器顶油温度值、变压器有载开关档位信号，并将所述变压器的三相高中低电压信息、变压器的三相高中低电流信息、变压器顶油温度值、变压器有载开关档位信号发送至户内控制柜；
S105、变压器负荷智能管理终端计算出变压器的热点温度、线油温差指标；
具体的，所述变压器负荷智能管理终端集成有变压器热点温度高精度快速估计模型算法，基于变压器的三相高中低电压信息、变压器的三相高中低电流信息、变压器顶油温度值、变压器有载开关档位信号、现场环境信号、变压器散热器上下油管壁的温度数据计算出变压器的热点温度、线油温差指标，并将所计算出的热点温度、线油温差指标信息发送给数据库服务器。
S106、数据库服务器接收所计算出的热点温度、线油温差指标信息。
需要说明的是，该数据库服务器基于变压器运行安全监控软件系统集中展示数据，并给出当前变压器负载安全运行时间、N-1安全运行时间、1.5倍额定负载安全运行时间、30分钟安全负载信息，所述变压器运行安全监控软件系统供用户基于Web客户端访问存储在数据库服务器上的数据。
需要说明的是，变压器负荷智能管理终端基于变压器热点温度高精度快速估计模型算法计算出变压器的温度负荷状态时，生成自动轮换投切控制指令，并将所述自动轮换投切控制指令基于户外控制柜下发到冷却控制系统；所述冷却控制系统基于所述自动轮换投切控制指令对冷却控制系统进行自动轮换投切控制。
所述冷却控制系统包括：冷却器和主变冷却器控制端子箱，所述冷却器基于温度信号电缆连接着户外控制柜，所述冷却器基于电源电缆连接着所述主变冷却器控制端子箱，所述主变冷却器控制端子箱基于信号电缆连接着所述户外控制柜。
需要说明的是，该数据库服务器基于变压器热点温度、温升特性及实时监测的变电站微气象参数、变压器运行参数实现变压器负荷调控优化，计算变压器在当前运行工况下负载率的安全利用率和运行容量利用率。本发明实施例可以通过变压器运行安全监控方法及系统，通过数据库服务器触发相应的采集指令，再通过微气象监测装置获取环境信号，基于设置的温度传感器获取不同的温度数据，通过运动机获取变压器相关数据，实现变压器热点温度的高精度快速估计、过负荷能力评估，直观展示每台变压器合理变送容量，从而方便用户管理，满足不同用户需求，实现变压器负荷的安全可靠的运行管理策略。
以上对本发明实施例进行了详细介绍，本文中采用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (10)

1.一种变压器运行安全监控的方法，其特征在于，所述方法包括：
数据库服务器向变压器负荷管理终端发送变压器负荷采集指令，所述变压器负荷智能管理终端安装在户内控制柜上；
变压器负荷管理终端基于所述采集指令触发户外控制柜采集信号和远动机采集信号，并将所述户外控制柜采集信号发送至户外控制柜，并将远动机采集信号发送至远动机；
所述户外控制柜基于所述户外控制柜采集信号触发微气象监测装置采集变压器所处的现场环境信号，并获取所述现场环境信号；以及基于所述户外控制柜采集信号触发设置在变压器散热器上下油管壁处的若干个温度传感器采集温度数据，并获取温度数据；所述户外控制柜通过信号传输光缆与户内控制柜通信，将现场环境信号、变压器散热器上下油管壁的温度数据送至户内控制柜；
所述远动机基于所述远动机采集信号触发远动机获取变压器的三相高中低电压信息、变压器的三相高中低电流信息、变压器顶油温度值、变压器有载开关档位信号，并将所述变压器的三相高中低电压信息、变压器的三相高中低电流信息、变压器顶油温度值、变压器有载开关档位信号发送至户内控制柜；
所述变压器负荷智能管理终端集成有变压器热点温度高精度快速估计模型算法，基于变压器的三相高中低电压信息、变压器的三相高中低电流信息、变压器顶油温度值、变压器有载开关档位信号、现场环境信号、变压器散热器上下油管壁的温度数据计算出变压器的热点温度、线油温差指标，并将所计算出的热点温度、线油温差指标信息发送给数据库服务器。
2.如权利要求1所述的变压器运行安全监控的方法，其特征在于，所述方法还包括：所述数据库服务器基于变压器运行安全监控软件系统集中展示数据，并给出当前变压器负载安全运行时间、N-1安全运行时间、1.5倍额定负载安全运行时间、30分钟安全负载信息，所述变压器运行安全监控软件系统供用户基于Web客户端访问存储在数据库服务器上的数据。
3.如权利要求1所述的变压器运行安全监控的方法，其特征在于，所述方法还包括：
所述变压器负荷智能管理终端基于变压器热点温度高精度快速估计模型算法计算出变压器的温度负荷状态时，生成自动轮换投切控制指令，并将所述自动轮换投切控制指令基于户外控制柜下发到冷却控制系统；
所述冷却控制系统基于所述自动轮换投切控制指令对冷却控制系统进行自动轮换投切控制。
4.如权利要求3所述的变压器运行安全监控的方法，其特征在于，所述冷却控制系统包括：冷却器和主变冷却器控制端子箱，所述冷却器基于温度信号电缆连接着户外控制柜，所述冷却器基于电源电缆连接着所述主变冷却器控制端子箱，所述主变冷却器控制端子箱基于信号电缆连接着所述户外控制柜。
5.如权利要求1所述的变压器运行安全监控的方法，其特征在于，所述方法还包括：所述数据库服务器基于变压器热点温度、温升特性及实时监测的变电站微气象参数、变压器运行参数实现变压器负荷调控优化，计算变压器在当前运行工况下负载率的安全利用率和运行容量利用率。
6.如权利要求1所述的变压器运行安全监控的方法，其特征在于，所述微气象监测装置基于设置的超声波风速计测量现场环境的风速。
7.如权利要求1所述的变压器运行安全监控的方法，其特征在于，所述户外控制柜采用模拟量采集模块将分散的现场数据点的模拟量经AD变换传输至户内控制柜。
8.如权利要求1所述的变压器运行安全监控的方法，其特征在于，所述微气象监测装置基于设置的有光照强度测试仪测量现场环境的光照度。
9.如权利要求1所述的变压器运行安全监控的方法，其特征在于，所述微气象监测装置基于设置的温度传感器测量环境温度数据。
10.一种变压器运行安全监控的系统，其特征在于，所所述系统用于执行如权利要求1至9任一项所述的方法。
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闫宝庚: "基于热路模型的变压器负荷智能系统研究", 《电气时代》 *

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