CN113686454A - 一种变压器的接线桩头自供电监测系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种变压器的接线桩头自供电监测系统，包括取电模块、滤波整流模块、储能模块、控制模块、检测模块以及无线通信模块。取电模块用于设置于变压器的接线桩头上并获得感应电流，该感应电流经滤波整流模块滤波整流提供至储能模块储存电能，用于为系统供电。检测模块用于检测接线桩头的工作状态，获得检测数据，并将所获得的检测数据发送至控制模块，控制模块根据检测数据判断接线桩头的工作状态，产生判断结果，并将检测数据和判断结果通过无线通信模块发送至后台监控中心。本发明无需电池或其它传统外部供电而能够实现系统自供电，并能实现对接线桩头的工作状态的实时监测。

Description

一种变压器的接线桩头自供电监测系统

技术领域

本发明涉及电气安全控制技术领域，具体涉及一种变压器的接线桩头自供电监测系统。

背景技术

电力变压器是发电厂和变电所的主要设备之一，不仅用于升高电压，把电能送到用电地区，还用于把电压降低为各级使用电压，以满足用电的需要。

电力变压器的接线桩头是连接变压器与外部电缆的关键部件，只有其安全工作，才能保证电力的持续供应。然而，由于电力变压器一般运行于高压环境中，为了确保使用安全，电力变压器通常是被安装在较高的位置，或者是常人不容易接近的位置，因此，接线桩头的安装位也相应较高，给接线桩头的日常监测带来了不便；而且，电力变压器工作时接线桩头是带电运行的，人工检测亦会存在安全风险。因此，如何能够及时安全地获知电力变压器的接线桩头的工作状态便是有待解决的问题。

发明内容

本发明实施例所要解决的技术问题在于，提供一种能够实时监测接线桩头的工作状态的变压器的接线桩头自供电监测系统。

为解决上述技术问题，本发明提供一种变压器的接线桩头自供电监测系统，包括取电模块、滤波整流模块、储能模块、控制模块、检测模块以及无线通信模块，所述取电模块用于设置于变压器的接线桩头上，利用所述接线桩头通电时产生的磁场取电，获得感应电流；所述滤波整流模块连接至所述取电模块，对所述感应电流进行滤波和整流以获得稳定电流，并将所述稳定电流提供至所述储能模块；所述储能模块用于储存电能并为所述控制模块、所述检测模块以及所述无线通信模块供电；所述检测模块用于检测所述接线桩头的工作状态，获得检测数据，并将所获得的检测数据发送至所述控制模块；所述控制模块与所述储能模块、所述检测模块和所述无线通信模块连接，所述控制模块用于根据所述检测数据判断所述接线桩头的工作状态，产生判断结果，并将所述检测数据和/或所述判断结果通过所述无线通信模块发送至后台监控中心。

进一步地，所述取电模块包括抱箍、固定环以及线圈，所述抱箍用于套设于所述接线桩头上，所述固定环连接所述抱箍的两端，所述线圈缠绕于所述固定环上使得所述接线桩头通电时产生的磁感线穿过所述线圈，所述线圈的两端与所述滤波整流模块电连接。

进一步地，所述抱箍是由坡莫合金材料制成。

进一步地，所述检测模块包括温度测量模块，所述温度测量模块包括温度传感器，所述温度传感器用于检测所述接线桩头的温度，且设置于所述抱箍的内壁以在所述抱箍套设于所述接线桩头上时与所述接线桩头的表面接触，所述温度传感器与所述控制模块电连接。

进一步地，所述温度传感器用于每隔第一设定时间采集所述接线桩头的温度以获得采集温度并将该采集温度发送至所述控制模块；所述控制模块用于接收所述采集温度，并将所述采集温度与额定温度和预先设定的预警温度进行比较：

若所述采集温度小于或等于所述预警温度，则所述控制模块判断所述接线桩头的温度正常，并通过所述无线通信模块将所述采集温度发送至所述后台监控中心；

若所述采集温度大于所述预警温度且所述采集温度小于或等于所述额定温度，则所述控制模块判断所述接线桩头的温度处于预警范围并生成温度预警信号，且通过所述无线通信模块将包括所述采集温度和所述温度预警信号的温度预警文件发送至所述后台监控中心；

若所述采集温度大于所述额定温度，则所述控制模块判断所述接线桩头的温度过高并生成温度报警信号，且通过所述无线通信模块将包括所述采集温度和所述温度报警信号的温度报警文件发送至所述后台监控中心。

进一步地，所述检测模块包括温度测量模块，所述温度测量模块包括温度传感器，所述温度传感器用于检测所述接线桩头的温度以获得采集温度，并将所述采集温度发送至所述控制模块，所述控制模块根据所述采集温度判断所述接线桩头的温度状态；及/或，所述检测模块包括波动检测模块，所述波动检测模块连接至所述取电模块和所述控制模块，用于采集所述取电模块所获得的所述感应电流以获得采集电流，并将所述采集电流发送至所述控制模块，所述控制模块根据所述采集电流判断所述接线桩头的导电状态。

进一步地，所述检测模块包括波动检测模块，所述波动检测模块连接至所述取电模块和所述控制模块，用于每隔第二设定时间采集所述取电模块所获得的所述感应电流以获得采集电流，并将所述采集电流发送至所述控制模块；所述控制模块还用于接收所述采集电流，并判断所述采集电流是否为零：

若所述采集电流为零，则所述控制模块判断所述接线桩头出现异常断电状况并生成断电报警信号，且通过所述无线通信模块将包括所述断电报警信号的断电报警文件发送至所述后台监控中心；

若所述采集电流不为零，则所述控制模块计算所述采集电流与预先获得的电流平均值之间的差值绝对值，将所述差值绝对值作为所述采集电流的波动幅度，并将所述采集电流的波动幅度与预先设定的波动幅度阈值进行比较；且在所述采集电流的波动幅度大于所述波动幅度阈值时，所述控制模块判断所述接线桩头出现导电不稳定状况并生成导电预警信号，且通过所述无线通信模块将包括所述导电预警信号的导电预警文件发送至所述后台监控中心。

进一步地，所述波动检测模块还用于在第三时间段内采集多组所述采集电流，并将所述多组采集电流发送至所述控制模块，由所述控制模块计算所述多组采集电流的平均值从而获得所述电流平均值，其中，所述接线桩头在所述第三时间段内的温度保持为正常。

进一步地，所述变压器的接线桩头自供电监测系统还包括定位模块，所述定位模块用以采集所述接线桩头所在的所述变压器的定位信息并将所述定位信息发送至所述控制模块，所述控制模块通过所述无线通信模块发送至所述后台监控中心的文件包括所述定位信息。

进一步地，所述变压器的接线桩头自供电监测系统还包括外壳体，所述滤波整流模块、所述储能模块、所述控制模块及所述无线通信模块设置于所述外壳体内，所述外壳体固定于所述抱箍上。

实施本发明实施例，具有如下有益效果：本发明无需电池或其它传统外部供电而实现了系统自供电，能够保证系统长久稳定地运行，避免了采用电池或其它传统外部供电造成的维护不便；本发明能够实时监测接线桩头的工作状态，并能够在接线桩头运行异常时及时向后台监控中心预警或报警，使得后台监控中心能够实时准确了解接线桩头的运行状态，在故障发生之前或故障发生时，及时通知运维人员进行故障处理。

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他的附图。

图1为本发明实施例的变压器的接线桩头自供电监测系统的原理框图。

图2为本发明一实施例的取电模块的结构示意图。

具体实施方式

以下各实施例的说明是参考附图，用以示例本发明可以用以实施的特定实施例。

请参照图1，本发明实施例的变压器的接线桩头自供电监测系统包括取电模块10、滤波整流模块20、储能模块30、控制模块40、检测模块、无线通信模块60以及定位模块70。

其中，取电模块10用于设置于变压器的接线桩头上，利用接线桩头通电时产生的磁场取电，获得感应电流。如图2所示，在本发明一实施例中，取电模块10包括抱箍11、固定环12以及线圈13，抱箍11用于套设于变压器的接线桩头(图未示)上，固定环12连接抱箍11的两端，线圈13缠绕于固定环12上，如此使得当取电模块10被安装于接线桩头上时接线桩头通电时产生的磁感线穿过线圈13，从而产生感应电流。作为一种实施方式，抱箍11可以采用具有较高导磁率的坡莫合金材料制成，但不限于此。

滤波整流模块20连接至取电模块10，用于对取电模块10所获取的感应电流进行滤波和整流以获得稳定电流，并将该稳定电流提供至储能模块30。在本发明实施例中，滤波整流模块20电连接取电模块10的线圈13的两端，使得线圈13中产生感应电流经滤波整流模块20滤波和整流。

储能模块30用于储存电能并为接线桩头自供电监测系统供电。储能模块30连接于滤波整流模块20和控制模块40，接收滤波整流模块20提供的稳定电流以储存能量，并为控制模块40、及通过控制模块40为检测模块、无线通信模块60、定位模块70供电。

由此可见，本发明实施例变压器的接线桩头自供电监测系统通过取电模块10、滤波整流模块20、储能模块30的设置可以实现监测系统设置于接线桩头时的自供电，以确保系统长久稳定地运行。

控制模块40与储能模块30、检测模块、无线通信模块60以及定位模块70连接。检测模块用于检测变压器接线桩头的工作状态，获得检测数据，并将获得的检测数据发送至控制模块40；定位模块70用于采集接线桩头所在的变压器的定位信息，并将定位信息发送至控制模块40；无线通信模块60则用于建立接线桩头自供电监测系统与后台监控中心之间的通信连接；控制模块40接收来自检测模块的检测数据，并可以根据所接收到的检测数据判断接线桩头的工作状态，产生判断结果，并将检测数据、判断结果、定位信息通过无线通信模块60发送至后台监控中心。

检测模块可以包括温度测量模块51和波动检测模块52，如图1所示，其中温度测量模块51用于检测接线桩头的温度，波动检测模块52用于检测取电模块10获得的感应电流的波动情况。控制模块40可以根据温度测量模块51检测出的温度数据，判断接线桩头的温度状态，并将判断结果通过无线通信模块60发送至后台监控中心以进行保存、预警或报警；控制模块40还可以根据波动检测模块52检测的电流数据，判断接线桩头的导电状态，并将判断结果通过无线通信模块60发送至后台监控中心以进行预警或报警。检测模块还可以根据需要设置其他检测模块，来检测接线桩头的其他工作状态，不以本发明实施例为限。

具体地，在本发明一实施例中，温度测量模块51包括温度传感器510，如图2所示，该温度传感器510可以设置于取电模块10抱箍11的内壁上，在将抱箍11安装于变压器的接线桩头上时该温度传感器510能够与接线桩头的表面接触，用于检测接线桩头的温度。

本发明实施例的变压器的接线桩头自供电监测系统对接线桩头的温度状态进行监测的过程可以如下：

S11：温度传感器510每隔第一设定时间t采集一次接线桩头的温度以获得采集温度T，并将该采集温度T发送至控制模块40；

S12：控制模块40接收温度传感器510发送的采集温度T，并将采集温度T与额定温度T₁和预先设定的预警温度T₂进行比较(其中，采集温度T处于额定温度T₁和预警温度T₂之间时，证明接线桩头的温度处于过热的范围，不能继续升高，继续升高即将出现故障；采集温度T高于额定温度T₁时，证明接线桩头的温度过高，即将出现故障)：

S121：若T≤T₂，则控制模块40判断接线桩头的温度正常，并通过无线通信模块60将采集温度T发送至后台监控中心，供后台监控中心保存；

S122：若T₂＜T≤T₁，则控制模块40判断接线桩头的温度处于过热的范围，不能继续升高，继续升高即将出现故障，即接线桩头的温度处于预警范围，控制模块40生成温度预警信号，且通过无线通信模块60发送温度预警文件至后台监控中心，控制模块40可以同时从定位模块70获取接线桩头所在的变压器的定位信息，因此，温度预警文件可以包括采集温度T、温度预警信号和定位信息；

S123：若T＞T₁，则控制模块40判断接线桩头的温度过高并生成温度报警信号，且通过无线通信模块60发送温度报警文件至后台监控中心，控制模块40可以同时从定位模块70获取接线桩头所在的变压器的定位信息，因此，温度报警文件可以包括采集温度T、温度报警信号和定位信息。

后台监控中心在接收到温度预警文件后，可以提取温度预警文件中的采集温度T、温度预警信号和定位信息，识别温度预警信号并发出温度预警警报，将温度预警警报和定位信息发送给维护人员的移动终端以便维护人员进行后续维护工作，将采集温度T予以保存；在接收到温度报警文件后，可以提取温度报警文件中的采集温度T、温度报警信号和定位信息，识别温度报警信号并发出温度报警警报，将温度报警警报和定位信息发送给维护人员的移动终端以便维护人员进行后续维护工作，将采集温度T予以保存。

具体地，在本发明一实施例中，波动检测模块52与取电模块10、控制模块40连接，用于采集取电模块10所获得的感应电流以获得采集电流，并将采集电流发送至控制模块40，供控制模块40获取感应电流的波动情况。由于取电模块10是从导电的接线桩头获取电能，当接线桩头电能传输出现波动时，取电模块10获取的电能也会出现波动，因此控制模块40可以通过采集电流的波动来判断接线桩头的导电状态。

本发明实施例的变压器的接线桩头自供电监测系统对接线桩头的导电状态进行监测的过程可以如下：

S21：波动检测模块52每隔第二设定时间s采集取电模块10所获得的感应电流以获得采集电流i_a，并将该采集电流i_a发送至控制模块40；

S22：控制模块40接收波动检测模块52发送的采集电流i_a，并判断所述采集电流i_a是否为零：

S221：若采集电流i_a为零，则控制模块40判断接线桩头出现异常断电状况并生成断电报警信号，且通过无线通信模块60发送断电报警文件至后台监控中心，控制模块40可以同时从定位模块70获取接线桩头所在的变压器的定位信息，因此，断电报警文件可以包括断电预警信号和定位信息；

S222：若采集电流i_a不为零，则控制模块40计算采集电流i_a与一预先获得的电流平均值i_z之间的差值绝对值B：B＝|i_a-i_z|，将该差值绝对值B作为采集电流i_a的波动幅度f，并将该采集电流i_a的波动幅度f与预先设定的波动幅度阈值f_c进行比较：当f＞f_c，则控制模块40判断接线桩头出现导电不稳定状况并生成导电预警信号，且通过无线通信模块60发送导电预警文件至后台监控中心，控制模块40可以同时从定位模块70获取接线桩头所在的变压器的定位信息，因此，导电预警文件可以包括导电预警信号和定位信息。

其中，上述的电流平均值i_z可以通过如下过程预先获得：

在接线桩头保持温度正常的一第三时间段内，波动检测模块52从取电模块10所获得的感应电流中采集n组采集电流i₁，i₂，i₃，···，i_n，并将该n组采集电流i₁，i₂，i₃，···，i_n发送至控制模块40；控制模块40计算该n组采集电流的平均值从而得到上述的电流平均值i_z，即：i_z＝(i₁+i₂+i₃+···+i_n)/n。

后台监控中心在接收到断电报警文件后，可以提取断电报警文件中的断电预警信号和定位信息，发出断电报警警报，并将断电报警警报和定位信息发送给维护人员的移动终端，以便维护人员进行后续维护工作；在接收到导电预警文件后，可以提取导电预警信号和定位信息，发出导电预警警报，并将导电预警警报和定位信息发送给维护人员的移动终端，以便维护人员进行后续维护工作。

进一步地，本发明实施例的变压器的接线桩头自供电监测系统还可以包括一外壳体80，如图2所示。滤波整流模块20、储能模块30、控制模块40、波动检测模块52、无线通信模块60以及定位模块70均可以设置于外壳体80内，而外壳体80则固定于抱箍10上。

通过上述说明可知，本发明采用取电模块从变压器进出线产生的工频磁场中获取系统所需能量，无需电池或其它传统外部供电即能够保证系统长久稳定地运行；本发明通过温度测量模块采集接线桩头的温度信息，还通过波动检测模块采集接线桩头的导电信息，以便实时获得接线桩头的运行状态，而且控制模块可以根据所采集的信息进行接线桩头运行状态的诊断和评估，在运行中状态异常时及时生成预警或报警信号，并将预警或报警信号发送至后台监控中心，使得后台监控中心能够实时准确了解接线桩头的运行状态，在故障发生之前或故障发生时，及时通知运维人员进行故障处理，具有预警及时、预警和报警准确度高、稳定性好等优点；本发明采用无线通信模块实现与后台监控中心的无线传输，使得系统的安装和维护更为便利。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于：本发明无需电池或其它传统外部供电而实现了系统自供电，能够保证系统长久稳定地运行，避免了采用电池或其它传统外部供电造成的维护不便；本发明能够实时监测接线桩头的工作状态，并能够在接线桩头运行异常时及时向后台监控中心预警或报警，使得后台监控中心能够实时准确了解接线桩头的运行状态，在故障发生之前或故障发生时，及时通知运维人员进行故障处理。

以上所揭露的仅为本发明较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明的权利范围，因此依本发明权利要求所作的等同变化，仍属本发明所涵盖的范围。

Claims (10)

1.一种变压器的接线桩头自供电监测系统，其特征在于，包括取电模块、滤波整流模块、储能模块、控制模块、检测模块以及无线通信模块，所述取电模块用于设置于变压器的接线桩头上，利用所述接线桩头通电时产生的磁场取电，获得感应电流；所述滤波整流模块连接至所述取电模块，对所述感应电流进行滤波和整流以获得稳定电流，并将所述稳定电流提供至所述储能模块；所述储能模块用于储存电能并为所述控制模块、所述检测模块以及所述无线通信模块供电；所述检测模块用于检测所述接线桩头的工作状态，获得检测数据，并将所获得的检测数据发送至所述控制模块；所述控制模块与所述储能模块、所述检测模块和所述无线通信模块连接，所述控制模块用于根据所述检测数据判断所述接线桩头的工作状态，产生判断结果，并将所述检测数据和/或所述判断结果通过所述无线通信模块发送至后台监控中心。

2.根据权利要求1所述的变压器的接线桩头自供电监测系统，其特征在于，所述取电模块包括抱箍、固定环以及线圈，所述抱箍用于套设于所述接线桩头上，所述固定环连接所述抱箍的两端，所述线圈缠绕于所述固定环上使得所述接线桩头通电时产生的磁感线穿过所述线圈，所述线圈的两端与所述滤波整流模块电连接。

3.根据权利要求2所述的变压器的接线桩头自供电监测系统，其特征在于，所述抱箍是由坡莫合金材料制成。

4.根据权利要求2所述的变压器的接线桩头自供电监测系统，其特征在于，所述检测模块包括温度测量模块，所述温度测量模块包括温度传感器，所述温度传感器用于检测所述接线桩头的温度，且设置于所述抱箍的内壁以在所述抱箍套设于所述接线桩头上时与所述接线桩头的表面接触，所述温度传感器与所述控制模块电连接。

5.根据权利要求4所述的变压器的接线桩头自供电监测系统，其特征在于，

所述温度传感器用于每隔第一设定时间采集所述接线桩头的温度以获得采集温度并将该采集温度发送至所述控制模块；

所述控制模块用于接收所述采集温度，并将所述采集温度与额定温度和预先设定的预警温度进行比较：

若所述采集温度小于或等于所述预警温度，则所述控制模块判断所述接线桩头的温度正常，并通过所述无线通信模块将所述采集温度发送至所述后台监控中心；

若所述采集温度大于所述预警温度且所述采集温度小于或等于所述额定温度，则所述控制模块判断所述接线桩头的温度处于预警范围并生成温度预警信号，且通过所述无线通信模块将包括所述采集温度和所述温度预警信号的温度预警文件发送至所述后台监控中心；

若所述采集温度大于所述额定温度，则所述控制模块判断所述接线桩头的温度过高并生成温度报警信号，且通过所述无线通信模块将包括所述采集温度和所述温度报警信号的温度报警文件发送至所述后台监控中心。

6.根据权利要求1所述的变压器的接线桩头自供电监测系统，其特征在于，所述检测模块包括温度测量模块，所述温度测量模块包括温度传感器，所述温度传感器用于检测所述接线桩头的温度以获得采集温度，并将所述采集温度发送至所述控制模块，所述控制模块根据所述采集温度判断所述接线桩头的温度状态；及/或，所述检测模块包括波动检测模块，所述波动检测模块连接至所述取电模块和所述控制模块，用于采集所述取电模块所获得的所述感应电流以获得采集电流，并将所述采集电流发送至所述控制模块，所述控制模块根据所述采集电流判断所述接线桩头的导电状态。

7.根据权利要求1或5所述的变压器的接线桩头自供电监测系统，其特征在于，

所述检测模块包括波动检测模块，所述波动检测模块连接至所述取电模块和所述控制模块，用于每隔第二设定时间采集所述取电模块所获得的所述感应电流以获得采集电流，并将所述采集电流发送至所述控制模块；

所述控制模块用于接收所述采集电流，并判断所述采集电流是否为零：

若所述采集电流为零，则所述控制模块判断所述接线桩头出现异常断电状况并生成断电报警信号，且通过所述无线通信模块将包括所述断电报警信号的断电报警文件发送至所述后台监控中心；

若所述采集电流不为零，则所述控制模块计算所述采集电流与预先获得的电流平均值之间的差值绝对值，将所述差值绝对值作为所述采集电流的波动幅度，并将所述采集电流的波动幅度与预先设定的波动幅度阈值进行比较；且在所述采集电流的波动幅度大于所述波动幅度阈值时，所述控制模块判断所述接线桩头出现导电不稳定状况并生成导电预警信号，且通过所述无线通信模块将包括所述导电预警信号的导电预警文件发送至所述后台监控中心。

8.根据权利要求7所述的变压器的接线桩头自供电监测系统，其特征在于，所述波动检测模块还用于在第三时间段内采集多组所述采集电流，并将所述多组采集电流发送至所述控制模块，由所述控制模块计算所述多组采集电流的平均值从而获得所述电流平均值，其中，所述接线桩头在所述第三时间段内的温度保持为正常。

9.根据权利要求7所述的变压器的接线桩头自供电监测系统，其特征在于，还包括定位模块，所述定位模块用以采集所述接线桩头所在的所述变压器的定位信息并将所述定位信息发送至所述控制模块，所述控制模块通过所述无线通信模块发送至所述后台监控中心的文件包括所述定位信息。

10.根据权利要求2所述的变压器的接线桩头自供电监测系统，其特征在于，还包括外壳体，所述滤波整流模块、所述储能模块、所述控制模块及所述无线通信模块设置于所述外壳体内，所述外壳体固定于所述抱箍上。

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