CN114089074B - 基于变压器的自动检测维保系统 - Google Patents

基于变压器的自动检测维保系统 Download PDF

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CN114089074B
CN114089074B CN202111388633.0A CN202111388633A CN114089074B CN 114089074 B CN114089074 B CN 114089074B CN 202111388633 A CN202111388633 A CN 202111388633A CN 114089074 B CN114089074 B CN 114089074B
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刘奇
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    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere

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Abstract

本发明公开了基于变压器的自动检测维保系统，属于变压器检测维保技术领域，解决了未对正常绕组内部线圈进行检测，同时也未考虑影响因子的因素，很容易导致检测数据有误，从而造成维护人员的认知误差，造成事故的问题，通过对变压器的初级绕组与次级绕组之间的电阻值、初级绕组与外壳之间的电阻值以及次级绕组与外壳之间的电阻值进行依次测试并得出对应的电阻值，再对属于正常区域的绕组区域进行数据采集，预先对绕组区域的电阻影响因子
Figure DDA0003367993410000011
进行计算，再通过所测试的数据以及影响因子
Figure DDA0003367993410000012
得出对应线圈的故障值，通过对多组数值以及影响因子的计算，可使所测得的故障值更加准确，避免了外部因素的影响，使操作人员对变压器的工作状态了解的更加透彻。

Description

基于变压器的自动检测维保系统
技术领域
本发明属于变压器检测维保技术领域，具体是基于变压器的自动检测维保系统。
背景技术
变压器是利用电磁感应的原理来改变交流电压的装置，主要构件是初级线圈、次级线圈和铁芯，主要功能有：电压变换、电流变换、阻抗变换、隔离、稳压。
因变压器长期裸露于室外，同时处于高处，对变压器进行检测时，极其不便，故需要一种自动检测维保系统对变压器进行实时检测，但现有的检测系统对变压器进行检测时，只是通过单纯的运行数据对变压器绕组的运行状态进行检测，但未对正常绕组内部线圈进行检测，同时也未考虑影响因子的因素，很容易导致检测数据有误，从而造成维护人员的认知误差，造成事故。
发明内容
为了解决上述方案存在的问题，本发明提供了基于变压器的自动检测维保系统。
本发明的目的可以通过以下技术方案实现：基于变压器的自动检测维保系统，包括：
数据预测端包括电阻测试单元以及数值比对单元，电阻测试单元用于对变压器部分电阻进行直接测试，并得到测试数据，数值比对单元对所测试的数据进行比对，并将比对数值发送至故障判定端内；
故障判定端用于对测试数据进行故障判定，且故障判定端针对于不同的测试数据设置有三组不同的判定信号，分别为正常信号、短路信号以及漏电信号，并同时将正常信号发送至处理端；
处理端用于对正常信号数值进行处理，同时对正常区域的线圈工作参数数值进行采集，通过采集数值对电阻值的影响因子进行计算，通过影响因子以及采集数据计算线圈的故障值，并将故障值输送至线圈异常判定端内；
线圈异常判定端内部设置有三组数值判定区间，针对于不同的故障值分别生成有不同的判定数值信号，并将判定数值信号输送至维护终端以及预警终端内；
维护终端用于对维护人员进行调遣，同时发配维护方案。
优选的，所述电阻测试单元的测试方式为采用万用表进行检测，将内部档位置于R×10k档位，对变压器的初级绕组与次级绕组之间的电阻值、初级绕组与外壳之间的电阻值以及次级绕组与外壳之间的电阻值进行依次测试，得到测试数值。
优选的，所述故障判定端用于对测试数据进行故障判定的方式为：测试指针为电表最左端时，故障判定端将此测试区域判定为正常区域，同时生成正常信号；测试指针为电表最右端时，故障判定端判定此测试区域为短路区域，并生成短路信号；测试指针位于电表最右端和最左端中间区域时，故障判定端则判定此测试区域为漏电区域，并生成漏电信号，故障判定端将短路信号以及漏电信号直接发送至外部终端。
优选的，所述处理端包括数据采集单元、影响因子处理单元以及数值处理单元，数据采集单元对变压器正常区域不同线圈的电压值、电流值以及外部温度值进行采集，影响因子处理单元对线圈内部的电阻数值影响因子进行处理计算，其中计算数值由外部人员进行采集。
优选的，数据采集单元对变压器正常区域不同线圈的电压值、电流值以及外部温度值进行采集，影响因子处理单元对线圈内部的电阻数值影响因子进行模糊预测的具体方式为：
S1、进行数据积累和观察，得到工作温度范围，具体方式为：
S101、在该变压器的线圈内部设置温度传感器，实时监测线圈的工作温度；
S102、连续一年时间，该一年时间即为前一年对应变压器在相同环境下的工作温度，采集其工作温度：
获取到在一年时间中工作温度的最低值和最高值；
之后将最低值取整后标记为温度下限T1，最高值(如果是整数那就不做处理，如果非整数那就对其进行取整后加一)标记为温度上限Tn；
S103、获取到从温度下限到温度上限区间内所有的点值温度，点值温度即为从温度下限开始每加一个单位温度即视为取一个点值温度，直到取到温度上限Tn；得到一个点值温度组Ti，i＝1、...、n；此处Tn与Tn-1相差一个单位温度；
S2、对线圈对应的点值温度组进行阻值影响因子测算，具体测算方式为：
S201、获取到线圈在工作时，对应点值温度组Ti的所有实测电阻值，得到实测数据组Ri，i＝1、...、n；此处Ri与Ti一一对应，表示为对应Ti温度时，线圈的电阻为Ri；
S202、利用公式计算阻值影响因子，具体为：
Figure BDA0003367993390000031
得到了n-1个阻值影响因子；
S3、对阻值影响因子进行线性分隔；具体方式为：
S301、令j＝2；
S302、计算离散值，具体计算公式为：
Figure BDA0003367993390000032
其中
Figure BDA0003367993390000033
为
Figure BDA0003367993390000034
的均值；
S303、当二者离散值小于X1时，X1为预设值，此时将标记关联线性区间；否则跳转至步骤S305；
S304、并令j值加一，重复步骤S302-S303，直到离散值大于等于X1，获取到对应的j值，将[T1,Tj-1]，标记为第一个线性区间；之后进行下一步骤处理；
S305、令j值减一，重复步骤S302，得到单个电值温度所对应的阻值影响因子，并进行记录，并将对应的Tj，标记为点值区间。
数值处理单元对线圈内部的参数数值以及所接收到的参数数值进行处理，其中处理方式为：
R1、通过数据采集单元的数据采集作用，分别将线圈的电压值、电流值以及外部温度值标记为Uq、Vq以及Wq，预先将外部温度值Wq与步骤S4中的线性离散区间[T1,Tj-1]进行比对，查看Wq属于哪一段离散区间以及点值区间，则采用对应离散区间的影响因子
Figure BDA0003367993390000041
R2、采用计算公式
Figure BDA0003367993390000042
计算得出线圈故障值GZ，其中α为修正因子，取值为0.35621，Wz为线圈工作状态下的最佳温度值，其中Wz取值由外部操作人员进行输入；
R3、将计算所得的线圈故障值GZ输送至线圈异常判定端内。
优选的，所述线圈异常判定端内部的三组数值判定区间分别为线圈正常区间、线圈异常区间以及线圈故障区间，其中线圈正常区间生成正常状态数值信号、线圈异常区间生成异常状态数值信号、线圈故障区间生成预警信号，预警信号通过线圈异常判定端直接输送至预警终端内，线圈异常判定端将生成的数值信号发送至维护终端内。
优选的，所述维护终端接收到正常状态数值信号，对经验少的维护人员进行派遣；接收到异常状态数值信号，对经验多的维护人员进行派遣；接收到预警信号，直接对资质老员工进行派遣；并同时生成不同的维护方案发送至维护人员所佩戴的移动终端内。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：通过对变压器的初级绕组与次级绕组之间的电阻值、初级绕组与外壳之间的电阻值以及次级绕组与外壳之间的电阻值进行依次测试并得出对应的数值，再对属于正常区域的绕组区域进行数据采集，预先对绕组区域的电阻影响因子
Figure BDA0003367993390000051
进行计算，其中针对电阻影响因子
Figure BDA0003367993390000052
处于变化状态，不同的线性区间对应不同的影响因子
Figure BDA0003367993390000053
再通过所测试的数据以及影响因子
Figure BDA0003367993390000054
得出对应线圈的故障值，通过对多组数值以及影响因子的计算，可使所测得的故障值更加准确，避免了外部因素的影响，使操作人员对变压器的工作状态了解的更加透彻；
同时再通过不同的比对状态数值信号，维护终端对不同的维保人员进行派遣，同时将维护方案发送至对应维护人员终端内，可使维保效率更高，同时针对不同的状态数值，采用不同的维护方案，维护人员到场后，便可直接进行操作，提升工作效率，同时也保障了变压器可快速运行，从而避免对供电造成长时间影响。
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的介绍，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为本发明原理框图。
具体实施方式
下面将结合实施例对本发明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。
如图1所示，基于变压器的自动检测维保系统，包括数据预测端、故障判定端、处理端、线圈异常判定端、预警终端以及维护终端；
所述数据预测端输出端与故障判定端输入端电性连接，其中故障判定端输出端与处理端输入端电性连接，所述处理端输出端与线圈异常判定端输入端电性连接，所述线圈异常判定端输出端分别与预警终端以及维护终端输入端电性连接，所述预警终端输出端与维护终端输入端电性连接；
数据预测端内部包括电阻测试单元以及数值比对单元，其中电阻测试单元用于对变压器部分电阻进行直接测试，并得到电阻数据，采用万用表进行检测，将内部表格参数置于R×10k档位，对变压器的初级绕组与次级绕组之间的电阻值、初级绕组与外壳之间的电阻值以及次级绕组与外壳之间的电阻值进行依次测试；
电阻测试单元将所测试的数据直接发送至数值比对单元内，数值比对单元对所测试的数据进行比对，并将比对数值发送至故障判定端内，比对方式为三种方式：
1、测试数值为无穷大时，此时指针位于最左端，故障判定端则将此测试区域判定为正常区域，同时生成正常信号；
2、测试数值为0时，此时指针位于最右端，故障判定端判定此测试区域为短路区域，并生成短路信号；
3、测试数值小于无穷大且大于0时，此时指针位于中间区域，故障判定端则判定此测试区域为漏电区域，并生成漏电信号；
故障判定端用于对测试数据进行故障判定，并同时将短路信号以及漏电信号直接发送至外部终端，维保人员可通过维护终端得到故障信息，并对变压器故障区域进行检测维修；
故障判定端将正常信号发送至处理端内，处理端内部包括数据采集单元、影响因子处理单元以及数值处理单元；
数据采集单元对变压器正常区域不同线圈的电压值、电流值以及外部温度值进行采集，影响因子处理单元对线圈内部的电阻数值影响因子进行模糊预测的具体方式为：
S1、进行数据积累和观察，得到工作温度范围，具体方式为：
S101、在该变压器的线圈内部设置温度传感器，实时监测线圈的工作温度；
S102、连续一年时间，该一年时间即为前一年对应变压器在相同环境下的工作温度，采集其工作温度：
获取到在一年时间中工作温度的最低值和最高值；
之后将最低值取整后标记为温度下限T1，最高值(如果是整数那就不做处理，如果非整数那就对其进行取整后加一)标记为温度上限Tn；
S103、获取到从温度下限到温度上限区间内所有的点值温度，点值温度即为从温度下限开始每加一个单位温度即视为取一个点值温度，直到取到温度上限Tn；得到一个点值温度组Ti，i＝1、...、n；此处Tn与Tn-1相差一个单位温度；
S2、对线圈对应的点值温度组进行阻值影响因子测算，具体测算方式为：
S201、获取到线圈在工作时，对应点值温度组Ti的所有实测电阻值，得到实测数据组Ri，i＝1、...、n；此处Ri与Ti一一对应，表示为对应Ti温度时，线圈的电阻为Ri；
S202、利用公式计算阻值影响因子，具体为：
Figure BDA0003367993390000071
得到了n-1个阻值影响因子；
S3、对阻值影响因子进行线性分隔；具体方式为：
S301、令j＝2；
S302、计算离散值，具体计算公式为：
Figure BDA0003367993390000081
其中
Figure BDA0003367993390000082
为
Figure BDA0003367993390000083
的均值；
S303、当二者离散值小于X1时，X1为预设值，此时将标记关联线性区间；否则跳转至步骤S305；
S304、并令j值加一，重复步骤S302-S303，直到离散值大于等于X1，获取到对应的j值，将[T1,Tj-1]，标记为第一个线性区间；之后进行下一步骤处理；
S305、令j值减一，重复步骤S302，得到单个电值温度所对应的阻值影响因子，并进行记录，并将对应的Tj，标记为点值区间。
数值处理单元对线圈内部的参数数值以及所接收到的参数数值进行处理，其中处理方式为：
R1、通过数据采集单元的数据采集作用，分别将线圈的电压值、电流值以及外部温度值标记为Uq、Vq以及Wq，预先将外部温度值Wq与步骤S4中的线性离散区间[T1,Tj-1]进行比对，查看Wq属于哪一段离散区间以及点值区间，则采用对应离散区间的影响因子
Figure BDA0003367993390000084
R2、采用计算公式
Figure BDA0003367993390000085
计算得出线圈故障值GZ，其中α为修正因子，取值为0.35621，Wz为线圈工作状态下的最佳温度值，其中Wz取值由外部操作人员进行输入；
R3、将计算所得的线圈故障值GZ输送至线圈异常判定端内。
线圈异常判定端用于对线圈故障值GZ进行比对，从而对线圈的运行状态进行判定，其中线圈异常判定端内部设置有三组数值判定区间，三组数值判定区间分别为线圈正常区间、线圈异常区间以及线圈故障区间，三组区间值均由工作人员进行拟定，其中线圈故障区间的取值范围为[L1,L2],其中L1以及L2的数值由操作人员进行设定，线圈正常区间取值范围小于L1，线圈故障区间取值范围大于L2；
当线圈故障值GZ属于线圈正常区间时，判定此部分线圈属于正常工作状态，并将正常状态数值发送至维护终端内；
当线圈故障值GZ属于线圈异常区间时，则判定此部分线圈属于异常工作状态，并将异常状态数值发送至维护终端内；
当线圈故障值GZ属于线圈故障区间时，线圈异常判定端则直接对预警终端发送信号，预警终端接收到信号则开始预警，警示指定区域的维护人员，并同时将预警信号通过快速通道直接发送至维护终端内，维护终端首先对预警信号进行处理，预警信号排列在维护终端内第一位；
维护终端针对不同的数值信号对维护人员进行派遣，同时针对不同的数值信号，分别发送不同的维保信息至维护人员终端内，供维护人员进行查看并在系统内拍照上传；
维护终端接收到正常状态数值，对经验较少的维护人员进行派遣，同时将维保方案发送至终端内，维保内容包括：通过观察变压器的外貌来检查其是否有明显异常现象，如线圈引线是否断裂，脱焊，绝缘材料是否有烧焦痕迹，铁芯紧固螺杆是否有松动，硅钢片有无锈蚀，绕组线圈是否有外露等；
维护终端接收到异常状态数值时，对经验较多的维护人员进行派遣，其中维保内容包括：对线圈进行绝缘性测试，用万用表R×10k挡分别测量铁芯与初级，初级与各次级、铁芯与各次级、静电屏蔽层与衩次级、次级各绕组间的电阻值，万用表指针均应指在无穷大位置不动，否则，说明变压器绝缘性能不良，完成测试后，并同时对异常状态的线圈进行检修；
维护终端接收到预警信号时，直接对资质老员工进行派遣，对线圈进行检修，同时将次级所有绕组全部开路，把万用表置于交流电流挡500mA，串入初级绕组，当初级绕组的插头插入220V交流市电时，万用表所指示的便是空载电流值，此值不应大于变压器满载电流的10％～20％；
将电源变压器的初级接220V市电，用万用表交流电压接依次测出各绕组的空载电压值(U21、U22、U23、U24)应符合要求值，允许误差范围一般为：高压绕组≤±10％，低压绕组≤±5％，带中心抽头的两组对称绕组的电压差应≤±2％。
上述公式均是去除量纲取其数值计算，公式是由采集大量数据进行软件模拟得到最接近真实情况的一个公式，公式中的预设参数和预设阈值由本领域的技术人员根据实际情况设定或者大量数据模拟获得。
本发明的工作原理：首先对变压器的初级绕组与次级绕组之间的电阻值、初级绕组与外壳之间的电阻值以及次级绕组与外壳之间的电阻值进行依次测试并得出对应的电阻值，再对属于正常区域的绕组区域进行数据采集，预先对绕组区域的电阻影响因子
Figure BDA0003367993390000101
进行计算，再通过所测试的数据以及影响因子
Figure BDA0003367993390000102
得出对应线圈的故障值，通过对多组数值以及影响因子的计算，可使所测得的故障值更加准确，避免了外部因素的影响，使操作人员对变压器的工作状态了解的更加透彻，同时再通过不同的比对状态数值信号，维护终端对不同的维保人员进行派遣，同时将维护方案发送至对应维护人员终端内，可使维保效率更高，同时针对不同的状态数值，采用不同的维护方案，维护人员到场后，便可直接进行操作，提升工作效率，同时也保障了变压器可快速运行，从而避免对供电造成长时间影响。
最后应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方法而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方法进行修改或等同替换，而不脱离本发明技术方法的精神和范围。

Claims (3)

1.基于变压器的自动检测维保系统，其特征在于，包括：
数据预测端包括电阻测试单元以及数值比对单元，电阻测试单元用于对变压器部分电阻进行直接测试，并得到测试数据，数值比对单元对所测试的数据进行比对，并将比对数值发送至故障判定端内；
故障判定端用于对测试数据进行故障判定，且故障判定端针对于不同的测试数据设置有三组不同的判定信号，分别为正常信号、短路信号以及漏电信号，并同时将正常信号发送至处理端；
处理端用于对正常信号数值进行处理，同时对正常区域的线圈工作参数数值进行采集，通过采集数值对电阻值的影响因子进行计算，通过影响因子以及采集数据计算线圈的故障值，并将故障值输送至线圈异常判定端内；
线圈异常判定端内部设置有三组数值判定区间，针对于不同的故障值分别生成有不同的判定数值信号，并将判定数值信号输送至维护终端以及预警终端内；
维护终端用于对维护人员进行调遣，同时发配维护方案；
所述电阻测试单元的测试方式为采用万用表进行检测，将内部档位置于R×10k档位，对变压器的初级绕组与次级绕组之间的电阻值、初级绕组与外壳之间的电阻值以及次级绕组与外壳之间的电阻值进行依次测试，得到测试数值；
所述故障判定端用于对测试数据进行故障判定的方式为：测试指针为电表最左端时，故障判定端将此测试区域判定为正常区域，同时生成正常信号；测试指针为电表最右端时，故障判定端判定此测试区域为短路区域，并生成短路信号；测试指针位于电表最右端和最左端中间区域时，故障判定端则判定此测试区域为漏电区域，并生成漏电信号，故障判定端将短路信号以及漏电信号直接发送至外部终端；
所述处理端包括数据采集单元、影响因子处理单元以及数值处理单元，数据采集单元对变压器正常区域不同线圈的电压值、电流值以及外部温度值进行采集，影响因子处理单元对线圈内部电阻影响因子进行模糊预测；
影响因子处理单元对线圈内部的电阻影响因子进行模糊预测的具体方式为：
S1、进行数据积累和观察，得到工作温度范围，具体方式为：
S101、在该变压器的线圈内部设置温度传感器，实时监测线圈的工作温度；
S102、连续一年时间，该一年时间即为前一年对应变压器在相同环境下的工作温度，采集其工作温度：
获取到在一年时间中工作温度的最低值和最高值；
之后将最低值取整后标记为温度下限T1，最高值标记为温度上限Tn；
S103、获取到从温度下限到温度上限区间内所有的点值温度，点值温度即为从温度下限开始每加一个单位温度即视为取一个点值温度，直到取到温度上限Tn；得到一个点值温度组Ti，i＝1、...、n；此处Tn与Tn-1相差一个单位温度；
S2、对线圈对应的点值温度组进行阻值影响因子测算，具体测算方式为：
S201、获取到线圈在工作时，对应点值温度组Ti的所有实测电阻值，得到实测数据组Ri，i＝1、...、n；此处Ri与Ti一一对应，表示为对应Ti温度时，线圈的电阻为Ri；
S202、利用公式计算阻值影响因子，具体为
Figure FDA0003732133780000021
得到了n-1个阻值影响因子；
S3、对阻值影响因子进行线性分隔；具体方式为：
S301、令j＝2；
S302、计算离散值，具体计算公式为：
Figure FDA0003732133780000022
其中
Figure FDA0003732133780000023
为
Figure FDA0003732133780000024
的均值；
S303、当二者离散值小于X1时，X1为预设值，此时将标记关联线性区间；否则跳转至步骤S305；
S304、并令j值加一，重复步骤S302-S303，直到离散值大于等于X1，获取到对应的j值，将[T1,Tj-1]，标记为第一个线性区间；之后进行下一步骤处理；
S305、令j值减一，重复步骤S302，得到单个电值温度所对应的阻值影响因子，并进行记录，并将对应的Tj，标记为点值区间；
数值处理单元对线圈内部参数数值以及所接收到的参数数值进行处理，其中处理方式为：
R1、通过数据采集单元的数据采集作用，分别将线圈的电压值、电流值以及外部温度值标记为Uq、Vq以及Wq，预先将外部温度值Wq与步骤S304中的线性离散区间[T1,Tj-1]进行比对，查看Wq属于哪一段离散区间以及点值区间，则采用对应离散区间的影响因子
Figure FDA0003732133780000031
R2、采用计算公式
Figure FDA0003732133780000032
计算得出线圈故障值GZ，其中α为修正因子，取值为0.35621，Wz为线圈工作状态下的最佳温度值，其中Wz取值由外部操作人员进行输入；
R3、将计算所得的线圈故障值GZ输送至线圈异常判定端内。
2.根据权利要求1所述的基于变压器的自动检测维保系统，其特征在于，所述线圈异常判定端内部的三组数值判定区间分别为线圈正常区间、线圈异常区间以及线圈故障区间，其中线圈正常区间生成正常状态数值信号、线圈异常区间生成异常状态数值信号、线圈故障区间生成预警信号，预警信号通过线圈异常判定端直接输送至预警终端内，线圈异常判定端将生成的数值信号发送至维护终端内。
3.根据权利要求2所述的基于变压器的自动检测维保系统，其特征在于，所述维护终端接收到正常状态数值信号，对经验少的维护人员进行派遣；接收到异常状态数值信号，对经验多的维护人员进行派遣；接收到预警信号，直接对资质老员工进行派遣；并同时生成不同的维护方案发送至维护人员所佩戴的移动终端内。
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