CN114111902B - 一种天然酯变压器智能监测系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种天然酯变压器智能监测系统，包括设置在天然酯变压器上的多种传感器、数据处理单元、云平台；云平台与多个数据处理单元连接；每个数据处理单元对应一个天然酯变压器；每个数据处理单元与其对应的天然酯变压器中的多种传感器连接；每种传感器用于检测天然酯变压器的一种状态数据并将其发送给数据处理单元；数据处理单元用于将接收到的多种状态数据进行数字化处理后上报至云平台。通过数字化处理模块对传感器检测的天然酯变压器的状态数据进行集中处理，再通过云平台实现对天然酯变压器的数据监测，能够实现基于物联网的远程监控与数据分析，推动智能感知、数据贯通、信息共享，便于实现对天然酯变压器状态的高效率监控。

Description

一种天然酯变压器智能监测系统

技术领域

本申请属于变压器设备技术领域，尤其涉及一种天然酯变压器智能监测系统。

背景技术

天然酯具有绿色环保、燃点高、过载能力强等特点，使用天然酯的变压器具有良好的防火、环保性能，但是天然酯与普通变压器油有着不同的特性。

目前天然酯在变压器中应用率较低，通常是通过人工巡检的方式对天然酯变压器进行监测，监测效率低。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种天然酯变压器智能监测系统，旨在解决对天然酯变压器监测效率低的问题。

本发明实施例的第一方面提供了一种天然酯变压器智能监测系统，包括：设置在天然酯变压器上的多种传感器、数据处理单元、云平台；

所述云平台与多个数据处理单元连接；每个数据处理单元对应一个天然酯变压器；每个数据处理单元与其对应的天然酯变压器中的多种传感器连接；

每种传感器用于检测天然酯变压器的一种状态数据并将其发送给数据处理单元；

所述数据处理单元用于将接收到的多种状态数据进行数字化处理后上报至云平台。

在一种可能的实现方式中，所述多种传感器包括：多种气体传感器、在线粘度传感器、多个温度传感器；

所述多种气体传感器用于检测所述天然酯变压器的多种特征气体含量以及氧气含量并将其发送给数据处理单元；

所述在线粘度传感器用于检测所述天然酯变压器的天然酯油的运动粘度并将其发送给数据处理单元；

所述多个温度传感器用于检测所述天然酯变压器上各个预设监测点的温度并将其发送给数据处理单元。

在一种可能的实现方式中，所述数据处理单元包括计算模块、通讯模块；

所述计算模块用于通过多个温度传感器采集的数据以及内置温度计算模型计算所述天然酯变压器的热点温度变化趋势、通过各个预设监测点的温度和所述运动粘度计算所述天然酯变压器的过载能力、通过多种特征气体含量以及氧气含量计算所述天然酯变压器的健康程度；

所述通讯模块用于将所述热点温度、所述过载能力、所述健康程度发送给所述云平台。

在一种可能的实现方式中，所述系统还包括移动终端；所述移动终端与所述云平台连接；所述云平台用于根据所述热点温度、所述过载能力、所述健康程度以及预先构建的神经网络模型，确定所述天然酯变压器的运行状态评价值；

所述云平台还用于在所述运行状态评价值低于预设阈值时向所述移动终端报警。

在一种可能的实现方式中，所述多种传感器还包括下述至少一项：新型复合传感器、磁饱和传感器、电流互感器、电容式套管；

所述新型复合传感器用于检测所述天然酯变压器的天然酯油的油温、油位和油压并将其发送给数据处理单元；

所述磁饱和传感器用于检测所述天然酯变压器的铁心磁通密度并将其发送给数据处理单元；

所述电流互感器用于检测所述天然酯变压器的电流并将其发送给数据处理单元；

所述电容式套管用于检测所述天然酯变压器的电压并将其发送给数据处理单元。

在一种可能的实现方式中，所述云平台用于在所述天然酯变压器的运行状态评价值低于预设阈值时，向该天然酯变压器对应的数据处理单元发送查询指令；

所述数据处理单元用于在接收到查询指令后，将其对应的天然酯变压器中的全部传感器采集的数据上报给所述云平台；

所述云平台用于在接收到数据处理单元上报的数据后，根据各传感器对应的预设标准对各传感器采集的数据进行分析，以确定所述天然酯变压器故障原因。

在一种可能的实现方式中，所述数据处理单元还包括报警模块；

所述报警模块用于在任一传感器采集的数据超过预设报警值时将其上报给所述移动终端。

在一种可能的实现方式中，针对每个天然酯变压器，所述云平台还用于执行以下步骤：

从所述移动终端中获取该天然酯变压器在多个历史时刻下的历史评价值；其中，所述历史评价值由巡查人员对该天然酯变压器的巡查报告确定；

从相应的数据处理单元中获取该天然酯变压器在多个历史时刻下的热点温度、过载能力、健康程度；

以多个历史时刻下的热点温度、过载能力、健康程度作为输入、多个历史时刻下的历史评价值作为输出，构建神经网络模型。

在一种可能的实现方式中，所述温度传感器为光纤绕组温度传感器。

在一种可能的实现方式中，所述天然酯变压器上设置有显示屏。

本发明实施例提供的天然酯变压器智能监测系统，包括设置在天然酯变压器上的多种传感器、数据处理单元、云平台；云平台与多个数据处理单元连接；每个数据处理单元对应一个天然酯变压器；每个数据处理单元与其对应的天然酯变压器中的多种传感器连接；每种传感器用于检测天然酯变压器的一种状态数据并将其发送给数据处理单元；数据处理单元用于将接收到的多种状态数据进行数字化处理后上报至云平台。通过数字化处理模块对传感器检测的天然酯变压器的状态数据进行集中处理，再通过云平台实现对天然酯变压器的数据监测，能够实现基于物联网的远程监控与数据分析，推动天然酯变压器设备信息智能感知、数据贯通、信息共享，便于实现对天然酯变压器状态的高效率监控。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，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性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例提供的天然酯变压器智能监测系统的结构示意图；

图2是本发明另一实施例提供的天然酯变压器智能监测系统的结构示意图；

图3是本发明又一实施例提供的天然酯变压器智能监测系统的结构示意图；

图4是本发明再一实施例提供的天然酯变压器智能监测系统的结构示意图。

具体实施方式

以下描述中，为了说明而不是为了限定，提出了诸如特定系统结构、技术之类的具体细节，以便透彻理解本发明实施例。然而，本领域的技术人员应当清楚，在没有这些具体细节的其它实施例中也可以实现本发明。在其它情况中，省略对众所周知的系统、装置、电路以及方法的详细说明，以免不必要的细节妨碍本发明的描述。

图1是本发明实施例提供的天然酯变压器智能监测系统的结构示意图。如图1所示，在该实施例中，天然酯变压器智能监测系统，包括：设置在天然酯变压器上的多种传感器11、数据处理单元12、云平台13；

云平台13与多个数据处理单元12连接；每个数据处理单元12对应一个天然酯变压器；每个数据处理单元12与其对应的天然酯变压器中的多种传感器11连接；

每种传感器11用于检测天然酯变压器的一种状态数据并将其发送给数据处理单元12；

数据处理单元12用于将接收到的多种状态数据进行数字化处理后上报至云平台13。

本实施例中，传感器11是在天然酯变压器投入使用之前预先植入或安装的。数据处理单元12可以安装在天然酯变压器上，也可以安装在天然酯变压器所在的配电节点或者变电所中，在此不作限定。数据处理单元12可以通过有线与无线两种方式与云平台13实现交互通信。云平台13可以提供数据存储和智能分析计算服务。云平台13可以是电力物联网云平台、电力运维平台等，在此不作限定。

本实施例中，通过数字化处理模块对传感器11检测的天然酯变压器的状态数据进行集中处理，再通过云平台实现对天然酯变压器的数据监测，能够实现基于物联网的远程监控与数据分析，推动天然酯变压器设备信息智能感知、数据贯通、信息共享，便于实现对天然酯变压器状态的高效率监控。

在一些实施例中，多种传感器11可以包括：多种气体传感器、在线粘度传感器、多个温度传感器；

多种气体传感器用于检测天然酯变压器的多种特征气体含量以及氧气含量并将其发送给数据处理单元12；

在线粘度传感器用于检测天然酯变压器的天然酯油的运动粘度并将其发送给数据处理单元12；

多个温度传感器用于检测天然酯变压器上各个预设监测点的温度并将其发送给数据处理单元12。

本实施例中，特征气体可以包括但不限于下述至少一项：甲烷、乙烷、乙烯、乙炔、氢气、一氧化碳、二氧化碳。

天然酯与矿物油相比易氧化，为了提高变压器运行可靠性，本实施例中，在天然酯绝缘油中特设置可以检测氧气含量的气体传感器，避免因为氧气含量高，天然酯劣化而导致变压器发生事故。

本实施例中，在线粘度传感器设置在变压器冷却回路，用于检测变压器天然酯油在温度变化下的运动粘度的变化，便于掌握天然酯油存在运动粘度方面的劣势影响。可以在变压器绕组的高、低压侧分别布置多个监测点，用于测量不同位置的温度。另外，为了提高变压器油顶层温度测量准确性，可以沿变压器长轴方向的两个短面附近及中间位置分别设置监测点以装设温度传感器。

图2是本发明另一实施例提供的天然酯变压器智能监测系统的结构示意图。如图2所示，在一些实施例中，数据处理单元12包括计算模块21、通讯模块22；

计算模块21用于通过多个温度传感器采集的数据以及内置温度计算模型计算天然酯变压器的热点温度变化趋势、通过各个预设监测点的温度和运动粘度计算天然酯变压器的过载能力、通过多种特征气体含量以及氧气含量计算天然酯变压器的健康程度；

通讯模块22用于将热点温度、过载能力、健康程度发送给云平台13。

本实施例中，通过对热点温度进行检测，可以有效避免因天然酯变压器过热造成的故障。健康程度可以包括但不限于下述至少一项：故障类型、寿命损失。对于不同的故障类型，往往会对变压器的绝缘材料造成不同的影响，通过设置多种气体传感器，检测特征气体的含量确定变压器的介质损耗，通过检测氧气含量确定变压器绝缘油的老化情况，综合考虑介质损耗和老化情况能够确定绝缘材料的变化情况以确定该变化情况对应的变压器的故障类型。并且，变压器的寿命一般和其绝缘材料的寿命有关，通过确定变压器绝缘材料的介质损耗和老化情况，能够确定天然酯变压器的寿命损失。

在变压器中变压器油作为绝缘和传递热量的介质，要求选择合适的粘度以保证油品在长期运行中起到理想的冷却作用。绝缘油粘度越大，传热效率越低。

本实施例中，根据绝缘油粘度确定变压器的传热效率，然后根据各监测点的温度、传热效率以及变压器的参数(例如，额定电流下的负载损耗与空载损耗之比、顶层油温升额定值、热点系数等)计算天然酯变压器的负载系数，以确定天然酯变压器的过载能力。其中，温度越高，可过载程度越低，过载时间越短。传热效率越低，过载时间越短。

图3是本发明又一实施例提供的天然酯变压器智能监测系统的结构示意图。如图3所示，在一些实施例中，天然酯变压器智能监测系统还包括移动终端31；移动终端31与云平台13连接；云平台13用于根据热点温度、过载能力、健康程度以及预先构建的神经网络模型，确定天然酯变压器的运行状态评价值；

云平台13还用于在运行状态评价值低于预设阈值时向移动终端31报警。

本实施例中，移动终端31内设置有专用的app，以便于实时查询监测数据、分析结果、报警信息等。

常规监测技术中，一般是将传感器所采集的数据直接传输到云平台，并在云平台中进行计算。但对于一个云平台来说，其一般会对多个系统进行服务。例如对于电力运维云平台，其需要同时进行故障抢修、运行分析、指挥决策、综合管理等多种工作，对于其服务的一个系统来说，其计算资源是有限的。因此，在常规监测过程中，容易出现数据拥堵导致不能实时监测或者计算资源缺乏使数据不能及时得到处理的问题。本实施例中，通过数据处理单元12采集的数据进行初步计算处理再上报给云平台13，能够有效节省云平台13的计算资源。

在一些实施例中，多种传感器11还包括下述至少一项：新型复合传感器、磁饱和传感器、电流互感器、电容式套管；

新型复合传感器用于检测天然酯变压器的天然酯油的油温、油位和油压并将其发送给数据处理单元12；

磁饱和传感器用于检测天然酯变压器的铁心磁通密度并将其发送给数据处理单元12；

电流互感器用于检测天然酯变压器的电流并将其发送给数据处理单元12；

电容式套管用于检测天然酯变压器的电压并将其发送给数据处理单元12。

本实施例中，磁饱和测量传感器可以防止变压器在过电压、直流偏磁等极端情况下出现磁饱和，影响变压器安全运行。采用套管式电流互感器采用LPCT或罗氏线圈测量变压器高低压侧电流。采用带次末屏抽头电容式套管，用于测量电压，省去了外置式电压互感器，简便实用，节省成本。

在一些实施例中，云平台13用于在天然酯变压器的运行状态评价值低于预设阈值时，向该天然酯变压器对应的数据处理单元12发送查询指令；

数据处理单元12用于在接收到查询指令后，将其对应的天然酯变压器中的全部传感器采集的数据上报给云平台13；

云平台13用于在接收到数据处理单元12上报的数据后，根据各传感器11对应的预设标准对各传感器11采集的数据进行分析，以确定天然酯变压器故障原因。

本实施例中，本实施例中，数据处理单元12通过利用复合传感器、电流传感器等采集的数据进行多数据融合的数据分析和故障预警功能，采用基于相关标准或专家经验数据库的系统分析，通过相关数据模型分析，解决了之前单一传感器信号对于变压器的某一运行数据无法判断变压器是否存在缺陷性差异的问题，并可以通过历史数据与目前运行状态下的数据比对分析，对天然酯变压器的运行工况做出是否正常的判断。

图4是本发明再一实施例提供的天然酯变压器智能监测系统的结构示意图。如图4所示，在一些实施例中，数据处理单元12还包括报警模块41；

报警模块41用于在任一传感器11采集的数据超过预设报警值时将其上报给移动终端31。

由于云平台13是对采集的数据进行综合分析，可能在大多数数据正常、某一项数据异常时，综合分析的结果为运行正常。因此，对于采集的每项数据可以设置一个报警值，在某项数据超过该报警值时立即报警以保证天然酯变压器的安全运行。

在一些实施例中，针对每个天然酯变压器，云平台13还用于执行以下步骤：

从移动终端31中获取该天然酯变压器在多个历史时刻下的历史评价值；其中，历史评价值由巡查人员对该天然酯变压器的巡查报告确定；

从相应的数据处理单元12中获取该天然酯变压器在多个历史时刻下的热点温度、过载能力、健康程度；

以多个历史时刻下的热点温度、过载能力、健康程度作为输入、多个历史时刻下的历史评价值作为输出，构建神经网络模型。

本实施例中，神经网络模型构建完成后，可以通过优化算法在其使用过程中根据实际运行数据对其进行不断的更新，以提高评价的准确性。

在一些实施例中，温度传感器为光纤绕组温度传感器。

在一些实施例中，天然酯变压器上设置有显示屏。

在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述或记载的部分，可以参见其它实施例的相关描述。

本领域普通技术人员可以意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、或者计算机软件和电子硬件的结合来实现。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。

在本发明所提供的实施例中，应该理解到，所揭露的装置/终端和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置/终端实施例仅仅是示意性的，例如，模块或单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通讯连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通讯连接，可以是电性，机械或其它的形式。

作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。

另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。

集成的模块/单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明实现上述实施例方法中的全部或部分流程，也可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，的计算机程序可存储于一计算机可读存储介质中，该计算机程序在被处理器执行时，可实现上述各个方法实施例的步骤。其中，计算机程序包括计算机程序代码，计算机程序代码可以为源代码形式、对象代码形式、可执行文件或某些中间形式等。计算机可读介质可以包括：能够携带计算机程序代码的任何实体或装置、记录介质、U盘、移动硬盘、磁碟、光盘、计算机存储器、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、电载波信号、电信信号以及软件分发介质等。需要说明的是，计算机可读介质包含的内容可以根据司法管辖区内立法和专利实践的要求进行适当的增减，例如在某些司法管辖区，根据立法和专利实践，计算机可读介质不包括是电载波信号和电信信号。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种天然酯变压器智能监测系统，其特征在于，包括：设置在天然酯变压器上的多种传感器、数据处理单元、云平台；

所述云平台与多个数据处理单元连接；每个数据处理单元对应一个天然酯变压器；每个数据处理单元与其对应的天然酯变压器中的多种传感器连接；

所述多种传感器包括：多种气体传感器、在线粘度传感器、多个温度传感器；

所述多种气体传感器用于检测所述天然酯变压器的多种特征气体含量以及氧气含量并将其发送给数据处理单元；

所述在线粘度传感器设置在变压器冷却回路，用于检测变压器天然酯油在温度变化下的运动粘度的变化并将其发送给数据处理单元；

所述多个温度传感器用于检测所述天然酯变压器上各个预设监测点的温度并将其发送给数据处理单元；

所述数据处理单元包括计算模块、通讯模块；

所述计算模块用于通过多个温度传感器采集的数据以及内置温度计算模型计算所述天然酯变压器的热点温度变化趋势、通过各个预设监测点的温度和所述运动粘度计算所述天然酯变压器的过载能力、通过多种特征气体含量以及氧气含量计算所述天然酯变压器的健康程度；

所述通讯模块用于将所述热点温度、所述过载能力、所述健康程度发送给所述云平台；

所述系统还包括移动终端；所述移动终端与所述云平台连接；所述云平台用于根据所述热点温度、所述过载能力、所述健康程度以及预先构建的神经网络模型，确定所述天然酯变压器的运行状态评价值；

所述云平台还用于在所述运行状态评价值低于预设阈值时向所述移动终端报警；

所述云平台用于在所述天然酯变压器的运行状态评价值低于预设阈值时，向该天然酯变压器对应的数据处理单元发送查询指令；

所述数据处理单元用于在接收到查询指令后，将其对应的天然酯变压器中的全部传感器采集的数据上报给所述云平台；

所述云平台用于在接收到数据处理单元上报的数据后，根据各传感器对应的预设标准对各传感器采集的数据进行分析，以确定所述天然酯变压器故障原因；

针对每个天然酯变压器，所述云平台还用于执行以下步骤：

从所述移动终端中获取该天然酯变压器在多个历史时刻下的历史评价值；其中，所述历史评价值由巡查人员对该天然酯变压器的巡查报告确定；

从相应的数据处理单元中获取该天然酯变压器在多个历史时刻下的热点温度、过载能力、健康程度；

以多个历史时刻下的热点温度、过载能力、健康程度作为输入、多个历史时刻下的历史评价值作为输出，构建神经网络模型；

所述温度传感器为光纤绕组温度传感器。

2.根据权利要求1所述的天然酯变压器智能监测系统，其特征在于，所述多种传感器还包括下述至少一项：新型复合传感器、磁饱和传感器、电流互感器、电容式套管；

所述新型复合传感器用于检测所述天然酯变压器的天然酯油的油温、油位和油压并将其发送给数据处理单元；

所述磁饱和传感器用于检测所述天然酯变压器的铁心磁通密度并将其发送给数据处理单元；

所述电流互感器用于检测所述天然酯变压器的电流并将其发送给数据处理单元；

所述电容式套管用于检测所述天然酯变压器的电压并将其发送给数据处理单元。

3.根据权利要求1所述的天然酯变压器智能监测系统，其特征在于，所述数据处理单元还包括报警模块；

所述报警模块用于在任一传感器采集的数据超过预设报警值时将其上报给所述移动终端。

4.根据权利要求1-3任一项所述的天然酯变压器智能监测系统，其特征在于，所述天然酯变压器上设置有显示屏。