CN114115402A - 一种变压器监控系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于变压器监控技术领域，尤其涉及一种变压器监控系统及方法；该系统包括变压器感知终端、执行终端、变压器监控平台以及用户终端，其中，变压器感知终端的信号输出端连接于执行终端的信号输入端以及变压器监控平台的信号输入端，用户终端信号输入端连接于监控平台的信号输出端。本发明实现了对变压器工作状态的监控，同时达到了便于及时对工作状态欠佳的变压器进行调整的效果，从而降低变压器受损的可能性。

Description

一种变压器监控系统及方法

技术领域

本发明涉及变压器监控技术领域，尤其是涉及一种变压器监控系统及方法。

背景技术

变压器作为供电系统中最重要的电气设备之一。在设备长期运行过程中,会因制造、运输、安装不良、过载及老化引起接触电阻过大而发热，如果这些发热部位得不到及时检修，则最终会导致火灾事故的发生。

近年来，在发电厂和变电站已发生过多起变压器过热，造成火灾和大面积的停电事故，且影响极大；因此，为保证变压器的正常运行，往往需要加派工作人员定时对变压器进行巡检。

通过工作人员定时对变压器进行巡检一方面用工成本太高；另一方面效率太低，无法及时得知变压器的工作状态，从而在变压器工作状态不佳时，无法对其进行及时检修，进而缩短了变压器的使用寿命。

发明内容

本发明的目的之一，是要提供一种变压器监控系统，以解决变压器监控状态不便的问题。

本发明为实现上述目的，所采用的技术方案如下：

一种变压器监控系统，包括变压器感知终端、控制单元、执行终端、通讯模块、变压器监控平台以及用户终端，其中，变压器感知终端的信号输出端连接于控制单元的信号输入端，执行终端的信号输入端连接于控制单元的信号输出端；控制单元的通讯信号输出端通过通讯模块与变压器监控平台的通讯信号输入端相连，用户终端的信号输入端连接于监控平台的信号输出端。

作为限定，所述变压器感知终端包括温度传感器、电压传感器、电流传感器、计时器以及定位模块，温度传感器、电压传感器、电流传感器、计时器以及定位模块的信号输出端均连接于控制单元的信号输入端。

作为另一种限定，所述执行终端包括报警器以及风机，报警器以及风机的信号输入端均与控制单元的信号输出端相连。

作为再一种限定，所述变压器监控平台包括显示屏以及相互通信连接的通信服务器、数据服务器、应用服务器和WEB服务器。

作为进一步限定，所述用户终端包括IE 客户端与移动客户端，其中，IE客户端与WEB服务器通信，移动客户端与应用服务器通信。

作为对用户终端的进一步限定，所述IE客户端与WEB服务器为全双工通信，移动客户端与应用服务器亦为全双工通信。

本发明的目的之二在于，提供一种变压器监控方法，以解决无法实时对变压器工作状态进行监控的问题。

本发明为实现上述目的，所采用的技术方案如下：

一种变压器监控方法，采用一种变压器监控系统来实现，该方法包括以下步骤：

S1、通过变压器感知终端获取实时数据并输出至控制单元；

S2、控制单元将获取的实时数据发送至通讯模块；

S3、通讯模块将获取的数据加密后发送至变压器监控平台；

S4、变压器监控平台将收到的数据进行解密；

S5、变压器监控平台将解密后的数据进行储存并显示；

S6、变压器监控平台将解密后的数据传输至用户终端，用户终端对接收到的解密后的数据进行显示。

作为限定，所采用的一种变压器监控系统的变压器感知终端包括温度传感器、电压传感器、电流传感器、计时器以及定位模块，温度传感器、电压传感器、电流传感器、计时器以及定位模块的信号输出端均连接于控制单元的信号输入端，所述实时数据包括变压器实时温度信息、电压信息、电流信息、工作时长信息以及位置信息；执行完步骤S1之后，在执行步骤S2的同时，还依次执行以下步骤：

①、控制单元将获取的温度信息对应温度值与温度基准值作比较，将获取的电压信息对应电压值与电压基准值作比较，将获取的电流信息对应电流值与电流基准值作比较，将获取的工作时长信息对应工作时长与工作时长基准值作比较；

②、控制单元在温度信息对应温度值超出温度基准值时，和/或电压信息对应电压值超出电压基准值时，和/或电流信息对应电流值超出电流基准值时，和/或工作时长信息对应工作时长超出工作时长基准值时，输出报警信息；同时，在温度信息对应温度值超出温度基准值时，输出降温信息；

③、当控制单元输出报警信息和/或降温信息时，控制单元基于报警信息和/或降温信息以及位置信息输出位置指示信息，所述位置指示信息用于表示当前变压器位置信息以及是否发出报警信息和/或降温信息。

作为第二种限定，变压器监控平台将收到的数据进行解密时，包括：

S41、当变压器监控平台解密成功时执行步骤S5；

S42、当变压器监控平台解密失败时，重新从步骤S1开始执行，直至变压器监控平台解密成功时执行步骤S5。

作为第三种限定，所述方法还包括：所采用的一种变压器监控系统的变压器监控平台包括显示屏以及相互通信连接的通信服务器、数据服务器、应用服务器和WEB服务器；所述执行终端包括报警器以及风机，报警器以及风机的信号输入端均与控制单元的信号输出端相连，在步骤S1-S6进行的同时，该方法还包括以下过程：

Ⅰ、当IE客户端获取外部输入的风机启停命令时，将所述风机启停命令依次经过WEB服务器、通信服务器以及通讯模块发送至控制单元，控制单元响应所述风机启停命令启动或停止风机；

或者，

Ⅱ、当移动客户端外部输入的所述风机启停命令时，将所述风机启停命令依次经过应用服务器、通信服务器以及通讯模块发送至控制单元，控制单元响应所述风机启停命令启动或停止风机。

本发明由于采用了上述的技术方案，其与现有技术相比，所取得的技术进步在于：

（1）设置变压器感知终端、控制单元、通讯模块、变压器监控平台以及用户终端，变压器感知终端实时地对变压器的温度、电压、电流、工作时长以及所在位置进行采集，并输入至控制单元；控制单元在接收到实时数据时，通过通讯模块将实时数据最终传输至用户终端，以便工作人员对变压器工作状态进行监控；

（2）通过设置定位模块，实时地将变压器位置信息传输至用户终端，使得在任一变压器工作状态欠佳时，工作人员可以基于变压器位置信息及时调度工作人员对该变压器进行检修或维护，进而进一步预防变压器损坏的问题；

（3）通过使用户终端与控制单元双向交互，使工作人员可以通过用户终端向风机发送风机启动命令，以便在变压器温度即将超出基准值时，及时将风机打开，减小风机受损的可能性；另一方面，工作人员通过用户终端向风机发送风机控制信号后，可以通过观察用户终端是否显示风机工作变化信号，以完成对风机的测试检验；

（4）通讯模块对实时数据进行加密处理后，再向变压器监控平台进行传输，提高实时数据传输过程的安全性。

本发明属于变压器监控技术的领域，能够方便工作人员直观得知变压器工作状态监控结果，以便于在变压器工作状态欠佳时，及时对变压器进行补救，从而尽快使变压器恢复正常工作状态，进而提高变压器使用寿命。

附图说明

图1为本发明实施例的控制原理图；

图2是为本发明实施例的方法流程图。

具体实施方式

以下结合附图对本申请作进一步详细说明。

实施例1 一种变压器监控系统

本实施例公开一种变压器监控系统，参照图1，该系统包括变压器感知终端、控制单元、执行终端、通讯模块、变压器监控平台以及用户终端，其中变压器感知终端的信号输出端连接于控制单元的信号输入端，控制单元的信号输出端连接于执行终端的信号输入端；同时，控制单元的通讯信号输出端通过通讯模块连接于变压器监控平台的通讯信号输入端，变压器监控平台的信号输出端连接于用户终端的信号输入端；此外，用户终端的信号输出端连接于变压器监控平台的信号输入端，变压器监控平台的通讯信号输出端通过通讯模块与控制单元的通讯信号输入端相连。

其中，变压器感知终端包括温度传感器、电压传感器、电流传感器、计时器以及定位模块，其中温度传感器采用PT100温度传感器，电压传感器采用WBV412H29电压传感器，电流传感器采用WBI221LY05-25开启式霍尔电流传感器，定位模块采用GPS模块；温度传感器设于变压器内部，用于对变压器内部温度进行实时检测，并输出温度信息；电压传感器用于对变压器电压状态进行实时检测，并输出电压信息；电流传感器用于对变压器电流状态进行实时检测，并输出电流信息；计时器用于对变压器的工作时长进行检测，并输出工作时长信息；GPS模块实时获取当前变压器的位置，并输出位置信息。

控制单元包括控制器，控制器具体采用STM32G070RBT6单片机；执行终端包括风机以及报警器，其中，报警器采用声光报警器，在实际应用中，报警器还可以采用LED指示灯或蜂鸣器等；通讯模块采用4G CAT1通信模组，具体型号为有方N716；变压器监控平台采用通信服务器、WEB服务器、应用服务器、数据服务器以及显示屏；用户终端包括IE 客户端与移动客户端，其中移动客户端包括外勤端APP和客户端APP；IE客户端与WEB服务器通信，外勤端APP及客户端APP与应用服务器通信，且均为全双工通信。

本实施例中，温度传感器、电压传感器、电流传感器、计时器以及定位模块的信号输出端均连接于单片机的信号输入端，单片机的信号输出端与声光报警器的信号输入端以及风机的信号输入端相连；单片机的信号输出端还通过4G CAT1通信模组与变压器监控平台相连。

本实施例一种变压器监控系统的实施原理为：温度传感器、电压传感器、电流传感器、计时器以及定位模块分别实时地获取变压器的温度信息、电压信息、电流信息、工作时长信息以及位置信息；控制器将温度信息、电压信息、电流信息、工作时长信息以及位置信息通过通讯模块传输至变压器监控平台，且控制器依据温度信息、电压信息、电流信息以及工作时长信息，向执行终端下发命令；变压器监控平台将通讯模块传输的温度信息、电压信息、电流信息、工作时长信息以及位置信息输出至用户终端，并显示在用户终端；同时，工作人员也可以通过用户终端向执行终端下发指令，从而提高变压器监控系统的监控灵活性。

实施例2 一种变压器监控方法

本实施例采用实施例1来实现，参照图2，该方法包括以下步骤：

S1、通过变压器感知终端获取实时数据并输出至控制单元；

具体地，实时数据包括变压器实时温度信息、电压信息、电流信息、工作时长信息以及位置信息；且在本实施例中，温度信息由温度传感器输出，电压信息由电压传感器输出，电流信息由电流传感器输出，工作时长信息由计时器输出，位置信息由GPS模块输出。

在本实施例中，实时数据还可以包括风机工作状态信息，具体地，风机进入工作状态时，控制单元获取的风机工作状态信息用于表示风机处于工作状态；风机处于停止状态时，控制单元获取的风机工作状态用于表示风机处于停止状态。

S2、控制单元将获取的实时数据发送至通讯模块；

对于本实施例，控制单元在获取到实时数据后，将实时数据输送至通讯模块。

S3、通讯模块将获取的数据加密后发送至变压器监控平台；

S4、变压器监控平台将收到的数据进行解密；

S5、变压器监控平台将解密后的数据进行储存；

S6、变压器监控平台将解密后的数据传输至用户终端，用户终端对接收到的解密后的数据进行显示。

对于本实施例，控制单元在获取到实时数据后，将实时数据输送至通讯模块，通讯模块将实时数据增加帧头帧尾以及校验码之后经过SM2加密算法加密发送至通信服务器，并传输至应用服务器及WEB服务器，最终通过显示屏对实时数据进行显示；变压器监控平台将解密后的实时数据进行储存，以便后续查阅；同时还可以传输至用户终端，以使用户终端对实时数据进行显示，进而便于实现对变压器实时状态的监控。

具体地，变压器监控平台以及用户终端的显示内容包括变压器的温度信息、电压信息、电流信息、工作时长信息、位置信息以及风机工作状态信息，使变压器监控终端以及用户终端对风机工作状态信息进行显示，便于工作人员及时得知风机的工作状态，从而便于工作人员基于实时数据以及变压器位置信息，做出检修人员的合理调配。

对于本实施例，在执行步骤S1之后，该方法还包括步骤①、②、③，，步骤①、②、③依次执行，且本实施例在执行步骤S2时，同步执行步骤①；具体地，步骤①、②、③执行内容包括：

①、控制单元将获取的温度信息对应温度值与温度基准值作比较，将获取的电压信息对应电压值与电压基准值作比较，将获取的电流信息对应电流值与电流基准值作比较，将获取的工作时长信息对应工作时长与工作时长基准值作比较；

②、控制单元在温度信息对应温度值超出温度基准值时，和/或电压信息对应电压值超出电压基准值时，和/或电流信息对应电流值超出电流基准值时，和/或工作时长信息对应工作时长超出工作时长基准值时，输出报警信息；同时，在温度信息对应温度值超出温度基准值时，输出降温信息；

③、当控制单元输出报警信息和/或降温信息时，控制单元基于报警信息和/或降温信息以及位置信息输出位置指示信息，位置指示信息用于表示当前变压器位置信息以及是否发出报警信息和/或降温信息。

在本实施例中，使控制单元预设温度基准值、电压基准值、电流基准值以及工作时长基准值；控制单元接收到实时数据后，将温度信息对应的温度值与温度基准值作比较，将电压信息对应的电压值与电压基准值作比较，将电流信息对应的电流值与电流基准值作比较，将工作时长信息对应的工作时长与工作时长基准值作比较，并在温度信息对应的温度值超出温度基准值，和/或电压信息对应的电压值超出电压基准值，和/或电流信息对应的电流值超出电流基准值，和/或工作时长超出工作时长基准值时，确定发送报警信息至报警器；并在温度信息对应的温度值超出温度基准值时，输出降温信息至风机。

具体地，报警器在接收到报警信息时，进行报警指示，以直观警示工作人员及时得知变压器当前工作状态欠佳，从而便于工作人员及时采取措施，以减小变压器受损的可能性；同时，风机在接收到降温信息时，由停止状态变化为工作状态，以及时对变压器进行降温处理，从而降低变压器因温度过高而受损的可能性。

进一步地，当执行终端确定发送报警信息和/或降温信息时，使用户终端基于位置信息生成位置指示信息，位置指示信息用于展示当前变压器的位置信息。

在本实施例中，位置指示信息可以为文本形式，也可以为音频形式；具体地，当位置指示信息为文本形式时，可以设置弹窗对 “位于某处的变压器发出报警信息和/或降温信息”的文本内容进行显示；当位置指示信息为音频形式时，在执行终端确定发送报警信息和/或降温信息时，用户终端直接输出内容为“位于某处的变压器发出报警信息和/或降温信息”的音频指示。

工作人员基于位置指示信息，便于及时做出准确的人员调配；例如在收到位置指示信息为“位于某处的变压器发出降温信息”时，工作人员可以首先通过用户终端查看风机的工作状态，以减小风机以进入工作状态，又额外调配工作人员到现场进行维护的可能性，从而实现人员的合理调配。

对于本实施例，在执行步骤S4时，具体包括步骤S41以及步骤S42，其中，

步骤S41、当变压器监控平台解密成功时执行步骤S5；

步骤S42、当变压器监控平台解密失败时，重新从步骤S1开始执行，直至变压器监控平台解密成功时执行步骤S5。

在本实施例中，如果变压器监控平台对实时数据解密校验失败，则变压器监控平台将实时数据解密失败的结果发送到控制单元，控制单元收到变压器监控平台实时数据校验失败的结果后，重新获取实时数据，并发送实时数据；如果变压器监控平台解密成功，则通信服务器将实时数据发送到数据服务器，数据服务器将实时数据存储在数据服务器数据库中；同时，分别通过应用服务器以及WEB服务器将实时数据发送至向用户终端。

对于本实施例，在执行步骤S1-S6的同时，该方法还包括以下过程：

Ⅰ、当IE客户端获取外部输入的风机启停命令时，将风机启停命令依次经过WEB服务器、通信服务器以及通讯模块发送至控制单元，控制单元响应风机启停命令启动或停止风机；或者，

Ⅱ、当移动客户端外部输入的风机启停命令时，将风机启停命令依次经过应用服务器、通信服务器以及通讯模块发送至控制单元，控制单元响应风机启停命令启动或停止风机。

具体地，工作人员通过用户终端获取实时数据后，基于实时数据确定是否有开启风机的需求；当检测到由开启风机的需求时，向用户终端输入风机启动命令，风机启动命令将依次进过WEB服务器/应用服务器、通信服务器以及通讯模块，输入至控制单元，以最终使控制单元控制风机启动，完成风机的人工控制模式，以进一步降低变压器受损的可能性，同时便于完成对风机的检修或维护。

本实施例一种变压器监控方法的实施原理为：通过变压器感知终端实时地获取实时数据，并依次通过控制单元、通讯模块将实时数据加密传输至变压器监控平台，并最终显示在用户终端；一方面实现了变压器状态的实时监控；另一方面实时数据的加密传输，提高了实时数据传输的准确性以及安全性，从而提高了变压器监控的稳定性。

进一步地，控制单元在接收到实时数据时，基于实时数据选择是否做出及时补救措施，从而降低了变压器受损的可能性；同时，工作人员可以基于用户终端显示的实时数据，选择是否向用户终端输入风机启停命令，以实现对风机的手动控制，一方面提高风机的控制灵活性，便于实现风机的检修与维护，另一方面，便于及时对变压器进行降温处理，从而进一步降低变压器受损的可能性，从而提高变压器的使用寿命。

以上均为本申请的较佳实施例，并非依此限制本申请的保护范围，故：凡依本申请的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种变压器监控系统，其特征在于，包括：变压器感知终端、控制单元、执行终端、通讯模块、变压器监控平台以及用户终端，其中，变压器感知终端的信号输出端连接于控制单元的信号输入端，执行终端的信号输入端连接于控制单元的信号输出端；控制单元的通讯信号输出端通过通讯模块与变压器监控平台的通讯信号输入端相连，用户终端的信号输入端连接于监控平台的信号输出端。

2.根据权利要求1所述的一种变压器监控系统，其特征在于，所述变压器感知终端包括温度传感器、电压传感器、电流传感器、计时器以及定位模块，温度传感器、电压传感器、电流传感器、计时器以及定位模块的信号输出端均连接于控制单元的信号输入端。

3.根据权利要求1或2所述的一种变压器监控系统，其特征在于，所述执行终端包括报警器以及风机，报警器以及风机的信号输入端均与控制单元的信号输出端相连。

4.根据权利要求1或2所述的一种变压器监控系统，其特征在于，所述变压器监控平台包括显示屏以及相互通信连接的通信服务器、数据服务器、应用服务器和WEB服务器。

5.根据权利要求4所述的一种变压器监控系统，其特征在于，所述用户终端包括IE 客户端与移动客户端，其中，IE客户端与WEB服务器通信，移动客户端与应用服务器通信。

6.根据权利要求5所述的一种变压器监控系统，其特征在于：所述IE客户端与WEB服务器为全双工通信，移动客户端与应用服务器亦为全双工通信。

7.一种变压器监控方法，采用权利要求1-6任意一项所述的一种变压器监控系统来实现，其特征在于，该方法包括以下步骤：

S1、通过变压器感知终端获取实时数据并输出至控制单元；

S2、控制单元将获取的实时数据发送至通讯模块；

S3、通讯模块将获取的数据加密后发送至变压器监控平台；

S4、变压器监控平台将收到的数据进行解密；

S5、变压器监控平台将解密后的数据进行储存并显示；

S6、变压器监控平台将解密后的数据传输至用户终端，用户终端对接收到的解密后的数据进行显示。

8.根据权利要求7所述的一种变压器监控方法，所采用的一种变压器监控系统的变压器感知终端包括温度传感器、电压传感器、电流传感器、计时器以及定位模块，温度传感器、电压传感器、电流传感器、计时器以及定位模块的信号输出端均连接于控制单元的信号输入端，其特征在于：所述实时数据包括变压器实时温度信息、电压信息、电流信息、工作时长信息以及位置信息；在执行完步骤S1之后，执行步骤S2的同时，还依次执行以下步骤：

①、控制单元将获取的温度信息对应温度值与温度基准值作比较，将获取的电压信息对应电压值与电压基准值作比较，将获取的电流信息对应电流值与电流基准值作比较，将获取的工作时长信息对应工作时长与工作时长基准值作比较；

②、控制单元在温度信息对应温度值超出温度基准值时，和/或电压信息对应电压值超出电压基准值时，和/或电流信息对应电流值超出电流基准值时，和/或工作时长信息对应工作时长超出工作时长基准值时，输出报警信息；同时，在温度信息对应温度值超出温度基准值时，输出降温信息；

③、当控制单元输出报警信息和/或降温信息时，控制单元基于报警信息和/或降温信息以及位置信息输出位置指示信息，所述位置指示信息用于表示当前变压器位置信息以及是否发出报警信息和/或降温信息。

9.根据权利要求7或8所述的一种变压器监控方法，其特征在于，变压器监控平台将收到的数据进行解密时，包括：

S41、当变压器监控平台解密成功时执行步骤S5；

S42、当变压器监控平台解密失败时，重新从步骤S1开始执行，直至变压器监控平台解密成功时执行步骤S5。

10.根据权利要求7或8所述的一种变压器监控方法，所采用的一种变压器监控系统的变压器监控平台包括显示屏以及相互通信连接的通信服务器、数据服务器、应用服务器和WEB服务器；所述执行终端包括报警器以及风机，报警器以及风机的信号输入端均与控制单元的信号输出端相连，其特征在于，在步骤S1-S6进行的同时，该方法还包括以下过程：

Ⅰ、当IE客户端获取外部输入的风机启停命令时，将所述风机启停命令依次经过WEB服务器、通信服务器以及通讯模块发送至控制单元，控制单元响应所述风机启停命令启动或停止风机并通过通讯模块输出至风机；

或者，

Ⅱ、当移动客户端外部输入的所述风机启停命令时，将所述风机启停命令依次经过应用服务器、通信服务器以及通讯模块发送至控制单元，控制单元响应所述风机启停命令启动或停止风机并通过通讯模块输出至风机。

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