CN114459529A - 充油套管的智能维护装置、变压器以及变电系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种充油套管的智能维护装置，包括第一监测器、第二监测器和控制单元，所述第一监测器设于所述充油套管上，用于监测与充油套管相关的第一技术参数数据；所述第二监测器设于充电套管所属的变压器本体上，用于监测与所述变压器本体运行时相关的第二技术参数数据；所述控制单元，与所述第一监测器和所述第二监测器分别相连，用于根据第一技术参数数据和第二技术参数数据分析充油套管的当前工作状态是否正常，并对充油套管的后续工作进行预警。相应的，还提供一种变压器以及变电系统。本发明装置能够对充油套管的运行进行自动监测，且监测结果准确可靠。

Description

充油套管的智能维护装置、变压器以及变电系统

技术领域

本发明属于变压器技术领域，涉及一种充油套管的智能维护装置、包含该装置的变压器以及包含该变压器的变电系统。

背景技术

充油套管是变压器箱外的主要绝缘部件，变压器绕组的引出线必须穿过充油套管，使引出线之间及引出线与变压器外壳之间绝缘，同时起固定引出线的作用。

在变压器运行中，充油套管中长期通过负载电流，当变压器外部发生短路时会有短路电流通过。因此，对套管通常具有以下要求：第一，必须具有规定的电气强度和足够的机械强度；第二，必须具有良好的热稳定性，并能承受短路时的瞬间过热；第三，具有良好的绝缘能力和密封性。

对于特高压变压器来说，通过需要对充油套管进行监测，以有利于变压器的安全运行。但是，现有的监测方式是在套管周边布置一些机械型的监测传感器，以对套管的电压电流信号进行采集，利用其波形来获取针对套管的部分简单的技术参数，其采集的参数值比较单一，不能满足变压器的安全运行需要，并且，在大多数场景下，采集的这些参数值不准确，可靠性不足，且缺乏相应的后续处理措施。

发明内容

本发明所解决的技术问题是针对现有技术存在的上述不足，提供一种能够对充油套管的运行进行自动监测，且监测结果准确可靠的充油套管的智能维护装置、包含该装置的变压器以及包含该变压器的变电系统。

根据本发明的一个方面，提供一种充油套管的智能维护装置，包括第一监测器、第二监测器和控制单元，

所述第一监测器，设于所述充油套管上，用于监测与充油套管相关的第一技术参数数据；

所述第二监测器，设于充电套管所属的变压器本体上，用于监测与所述变压器本体运行时相关的第二技术参数数据；

所述控制单元，与所述第一监测器和所述第二监测器分别相连，用于根据第一技术参数数据和第二技术参数数据分析充油套管的当前工作状态是否正常，并对充油套管的后续工作进行预警。

可选的，所述第一监测器包括：

电容监测器，用于监测充油套管的电容值；和/或，

介损监测器，用于监测充油套管的末屏电流和介质损耗；和/或，油色谱监测器，用于监测充油套管的油色谱；

所述第二监测器包括：

油温监测器，用于监测变压器油的油温；和/或，

油压监测器，用于监测变压器油的油压；和/或，

油位监测器，用于监测变压器油的油位。

优选的，该装置还包括环境及地理位置监测器，设于充电套管所处的外部环境中，用于监测充油套管所在地的地理位置及实时气象状况；

所述控制单元还与所述环境及地理位置检测器相连，用于将第一技术参数数据、第二技术参数数据结合地理位置以及实时气象状况来分析充油套管的当前工作状态是否正常，并对充油套管的后续工作进行预警。

优选的，所述控制单元包括数据汇总模块、归一化处理模块、数据清洗模块、特征提取分析模块以及数据输出模块，

所述数据汇总模块，用于将所述第一技术参数数据和所述第二技术参数数据进行汇总，以形成汇总数据；

所述归一化处理模块，与所述数据汇总模块相连，用于对汇总数据的数据格式和结构进行归一化处理，以得到格式统一的结构化数据流；

所述数据清洗模块，与所述归一化处理模块相连，用于对所述结构化数据流进行清洗，以识别并去除其中的错误数据；

所述特征提取分析模块，与所述数据清洗模块相连，用于对清洗后的结构化数据流进行计算，以提取关键数据以及异常数据，并进行分析以生成相应的结果报文；

所述数据输出模块，用于将所述结果报文输出。

优选的，所述控制单元还包括存储模块，与特征提取分析模块相连，用于存储清洗后的结构化数据流以及分析得到的结果报文。

优选的，该装置还包括无线通信单元，与所述控制单元相连，用于将控制单元生成的结果报文进行无线传输。

优选所述无线通信单元为NB-LOT无线通信单元。

根据本发明的另一方面，还提供一种变压器，包括变压器本体和充油套管，还包括上述的充油套管的智能维护装置。

根据本发明的第三方面，还提供一种变电系统，包括上述的变压器、以及远端服务器，

所述变压器中的充油套管的智能维护装置包括NB-LOT无线通信单元，

所述NB-LOT无线通信单元用于将变压器的智能维护装置中的控制单元生成的结果报文无线传输给所述远端服务器。

本发明智能维护装置盘活了数字化建设过程中存在的电力设备全身数据采集和处理问题，解决了传感器数据格式杂乱、标准不一、数据质量欠检验等问题，大大降低了监测工作的过程成本，尤其是大大降低了人工安全风险，同时也提高了变电设备数据提取和存储分析效率，降低了大数据分析的成本，切实地提高了电网数据质量，为实现电网智能化大数据分析运维奠定了数据基础。

附图说明

图1为本发明实施例1中充油套管的智能维护装置的安装结构示意图；

图2为本发明实施例1中充油套管的智能维护装置的电气结构示意图；

图3为本发明实施例3中采用智能维护装置的变电系统的使用示意图。

图中：1-第一监测点；2-第二监测点；3-第三监测点；4-第四监测点；5-第五监测点；6-第六监测点；7-第七监测点；8-充油套管；9-变压器本体；10-智能维护装置；11-远端外设；12-内网外设；13-监测服务器。

具体实施方式

为使本领域技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图和实施例对本发明作进一步详细描述。

实施例1：

如图1所示，本实施例提供一种充油套管的智能维护装置，该智能维护装置特别适用于特高压变压器中，其包括第一监测器、第二监测器和控制单元。

第一监测器设于充油套管8上，用于监测与充油套管8相关的第一技术参数数据。

第二监测器设于充电套管所属的变压器本体9上，用于监测与变压器本体运行时相关的第二技术参数数据。

控制单元与第一监测器和第二监测器分别相连，用于根据第一技术参数数据和第二技术参数数据分析充油套管的当前工作状态是否正常，并对充油套管的后续工作进行预警。

其中，第一监测器包括电容值监测器，和/或，末屏电流和介质损耗监测器，和/或，油色谱监测器。

其中，上述这些检测器可以依据设备的重要性、故障类型及概率可选择性的添加或删除。

电容值检测器设于充油套管8底部的第一监测点1的位置，用于监测充油套管的电容值，并将监测到的电容值数据发送给控制单元；

介损监测器设于充油套管8底部的第二监测点2的位置，用于监测充油套管8的末屏电流和介质损耗，并将监测到的末屏电流和介质损耗发送给控制单元；

油色谱监测器设于充油套管的底部的第三监测点3的位置，用于监测充油套管8的油色谱，并将监测到的油色谱数据发送给控制单元。

本实施例中，电容值检测器和介损监测器采用SERVERON公司的TMB套管监测仪，油色谱监测器可采用H2SENSE Model5000/5100。

第二监测器包括油温监测器，和/或，油压监测器，和/或，和/或，油位监测器。

油温监测器设于变压器本体的第四监测点4的位置，用于监测变压器油的油温，并将监测到的油温数据发送给控制单元。

油压监测器设于变压器本体的第五监测点5的位置，用于监测变压器油的油压，并将监测到的油压数据发送给控制单元。

油位监测器设于变压器本体的第六监测点6的位置，用于监测变压器油的油位，并将监测到的油位数据发送给控制单元。

本实施例中，油温监测器可采用大连世有BWY－804系列监测装置，油压监测器可采用Messko MPreC，油位监测器可采用大连世有BYZF-YA系列监测装置。

需要说明的是，上述这些监测器可以依据设备的重要性、故障类型及概率选择性的添加或删除。

可选的，该装置还包括环境及地理位置监测器，其设于充电套管8所处的外部环境中，用于监测充油套管所在地的气象数据以及地理位置；控制单元还与环境及地理位置检测器相连，用于将第一技术参数数据、第二技术参数数据结合地理位置以及实时气象状况(降雨量、降雪量、粉尘情况等)来分析充油套管8的当前工作状态是否正常，并对充油套管8的后续工作进行预警。

如图2所示，本实施例中，控制单元包括数据汇总模块、归一化处理模块、数据清洗模块、特征提取分析模块以及数据输出模块。

数据汇总模块，用于将第一技术参数数据和第二技术参数数据进行汇总，以形成汇总数据，

归一化处理模块与数据汇总模块相连，用于对汇总数据的数据格式和结构进行归一化处理(对实时、非实时、结构化或者非结构化的数据格式进行转化处理)，以得到格式统一、结合清晰、便于存储、便于计算的结构化数据流；

数据清洗模块与归一化处理模块相连，用于对结构化数据流进行清洗，以识别并去除其中的错误数据；

特征提取分析模块与数据清洗模块相连，用于对清洗后的结构化数据流进行计算，以提取关键数据以及异常数据，并进行分析以生成相应的结果报文；

数据输出模块用于将结果报文输出。

其中，结果报文通过对各个监测器采集的数据进行分析处理，得到监测器本身的状态情况、以及监测器采集数据是否正常等结果；并且能够对该智能维护装置自身服务进行自诊断，将该装置在启动、计算过程中的过程信息、错误日志进行输出，便于了解该智能维护装置运行状态。

其中，控制单元可使用保定飞凌嵌入式技术有限公司生产的板卡。

本实施例中，控制单元还包括存储模块，其与特征提取分析模块相连，用于存储清洗后的结构化数据流以及分析得到的结果报文。

具体来说，特征提取分析模块用于校验和信息熵损失评价算法，计算信息损失增益，并生成结果报文打印在模块运行日志中。

可选的，特征提取分析模块可以内嵌AI深度学习算法模型，该算法模型用于根据关键数据信息和数据量、数据存储的历史走势训练和计算，生成相应的数据存储预测模型，以确保数据的灵活高效存储和安全使用。该分析模块的上述算法模型能够结合场景，内嵌在云端训练并形成定制后的模型，用于场景化的特征提取和处理，按照数据历史规律和预测走势弹性计算扩缩，自学习并预测和分析片上数据状态和是否合理、异常，对各个前述监测器采集的数据的质量在片上分析处理优化，并生成结果报文。

可选的，控制单元还包括底层模块，其用于驱动加载和安全防护，主要承载控制单元的片上系统的安全稳定运行，以使片上系统软件升级、防火墙隔离、数据加密和传输保护。底层模块包括驱动更新模块和安全防护模块。

该装置还包括供电单元，其与本装置内的各个单元均相连，用于为这些单元供电。

其中，供电单元包括太阳能供电部件、普通供电部件和与两者电连接的切换模块，所述切换模块用于根据其内预设的切换逻辑对太阳能供电部件和普通供电部件进行切换，以根据需要采用太阳能供电模式或普通供电模式，并能自动切换，解决了在野外环境的供电问题。

可选的，该装置还包括无线通信单元，其与控制单元相连，用于将控制单元生成的结果报文进行无线传输。

本实施例中，无线通信单元采用NB-LOT无线通信单元。NB-IOT无线通信单元基于5G通信网络协议和5G通信的物联网软件平台，能够实现远距离全天候通信，以实时收发关键信息和算法模型计算结果。充油套管的生产制造者或者电力设备运维人员可通过IP和NB-IOT设备号使用任何可联网(互联网)、支持5G的终端实时查看该设备的运行情况。

本实施例通过无线通信单元引进窄带技术，突破了无线通信的非实时性瓶颈，实现了特高压套管设备与监控中心之间的信息互通。

本发明装置针对智能化电网建设过程中存在的特高压的充油套管全身数据采集和处理问题，解决了监测数据格式杂乱、标准不一、数据质量欠检验等问题，在特高压变压器充油套管数据特征挖掘和场景化数据分析、套管的智能制造决策、套管的预测性维护等方面得到了大力应用，降低了过程成本，尤其大大降低了人工安全风险。

实施例2：

本实施例公开一种变压器，包括变压器本体和充油套管，还包括实施例1中的充油套管的智能维护装置。

本实施例中，该变压器为一种特高压变压器。

实施例3：

如图3所示，本实施例公开一种变电系统，包括实施例2中的变压器，还包括远端外设11。远端外设11可以采用云服务器。

其中，智能维护装置10中的NB-LOT无线通信单元用于将变压器的智能维护装置中的控制单元生成的结果报文无线传输给云服务器。

图3中提供的是本实施例中充油套管的智能维护装置的使用结构框图。其中智能维护装置的连接方式有两种：路径1是使用5G网络通过无线传输的方式将控制单元分析得到的数据传送至云端13，进而传送至远端外设11；路径2是对于5G覆盖下的变电站，使用5G局域网将控制单元得到的数据通过监测服务器14传输至内网外设12。

其中，监测服务器14用于进行集中数据存储，收集多设备数据，并对多设备横纵向数据进行综合分析，以及为数据展示提供系统服务。

可以理解的是，以上实施方式仅仅是为了说明本发明的原理而采用的示例性实施方式，然而本发明并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言，在不脱离本发明的精神和实质的情况下，可以做出各种变型和改进，这些变型和改进也视为本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种充油套管的智能维护装置，其特征在于，包括第一监测器、第二监测器和控制单元，

所述第一监测器，设于所述充油套管上，用于监测与充油套管相关的第一技术参数数据；

所述第二监测器，设于充电套管所属的变压器本体上，用于监测与所述变压器本体运行时相关的第二技术参数数据；

所述控制单元，与所述第一监测器和所述第二监测器分别相连，用于根据第一技术参数数据和第二技术参数数据分析充油套管的当前工作状态是否正常，并对充油套管的后续工作进行预警。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述第一监测器包括：

电容监测器，用于监测充油套管的电容值；和/或，

介损监测器，用于监测充油套管的末屏电流和介质损耗；和/或，

油色谱监测器，用于监测充油套管的油色谱；

所述第二监测器包括：

油温监测器，用于监测变压器油的油温；和/或，

油压监测器，用于监测变压器油的油压；和/或，

油位监测器，用于监测变压器油的油位。

3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，还包括环境及地理位置监测器，设于充电套管所处的外部环境中，用于监测充油套管所在地的地理位置及实时气象状况；

所述控制单元还与所述环境及地理位置检测器相连，用于将第一技术参数数据、第二技术参数数据结合地理位置以及实时气象状况来分析充油套管的当前工作状态是否正常，并对充油套管的后续工作进行预警。

4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述控制单元包括数据汇总模块、归一化处理模块、数据清洗模块、特征提取分析模块以及数据输出模块，

所述数据汇总模块，用于将所述第一技术参数数据和所述第二技术参数数据进行汇总，以形成汇总数据；

所述归一化处理模块，与所述数据汇总模块相连，用于对汇总数据的数据格式和结构进行归一化处理，以得到格式统一的结构化数据流；

所述数据清洗模块，与所述归一化处理模块相连，用于对所述结构化数据流进行清洗，以识别并去除其中的错误数据；

所述特征提取分析模块，与所述数据清洗模块相连，用于对清洗后的结构化数据流进行计算，以提取关键数据以及异常数据，并进行分析以生成相应的结果报文；

所述数据输出模块，用于将所述结果报文输出。

5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，所述控制单元还包括存储模块，与特征提取分析模块相连，用于存储清洗后的结构化数据流以及分析得到的结果报文。

6.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，还包括无线通信单元，与所述控制单元相连，用于将控制单元生成的结果报文进行无线传输。

7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述无线通信单元为NB-LOT无线通信单元。

8.一种变压器，包括变压器本体和充油套管，其特征在于，还包括权利要求1-7任一项所述的充油套管的智能维护装置。

9.一种变电系统，其特征在于，包括权利要求8所述的变压器、以及远端服务器，

所述变压器中的充油套管的智能维护装置包括NB-LOT无线通信单元，

所述NB-LOT无线通信单元用于将变压器的智能维护装置中的控制单元生成的结果报文无线传输给所述远端服务器。

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