CN117148224A - 一种变电站主变铁芯电流在线监测方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种变电站主变铁芯电流在线监测方法及系统，涉及电流监测技术领域，包括：初始化设备，通过无线通讯单元进行通信；通过传感器实时监测变压器的铁芯接地电流和夹件接地电流；对收集到的电流数据进行多级分析处理；将经过处理后的电流数据上传至物联网平台，实时监测电流状态；执行智能分析策略，对变压器铁芯故障进行智能辅助分析。本发明提供的变电站主变铁芯电流在线监测方法有效的解决了铁芯、夹件接地线全天候监控问题，还提升一线工作人员安全生产系数，为今后变电站的少人值守甚至无人值守的建设提供一种远程智能监控方法，推动智能电网深化建设的进程，对变压器铁芯相关故障进行智能辅助分析，从而帮助提高电网安全稳定性。
Description
技术领域
本发明涉及电流监测技术领域，具体为一种变电站主变铁芯电流在线监测方法及系统。
背景技术
目前，变压器铁芯接地检查3个月进行1次铁芯、夹件接地电流测量，两次预防性试验间隔时间较长，突发的接地电流超限故障难以发现。同时，传统测试方法需要戴绝缘手套，站在绝缘垫上，不能触及其他地方，以防短路或接地，在观察表计时，要时刻注意保持安全距离；并且测量要求接地电流时需要开口较大的钳表，这类钳表存在精度差、打开口用力大；从而导致工作人员的测试难度大，安全性低的问题。
其存在突发的接地电流超限故障难以被发现、需要人员佩戴绝缘手套站在绝缘垫上、需要开口较大的钳表等问题，从而使得人员安全系数低、测量精度差、无法实现无人值守。因此，亟需一种变电站主变铁芯电流在线监测方法解决上述问题。
发明内容
本部分的目的在于概述本发明的实施例的一些方面以及简要介绍一些较佳实施例。在本部分以及本申请的说明书摘要和发明名称中可能会做些简化或省略以避免使本部分、说明书摘要和发明名称的目的模糊，而这种简化或省略不能用于限制本发明的范围。
鉴于上述存在的问题，提出了本发明。
因此，本发明解决的技术问题是：现有的变电站主变铁芯电流在线监测方法主要依赖于人工判断和简单的峰值电流监测，无法实时、准确地反应设备状态和预测可能的故障，以及如何实现电力系统的高效、智能管理和运维的优化问题。
为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：一种变电站主变铁芯电流在线监测方法，包括：初始化设备，通过无线通讯单元进行通信；通过传感器实时监测变压器的铁芯接地电流和夹件接地电流；对收集到的电流数据进行多级分析处理；将经过处理后的电流数据上传至物联网平台，实时监测电流状态；执行智能分析策略，对变压器铁芯故障进行智能辅助分析。
作为本发明所述的变电站主变铁芯电流在线监测方法的一种优选方案，其中：所述初始化设备包括设备挂载安装在端子箱立柱或安装在端子箱内部，电流传感器分别安装在铁芯、夹件接地夹片上，通过护线套管保护电流传感器与设备主体间的走线；检测设备的环境需求，若设备有特殊环境需求，将设备安装在满足特殊环境需求的端子箱内部；对于没有特殊环境需求的设备，检测设备的大小和端子箱的空间，若设备小于预设设备阈值且端子箱内部空间大于空间阈值，将设备安装在端子箱内部；对于设备大于预设设备阈值或端子箱内部空间小于端子箱内部空间大于空间阈值的情况，判断设备的挂载方式，若设备具备自我平衡的能力，将设备安装在端子箱立柱上；若设备不具备自我平衡的能力，检查端子箱的立柱是否有额外的支撑设施，若存在额外的支撑设施，将设备与支撑设施一起安装在端子箱立柱上；若立柱没有额外的支撑设施，将设备安装在距离端子箱底部20cm区域内。
作为本发明所述的变电站主变铁芯电流在线监测方法的一种优选方案，其中：所述无线通讯单元进行通信包括使用Lora通讯用户在终端设置设备端的地址号与多级中继点，终端将通过Lora按照地址编号，对下属设备端进行数据访问；用户在终端上设置各个设备端的地址号与中继点，终端通过Lora通讯向所有设备发送配置信息，设备接收到配置信息后会发送确认信息回终端，在此范围内，由终端直接覆盖的设备为第一设备端；若终端设备距离大于预设第一阈值，设置一级中继点，设备为第二设备端，选择距离第一设备端最近的设备作为一级中继点，一级中继点设备在完成自身的检测监控任务的同时，收集第二设备端的数据，将数据反馈给终端，一级中继点设备在收集完数据后，向第二设备端发送数据收集完成的确认信息，在数据成功反馈给终端后，发送数据上传完成的确认信息；若终端设备无法通过一级中继点直接覆盖且距离大于预设第二阈值，设置二级中继点，设备为第三设备端，选择距离一级中继点最近的设备作为二级中继点，二级中继点设备将第三设备端的数据收集，打包发送给一级中继点，再由一级中继点反馈给终端，二级中继点设备在收集并发送数据后，向第三设备端发送数据收集完成的确认信息，并在数据成功通过一级中继点反馈给终端后，发送数据上传完成的确认信息。
作为本发明所述的变电站主变铁芯电流在线监测方法的一种优选方案，其中：所述传感器实时监测包括考虑正常和故障状态下电流存在较大跨度范围的情况，采用宽量程的传感器，并对采样电流进行多级处理，将小电流和大电流进行多级分析处理。
作为本发明所述的变电站主变铁芯电流在线监测方法的一种优选方案，其中：所述多级分析处理包括选用方形传感器，将采集的电流转换成电压信号，经过放大得到一级放大信号，所述一级放大信号进行最大负载下的电流采集，正常工作状态下，电流为小信号，一级信号进行二级放大，将得到的二级放大信号送入单片机，检测正常工作状态下的电流，单片机内部经过算法验算，从一级放大和二级放大信号自动选取，校准后得出准确的电流数据。
作为本发明所述的变电站主变铁芯电流在线监测方法的一种优选方案，其中：所述实时监测电流状态包括将电流数据上传至物联网平台，通过数据可视化界面，实时查看电流状态执行智能分析策略；所述电流状态包括电流的频率分析，波形分析和谐波含量分析。
作为本发明所述的变电站主变铁芯电流在线监测方法的一种优选方案，其中：所述智能分析策略包括频率分析：对电流数据进行傅里叶变换，得到电流信号在不同频率下的幅值，同时进行电流波形的实时监控，检测电流波形的突变和周期性失真，再对电流信号进行谐波分析，检查谐波含量，整合分析结果，形成判别指标。
所述判别指标表示为，
S＝aA+bB+cC
其中，S表示综合评分，a、b、c分别表示权重系数，A表示频率异常得分，FFT(In)表示电流I的傅里叶变换结果，N表示电流采样点的数量，n表示频率样本点的序号，B表示波形异常得分，σ表示电流波形的标准偏差，μ表示电流波形的平均值，C表示谐波异常得分，Ih表示每个谐波分量的电流值，Itotal表示所有谐波电流值的和，H表示谐波的数量，h表示谐波的阶数。
若S小于判别阈值T1，判定设备处于正常状态，生成台账，记录电流数据、频率分析结果、波形分析结果以及谐波分析结果，并将这些信息发送至物联网平台中的数据集中，更新数据集信息，自动评估设备的运行效率，将优化建议发送至维护团队；若S大于等于T1且小于判别阈值T2，判定设备处于预警状态，生成预警报告，所述预警报告包括电流数据图表，频率、波形和谐波分析的结果，将报告发送给维护团队请求远程诊断，启动预警模式；若S大于等于判别阈值T2，判定设备处于故障状态，立即停止设备运行，向维护团队发送紧急报告，所述包紧急报告括设备的电流数据、设备的最近维护记录，推荐的维修措施，自动调度维护人员进行紧急维修。
本发明的另外一个目的是提供一种变电站主变铁芯电流在线监测系统，其能通过物联网平台对电流数据进行实时监控和分析，解决了现有方法在数据处理、设备状态判断和预警报告生成等环节中的延时和不准确的问题。
为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：一种变电站主变铁芯电流在线监测系统，包括：初始化模块、数据采集模块、数据传输模块、智能分析模块以及设备状态判别模块；所述初始化模块用于执行设备的初始化设置和安装，选择设备的位置和无线通讯单元的配置；所述数据采集模块用于实时监测变压器的铁芯接地电流和夹件接地电流，并进行信号处理，生成电流数据；所述数据传输模块用于将生成的电流数据上传至物联网平台；所述智能分析模块用于执行智能分析策略，对变压器铁芯故障进行智能辅助分析，并生成判别指标；所述设备状态判别模块用于根据生成的判别指标，判断设备的运行状态，并根据判断结果执行相应的操作。
一种计算机设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现如上所述变电站主变铁芯电流在线监测方法的步骤。
一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现如上所述变电站主变铁芯电流在线监测方法的步骤。
本发明的有益效果：本发明提供的变电站主变铁芯电流在线监测方法有效的解决了铁芯、夹件接地线全天候监控问题，还提升一线工作人员安全生产系数，为今后变电站的少人值守甚至无人值守的建设提供一种远程智能监控方法，推动智能电网深化建设的进程，对变压器铁芯相关故障进行智能辅助分析，从而帮助提高电网安全稳定性。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例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它的附图。其中：
图1为本发明一个实施例提供的一种变电站主变铁芯电流在线监测方法的整体流程图。
图2为本发明第一个实施例提供的一种变电站主变铁芯电流在线监测方法中运行架构图。
图3为本发明第一个实施例提供的一种变电站主变铁芯电流在线监测方法的多级放大图。
图4为本发明第二个实施例提供的一种变电站主变铁芯电流在线监测系统的整体结构图。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合说明书附图对本发明的具体实施方式做详细的说明，显然所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通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，都应当属于本发明的保护的范围。
在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。
其次，此处所称的“一个实施例”或“实施例”是指可包含于本发明至少一个实现方式中的特定特征、结构或特性。在本说明书中不同地方出现的“在一个实施例中”并非均指同一个实施例，也不是单独的或选择性的与其他实施例互相排斥的实施例。
本发明结合示意图进行详细描述，在详述本发明实施例时，为便于说明，表示器件结构的剖面图会不依一般比例作局部放大，而且所述示意图只是示例，其在此不应限制本发明保护的范围。此外，在实际制作中应包含长度、宽度及深度的三维空间尺寸。
同时在本发明的描述中，需要说明的是，术语中的“上、下、内和外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一、第二或第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
本发明中除非另有明确的规定和限定，术语“安装、相连、连接”应做广义理解，例如：可以是固定连接、可拆卸连接或一体式连接；同样可以是机械连接、电连接或直接连接，也可以通过中间媒介间接相连，也可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
实施例1
参照图1-图3，为本发明的一个实施例，提供了一种变电站主变铁芯电流在线监测方法，包括：
初始化设备，通过无线通讯单元进行通信。
通过传感器实时监测变压器的铁芯接地电流和夹件接地电流。
对收集到的电流数据进行多级分析处理。
将经过处理后的电流数据上传至物联网平台，实时监测电流状态。
执行智能分析策略，对变压器铁芯故障进行智能辅助分析。
初始化设备包括设备挂载安装在端子箱立柱或安装在端子箱内部，电流传感器分别安装在铁芯、夹件接地夹片上，通过护线套管保护电流传感器与设备主体间的走线；检测设备的环境需求，若设备有特殊环境需求，将设备安装在满足特殊环境需求的端子箱内部；对于没有特殊环境需求的设备，检测设备的大小和端子箱的空间，若设备小于预设设备阈值且端子箱内部空间大于空间阈值，将设备安装在端子箱内部；对于设备大于预设设备阈值或端子箱内部空间小于端子箱内部空间大于空间阈值的情况，判断设备的挂载方式，若设备具备自我平衡的能力，将设备安装在端子箱立柱上；若设备不具备自我平衡的能力，检查端子箱的立柱是否有额外的支撑设施，若存在额外的支撑设施，将设备与支撑设施一起安装在端子箱立柱上；若立柱没有额外的支撑设施，将设备安装在距离端子箱底部20cm区域内。
当设备安装位置离端子箱底部的距离不满足规定，若距离太小，设备距离端子箱底部太近，会影响设备的散热性能，设备在运行过程中会产生热量，若设备离端子箱底部过近，会阻碍热量的散发，导致设备过热，影响设备的稳定性和使用寿命，还会导致设备在特殊情况下更容易受到损害。
若设备距离端子箱底部过远，会使设备离操作员的操作位置过远，不利于设备的维护和管理，会占用端子箱内部的更多空间，影响其他设备的安装和使用。
如图2所示，本设备主要无线通讯单元为Lora通讯，本设备的Lora单元通讯距离可达6km。在工作时，先由用户在终端设置各个设备端的地址号与多级中继点，然后终端将通过Lora按照地址编号，对下面各个设备端进行数据访问。但是由于Lora覆盖范围为6km，在实际安装的时候，通讯距离可能会小于6km或者安装距离过远等，针对该问题，本设备可以设置多级中继模式，以达到拓展距离的目的。终端所覆盖的通讯范围内只有1、2、3号设备端，要想通讯到4号设备端，可以将距离相对较近的3号设备设置为一级中继点，即3号设备在完成自身的检测监控任务的时候，会额外访问收集4号的数据，并将数据反馈到终端，达到拓展距离的目的。同理，若想要访问5和6号终端的数据，可以将4号设置为二级中继点，4号中继点会将5和6号的数据打包一起发送到3号，最终达到终端。
无线通讯单元进行通信包括使用Lora通讯用户在终端设置设备端的地址号与多级中继点，终端将通过Lora按照地址编号，对下属设备端进行数据访问；用户在终端上设置各个设备端的地址号与中继点，终端通过Lora通讯向所有设备发送配置信息，设备接收到配置信息后会发送确认信息回终端，在此范围内，由终端直接覆盖的设备为第一设备端；若终端设备距离大于预设第一阈值，设置一级中继点，设备为第二设备端，选择距离第一设备端最近的设备作为一级中继点，一级中继点设备在完成自身的检测监控任务的同时，收集第二设备端的数据，将数据反馈给终端，一级中继点设备在收集完数据后，向第二设备端发送数据收集完成的确认信息，在数据成功反馈给终端后，发送数据上传完成的确认信息；若终端设备无法通过一级中继点直接覆盖且距离大于预设第二阈值，设置二级中继点，设备为第三设备端，选择距离一级中继点最近的设备作为二级中继点，二级中继点设备将第三设备端的数据收集，打包发送给一级中继点，再由一级中继点反馈给终端，二级中继点设备在收集并发送数据后，向第三设备端发送数据收集完成的确认信息，并在数据成功通过一级中继点反馈给终端后，发送数据上传完成的确认信息。
传感器实时监测包括考虑正常和故障状态下电流存在较大跨度范围的情况，采用宽量程的传感器，并对采样电流进行多级处理，将小电流和大电流进行多级分析处理。多级分析处理包括选用方形传感器，将采集的电流转换成电压信号，经过放大得到一级放大信号，一级放大信号进行最大负载下的电流采集，正常工作状态下，电流为小信号，一级信号进行二级放大，将得到的二级放大信号送入单片机，检测正常工作状态下的电流，单片机内部经过算法验算，从一级放大和二级放大信号自动选取，校准后得出准确的电流数据。
如图3所示，以方形传感器为例，若用户选用方形传感器，其采集的电流经过R1转换成电压信号，经过U1放大得到一级放大信号；一级放大信号是专门用于大电流采集；考虑到正常工作状态下，电流为小信号，因此一级信号经过R6接到U2进行二级放大，此时得到的二级放大信号送入单片机，即可检测小电流，单片机内部经过算法验算，从一级放大和二级放大信号自动选取，校准后得出准确的电流数据。
实时监测电流状态包括将电流数据上传至物联网平台，通过数据可视化界面，实时查看电流状态执行智能分析策略；电流状态包括电流的频率分析，波形分析和谐波含量分析。
智能分析策略包括频率分析：对电流数据进行傅里叶变换，得到电流信号在不同频率下的幅值，同时进行电流波形的实时监控，检测电流波形的突变和周期性失真，再对电流信号进行谐波分析，检查谐波含量，整合分析结果，形成判别指标。
判别指标表示为，
S＝aA+bB+cC
其中，S表示综合评分，a、b、c分别表示权重系数，A表示频率异常得分，FFT(In)表示电流I的傅里叶变换结果，N表示电流采样点的数量，n表示频率样本点的序号，B表示波形异常得分，σ表示电流波形的标准偏差，μ表示电流波形的平均值，C表示谐波异常得分，Ih表示每个谐波分量的电流值，Itotal表示所有谐波电流值的和，H表示谐波的数量，h表示谐波的阶数。
若S小于判别阈值T1，判定设备处于正常状态，生成台账，记录电流数据、频率分析结果、波形分析结果以及谐波分析结果，并将这些信息发送至物联网平台中的数据集中，更新数据集信息，自动评估设备的运行效率，将优化建议发送至维护团队。
若S大于等于T1且小于判别阈值T2，判定设备处于预警状态，生成预警报告，预警报告包括电流数据图表，频率、波形和谐波分析的结果，将报告发送给维护团队请求远程诊断，启动预警模式，首先自动将设备的运行频率降低到一个预设的更安全的水平，以减少设备的运行负荷。然后，持续监控设备的负载。若设备负载依然过大，再次降低运行频率。在整个过程中，持续地动态调节设备的运行频率，确保设备在较低的负荷下稳定运行，增加设备状态检查的频率，若发现任何可能的故障迹象，系统将立即通知维护团队，将设备运行频率设定阈值，一旦发现异常情况，即时通知维护团队，预先进行故障处理，根据设备的实际运行情况，系统会自动优化设备的运行参数，确保设备在最佳的工作状态下运行。
若设备的运行状态恢复正常状态，自动退出预警模式，设备返回正常运行状态。
若S大于等于判别阈值T2，判定设备处于故障状态，立即停止设备运行，向维护团队发送紧急报告，包紧急报告包括设备的电流数据、设备的最近维护记录，推荐的维修措施，自动调度维护人员进行紧急维修。
立即切断电源，停止设备运行，防止故障扩大，保护设备的其它部分不受影响，将生成包括设备的电流数据、设备的最近维护记录、故障时间、故障部位等信息的紧急报告，基于系统的历史数据和故障模式识别，系统会提出可能的原因以及推荐的维修措施，紧急报告会立即发送给维护团队。同时，系统还会发出紧急报警，确保维护团队能够及时得知设备出现问题，系统会根据维护人员的地理位置信息，自动调度最近的维护人员进行紧急维修，以便尽快修复设备，减少停机时间，系统会保留此次故障的所有相关信息，以供未来分析使用，也可以为设备的进一步优化提供数据支持，在设备修复后，系统将自动进行故障复查，确认设备是否已完全恢复正常。如有需要，系统还会提供对设备进行进一步维护和优化的建议。
实施例2
参照图4，为本发明的一个实施例，提供了一种变电站主变铁芯电流在线监测系统，包括：初始化模块、数据采集模块、数据传输模块、智能分析模块以及设备状态判别模块。
初始化模块用于执行设备的初始化设置和安装，选择设备的位置和无线通讯单元的配置。
数据采集模块用于实时监测变压器的铁芯接地电流和夹件接地电流，并进行信号处理，生成电流数据。
数据传输模块用于将生成的电流数据上传至物联网平台。
智能分析模块用于执行智能分析策略，对变压器铁芯故障进行智能辅助分析，并生成判别指标。
设备状态判别模块用于根据生成的判别指标，判断设备的运行状态，并根据判断结果执行相应的操作。
实施例3
本发明的一个实施例，其不同于前两个实施例的是：
所述功能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，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-OnlyMemory)、随机存取存储器(RAM，RandomAccessMemory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
在流程图中表示或在此以其他方式描述的逻辑和/或步骤，例如，可以被认为是用于实现逻辑功能的可执行指令的定序列表，可以具体实现在任何计算机可读介质中，以供指令执行系统、装置或设备(如基于计算机的系统、包括处理器的系统或其他可以从指令执行系统、装置或设备取指令并执行指令的系统)使用，或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用。就本说明书而言，“计算机可读介质”可以是任何可以包含、存储、通信、传播或传输程序以供指令执行系统、装置或设备或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用的装置。
计算机可读介质的更具体的示例(非穷尽性列表)包括以下：具有一个或多个布线的电连接部(电子装置)、便携式计算机盘盒(磁装置)、随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、可擦除可编辑只读存储器(EPROM或闪速存储器)、光纤装置以及便携式光盘只读存储器(CDROM)。另外，计算机可读介质甚至可以是可在其上打印所述程序的纸或其他合适的介质，因为可以例如通过对纸或其他介质进行光学扫描，接着进行编辑、解译或必要时以其他合适方式进行处理来以电子方式获得所述程序，然后将其存储在计算机存储器中。
应当理解，本发明的各部分可以用硬件、软件、固件或它们的组合来实现。在上述实施方式中，多个步骤或方法可以用存储在存储器中且由合适的指令执行系统执行的软件或固件来实现。例如，如果用硬件来实现，和在另一实施方式中一样，可用本领域公知的下列技术中的任一项或他们的组合来实现：具有用于对数据信号实现逻辑功能的逻辑门电路的离散逻辑电路，具有合适的组合逻辑门电路的专用集成电路，可编程门阵列(PGA)，现场可编程门阵列(FPGA)等。
实施例4
为本发明的一个实施例，提供了一种变电站主变铁芯电流在线监测方法，为了验证本发明的有益效果，通过经济效益计算和仿真实验进行科学论证。
选择实际运行的一个500kV主变压器的历史电流数据，数据集包含了主变压器从正常状态到预警状态，再到故障状态的全过程，以及对应的实际状态标签
对所选数据使用传统的峰值电流监测方法以及我方发明方法进行处理，传统的峰值电流监测方法，通过设定电流阈值判断设备状态，我方发明方法采用频率分析、波形分析和谐波分析，并将结果整合为判别指标进行设备状态的判断。
根据设备的实际状态标签，比较每种方法的预测结果，实验结果如表1所示。
表1实验结果对比表
我方发明方法在预警和故障状态的早期检测上显著优于传统方法，通过复合分析，在多个维度上检测到设备状态的变化，是单纯的峰值电流检测所无法做到的，同时根据电流数据的变化趋势，预测设备可能的故障类型和故障时间，提供更准确的决策依据。
我方发明方法不仅可以更准确地监测和预测主变压器的状态，提高电力系统的安全和稳定性，而且可以提供更丰富的设备运行信息，帮助运维团队更高效地进行设备管理和维修，从而推动智能电网的深化建设。
应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，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案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
Claims (10)
1.一种变电站主变铁芯电流在线监测方法，其特征在于，包括：
初始化设备，通过无线通讯单元进行通信；
通过传感器实时监测变压器的铁芯接地电流和夹件接地电流；
对收集到的电流数据进行多级分析处理；
将经过处理后的电流数据上传至物联网平台，实时监测电流状态；
执行智能分析策略，对变压器铁芯故障进行智能辅助分析。
2.如权利要求1所述的变电站主变铁芯电流在线监测方法，其特征在于：所述初始化设备包括设备挂载安装在端子箱立柱或安装在端子箱内部，电流传感器分别安装在铁芯、夹件接地夹片上，通过护线套管保护电流传感器与设备主体间的走线；
检测设备的环境需求，若设备有特殊环境需求，将设备安装在满足特殊环境需求的端子箱内部；
对于没有特殊环境需求的设备，检测设备的大小和端子箱的空间，若设备小于预设设备阈值且端子箱内部空间大于空间阈值，将设备安装在端子箱内部；
对于设备大于预设设备阈值或端子箱内部空间小于端子箱内部空间大于空间阈值的情况，判断设备的挂载方式，若设备具备自我平衡的能力，将设备安装在端子箱立柱上；
若设备不具备自我平衡的能力，检查端子箱的立柱是否有额外的支撑设施，若存在额外的支撑设施，将设备与支撑设施一起安装在端子箱立柱上；
若立柱没有额外的支撑设施，将设备安装在距离端子箱底部20cm区域内。
3.如权利要求2所述的变电站主变铁芯电流在线监测方法，其特征在于：所述无线通讯单元进行通信包括使用Lora通讯用户在终端设置设备端的地址号与多级中继点，终端将通过Lora按照地址编号，对下属设备端进行数据访问；
用户在终端上设置各个设备端的地址号与中继点，终端通过Lora通讯向所有设备发送配置信息，设备接收到配置信息后会发送确认信息回终端，在此范围内，由终端直接覆盖的设备为第一设备端；
若终端设备距离大于预设第一阈值，设置一级中继点，设备为第二设备端，选择距离第一设备端最近的设备作为一级中继点，一级中继点设备在完成自身的检测监控任务的同时，收集第二设备端的数据，将数据反馈给终端，一级中继点设备在收集完数据后，向第二设备端发送数据收集完成的确认信息，在数据成功反馈给终端后，发送数据上传完成的确认信息；
若终端设备无法通过一级中继点直接覆盖且距离大于预设第二阈值，设置二级中继点，设备为第三设备端，选择距离一级中继点最近的设备作为二级中继点，二级中继点设备将第三设备端的数据收集，打包发送给一级中继点，再由一级中继点反馈给终端，二级中继点设备在收集并发送数据后，向第三设备端发送数据收集完成的确认信息，并在数据成功通过一级中继点反馈给终端后，发送数据上传完成的确认信息。
4.如权利要求3所述的变电站主变铁芯电流在线监测方法，其特征在于：所述传感器实时监测包括考虑正常和故障状态下电流存在较大跨度范围的情况，采用宽量程的传感器，并对采样电流进行多级处理，将小电流和大电流进行多级分析处理。
5.如权利要求4所述的变电站主变铁芯电流在线监测方法，其特征在于：所述多级分析处理包括选用方形传感器，将采集的电流转换成电压信号，经过放大得到一级放大信号，所述一级放大信号进行最大负载下的电流采集，正常工作状态下，电流为小信号，一级信号进行二级放大，将得到的二级放大信号送入单片机，检测正常工作状态下的电流，单片机内部经过算法验算，从一级放大和二级放大信号自动选取，校准后得出准确的电流数据。
6.如权利要求5所述的变电站主变铁芯电流在线监测方法，其特征在于：所述实时监测电流状态包括将电流数据上传至物联网平台，通过数据可视化界面，实时查看电流状态执行智能分析策略；
所述电流状态包括电流的频率分析，波形分析和谐波含量分析。
7.如权利要求6所述的变电站主变铁芯电流在线监测方法，其特征在于：所述智能分析策略包括频率分析：对电流数据进行傅里叶变换，得到电流信号在不同频率下的幅值，同时进行电流波形的实时监控，检测电流波形的突变和周期性失真，再对电流信号进行谐波分析，检查谐波含量，整合分析结果，形成判别指标；
所述判别指标表示为，
S＝aA+bB+cC
其中，S表示综合评分，a、b、c分别表示权重系数，A表示频率异常得分，FFT(In)表示电流I的傅里叶变换结果，N表示电流采样点的数量，n表示频率样本点的序号，B表示波形异常得分，σ表示电流波形的标准偏差，μ表示电流波形的平均值，C表示谐波异常得分，Ih表示每个谐波分量的电流值，Itotal表示所有谐波电流值的和，H表示谐波的数量，h表示谐波的阶数；
若S小于判别阈值T1，判定设备处于正常状态，生成台账，记录电流数据、频率分析结果、波形分析结果以及谐波分析结果，并将这些信息发送至物联网平台中的数据集中，更新数据集信息，自动评估设备的运行效率，将优化建议发送至维护团队；
若S大于等于T1且小于判别阈值T2，判定设备处于预警状态，生成预警报告，所述预警报告包括电流数据图表，频率、波形和谐波分析的结果，将报告发送给维护团队请求远程诊断，启动预警模式；
若S大于等于判别阈值T2，判定设备处于故障状态，立即停止设备运行，向维护团队发送紧急报告，所述包紧急报告包括设备的电流数据、设备的最近维护记录，推荐的维修措施，自动调度维护人员进行紧急维修。
8.一种采用如权利要求1～7任一所述的变电站主变铁芯电流在线监测方法的系统，其特征在于，包括：初始化模块、数据采集模块、数据传输模块、智能分析模块以及设备状态判别模块；
所述初始化模块用于执行设备的初始化设置和安装，选择设备的位置和无线通讯单元的配置；
所述数据采集模块用于实时监测变压器的铁芯接地电流和夹件接地电流，并进行信号处理，生成电流数据；
所述数据传输模块用于将生成的电流数据上传至物联网平台；
所述智能分析模块用于执行智能分析策略，对变压器铁芯故障进行智能辅助分析，并生成判别指标；
所述设备状态判别模块用于根据生成的判别指标，判断设备的运行状态，并根据判断结果执行相应的操作。
9.一种计算机设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现权利要求1至7中任一项所述的变电站主变铁芯电流在线监测方法的步骤。
10.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求1至7中任一项所述的变电站主变铁芯电流在线监测方法的步骤。
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| CN202310937029.1A CN117148224A (zh) | 2023-07-28 | 2023-07-28 | 一种变电站主变铁芯电流在线监测方法及系统 |
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| CN117148224A true CN117148224A (zh) | 2023-12-01 |
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|---|---|
| CN (1) | CN117148224A (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN117979540A (zh) * | 2024-03-29 | 2024-05-03 | 国网江苏省电力有限公司泰州供电分公司 | 一种电流转换器及其配电电流调控系统 |
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2023
- 2023-07-28 CN CN202310937029.1A patent/CN117148224A/zh active Pending
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