CN202210813U - 干式变压器温度在线监测系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种干式变压器温度在线监测系统，属于变压器温度监测领域。该系统由多个温度采集节点、现场数据管理机、后台数据交换机和监控中心服务端组成，其中温度采集节点和现场数据管理机之间通过Zigbee无线网络连接，现场数据管理机与后台数据交换机，后台数据交换机与监控中心服务端之间分别使用网络双绞线连接。本实用新型的优点在于：现场近距离使用无线方式传输数据，可实现电气绝缘，同时结合网线高速长距离传输，可以及时准确地显示现场的数据变化情况；同时由监控中心服务端对数据进行分析处理，其预警子系统及时预警，避免因高温引起干式变压器产生起火、爆炸等危害运行人员的事故发生，系统结构合理、安全可靠。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种变压器温度监测系统，特别是一种干式变压器温度监测系统。
背景技术
随着我国现代化建设的发展，城市电网用电负荷的不断增加，城市电网供电要求不断提高，城网变电站深入城区和居民区越来越多，干式变压器便得到了广泛的应用。由于干式变压器具有诸多的优点，因此，其越来越多地被应用于高层建筑及商业中心、石油化工等对防火要求很高的部门。
干式变压器的安全运行和使用寿命，很大程度上取决于变压器绕组绝缘的安全可靠。干式变压器绕组内部的产热与散热情况跟变压器的绝缘性能密切相关。当变压器绝缘性能降低后，将对其导热性能产生很大影响。在绝缘遭到损坏的位置，其温度将会急剧上升，当上升到一定极限值时，就会加速绝缘老化，甚至破坏绝缘，如不及时发现，将导致恶性循环。轻者造成变压器绝缘性能降低、使用寿命下降；重者可能造成绝缘击穿，变压器烧毁爆炸，甚至有可能危害运行维护人员的人身安全及整个电网的安全，其损失不可估量。
据国家电网调查显示，绕组温度超过绝缘材料的耐受温度使绝缘破坏，是导致干式变压器不能正常工作的直接原因。
目前，对干式变压器进行温度监测的方法有很多种，主要包括其自带的温度控制器、红外测温、光纤测温、无线测温等。
1）温控器主要数字显示，不能直观观察变化，且安装在现场复杂的电磁环境中，操控复杂。
2）红外测温属于非接触式测温，受环境因素影响较大，特别是受灰尘影响大，测量精度不高。
3）光纤测温绝缘性能好，但是成本昂贵，且表面易受到污染，可能导致沿面放电，对设备产生影响。
4）无线测温可解决电气绝缘问题，但传输距离受网络限制，且传输速率不高，传输数据量较小。
实用新型内容
本实用新型的发明目的在于：针对上述存在的问题，提供一种干式变压器温度在线监测系统，其近程采用无线方式，远程采用有限方式，不仅实现了电气绝缘，而且可以及时准确地显示现场的数据变化情况。
为了实现上述目的，本实用新型提供了一种干式变压器温度在线监测系统，其包括多个温度采集节点、现场温度数据管理机、后台数据交换机和监控中心服务端，所述温度采集节点与所述现场温度数据管理机之间通过Zigbee无线网络连接，所述现场温度数据管理机与所述后台数据交换机，所述后台数据交换机与所述监控中心服务端之间分别通过网络双绞线连接；
所述现场温度数据管理机将所述温度采集节点发送的现场温度数据打包处理后，传送给所述后台数据交换机，所述后台数据交换机将汇总的所有现场温度数据传送给所述监控中心服务端。
所述温度采集节点包括测温传感器、数据处理模块、数据发送模块和电源模块，其中所述电源模块用于提供电源，所述温度传感器实时采集干式变压器各相及铁心温度数据，经所述数据处理模块进行模数转换、滤波处理后，由所述数据发送模块通过Zigbee无线信号发送至所述现场温度数据管理机。
所述现场温度数据管理机将所述温度采集节点发送的现场温度数据打包处理后，以IEC60870-5-104规约格式传送至所述后台数据交换机。
所述监控中心服务端包括数据通信子系统、数据解析子系统、数据分析子系统、数据显示子系统、数据预警子系统和数据储存子系统，其中所述数据通信子系统接收上传数据后，由所述数据解析子系统将打包数据进行解析、还原成现场温度数据，再传送至所述数据分析子系统进行数据分析处理，由所述数据显示子系统进行显示，并由所述数据预警子系统做出温度预警判断，数据储存子系统进行现场温度数据实时储存。
综上所述，由于采用了上述技术方案，本实用新型的有益效果是：
现场温度传感器尺寸小、安装灵活方便，可直接贴在干式变压器绕组及铁心上，测量准确；现场采集节点功耗低，采用纽扣电池供电，使用时间长达5年；现场近距离使用无线方式传输数据，可实现电气绝缘，同时结合网线高速长距离传输，可以及时准确地显示现场的数据变化情况；现场数据处理机与后台数据交换机之间使用IEC60870-5-104规约进行数据传输，可以保证数据的准确度，提高数据传输安全性；监控中心服务端对数据进行分析处理，并由其预警子系统根据四区间划分对干式变压器运行状态做出判断，当温度超高时，及时预警，提醒运行人员注意，避免因高温引起干式变压器产生起火、爆炸等危害运行人员的事故发生，保障电网的平稳、安全运行。
附图说明
图1是本实用新型的电路原理图；
图2是本实用新型中温度采集节点的电路原理图；
图3是本实用新型中监控中心服务端的电路原理图。
图中标记：1为温度采集节点，2为现场温度数据管理机，3为后台数据交换机，4为监控中心服务端，11为测温传感器，12为数据处理模块，13为数据发送模块，14为电源模块，41为数据通信子系统，42为数据解析子系统，43为数据分析子系统，44为数据显示子系统，45为数据预警子系统，46为数据储存子系统。
具体实施方式
下面结合附图，对本实用新型作详细的说明。
为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
如图1所示，该干式变压器温度在线监测系统由温度采集节点1、现场数据管理机2、后台数据交换机3和监控中心服务端4组成，其中温度采集节点1与现场数据管理机2之间通过无线网络连接，现场数据管理机2与后台数据交换机3之间，后台数据交换机3与监控中心服务端4之间通过网络双绞线连接。
温度采集节点1与现场数据管理机2安装在所监测的干式变压器现场环境中，采用Zigbee无线网络连接，该网络采用IEEE802.15.4协议标准，具有低功耗、低数据速率、自组织网络的优点。温度采集节点1数量可以根据客户需求及现场实际环境来确定，所有温度采集节点1构造为星形网络，每一个节点设置一个64bit长地址码，这样具有较大的网络容量，方便以后新节点的加入。
现场数据管理机2将接收到的现场数据打包处理后，以IEC60870-5-104规约格式通过网线传送至后台数据交换机3；现场管理机2安装在现场变电站内，与温度采集节点1的距离在50米以内；现场管理机2采用交流220V电源供电。
IEC60870-5-104规约使用串行比特数据编码进行传输，利用网络TCP/IP协议，改变传统利用串口通信机制进行数据传输，更适应地理广域过程的监视和控制，传输速率高，且安全稳定。
如图2所示，温度采集节点1由测温传感器11、数据处理模块12、数据发送模块13和电源支持系统14组成，温度传感器11实时采集干式变压器各相及铁心温度数据，经所述数据处理模块12进行模数转换、滤波处理后，由数据发送模块13通过Zigbee无线信号发送至现场管理机2。
温度传感器11贴在干式变压器各相绕组及铁心上，监测范围-20~150℃，监测精度为 
℃；数据处理模块12将模拟信号转换为数字信号，并进行数字滤波处理；数据发送模块13使用射频技术，所使用频段为2.4GHz，传送速率为250kbps；所述电源支持系统14采用三节钮扣电池供电，电压4.5V。
如图3所示，监控中心服务端4由数据通信子系统41、数据解析子系统42、数据分析子系统43、数据显示子系统44、数据预警子系统45和数据储存子系统46组成，数据通信子系统41接收上传数据后，由数据解析子系统42将打包数据进行解析、还原成现场温度数据，再传送至数据分析子系统43进行数据分析处理后，由数据显示子系统44在主界面进行显示，并由数据预警子系统45做出温度预警判断，数据储存子系统46进行现场温度数据实时储存。
所述预警子系统45根据所设定的运行状态区间划分，对干式变压器运行状态做出判断，并及时做出预警。
干式变压器运行状态区间划分表如下：
注：T表示三相温度值，℃；W表示三相温升值，℃。
本实用新型干式变压器温度在线监测系统，可以实时反映干式变压器高、低压绕组及铁心的温度变化，及时计算温升情况，根据设定的区间对干式变压器运行状态做出判断。当温度或温升超过设定的阙值时，系统会及时发出声光报警提醒现场值班人员注意，必要时进行切换变压器运行，避免干式变压器因温度过热而产生起火、爆炸等危害现场运行人员安全的事故发生，保障电网的平稳、安全运行。
以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
Claims (4)
1.一种干式变压器温度在线监测系统，其特征在于：该系统包括多个温度采集节点（1）、现场温度数据管理机（2）、后台数据交换机（3）和监控中心服务端（4），所述温度采集节点（1）与所述现场温度数据管理机（2）之间通过Zigbee无线网络连接，所述现场温度数据管理机（2）与所述后台数据交换机（3），所述后台数据交换机（3）与所述监控中心服务端（4）之间分别通过网络双绞线连接；
所述现场温度数据管理机（2）将所述温度采集节点（1）发送的现场温度数据打包处理后，传送给所述后台数据交换机（3），所述后台数据交换机（3）将汇总的所有现场温度数据传送给所述监控中心服务端（4）。
2.根据权利要求1所述的干式变压器温度在线监测系统，其特征在于：所述温度采集节点（1）包括测温传感器（11）、数据处理模块（12）、数据发送模块（13）和电源模块（14），其中所述电源模块（14）用于提供电源，所述温度传感器（11）实时采集干式变压器各相及铁心温度数据，经所述数据处理模块（12）进行模数转换、滤波处理后，由所述数据发送模块（13）通过Zigbee无线信号发送至所述现场温度数据管理机（2）。
3.根据权利要求1所述的干式变压器温度在线监测系统，其特征在于：所述现场温度数据管理机（2）将所述温度采集节点（1）发送的现场温度数据打包处理后，以IEC60870-5-104规约格式传送至所述后台数据交换机（3）。
4.根据权利要求1所述的干式变压器温度在线监测系统，其特征在于：所述监控中心服务端（4）包括数据通信子系统（41）、数据解析子系统（42）、数据分析子系统（43）、数据显示子系统（44）、数据预警子系统（45）和数据储存子系统（46），其中所述数据通信子系统（41）接收上传数据后，由所述数据解析子系统（42）将打包数据进行解析、还原成现场温度数据，再传送至所述数据分析子系统（43）进行数据分析处理，由所述数据显示子系统（44）进行显示，并由所述数据预警子系统（45）做出温度预警判断，数据储存子系统（46）进行现场温度数据实时储存。
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Cited By (3)
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| CN105259874A (zh) * | 2015-10-16 | 2016-01-20 | 国网山东莘县供电公司 | 基于gprs的配电变压器实时监控一体化系统 |
| CN107063484A (zh) * | 2017-04-27 | 2017-08-18 | 北京中电普华信息技术有限公司 | 一种配电网在线测温系统及方法 |
| CN113470935A (zh) * | 2021-06-30 | 2021-10-01 | 云南电网有限责任公司电力科学研究院 | 一种基于传感器网络的电力变压器自动冷却系统 |
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