CN203965034U - 一种电力变压器铁芯及绕组故障在线监测系统 - Google Patents

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董鸿魁
舒荣
刘兴福
赵现平
崔志钢
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Yunnan Electric Power Experimental Research Institute Group Co Ltd of Electric Power Research Institute
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Yunnan Power Grid Corp Technology Branch
Yunnan Electric Power Experimental Research Institute Group Co Ltd of Electric Power Research Institute
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本实用新型公开了一种电力变压器铁芯及绕组故障在线监测系统,该系统包括主要数据测量参数、数据测量与采集装置、数据处理装置,所述的数据测量参数由12路振动加速度信号和利用RS232接口完成变压器高、中低压断路器分合闸情况以及电力变压器运行负载(负载电流、电压、频率等)状态参数组成;数据测量与采集装置、数据处理装置主要由数采系统由NI cRIO-9023控制器、NI9234模块组成和TCP/IP无线网络组成。本实用新型可以对变电站电力变压器及变压器类设备提供长期(长达数年)的在线实时监测,为研究电力变压器振动故障提供数据资料,防止和减少电力变压器的突发性事故。

Description

—种电力变压器铁芯及绕组故障在线监测系统
技术领域
[0001] 本实用新型涉及一种电力变压器铁芯及绕组故障在线监测系统,具体涉及一种变电站已投入变压器及变压器类设备运行过程中振动或其它非电量信号的采集,数据预处理,数据发送,以完成电力变压器及变压器类设备运行过程中的不间断检测,属于电力系统检测领域。
背景技术
[0002] 随着社会的不断发展,电力系统的容量在不断扩大,在过去十年的发展中,我国电力建设快速发展,成绩斐然。作为电力系统中最重要的设备之一,电力变压器的正常运行对电能的可靠传输、灵活分配以及安全可靠使用起着决定性的作用。电力系统的安全运行和维护是多种设备共同作用的结果,而在其中,电力变压器属于价值昂贵但作用大且牵涉面广的一类,因此对于保障其安全运行的研究具有重大意义。
[0003] 当一台已经投入生产运行的电力变压器在运行过程中突发事故时,可能导致大范围停电。此外,作为大型电力设备,一经损坏,可能的维修周期将可能长达半年或以上,因此需要寻求替代变压器或者相应降低该变电站的输送容量等,波及范围极广,影响恶劣,花费大量人力物力,是电力系统运行中需要极力避免的。
[0004] 从有关变压器事故的历年统计资料中可以看出,全国IlOkV及以上等级电力变压器因外部短路故障造成损坏的事故达到事故总数的50%。从事故后对变压器的解体查看情况来看,由绕组变形引起的变压器故障占到了绝大多数。以2007年为例,根据国内213个发电厂和282个供电企业的可靠性统计数据,绝大部分变压器的非计划停运时间都是由于绕组发生了故障,国外关于变压器事故的统计情况所反映的趋势也趋于一致。
[0005] 在线振动监测变压器运行尚处于研究发展阶段,由于对绕组、铁心振动的物理特性研究还不够充分,需要积累大量丰富的经验以准确判断设备运行状态。以往在传统的研究工作中需要停电进行离线监测,一方面影响电力系统运行,另外也无法获得大量丰富的历史数据,直接影响了这一领域的研究,随着测控技术及信号处理技术的发展,可以从振动信号中提取越来越丰富的设备运行状态特征信息。尤其是将非平稳信号处理技术应用到状态评估、故障诊断的领域,对检测信号进行加工、变换,提取信号时频局部特征,对隐含故障及其发展变化进行跟踪诊断和评估,形成分析报告,为决定变压器是否需要进一步停电检查或维修提供技术依据。
发明内容
[0006] 本实用新型的目的是针对目前已经投入生产运行的电力变压器在运行过程中实现连续不间断监测提供技术手段,建立一种电力变压器铁芯及绕组故障在线监测系统,以防止和减少电力变压器在运行过程中突发事故而导致大范围停电。此外,电力变压器作为大型电力设备,一经损坏,可能的维修周期将可能长达半年或以上,因此需要寻求替代变压器或者相应降低该变电站的输送容量等,波及范围极广、影响大,花费大量人力物力,是电力系统运行中需要极力避免的。
[0007] 本实用新型采取的技术方案是:一种电力变压器铁芯及绕组故障在线监测系统,其特征在于,包括:12路振动加速度数据测量与数据预处理装置,TCP/IP无线数据网络数据收发装置(7),后台数据处理平台,并通过RS232接口以DISE协议通信模式从变电站测控系统获得电力变压器运行参数;
[0008] 其中:12路振动加速度数据测量部分,采用现地数据采集使用NI CR10-9023配有256MBDRAM和2GB存储的实时控制器及4个NI9234四通道数采模块(土 5V,每通道51.2kS/s,24位ΙΕΡΕ)构成,ΝΙ9234四通道数采模块可根据实际需要选用1_8个模块,每测量通道通过现地测量柜信号端子排与变压器各振动测量传感器相连接。
[0009] 数据预处理装置由数据采集NI CR10-9023控制器完成,其逻辑处理功能如图2所
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[0010] TCP/IP无线网络数据收发装置,采用体式大功率无线路由器,其收发天线装设于现地测量柜顶部,后台数据处理平台同样采用天线分体式网卡。
[0011] 本实用新型12路振动加速度数据测量部分,可根据变压器类设备测量点数要求,在1- 32点内任意选择。
[0012] 本实用新型数据预处理装置由地数据采集NI CR10-9023控制器完成,其逻辑处理功能可完成不同(A、B、C三种)状态下的数据选择性发送和事故状态下向前追溯和后续数据发送功能,以及C状态下定制数据发送功能。
[0013] 本实用新型数据预处理装置在A状态下实现设备正常运行方式下的数据预处理功能,只向数据处理平台发送必要的监测数据,B状态下向数据处理平台发送全部数据,C状态下根据要求在线实时设定各通道采样数据量、采样速度。
[0014] 本实用新型所述的后台数据处理平台,数据测量与采集通过无线网络和RS232接口分别获得电力变压器振动特征数据及运行状态数据。
[0015] 本实用新型的有益效果是:
[0016] (I)通过实时监测电力变压器及变压器类设备,提前发现问题,发出预警,尽可能减少避免因主要输变电设备的故障而导致电网事故。
[0017] (2)通过实时监测电力变压器及变压器类设备减少不必要的检修费用、减少检修工作量,为电网一次变电设备的状态检修提供技术依据。
[0018] ( 3 )本实用新型可以对变电站电力变压器及变压器类设备提供长期(长达数年)的在线实时监测,为研究电力变压器振动故障提供数据资料,防止和减少电力变压器的突发性事故,其经济指标效益体现在电网的安全稳定运行及社会效益上,具有广泛的应用前景和经济效益。
附图说明
[0019] 图1为本实用新型的结构图及与接变压器网的连接示意图;
[0020] 图2为本实用新型的现地数据采集数据预处理逻辑功能框图。
具体实施方式
[0021] 一种电力变压器铁芯及绕组故障在线监测系统,本实用新型包括:12路振动加速度数据测量与数据预处理装置,TCP/IP无线数据网络数据收发装置,后台数据处理平台,并通过RS232接口以DISE协议通信模式从变电站测控系统获得电力变压器运行参数,如图1所示。在图1中,采用12路ICP型振动加速度传感器和NI CR10-9023数据采集控制器组成现地数据采集单元,然后将加速度传感器安装在变压器上,对变压器进行振动测试。对采集到的振动数据通过TCP/IP无线数据网络发送至后台计算机,同时再通过RS232接口将变电站变压器监控系统实时P、1、V、f、T等运行参数发送至后台计算机。在后台计算机中,根据变电站变压器实时参数值判断变压器状态,根据变压器不同状态对振动数据采用不同的方式进行保存。然后再根据振动数据值对变压器振动情况作出判断。
[0022] 其中:12路振动加速度数据测量部分,采用现地数据采集使用NI CR10-9023配有256MB DRAM和2GB存储的实时控制器及4个NI9234四通道数采模块(±5V,每通道51.2kS/s,24位ΙΕΡΕ)构成,ΝΙ9234四通道数采模块可根据实际需要选用1_8个模块,每测量通道通过现地测量柜信号端子排与变压器各振动测量传感器相连接。12路振动加速度数据测量部分,可根据变压器类设备测量点数要求,在1- 32点内任意选择。
[0023] 数据预处理装置由数据采集NI CR10-9023控制器完成,可实现不同(A、B、C三种)状态下的数据选择性发送和事故状态下向前追溯和后续数据发送功能,以及C状态下定制数据发送功能,其逻辑处理功能如图2所示。在数据预处理装置中,首先对连续采集到的数据每10秒保存一个文件,然后再根据判定的不同状态选择数据的存储方式。在状态的判断中,根据RS232接口传送到后台计算机的变压器运行状态数据中的开关量及负载电流I来判定并触发。正常运行过程为A状态,当电力变压器处于分合闸过程、负荷突变或电力变压器处于事故状态为B状态,C状态为人工设定试验态。在A状态下,控制器向数据处理平台每10秒钟发送最新的0.5秒数据;在B状态下,控制器向数据处理平台发送跳变至该状态前10秒及后40秒的全部数据;在C状态下,根据要求在线实时设定上传各通道采样数据量、采样速率。
[0024] TCP/IP无线网络数据收发装置置于现地测量柜内部,采用体式大功率无线路由器,其收发天线装设于现地测量柜顶部,后台数据处理平台同样采用天线分体式网卡。
[0025] 本实用新型的工作原理及过程是:基于NI CR10-9023控制器完成12路振动加速度测量信号的数据测量与采集,利用RS232接口完成变压器高、中低压断路器分合闸情况以及电力变压器运行负载(负载电流、电压、频率等)状态参数的传送,在后台数据处理平台完成数据存贮、显示和报警功能。
[0026] 其中NI CR10-9023控制器的主要指标和功能如下:
[0027] 1、NI CR10-9023主要完成现地数据采集和上传,数据采集系统由NI cR10-9023控制器和NI9234模块组成,共4个NI9234模块16个通道,实际使用12个通道,四个通道备用。
[0028] 2、要求对使用的12个通道以每通道10K/S采样速率作连续不中断采集,以10秒为间隔保存数据文件,并向上位机发送(最后)0.5秒实时数据。
[0029] 3、在正常状态下要求以10秒为间隔,在NI CR10-9023主机保存最新一个数据文件。
[0030] 4、在正常状态下要求以10秒为间隔,向上位机发送当前实时采集数据中最后(或其中)0.5秒实时数据,作为上位机显示及分析存档数据资料。
[0031] 5、如上位机向NI CR10-9023发出变压器出现暂态过渡过程信息,则将已保存的一个数据文件及NI CR10-9023得到变压器出现暂态过渡过程信息后的4个数据文件上传到上位机,作为变压器出现暂态过渡过程分析数保存,即:(1+4) *10=50秒的实时连续采样数据。
[0032] 6、如上位机向NI CR10-9023发出变压器处于试验状态,则根据上位机试验状态要求的采样速率及时间长度向上位机发送数据,试验状态结束后恢复正常监测状态。
[0033] 7、通过TCP/IP向上位机发送数据。

Claims (3)

1.一种电力变压器铁芯及绕组故障在线监测系统,其特征在于,包括:12路振动加速度数据测量与数据预处理装置,TCP/IP无线数据网络数据收发装置,后台数据处理平台,并通过RS232接口以DISE协议通信模式从变电站测控系统获得电力变压器运行参数; 其中:12路振动加速度数据测量部分,采用现地数据采集使用NI CR10-9023配有256MB DRAM和2GB存储的实时控制器及4个NI9234四通道数采模块构成,NI9234四通道数采模块可根据实际需要选用1-8个模块,每测量通道通过现地测量柜信号端子排与变压器各振动测量传感器相连接。
2.根据权利要求1所述的电力变压器铁芯及绕组故障在线监测系统,其特征在于,数据预处理装置在A状态下实现设备正常运行方式下的数据预处理功能,只向数据处理平台发送必要的监测数据,B状态下向数据处理平台发送全部数据,C状态下根据要求在线实时设定各通道采样数据量、采样速度。
3.根据权利要求1所述的电力变压器铁芯及绕组故障在线监测系统,其特征在于,所述的后台数据处理平台,数据测量与采集通过无线网络和RS232接口分别获得电力变压器振动特征数据及运行状态数据。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108802553A (zh) * 2018-06-12 2018-11-13 广州供电局有限公司 一种变压器绕组故障状态振动在线监测系统
CN110780144A (zh) * 2019-11-20 2020-02-11 四川赛康智能科技股份有限公司 一种用于电力主设备声纹及振动联合在线监测装置

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