CN206460107U - 一种变压器预警评估系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供了一种变压器预警评估系统，其包括：油气分离单元、与油气分离单元相连的在线色谱仪和接收在线色谱仪模拟信号的预警终端，预警终端包括：采用ARM7处理器的主控模块，与主控模块相连的模拟量采集模块、温控模块、电源模块、开关量输入输出模块、通信模块及预警模块。本实用新型的预警终端通过控制油路和气路，检测载气压力信号、油泵频率、设备运行环境温湿度信号，提供色谱柱及SOFC型气体传感器工作所需稳定温度，釆集油中溶解气体含量的数据，计算气体浓度的预测数据，实现变压器状态的预警评估。
Description
技术领域
本实用新型涉及电力自动化技术领域，具体涉及一种变压器预警评估系统。
背景技术
现阶段，变压器在线监测技术已经发展成熟，各类监测方法已被广泛地应用，更准确全面的变压器实时监测数据可提供给技术人员以指导他们的工作。但若是在获取实时变压器监测数据之后，对监测数据进行预测分析，探索出各监测点的各类变压器指标数据的变化趋势，并得到未来时段指标预测值，则可以指导技术工作人员根据趋势走向和预测值对相应变压器存在的潜在故障提出正确合理的解决措施。
目前，虽然有不少变压器监测终端的生产应用，但是大多价格昂贵，数据处理速度较慢，且功能单一，只具备状态监测功能，对变压器潜在故障的预警功能没有涉及，难以适应目前变压器状态监测预警的需求。因此一种功能更加完善，且价格适中，质量可靠的变压器预警终端既符合市场需求，也是提高供电质量和供电可靠性的重要途径，具有重要的意义。
同时，变压器预警评估系统中的常用的DSP芯片，片上资源少，需要增加外围电路进行配合，且部分采用双CPU结构，这类系统结构复杂，电路板接线多，可靠性差，在开发设计上难度较大，造成一定的资源浪费，开发成本较高，不利于在实际工程中推广使用。
因此，需要提供一种技术方案来克服现有技术的不足。
实用新型内容
为解决上述现有技术中的不足，本实用新型的目的是提供一种基于预测数据的变压器预警评估系统，其包括：油气分离单元、与油气分离单元相连的在线色谱仪和接收在线色谱仪模拟信号的预警终端，预警终端包括：采用ARM7处理器的主控模块，与主控模块相连的模拟量采集模块、温控模块、电源模块、开关量输入输出模块、通信模块及预警模块。
ARM7处理器包括LPC2378芯片。温控模块包括MSP430F149芯片、PT100热电阻温度传感器；MSP430F149芯片的COM0口接收指令，COM1口发送实时温度数据。
开关量输入输出模块包括光电隔离器件TLP521-4。通信模块包括UART接口和GPRS接口。模拟量采集模块包括数据采集芯片AD7607。油气分离单元包括：与变压器相连的油泵、恒温油气分离室及与恒温油气分离室相连的气泵。
变压器经油气分离单元与在线色谱仪相连。油气分离单元包括：与变压器相连的油泵、恒温油气分离室及与恒温油气分离室相连的气泵。在线色谱仪包括混合气体分离单元和气体检测单元。气体检测单元采用SOFC型气体传感器。
与最接近的现有技术相比，本实用新型提供的技术方案具有如下优异效果：
1、本实用新型的预警系统通过预警终端控制油路和气路，检测载气压力信号、油泵频率、设备运行的环境温湿度信号，提供色谱柱及SOFC型气体传感器工作所需稳定温度，釆集油中溶解气体含量的数据，计算气体浓度的预测数据，实现变压器状态的预警评估。
2、本实用新型采用的SOFC型气体传感器，基于固体氧化物燃料电池SOFC具有将化学能能高效地转化成电能的优点，并结合传感器技术形成的SOFC型气体传感器可用于可燃气体检测，其检测精度高，在高温环境下工作，气体反应快速，可用于在线监测，且对油中7种故障特征气体有不同的响应程度，且均能起反应。
3、本实用新型的预警终端将油中溶解气体监测、通信、显示和变压器状态预警评估等集于一体，功能更加全面，是一种能适合变压器状态预警评估并具有通信功能的智能化终端装置。
4、本实用新型的预警终端采用ARM芯片片上资源丰富，可扩展能力强，结构简单，可靠性高，有利于在实际工程中推广应用。
附图说明
图1为本实用新型的变压器预警评估系统结构；
图2为本实用新型的预警终端模块化结构图；
图3为本实用新型的预警终端硬件连接图。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型的具体实施方式作进一步的详细说明。
本实用新型提供了一种变压器预警评估系统。
如图1所示，该系统主要包括油气分离单元、混合气体分离单元、气体检测单元和预警终端。其中混合气体分离单元和气体检测单元组成在线色谱仪，预警终端采用模块化设计，负责色谱仪输出信号的釆集和处理、系统的控制，并基于采集到的变压器油中溶解气体数据进行变压器状态预警评估。
油气分离单元根据变压器油气分离的程序可分为变压器油预处理、油气分离及油路循环缓冲三个部分。其变压器油预处理部分与变压器本体直接相连，在油泵的推动下使变压器油流经脱气膜，气体分子通过脱气膜到达测量气室，而油分子不能透过，经过足够长的时间后，脱气膜两侧的压力达到动态平衡，从而实现了油气分离。混合气体分离单元实现对H2、O2、CO、CH4、C2H6、C2H4、C2H2等多组分气体的逐个分离。气体检测单元实现对分离出来的H2、O2、CO、CH4、C2H6、C2H4、C2H2等多组分气体的检测，预警终端中的控制模块控制油气分离、混合气体分离的过程，并釆集气体检测得到的传感器数据，并对釆集到的表征气体含量的数据进行处理和发布。预警模块利用釆集到的表征气体含量的数据，利用预测模型，计算气体浓度的预测数据，并与国标限值比较，实现变压器状态的预警评估。
气体检测单元采用SOFC型气体传感器从混合气体分离单元逐个分离出混合气体H2、O2、CO、CH4、C2H6、C2H4和C2H27种可燃气体，实现对这7种气体进行在线检测的目的。固体氧化物燃料电池(SOFC)能直接将存储在燃料和氧化剂中的化学能高效地转化成电能，结合传感器技术的SOFC型气体传感器用于可燃气体检测，其检测精度高，在高温环境下工作，气体反应快速，可用于在线监测，且对油中7种故障特征气体有不同的响应程度。
如图2所示，预警终端的模块化设计包括：模拟量采集模块、开关量输入输出模块、通信模块、电源模块、温控模块和预警模块。
预警终端主要负责采集和处理SOFC型气体传感器所得的各个气体含量相对的电压信号，控制油路和气路的电动阀，检测载气压力信号、油泵频率、设备运行环境温湿度信号，提供色谱柱及SOFC型气体传感器工作所需稳定温度，提供稳定的工作电源以及可靠的数据传输。可将特征气体信号进行收集、转换、数字运算、存储，并通过对检测出特征气体组分含量信号的谱图处理，进行定量分析，计算油中溶解气体预测浓度，并与国标限值进行比较，实现对变压器状态的预警评估。
预警终端主控模块采用以ARM7为核心的LPC2378芯片，采用AD芯片AD7607作为终端的数据采集芯片；电源模块由交流供电和直流供电两部分组成，具有充放电功能，为终端内部各种芯片提供工作电压，如+24V、-24V、+12V、-12V、+5V；开关量输入输出模块选用光电隔离器件TLP521-4对开关量信号进行光电隔离；通信模块包括UART接口和GPRS接口，用于本地通信和远程通信。
如图3所示，预警终端硬件结构中温控模块采用双温控方式，色谱柱的工作温度(柱温)直接影响变压器油中溶解气体分离效果和分析速度，它的稳定能够保证色谱柱有良好的气体分离能力。SOFC型气体传感器装在一个圆柱形的加热炉中，该加热炉的环境温度是影响变压器油中溶解气体检测基线的重要参数，炉温的波动会导致可燃性气体的检测偏离实际值很多，因此采用双温控方式。温控系统采用MSP430F149作为主芯片，温控系统控制程序发送启动温控指令，温控系统COM0口接收指令，开始工作，并通过COM1口向温度采集监控软件发送实时温度数据。PT100热电阻温度传感器检测色谱柱及SOFC型气体传感器的工作环境温度，经信号调理转换为数字量，与目标温度设定值相比较，起到调温的作用。
最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本实用新型进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本实用新型的具体实施方式进行修改或者等同替换，而未脱离本实用新型精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本实用新型的权利要求保护范围之内。
Claims (9)
1.一种变压器预警评估系统，包括油气分离单元、与所述油气分离单元相连的在线色谱仪和接收所述在线色谱仪模拟信号的预警终端，其特征在于，所述预警终端包括：
采用ARM7处理器的主控模块，与所述主控模块相连的模拟量采集模块、温控模块、电源模块、开关量输入输出模块、通信模块及预警模块。
2.如权利要求1所述的变压器预警评估系统，其特征在于，所述ARM7处理器包括LPC2378芯片。
3.如权利要求1所述的变压器预警评估系统，其特征在于，所述温控模块包括MSP430F149芯片、PT100热电阻温度传感器；
所述MSP430F149芯片的COM0口接收指令，COM1口发送实时温度数据。
4.如权利要求1所述的变压器预警评估系统，其特征在于，所述开关量输入输出模块包括光电隔离器件TLP521-4。
5.如权利要求1所述的变压器预警评估系统，其特征在于，所述通信模块包括UART接口和GPRS接口。
6.如权利要求1所述的变压器预警评估系统，其特征在于，所述模拟量采集模块包括数据采集芯片AD7607。
7.如权利要求1所述的变压器预警评估系统，其特征在于，所述油气分离单元包括：与所述变压器相连的油泵、恒温油气分离室及与所述恒温油气分离室相连的气泵。
8.如权利要求1所述的变压器预警评估系统，其特征在于，所述在线色谱仪包括混合气体分离单元和气体检测单元。
9.如权利要求8所述的变压器预警评估系统，其特征在于，所述气体检测单元包括SOFC型气体传感器。
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Cited By (2)
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| CN108565528A (zh) * | 2018-06-27 | 2018-09-21 | 株洲联诚集团控股股份有限公司 | 一种基于arm7芯片的电池温控系统控制器 |
| CN109738595A (zh) * | 2019-03-07 | 2019-05-10 | 福建工程学院 | 一种基于物联网检测变压器故障的系统及方法 |
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| CN108565528B (zh) * | 2018-06-27 | 2024-03-12 | 株洲联诚集团控股股份有限公司 | 一种基于arm7芯片的电池温控系统控制器 |
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