CN209784826U - 一种变压器全生命周期数据信息的植入式监测系统 - Google Patents

Abstract

一种变压器全生命周期数据信息的植入式监测系统，涉及电力变压器的智能制造和监测领域，通过在变压器生产时期植入传感器监测变压器的数据信息，实现电力变压器的数据信息的全生命周期监测，包括智能传感器组、多路供电系统、通信装置和人机交互系统。智能传感器组包括RFID读写器、温度接收仪、测温、电气、气体和超声四种传感器；多路供电系统包括电流/电压互感器取电、锂电池、整流滤波、分压稳压、传感器、通信和锂电池充电等多种电源模块；通信装置包括RFID读写器、测温、电气、气体和超声四种传感器的通信接口、多协议转换器、通讯管理机和云端服务器；人机交互系统包括变压器用户端、供电公司版和生产厂家版的三种人机交互系统。

Description

一种变压器全生命周期数据信息的植入式监测系统

技术领域

本实用新型涉及电力变压器的智能制造和监测领域，通过在变压器生产时期植入传感器监测变压器的数据信息，实现电力变压器的数据信息的全生命周期监测，通过人机交互系统，为供电公司、变压器生产厂家、变压器用户端提供变压器的实时数据信息。

背景技术

电力变压器是将一种形式的交流电能变换为另一种形式的交流电能的电力设备，是电网中能量转换和传输的核心，是电网中最重要和最关键的设备之一，电力变压器的健康水平和运行状态好坏直接关系到电网运行的安全与稳定，对变压器的智能监测显得尤为重要。

传统的变压器监测仅局限于在变压器处于投运阶段对变压器进行的相关信息监测，在变压器生产、检测、检修、老化等生命周期阶段的信息监测还处于空白阶段，投运阶段的数据信息不能及时反馈变压器在整个生命周期的数据信息，无法实现全生命周期的数据跟踪，具有一定的局限性，作为变压器的生产厂家，无法及时收到变压器的数据信息；同时，电力变压器属于一种使用年限长，易损耗，在不同时间段的运行会产生不同的缺陷，投运时期的数据信息无法及时预测变压器的损耗情况，作为供电公司和变压器用户端，数据信息的缺陷和不足易造成对变压器过度维修、维修费用高、维修不及时、故障漏报和误报等不足。

植入式传感技术为近几年兴起的新型的成熟的智能传感技术，将物理传感器、电气传感器、温湿度传感器、气体传感器等传感设备通过植入密封的电力设备的方式进行信息采集，通过无线传输的方式进行信息传输。

发明内容

本实用新型的目的是提供一种变压器全生命周期数据信息的植入式监测系统，通过在变压器生产时期植入传感器监测变压器的数据信息，实现电力变压器的数据信息的全生命周期监测，根据其参数变化，来准确预测变压器的运行状况。作为变压器生产厂家，可通过生产厂家版人机交互系统对变压器进行全生命周期的跟踪服务，实时查询变压器在全国各地位置的使用情况，包括变压器的使用地点、类型，出场日期、铁芯材料、变压器容量、匝数比和维修情况等，通过跟踪数据服务可提高变压器的使用寿命，又能够避免过去的过度维修等问题；作为变压器用户端，通过变压器用户端人机交互系统可实时查询变压器的工作状态，保护高压侧三相电流电压、低压侧电流电压、变压器油中气体含量分布、变压器触头温度等；作为供电公司，通过供电公司版人机交互系统可对比查询各生产厂家的变压器性能参数，更好地选择合格的供货厂商。

本实用新型解决现有变压器监测数据信息的局限性，从变压器生产时期植入传感器，实现从生产、试验、运行、检修、报废等周期进行监测，真正实现全生命周期的数据信息监测。

本实用新型的有益效果是建立一种变压器全生命周期数据信息的植入式监测系统，实现电力变压器的数据信息的全生命周期监测。通过植入式监测系统中的人机交互系统，实现变压器生产厂家、供电公司、变压器用户端对变压器全生命周期的智能监测，大大提供了变压器的使用效率。

附图说明

图1是植入式监测系统连接图；

图2是智能传感器组的检测原理图；

图3是智能传感器组在电力变压器主体结构图的安装位置示意图；

图4是多路供电系统的原理图；

图5是通信装置构成图；

图6是人机交互系统显示图。

图中标号：1-智能传感器组 2-电力变压器 3-多路供电系统 4-通信装置 5-人机交互系统 6-物理信息RFID电子标签 7-RFID读写器 8-数字式无线温度传感器 9-温度接收仪 10-电气测量传感器 11-油中气体监测传感器 12-超声传感器 13-电流互感器取电模块 14-电压互感器取电模块 15-锂电池电源模块 16-整流模块 17-滤波模块 18-分压稳压模块 19-智能传感器电源 20-通信模块电源 21-锂电池充电电源 22-物理信息RFID电子标签通信接口 23-数字式无线温度传感器通信接口 24-电气测量传感器通信接口25-油中气体监测传感器通信接口 26-超声传感器通信接口 27-多协议转换器 28-通讯管理机 29-云端服务器 30-用户端人机交互系统 31-供电公司版人机交互系统 32-生产厂家版人机交互系统 33-用户端人机交互界面显示数据信息 34-供电公司版人机交互界面显示数据信息 35-生产厂家版人机交互界面显示数据信息。

具体实施方式

下面结合附图并用最佳的实施例对本实用新型作详细的说明。

参阅图1：植入式监测系统中的智能传感器组(1)通过表贴和嵌入等多种安装方式安装于电力变压器(2)的主体结构，对相应的表征变压器全生命周期的数据信息进行实时监测，监测的数据信息通过通信装置(4)进行有线和无线相结合的通信方式传递，通信装置(4)将数据信息通过云端服务器(29)上传至人机交互系统(5)；多路供电系统(3)与智能传感器组(1)和通信装置(4)连接，为其提供供电电源，使其稳定不间断地运行。

参阅图2：物理信息RFID电子标签(6)记录变压器的型号、铁芯材料、匝数比、容量和出厂时间等物理信息，RFID读写器(7)通过无线读取的方式将物理信息读取，将物理信息传送至与之相连的物理信息RFID电子标签通信接口(22)；数字式无线温度传感器(8)测量变压器的各个绕组触头的实时温度，通过无线方式将数据上传至温度接收仪(9)，温度接收仪(9)将温度数据传送至与之相连的数字式无线温度传感器通信接口(23)；电气测量传感器(10)用于测量表征变压器的电气参数，包括初级绕组的三相电流和电压、次级绕组的三相电流和电压，并将相应的电气参数传送至电气测量传感器通信接口(24)；油中气体监测传感器(11)用于测量变压器绝缘油中气体组分含量，包括氢气H2、甲烷CH4、乙烷C2H6、乙烯C2H4、乙炔C2H2、总烃、微水含量、一氧化碳CO和二氧化碳CO2，将气体组分含量信息上传至油中气体监测传感器通信接口(25)；超声传感器(12)通过超声波的方式监测变压器绝缘材料的厚度、裂孔等数据信息，上传至超声传感器通信接口(26)。

参阅图3：物理信息RFID电子标签(6)表贴安装于电力变压器铭牌位置，记录变压器的型号、铁芯材料、匝数比、容量和出厂时间等物理信息；数字式无线温度传感器(8)为表带式安装结构，将其穿过变压器A、B、C三相触头安装，温度传感器紧贴于三相触头，用于实时测量触头的温度；电气测量传感器(10)采用开启式圆环安装结构，将传感器悬挂安装于A、B、C三相铜排上，用于测量变压器A、B、C三相电气参数；油中气体监测传感器(11)采用沉浸于变压器绝缘油中的安装方式，通过绝缘电缆将数据信息导出，测量变压器绝缘油中气体组分含量；超声传感器(12)采用表贴安装于变压器绝缘材料表面的安装方式，用于监测变压器绝缘材料的厚度、裂孔等数据信息。

参阅图4：电流互感器取电模块(13)将流过变压器上的三相一次电流变换为二次电流后，通过整流模块(16)将交流信号变为直流信号，通过滤波模块(17)将过滤掉杂波，得到平滑的直流信号，通过分压稳压模块(18)分压得到智能传感器电源(19)、通信模块电源(20)和锂电池充电电源(21)；电压互感器取电模块(14)将变压器的三相电压的初级电压降压为次级电压，通过整流模块(16)将交流信号变为直流信号，通过滤波模块(17)将过滤掉杂波，得到平滑的直流信号，通过分压稳压模块(18)分压得到智能传感器电源(19)、通信模块电源(20)和锂电池充电电源(21)；锂电池电源模块(15)为智能可充放电锂电池，当电流互感器取电模块(13)或电压互感器取电模块(14)中能正常工作时，其产生的锂电池充电电源(21)为锂电池电源模块(15)进行充电，当电流互感器取电模块(13)和电压互感器取电模块(14)失效时，锂电池电源模块(15)通过放电为智能传感器电源(19)和通信模块电源(20)提供稳定的工作电源。

参阅图5：物理信息RFID电子标签通信接口(22)、数字式无线温度传感器通信接口(23)通过无线的方式与多协议转换器(27)连接，将采集的变压器全生命周期数据信息上传；电气测量传感器通信接口(24)、油中气体监测传感器通信接口(25)和超声传感器通信接口(26)通过有线方式与多协议转换器(27)连接，将采集的数据信息上传；多协议转换器(27)收到下层各通信接口的变压器全生命周期数据信息后，经过内部协议转换成标准的国家电网和南方电网的通信协议，上传至通讯管理机(28)；通讯管理机(28)通过有线和无线通信方式相结合的方式，将数据信息上传至云端服务器(29)，用户端人机交互系统(30)、生产厂家版人机交互系统(31)、供电公司版人机交互系统(32)分别通过各自的服务器与云端服务器(29)建立连接，将各自需要的数据信息下载，通过人机界面显示。

参阅图6：人机交互系统(5)采用用户端人机交互系统(30)、生产厂家版人机交互系统(31)、供电公司版人机交互系统(32)三种方式进行人机交互。用户端人机交互界面显示数据信息(33)显示当前运行变压器的三相电压电流、有功功率、功率因素、油中气体含量、变压器触头实时温度等数据信息；供电公司版人机交互界面显示数据信息(34)显示运行在不同地点的多个变压器的对比数据信息，包括生产厂家、运行时间、运行效率、维修情况、厂家售后情况等表征变压器质量特性的数据信息，便于合理有效地比较变压器生产厂家变压器的质量情况；生产厂家版人机交互基面显示数据信息(35)显示自身厂家生产地变压器在全国各地的运行分布图和运行状态，包括变压器的使用地点、型号、铁芯材料、容量、匝数比、运行时间、变压器损耗情况、变压器维修情况等数据信息，变压器生产厂家通过此类数据信息的及时反馈，一方面可以作为厂家的业绩宣传，提高厂家品牌的知名度，为扩大市场提供有利的支撑条件；另一方面通过变压器损耗情况、维修情况的反馈，可以在后续的生产中提高变压器生产工艺，降低损耗，提高产品的市场竞争力。

Claims (3)

1.一种变压器全生命周期数据信息的植入式监测系统，包括智能传感器组、多路供电系统、通信装置和人机交互系统，其中，智能传感器组包括物理信息RFID电子标签、RFID读写器、数字式无线温度传感器、温度接收仪、电气测量传感器、油中气体监测传感器和超声传感器；多路供电系统包括电流互感器取电模块、电压互感器取电模块、锂电池电源模块、整流模块、滤波模块、分压稳压模块、智能传感器电源、通信模块电源和锂电池充电电源。

2.根据权利要求1所述的植入式监测系统，其特征在于，所述的通信装置包括物理信息RFID电子标签通信接口、数字式无线温度传感器通信接口、电气测量传感器通信接口、油中气体监测传感器通信接口、超声传感器通信接口、多协议转换器、通讯管理机和云端服务器。

3.根据权利要求1所述的植入式监测系统，其特征在于，所述的人机交互系统包括变压器用户端人机交互系统、供电公司版人机交互系统和生产厂家版人机交互系统。