CN209896769U - 变压器智能一体化非接触式在线监测装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型的一种变压器智能一体化非接触式在线监测装置，通过信号采集前端部分集成红外传感器、补光灯、报警灯、工业级可见光摄像头、局部放电传感器及环境光亮度检测传感器，对电力变压器进行监测获得的数据经信号采集模块模数转换及调制后，传至系统主控制模块进行综合分析，并将数据存储到数据存储模块，然后经过无线收发装置将信号以无线的方式传输给数据需求方。本实用新型采用局部放电、红外测温及视频图像一体化设计及前端数据的综合分析诊断算法，通过远距离非接触方式监测提高变压器的监测数据及时率、准确率及有效率，使得体积更小，同时可以节省监测设备的投资，降低产品成本。

Description

变压器智能一体化非接触式在线监测装置

技术领域

本实用新型涉及一种变压器智能一体化非接触式在线监测装置。

背景技术

电力变压器作为电力系统的枢纽设备，其运行稳定可靠直接关系到电力系统安全与稳定。电力变压器传统的一些检测及运行维护手段还未实现长时间连续的在线监测，依然依赖变压器厂出厂试验、预防性试验及定期停电检修，采集数据的效率及准确度受人为影响比较大，且数据采集周期很长，采集回来的信息及数据均为某一时间节点下静态数据，反映不出电力变压器运行过程中的状态，无法对电力变压器进行有效的状态评估及故障预测。

近年来随着在线监测技术的发展，电力变压器在线监测类技术及产品的应用已经越来越普遍，在线监测产品是智能变电站运维监控的必备基础系统，电力变压器的状态信息种类及信息量很大，目前比较普及应用的变压器油中气体分析技术仅从油中溶解气一个维度进行数据分析及诊断，即使监测到了异常数据，也无法对电力变压器进行故障预测。国内已有很多研究提出整合不同的监测参量，汇总后进行综合分析，但由于每个系统都是来自不同生产厂家，标准一致性低等原因，数据及信息也相对独立，不同设备及系统很难实现互相调用数据进行综合数据分析判断，一旦运行过程中未及时检测并排除故障，不但变电站内会遭受巨大损失，同时对用电用户也会产生极大的损害。

采用传统的人员定期巡检或单一的在线监测系统作为智能电网的运行维护大数据采集方式，都会产生人员工作量巨大、数据准确度偏低、每个独立系统采集的大量数据信息无法有效互相融合等技术问题，且同时面临着产品成本高、投资费用高而且每个独立系统的数据形成数据孤岛无法综合进行诊断的问题。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种变压器智能一体化非接触式在线监测装置，通过将红外探测器、视频摄像头及局部放电传感器集成为一个整体，从而实现对电力变压器非接触式长期连续在线监测的功能。

为了达到上述目的，本实用新型的技术方案是提供一种变压器智能一体化非接触式在线监测装置，包含：

信号采集前端部分，对电力变压器进行监测并输出相应数据；

系统主控制模块，与所述信号采集前端部分信号连接，获取监测到的数据并输出对数据综合分析的结果信息；

无线收发模块，与所述系统主控制模块信号连接，接收所述结果信息并将其发送至后台服务器；

其中，所述信号采集前端部分进一步设有：

红外传感器，定期对电力变压器拍摄红外图片来监测温度，输出红外信号；

可见光摄像头，定时对电力变压器进行视频录制或图像拍摄，输出视频图像类信号；

局部放电传感器，实时对电力变压器泄漏出来的特高频信号进行采集及检测，输出局放信号。

可选地，所述在线监测装置进一步包含分别与所述信号采集前端部分、系统主控制模块信号连接的信号采集模块，所述信号采集模块接收信号采集前端部分监测到的数据，并将对数据进行模数转换及调制后的信号上传至系统主控制模块。

可选地，所述在线监测装置进一步包含与所述系统主控制模块信号连接的数据存储模块，所述系统主控制模块将所述结果信息存储到数据存储模块。

可选地，所述在线监测装置进一步包含电源模块，其使用电源接口从外部向其引入的供电电源，为所述信号采集模块、系统主控制模块及无线收发模块供电。

可选地，所述信号采集前端部分还包含补光灯；所述系统主控制模块向与之信号连接的电源模块和/或补光灯，下发开启或停止对补光灯供电的命令。

可选地，所述信号采集前端部分还包含环境光亮度检测传感器，其将定期采集环境光亮度得到的光照强度信号，通过信号采集模块上送至系统主控制模块，使所述系统主控制模块下发的开启或停止对补光灯供电的命令，和环境光亮度的监测值与设定阈值的比较结果相匹配。

可选地，所述信号采集前端部分还包含报警灯；所述系统主控制模块根据监测数据超过报警阈值的分析结果来触发报警指令，报警指令通过无线收发模块上送至后台服务器，并用以驱使报警灯点亮。

可选地，所述系统主控制模块根据其对视频图像类信号、红外信号及局放信号进行横向对比而发现的信号异常，来下发采集命令给采集模块，所述采集命令是一种用以通过缩短采集间隔或连续采集的方式，对电力变压器进行多种监测数据再采集的命令；

所述系统主控制模块接收信号采集模块执行采集命令而多次通过再采集获得的数据进行处理分析，并根据处理分析的结果中表示两个以上因素对应的信号超过报警阈值的情况，来触发报警指令。

可选地，所述在线监测装置进一步包含3G/4G通讯模块，其与所述系统主控制模块信号连接，进行无线网络信号传输。

本实用新型将在线监测终端采用局部放电、红外测温及视频图像一体化设计及前端数据的综合分析诊断算法，通过远距离非接触方式监测提高变压器的监测数据及时率、准确率及有效率，使得体积更小，同时可以节省监测设备的投资，降低产品成本。

与传统的单一的在线监测终端相比，本实用新型在同样实现电力变压器多种元素在线监测的情况下，可以减少系统的复杂度，如视频多媒体在线监测、红外在线监测及局放在线监测能够通过一个装置实现，能大大降低设备投资费用和产品成本；与单独采用三个在线监测系统相比，该实用新型恩实用新型采用多传感器非接触式设计创新采用非接触式传感终端，融合了多种传感器或信号采集前端设备，将采集到的多种信号在前端进行综合横向对比处理，彻底避免了不同系统数据从总服务器中互相调取导致的时间过长，无法在故障前期进行预判的重大隐患，从而可以大幅提高电力变压器安全运行的稳定性与可靠程度。

附图说明

图1是本实用新型所述在线监测装置的正视图；

图2是本实用新型所述在线监测装置的后视图；

图3是本实用新型所述在线监测装置的原理框图。

具体实施方式

配合参见图1-图3所示，一种变压器智能一体化非接触式在线监测装置，设有包含红外传感器101、补光灯102、报警灯103、工业级可见光摄像头104、局部放电传感器106及环境光亮度检测传感器105的信号采集前端部分，信号传输至信号采集模块400进行模数转换及信号调制，经调制后的信号上传至系统主控制模块500进行分析并将数据存储到数据存储模块600，然后经过无线收发装置108将信号以无线的方式传输给数据需求方，整个装置由电源接口107引入供电电源至电源模块200，由电源模块200统一给信号采集模块400、系统主控制模块500及无线收发装置108等设备供电，整体设备外壳110对所有设备起到固定及防护作用。设备还设有3G/4G通讯模块109，实现设备的无线网络信号传输。

电源模块200供电后，系统主控制模块500及信号采集模块400进行初始化，信号采集模块400初始化后开始读取局部放电传感器106、红外摄像头101及可见光摄像头104上传的信号，并将信号上传至系统主控制模块500，系统主控制模块500对数据进行综合分析后将信号存储至数据存储模块600，同时将综合数据信号通过无线收发模块300发送至数据接收端进行整体的电力调度指挥。

电力变压器设备本身具备一些基本的保护功能，但均为故障发生后的故障后保护，如过电压及过电流保护；智能变电站仅有这些保护措施是无法实现无人值守的，该实用新型采用的是对图像、视频等多媒体信号的数字化处理及远距离传输，实现将变电站内电力变压器的运行环境情况实施的通过多媒体信号传输至电力调度及监控中心，通过对图像及视频类信息的综合分析及处理后，最终转化为电力运维人员所需的运维指导意见。

视频及图片信息通过可见光摄像头104定时对电力变压器进行视频录制或图像拍摄，图片或视频信号通过信号采集模块400调制后上送至系统主控制模块500，系统主控制模块500将筛选并分析后的图片或视频通过无线收发模块300发送给后台服务器，同时将信息也存储在数据存储模块600中，为横向对比分析做基本参照因素。

红外摄像头101常规情况下为定期对电力变压器拍摄红外图片，对电力变压器的温度进行监测，拍摄后的信息通过信号采集模块400调制后上送至系统主控制模块500，系统主控制模块500将有效的红外图片通过无线收发模块300发送给后台服务器，同时将信息也存储在数据存储模块600中，为后续横向对比分析做基本参照因素。

局部放电传感器106实时地对电力变压器泄漏出来的特高频（UHF）信号进行采集及检测，信号通过信号采集模块400实时传输至系统主控制模块500，系统主控制模块500对实时采集回来的局放信号进行分析处理，将分析的数据及结果通过无线收发模块300发送给后台服务器，同时将信息存储在数据存储模块600中，为后续横向对比分析做基本参照因素。

系统主控制模块500将实时采集回来的视频、红外及局放信号进行横向对比，如某一项有异常，则下发采集命令给信号采集模块400，缩短间隔或连续地对电力变压器进行多种信号的再采集，系统主控制模块500根据多次再采集获得的数据进行处理并分析，若两个以上因素对应的信号超过设定的报警阈值，则触发报警指令，报警指令通过无线收发模块300上送至后台服务器，为电力变压器监控及维护人员提供第一时间的潜在故障信息。报警指令还驱使报警灯103点亮。

环境光亮度检测传感器105定期采集外部环境的光照强度，将光照强度信号通过信号采集模块400上送至系统主控制模块500，当环境光亮度高于设定阈值时，系统主控制模块500下发命令，停止给补光灯102供电，当环境光亮度低于设定阈值时，系统主控制模块500下发命令，开启给补光灯102供电。

补光灯102的功能是在外部环境光强度偏弱，可见光摄像头104无法拍出足够清晰推向或视频时起到补光作用的设备。

尽管本实用新型的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但应当认识到上述的描述不应被认为是对本实用新型的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于本实用新型的多种修改和替代都将是显而易见的。因此，本实用新型的保护范围应由所附的权利要求来限定。

Claims (9)

1.一种变压器智能一体化非接触式在线监测装置，其特征在于，包含：

信号采集前端部分，对电力变压器进行监测并输出相应数据；

系统主控制模块（500），与所述信号采集前端部分信号连接，获取监测到的数据并输出对数据综合分析的结果信息；

无线收发模块（300），与所述系统主控制模块（500）信号连接，接收所述结果信息并将其发送至后台服务器；

其中，所述信号采集前端部分进一步设有：

红外传感器（101），定期对电力变压器拍摄红外图片来监测温度，输出红外信号；

可见光摄像头（104），定时对电力变压器进行视频录制或图像拍摄，输出视频图像类信号；

局部放电传感器（106），实时对电力变压器泄漏出来的特高频信号进行采集及检测，输出局放信号。

2.如权利要求1所述变压器智能一体化非接触式在线监测装置，其特征在于，进一步包含分别与所述信号采集前端部分、系统主控制模块（500）信号连接的信号采集模块（400），所述信号采集模块（400）接收信号采集前端部分监测到的数据，并将对数据进行模数转换及调制后的信号上传至系统主控制模块（500）。

3.如权利要求1或2所述变压器智能一体化非接触式在线监测装置，其特征在于，进一步包含与所述系统主控制模块（500）信号连接的数据存储模块（600），所述系统主控制模块（500）将所述结果信息存储到数据存储模块（600）。

4.如权利要求2所述变压器智能一体化非接触式在线监测装置，其特征在于，进一步包含电源模块（200），其使用电源接口（107）从外部向其引入的供电电源，为所述信号采集模块（400）、系统主控制模块（500）及无线收发模块（300）供电。

5.如权利要求4所述变压器智能一体化非接触式在线监测装置，其特征在于，所述信号采集前端部分还包含补光灯（102）；所述系统主控制模块（500）向与之信号连接的电源模块（200）和/或补光灯（102），下发开启或停止对补光灯供电的命令。

6.如权利要求5所述变压器智能一体化非接触式在线监测装置，其特征在于，所述信号采集前端部分还包含环境光亮度检测传感器（105），其将定期采集环境光亮度得到的光照强度信号，通过信号采集模块（400）上送至系统主控制模块（500），使所述系统主控制模块（500）下发的开启或停止对补光灯供电的命令，和环境光亮度的监测值与设定阈值的比较结果相匹配。

7.如权利要求1所述变压器智能一体化非接触式在线监测装置，其特征在于，所述信号采集前端部分还包含报警灯（103）；所述系统主控制模块（500）根据监测数据超过报警阈值的分析结果来触发报警指令，报警指令通过无线收发模块（300）上送至后台服务器，并用以驱使报警灯（103）点亮。

8.如权利要求2或7所述变压器智能一体化非接触式在线监测装置，其特征在于，所述系统主控制模块（500）根据其对视频图像类信号、红外信号及局放信号进行横向对比而发现的信号异常，来下发采集命令给采集模块（400），所述采集命令是一种用以通过缩短采集间隔或连续采集的方式，对电力变压器进行多种监测数据再采集的命令；

所述系统主控制模块（500）接收信号采集模块（400）执行采集命令而多次通过再采集获得的数据进行处理分析，并根据处理分析的结果中表示两个以上因素对应的信号超过报警阈值的情况，来触发报警指令。

9.如权利要求1所述变压器智能一体化非接触式在线监测装置，其特征在于，进一步包含3G/4G通讯模块（109），其与所述系统主控制模块（500）信号连接，进行无线网络信号传输。

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