CN210834122U - 变压器有载调压开关诊断系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及变压器技术领域，公开了一种变压器有载调压开关诊断系统。所述变压器有载调压开关诊断系统通过传感模块采集变压器有载调压开关工作时的状态信号并传输至处理模块，所述状态信号包括变压器有载调压开关的驱动电机的电流信号和旋转角度信号以及变压器有载调压开关工作时的振动信号。所述处理模块用于对所述状态信号进行处理并获取数字信号。传输模组将所述数字信号传输至诊断模组，诊断模组对所述数字信号进行处理并获取所述变压器有载调压开关的诊断结果。传感模块实现了对变压器有载调压开关机械特性的监测，诊断模组通过对数字信号进行时域和频域的特征判别，提高了诊断准确率与可靠度。

Description

变压器有载调压开关诊断系统

技术领域

本实用新型涉及变压器技术领域，特别是涉及一种变压器有载调压开关诊断系统。

背景技术

变压器有载调压开关是电力变压器中唯一可动的关键部件，且它的运行状态关系到电力变压器，乃至整个电网系统的可靠运行。常规对于如温度、油压等性能的检查只能在变压器离线状态下进行检测，无法及时获取有载调压开关的机械特性。同时，现有的对于变压器有载调压开关的机械特性进行实时监测与诊断的系统通常基于时域特征进行判别，存在诊断准确率和可靠率较低的问题。

实用新型内容

基于此，有必要针对基于变压器有载调压开关的机械特性进行实时监测的装置与系统诊断准确率低的问题，提供一种变压器有载调压开关诊断系统。

一种变压器有载调压开关诊断系统，包括传感模块，用于采集变压器有载调压开关工作时的状态信号；处理模块，与所述传感模块连接，用于接收所述状态信号并对所述状态信号进行处理以获取数字信号；传输模组，与所述处理模块连接，用于将所述数字信号传输至诊断模组；诊断模组，与所述传输模组连接，用于接收所述数字信号并对所述数字信号进行处理以获取所述变压器有载调压开关的诊断结果。

在其中一个实施例中，所述传感模块包括电流传感器，与所述处理模块连接，用于采集驱动变压器有载调压开关动作的驱动电机的电流信号；旋转角度传感器，与所述处理模块连接，用于采集所述驱动电机的旋转角度信号；振动传感器，与所述处理模块连接，用于采集变压器有载调压开关工作时的振动信号。

在其中一个实施例中，所述处理模块还用于接收所述电流信号和所述旋转角度信号，并根据所述电流信号和所述旋转角度信号控制所述振动传感器进入工作状态。

在其中一个实施例中，所述旋转角度传感器的转动轴与所述变压器有载调压开关的驱动电机的旋转轴同轴设置。

在其中一个实施例中，所述处理模块包括调理电路，与所述传感模块连接，用于对所述状态信号进行放大与滤波处理；模数转换电路，与所述调理电路连接，用于将模拟量的所述状态信号转换成数字信号；处理器，与所述模数转换电路连接，用于对所述数字信号进行处理和存储。

在其中一个实施例中，所述调理电路包括二极管、高通滤波器、放大器、低通滤波器，其中，所述二极管的阳极与输入直流电源的正极连接，所述二极管的阴极与所述传感模块连接，用于使电路中的电流保持在恒定的阈值；所述高通滤波器的输入端与所述传感模块连接，所述高通滤波器的输出端与所述放大器的输入端连接，用于滤除所述数字信号中的直流偏压；所述放大器的输出端与所述低通滤波器的输入端连接，用于放大所述数字信号；所述低通滤波器的输出端与所述模数转换电路连接，用于滤除所述数字信号中的干扰信号。

在其中一个实施例中，所述传输模组包括有线通讯模块，与所述处理模块连接，用于将所述数字信号有线传输至所述诊断模组；和/或无线通讯模块，与所述处理模块连接，用于将所述数字信号无线传输至所述诊断模组。

在其中一个实施例中，所述诊断模组包括通讯模块，与所述传输模组连接，用于接收所述数字信号；分析模块，与所述通讯模块连接，用于对所述数字信号进行时域和频域的特征提取，与标准信号进行对比获取诊断结果。

在其中一个实施例中，所述通讯模块包括有线通讯模块，与所述传输模组连接，用于接收所述传输模组有线传输的数字信号；和/或无线通讯模块，与所述传输模组连接，用于接收所述传输模组无线传输的数字信号。

在其中一个实施例中，所述诊断模组还包括显示模块，用于对所述数字信号的时域特征、频域特征和诊断结果进行显示；管理模块，用于对所述数字信号的时域特征、频域特征和诊断结果进行存储与管理。

本实用新型提供的变压器有载调压开关诊断系统通过传感模块采集变压器有载调压开关工作时的状态信号并传输至处理模块，所述状态信号包括驱动变压器有载调压开关动作的驱动电机的电流信号和旋转角度信号以及变压器有载调压开关工作时的振动信号；处理模块接收所述电流信号和所述旋转角度信号，并根据所述电流信号和所述旋转角度信号控制振动传感器进入工作状态，所述处理模块还用于对所述状态信号进行处理并获取数字信号；传输模组将所述数字信号传输至诊断模组；诊断模组对所述数字信号进行处理并获取所述变压器有载调压开关的诊断结果。传感模块实现了对变压器有载调压开关机械特性的监测，诊断模组通过对数字信号进行时域和频域的特征判别，提高了诊断准确率与可靠度。

附图说明

图1为本实用新型其中一实施例的变压器有载调压开关诊断系统的组成框图；

图2为本实用新型其中一实施例的调理电路的元件连接示意图。

具体实施方式

为了便于理解本实用新型，下面将参照相关附图对本实用新型进行更全面的描述。附图中给出了本实用新型的优选实施方式。但是，本实用新型可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施方式。相反的，提供这些实施方式的目的是为了对本实用新型的公开内容理解得更加透彻全面。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”、“上”、“下”、“前”、“后”、“周向”以及类似的表述是基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本实用新型的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本实用新型。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

图1为本实用新型其中一实施例的变压器有载调压开关诊断系统的组成框图。本实用新型实施例提供了一种变压器有载调压开关诊断系统。变压器有载调压开关诊断系统包括传感模块100、处理模块200、传输模组300和诊断模组400。所述传感模块100，用于采集变压器有载调压开关工作时的状态信号。所述处理模块200，与所述传感模块100连接，用于接收所述状态信号并对所述状态信号进行处理以获取数字信号。所述传输模组300，与所述处理模块200连接，用于将所述数字信号传输至诊断模组400。所述诊断模组400，与所述传输模组300连接，用于接收所述数字信号并对所述数字信号进行处理以获取所述变压器有载调压开关的诊断结果。

在其中一个实施例中，所述传感模块100包括电流传感器110、旋转角度传感器120和振动传感器130。

在其中一个实施例中，所述电流传感器110与所述处理模块200连接，用于采集所述驱动变压器有载调压开关动作的驱动电机的电流信号。

所述电流传感器110固定在所述变压器有载调压开关驱动电机机箱内部，所述驱动电机的A相电源线穿过所述电流传感器110的测量孔，所述电流传感器110采集所述驱动电机的电流信号。

在其中一个实施例中，所述电流传感器110采用量程为100A，输出范围为±1V的电流传感器。

在其中一个实施例中，所述旋转角度传感器120与所述处理模块200连接，用于采集所述驱动电机的旋转角度信号。

所述旋转角度传感器120通过螺钉固定在垂直高度可调的安装机架上，并将所述驱动电机的旋转轴和所述旋转角度传感器120的转动轴通过具有一定弹性的橡胶材料进行粘性同轴连接，所述驱动电机的旋转轴和所述旋转角度传感器120的转动轴同轴设置。所述旋转角度传感器120采集所述驱动电机的旋转角度信号。

在其中一个实施例中，所述旋转角度传感器120采用轴径为6mm，机械转角为360°连续转动，线性量程为90°的旋转角度传感器。

在其中一个实施例中，所述振动传感器130与所述处理模块200连接，用于采集变压器有载调压开关工作时的振动信号。

所述振动传感器130采用磁铁固定的方式设置于变压器的外壁上。所述变压器有载调压开关在一次工作的操作中包含了一系列的动作事件，随着这些动作事件的发生产生了碰撞、摩擦等机械振动信号，振动经变压器油等介质传播至变压器的外壁，设置于所述变压器外壁上的振动传感器130采集所述振动信号。

在其中一个实施例中，所述振动传感器110采用量程为-50g～50g，频响范围为0～20kHz的压电式加速度传感器。

具体地，所述电流传感器110和所述旋转角度传感器120采集所述变压器有载调压开关的驱动电机的电流信号和旋转角度信号，并传输至所述处理模块200。所述处理模块200根据所述电流信号和所述旋转角度信号控制所述振动传感器130进入工作状态，所述振动传感器130采集所述变压器有载调压开关工作时的振动信号并传输至所述处理模块200。

在其中一个实施例中，所述处理模块200包括调理电路210、模数转换电路220和处理器230。所述调理电路210与所述振动传感器130连接，用于对所述振动信号进行放大与滤波处理。所述模数转换电路220分别与所述电流传感器110、所述旋转角度传感器120和调理电路210连接，用于将模拟量的所述电流信号、所述旋转角度信号和所述振动信号转换成数字信号。所述处理器230与所述模数转换电路220连接，用于对所述数字信号进行处理和存储。

所述模数转换电路120采用AD7865芯片，该芯片四个通道允许的输入电压信号范围均为-5V～5V，与所述传感模块100的输出电压相匹配。四个通道同时采集时，各通道的最大采样频率可达100kHz，具备多通道高速同步采样和转换的优点。所述处理器采用的是ARM处理器，选用S3C2440芯片，具备多通道高速同步信号处理的功能，可以长时间采集数据。

图2为本实用新型其中一实施例的调理电路的元件连接示意图，在其中一个实施例中，其中，所述调理电路210具有高精度、低失调和低噪声等优点。

所述调理电路210包括二极管211、高通滤波器212、放大器213和低通滤波器214。

其中，所述二极管211的阳极与输入直流电源的正极连接，所述二极管211的阴极与所述传感模块连接，用于使电路中的电流保持在恒定的阈值。所述高通滤波器212的输入端与所述振动传感器130的输出端连接，所述高通滤波器212的输出端与所述放大器213的输入端连接，用于滤除所述数字信号中的直流偏压。所述放大器213的输出端与所述低通滤波器214的输入端连接，用于放大所述数字信号。所述低通滤波器214的输出端与所述模数转换电路220的输入端连接，用于滤除所述数字信号中的干扰信号。

具体地，图2中Vi与所述振动传感器130的输出端连接，Vh为向恒流二极管211提供电源的外接电源，V+和V-为向放大和滤波器提供的对称±12V直流电源，Vo与所述模数转换电路220的输入端连接。Vi与所述振动传感器130连接，由恒流二极管211组成的恒流源向所述振动传感器130供电，所述振动传感器130采集到的振动信号通过Vi输入调理电路。此时所述振动信号叠加在所述振动传感器130的直流偏压上，偏移电压由恒流源产生。所述振动信号经RC高通滤波器212滤除直流偏压，传输至放大器213放大10倍后，传输至低通滤波器214。所述低通滤波器214将20kHz以上的频率信号滤除，处理好的信号通过Vo传输至模数转换电路220进行模数转换。

在其中一个实施例中，所述传输模组300包括无线通讯模块310和/或有线通讯模块320。所述无线通讯模块310与所述处理模块200连接，用于将所述数字信号无线传输至诊断模组400。所述有线通讯模块320与所述处理模块200连接，用于将所述数字信号有线传输至诊断模组400。

其中，所述无线通讯模块310采用4G通信模块。4G通信模块通过4G网络与上位机通讯，采用DataSocket技术，建立在TCP/IP协议的基础上，可通过4G网络将所述数字信号传输至服务器或远程终端，具有传输速率快、传输距离远、连接方便等优点，适用于数据量不大、需要远程的情况。

所述有线通讯模块320采用USB模块。USB模块采用USB线缆与上位机通讯，具有传输速率快、稳定性高的特点，适用于数据量大的情况。

在其中一个实施例中，所述诊断模组400包括通讯模块410、分析模块420、显示模块430和管理模块440。所述通讯模块410与所述传输模组300连接，用于接收所述数字信号。所述分析模块420与所述通讯模块410连接，用于对所述数字信号进行时域和频域的特征提取，与标准信号进行对比获取诊断结果。所述显示模块430与所述分析模块420连接，用于对所述数字信号的时域特征、频域特征和诊断结果进行显示。所述管理模块440与所述分析模块420连接，用于对所述数字信号的时域特征、频域特征和诊断结果进行存储与管理。

具体地，所述诊断模组400通过通讯模块410接收由所述传输模组300传输的数字信号，并将所述数字信号传输至分析模块420。所述分析模块420提取所述数字信号的时域特征量与频域特征量，并将所述数字信号的认真与标准信号的特征进行对比分析，从而判断所述变压器有载调压开关是否存在故障。所述分析模块420分析得出的所述数字信号的时域特征、频域特征和诊断结果传输至所述显示模块430和管理模块440，分别进行显示、存储和管理。

在其中一个实施例中，所述诊断模组400通过有线或无线的方式接收所述传输模组300传输来的监测信号。所述监测信号包括驱动变压器有载调压开关动作的驱动电机的电流信号和旋转角度信号以及变压器有载调压开关工作时的振动信号，其中，所述监测信号为数字信号。有线通讯方式通过USB线缆直接将监测数据传输至所述诊断模组400。无线通讯方式通过4G网络进行通信。基于动态控制的方式，根据用户的需求设置服务器的IP地址，由DataSocket读入数据函数，并通过网络连接DataSocket Server。实现实时监测服务器中的数据信息，若接收到新的数据，则读取数据函数启动，并将服务器中的监测信号传输至所述诊断模组400，实现无线数据传输。

所述监测信号传输至分析模块420，所述分析模块420分别对振动信号进行时域分析和频域分析，提取所述振动信号的时域特征量和频域特征量。其中时域分析所提取的数据包括动作间隔时间、峰值、均方根、峭度指标、脉冲指标等，可以反映所述振动信号的动作时间特征、能量特征、冲击特征等特征量。频域分析对所述振动信号进行小波变换，所提取的特征量包括主要特征频率、模态能量等，可反映所述振动信号的频域分布特性。

将提取出的所述振动信号的特征与标准信号的特征进行对比分析，可对所述变压器有载调压开关是否存在故障。若判断可能存在故障，则给出参考的故障类型。所述诊断模组400的显示模块430用于显示所述振动信号的波形、所述振动信号的时域特征量与频域特征量和诊断结果。所述诊断模组400的管理模块440用于将所述振动信号的波形、所述振动信号的时域特征量与频域特征量和诊断结果存储在本地、上传至数据库，并生成诊断报告。

本实用新型实施例中的变压器有载调压开关诊断系统通过传感模块100采集变压器有载调压开关工作时的状态信号并传输至处理模块200。所述状态信号包括变压器有载调压开关的驱动电机的电流信号和旋转角度信号以及变压器有载调压开关工作时的振动信号。所述处理模块200接收并根据所述电流信号和所述旋转角度信号控制振动传感器进入工作状态采集振动信号。所述处理模块200还用于对所述状态信号进行处理并获取数字信号。传输模组300将所述数字信号通过有线或无线的方式传输至诊断模组400。所述诊断模组400对所述振动信号进行时域和频域的分析，并提取时域和频域的特征量与标准信号进行对比分析，对所述变压器有载调压开关是否存在故障做出判断。所述诊断模组400还用于对所述状态信号的波形、所述振动信号的时域特征、频域特征和诊断结果进行显示，并存储在本地、上传至数据库，生成诊断报告。

本实用新型实施例中的变压器有载调压开关诊断系统通过所述传感模块100实现了对变压器有载调压开关机械特性的监测，所述诊断模组400通过对所述振动信号进行时域和频域的分析，并提取时域和频域的特征量与标准信号进行对比分析，对所述变压器有载调压开关是否存在故障做出判断，提高了诊断准确率与可靠度。所述诊断模组400还可以对所述状态信号的波形、所述振动信号的时域特征、频域特征和诊断结果进行显示，并存储在本地、上传至数据库，生成诊断报告，便于实现对所述变压器有载调压开关机械特性的实时监测和管理。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种变压器有载调压开关诊断系统，其特征在于，包括：

传感模块，用于采集变压器有载调压开关工作时的状态信号；

处理模块，与所述传感模块连接，用于接收所述状态信号并对所述状态信号进行处理以获取数字信号；

传输模组，与所述处理模块连接，用于将所述数字信号传输至诊断模组；

诊断模组，与所述传输模组连接，用于接收所述数字信号并对所述数字信号进行处理以获取所述变压器有载调压开关的诊断结果。

2.根据权利要求1所述的变压器有载调压开关诊断系统，其特征在于，所述传感模块包括：

电流传感器，与所述处理模块连接，用于采集驱动变压器有载调压开关动作的驱动电机的电流信号；

旋转角度传感器，与所述处理模块连接，用于采集所述驱动电机的旋转角度信号；

振动传感器，与所述处理模块连接，用于采集变压器有载调压开关工作时的振动信号。

3.根据权利要求2所述的变压器有载调压开关诊断系统，所述处理模块还用于接收所述电流信号和所述旋转角度信号，并根据所述电流信号和所述旋转角度信号控制所述振动传感器进入工作状态。

4.根据权利要求2所述的变压器有载调压开关诊断系统，所述旋转角度传感器的转动轴与所述变压器有载调压开关的驱动电机的旋转轴同轴设置。

5.根据权利要求1所述的变压器有载调压开关诊断系统，其特征在于，所述处理模块包括：

调理电路，与所述传感模块连接，用于对所述状态信号进行放大与滤波处理；

模数转换电路，与所述调理电路连接，用于将模拟量的所述状态信号转换成数字信号；

处理器，与所述模数转换电路连接，用于对所述数字信号进行处理和存储。

6.根据权利要求5所述的变压器有载调压开关诊断系统，其特征在于，所述调理电路包括二极管、高通滤波器、放大器、低通滤波器，其中，所述二极管的阳极与输入直流电源的正极连接，所述二极管的阴极与所述传感模块连接，用于使电路中的电流保持在恒定的阈值；

所述高通滤波器的输入端与所述传感模块连接，所述高通滤波器的输出端与所述放大器的输入端连接，用于滤除所述数字信号中的直流偏压；

所述放大器的输出端与所述低通滤波器的输入端连接，用于放大所述数字信号；

所述低通滤波器的输出端与所述模数转换电路连接，用于滤除所述数字信号中的干扰信号。

7.根据权利要求1所述的变压器有载调压开关诊断系统，其特征在于，所述传输模组包括：

有线通讯模块，与所述处理模块连接，用于将所述数字信号有线传输至所述诊断模组；和/或

无线通讯模块，与所述处理模块连接，用于将所述数字信号无线传输至所述诊断模组。

8.根据权利要求1所述的变压器有载调压开关诊断系统，其特征在于，所述诊断模组包括：

通讯模块，与所述传输模组连接，用于接收所述数字信号；

分析模块，与所述通讯模块连接，用于对所述数字信号进行时域和频域的特征提取，与标准信号进行对比获取诊断结果。

9.根据权利要求8所述的变压器有载调压开关诊断系统，其特征在于，所述通讯模块包括：

有线通讯模块，与所述传输模组连接，用于接收所述传输模组有线传输的数字信号；和/或

无线通讯模块，与所述传输模组连接，用于接收所述传输模组无线传输的数字信号。

10.根据权利要求8所述的变压器有载调压开关诊断系统，其特征在于，所述诊断模组还包括：

显示模块，与所述分析模块连接，用于对所述数字信号的时域特征、频域特征和诊断结果进行显示；

管理模块，与所述分析模块连接，用于对所述数字信号的时域特征、频域特征和诊断结果进行存储与管理。

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