CN211824544U - 配电变压器状态在线检测系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种配电变压器状态在线检测系统，包括：声表面波无线无源传感器1、无线采集器2；所述的声表面波无线无源传感器1设置在配电变压器上。本实用新型可以为配电变压器的实时运行状态在线监测提供有效参照信息，同时可显著减少定期人工巡检的人力成本和时间成本以及巡检不及时造成危害配网运行安全的隐患。

Description

配电变压器状态在线检测系统

技术领域

本实用新型涉及配电设备在线监测技术领域，具体地，涉及一种配电变压器状态在线检测系统。尤其地，涉及一种基于声表面波无线无源传感技术的变压器状态在线检测系统，尤其是涉及配电变压器进出线端头的温度信息以及油浸式变压器的油位油温信息的在线检测系统。

背景技术

配电变压器是将10KV或20KV等高电压电网中电能转换为更低电压电能的设备，大量分散地分布在整个配电网系统中。由于用电负荷过大，三相用电负荷不均，散热不良等一些问题，都有可能给配电变压器地使用中带来隐患。因此在配电变压器进出线端头的温度，以及油浸式变压器变压器油的油温和油位等状态信息就是可以量化得体现当前配电变压器运行状况的物理量。当前获得这些信息的技术手段为定期的人工巡检，利用红外测温设备进行温度信息采集同时通过观察油位浮窗进行油位判断。这种状态信息获取周期长，无法实现实时在线检测。同时由于配电变压器分布广泛，数量巨大，人力巡检成本居高不下，巡检效果无法得到保证。

专利文献CN110207784A(申请号：201910630100.5)公开了一种变压器油位告警方法、装置及终端设备，所述方法包括：根据变压器油枕的第一油位信息，判断第一油位信息是否异常，若异常，则获取红外图像采集装置发送的变压器油枕的红外油位图像，并对红外油位图像进行识别，确定变压器油枕的第二油位信息；判断变压器油枕的油位是否异常；若异常，则根据第一油位信息及第二油位信息，确定油位异常原因，并生成告警信息。

实用新型内容

针对现有技术中的缺陷，本实用新型的目的是提供一种基于声表面波无线无源传感技术的配电变压器状态在线检测系统。

根据本实用新型提供的一种基于声表面波无线无源传感技术的配电变压器状态在线检测系统，包括：声表面波无线无源传感器、无线采集器；

所述的声表面波无线无源传感器设置在配电变压器上。

优选地，所述无线采集器包括：阅读器、阅读器天线；

阅读器天线与表面波无线无源传感器相对设置，阅读器天线与阅读器相连接。

优选地，所述配电变压器是油浸式变压器。

优选地，所述声表面波无线无源传感器设置在配电变压器的进出线端头上，设置在油浸式变压器的油位计9内。

优选地，所述变压器进出线端头包括：A相、B相、C相以及零线。

优选地，所述阅读器天线与阅读器通过馈线相连接。

优选地，所述声表面波无线无源传感器包括传感器天线、无源传感器芯片；

传感器天线和无源传感器芯片电连接。

与现有技术相比，本实用新型具有如下的有益效果：

1、本实用新型保证了配电网运行运行安全性，提高了工作效率，降低了巡检成本。

2、本实用新型提供的基于声表面波无线无源传感技术的配电变压器状态在线检测系统，其中无源传感器芯片具有很高的耐温性，无源传感器芯片采基于声表面波原理，不含电子元器件，测温范围可达-40℃至160℃。

3、本实用新型无源传感器芯片直接安装在配电变压器进出线端头和油位计内，可保证测量的状态信息真实可靠，同时传感器芯片封装保证了气密性，浸没在变压器油中不影响使用寿命。

4、本实用新型传感器天线和采集器天线进行了匹配设计，保证了传输稳定性。

5、本实用新型采集到的状态信息可以采用有线、无线等多种类多渠道方式进行远程传输，为客制化差异性的远程检测和智慧化分析提供可能。

6、本实用新型可以为配电变压器的实时运行状态在线监测提供有效参照信息，同时可显著减少定期人工巡检的人力成本和时间成本以及巡检不及时造成危害配网运行安全的隐患。

附图说明

通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本实用新型的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1为本实用新型的配电变压器状态信息在线检测系统的结构示意图；

图2为本实用新型的无源传感的原理示意图；

图3为本实用新型的无线采集器的结构示意图；

图4为本实用新型所涉及的配电变压器进出线端头传感器安装示意图；

图5为本实用新型所涉及的配电变压器油位计传感器安装示意图；

图6为本发明所涉及的一种基于声表面波无线无源传感技术的配电变压器状态在线检测系统结构示意图。

图中示出：

具体实施方式

下面结合具体实施例对本实用新型进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本实用新型，但不以任何形式限制本实用新型。应当指出的是，对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，还可以做出若干变化和改进。这些都属于本实用新型的保护范围。

根据本实用新型提供的一种基于声表面波无线无源传感技术的配电变压器状态在线检测系统，包括：声表面波无线无源传感器1、无线采集器2；

所述的声表面波无线无源传感器1设置在配电变压器上。

具体地，所述无线采集器2包括：阅读器5、阅读器天线6；

阅读器天线6与表面波无线无源传感器1相对设置，阅读器天线6与阅读器5 相连接。

具体地，所述配电变压器是油浸式变压器。

具体地，所述声表面波无线无源传感器1设置在配电变压器的进出线端头8上，设置在油浸式变压器的油位计9内。

具体地，所述变压器进出线端头包括：A相、B相、C相以及零线。

具体地，所述阅读器天线6与阅读器5通过馈线7相连接。

具体地，所述声表面波无线无源传感器1包括传感器天线11、无源传感器芯片 12；

传感器天线11和无源传感器芯片12电连接。

具体地，所述声表面波无线无源传感器包括传感器天线、无源传感器芯片；

传感器天线和无源传感器芯片电连接。

下面通过优选例，对本实用新型进行更为具体地说明。

优选例1：

如图6所示，为根据本实用新型提供的一种基于声表面波无线无源传感技术的配电网内的配电变压器状态在线检测系统，包括声表面波无线无源传感器1、无线采集器 2；

所述声表面波无线无源传感器1设置在配电变压器进出线端头和油浸式变压器的油位计中，无线采集器通过无线或有线方式与声表面波无线无源传感器通信，获取配电变压器包括进出线端头温度、变压器油温油位在内的状态信息；

所述无线采集器2支持远程监控，将接收到的配电变压器状态信息用于远程监控。

具体地，所述的基于声表面波无线无源传感技术的配电变压器状态在线检测系统，还包括阅读器5、阅读器天线6；

阅读器天线6与声表面波无线无源传感器1相对设置(天线的位置是可调可移动的，需要受到现场电磁环境、变压器顶部位置的综合因素的影响作现场调整，因此这里写作相对设置)，阅读器天线6与阅读器5相连接，阅读器5通过阅读器天线6与声表面波无线无源传感器1交互获取变压器状态信息；

阅读器5接收到变压器状态信息后，进行相应规约转换后(应用场景的主体单位对通信协议有不同的要求，有采用通用通信协议也有采用特制的通信协议的情况，本实用新型内容主体需按应用场景的主体单位要求作适配)通过有线或无线方式进行后台传输，从而实现远程在线监控。

具体地，所述声表面波无线无源传感器1可以但不限于使用螺栓紧固在配电变压器的进出线端头8上，可以但不限于装在油浸式变压器的油位计9内。

具体地，所述变压器状态信息包括变压器进出线端头(A相、B相、C相、零线)的温度信息，以及油浸式变压器的油温信息以及油位信息的一个或多个信息。

具体地，所述无线采集器2包括采集器天线21、无线收发模块22、处理模块23、控制模块24、通讯模块25；22～25都已集成在单一封装的壳体内，该壳体有射频线引出并连接天线21，21向传感器发送、接收电磁信号；

控制模块24接收通讯模块25的采集命令，控制模块24根据采集命令对无线收发模块22发送控制命令，无线收发模块22通过采集器天线21与声表面波无线无源传感器1通信；

无线收发模块22接收声表面波无线无源传感器1发出的传感信号，将传感信号发送至控制模块24，控制模块24接收传感信号后发送至处理模块23；

处理模块23通过处理判别，得到处理结果，并将处理结果发送至控制模块24；

控制模块24接收处理结果后，将处理结果发送至通讯模块25。

具体地，所述声表面波无线无源传感器1包括传感器天线11、无源传感器芯片12；

所述阅读器5通过阅读器天线6发送查询信号3；

所述查询信号3通过传感器天线11传输至无源传感器芯片12；

无源传感器芯片12将查询信号3的第一电磁波信号转换为第一机械波信号，所述第一机械波信号在声表面波器件内部传播后被转换成第二电磁波信号；

所述第二电磁波信号通传感器天线11生成回波信号4，所述回波信号4通过阅读器天线6传输至阅读器5，阅读器5对回波信号4进行参数解析，得到配电变压器状态信息。

具体地，所述阅读器天线6与阅读器5通过馈线7相连接。

优选例2：

如图1所示，本实用新型包括无线采集器2、声表面波无线无源传感器1；所述无线采集器2通过无线或有线方式与声表面波无线无源传感器1进行通信；如图2所示，所述声表面波无线无源传感器1包括RFID天线11、无源传感器芯片12；所述RFID天线 11与无源传感器芯片12电连接；如图2所示，所述基于声表面波无线无源传感技术的配电变压器状态在线检测系统，还包括阅读器5、阅读器天线6、馈线7，所述阅读器天线6正对声表面波无线无源传感器1放置。所述阅读器5通过阅读器天线6发送查询信号3；所述查询信号3通过传感器天线11传输至无源传感器芯片12；所述无源传感器芯片12将查询信号3的电磁波信号转换为机械波；所述机械波在无源传感器芯片12内部传递；所述机械波通过无源传感器芯片12再次转换为电磁波。

所述电磁波通过传感器天线11无线发送，生成回波信号4；所述回波信号4被阅读器天线6接收并传输至阅读器5；所述阅读器5对回波信号4的参数进行分析；所述阅读器5通过无源传感器芯片12得到配电变压器状态信息。优选地，声表面波无线无源传感器以无线方式与无线采集器进行通信，具体地，阅读器天线发射电磁波，声表面波无线无源传感器接收电磁波激活无源传感器芯片12内配电变压器状态信息，传感器天线携带配电变压器状态信息信息，以电磁波为载体，传送给阅读器天线，阅读器接收到配电变压器状态信息。

如图3所示，所述无线采集器2包括采集器天线21、无线收发模块22、处理模块 23、控制模块24、通讯模块25；所述控制模块24接受来自通讯模块25的采集命令；所述控制模块24通过采集器天线21控制无线收发模块22与声表面波无线无源传感器 1通信；所述无线收发模块22将从声表面波无线无源传感器1接收到的传感信号传输至控制模块24；所述控制模块24将传感信号传输至处理模块23进行处理和判别，并获取处理结果；所述处理模块23通过控制模块24将处理结果输送至通讯模块25。

本实用新型中的声表面波无线无源传感器1中的传感器不使用电池或其他外部电源供电，如图2所示，传感器天线11和无源传感器芯片12电连接，无源传感器芯片12 是主要的无源无线传感元件，可以完成电信号和机械波的互相转换。阅读器5通过阅读器天线6发送查询信号3，查询信号3通过传感器天线11传输至无源传感器芯片12，无源传感器芯片12将查询信号3的电磁波信号转换为机械波即声表面波在无源传感器芯片12内部传播，并读取无源传感器芯片12的配电变压器状态信息，声表面波被无源传感器芯片12再次转换为电磁波，通过传感器天线11无线发送，生成回波信号4，回波信号4被阅读器天线6接收并传输至阅读器5，阅读器5对回波信号4的参数解析，获取到配电变压器状态信息。此技术原理中，无线传感的信息和传输的能量都包含在查询信号3和回波信号4中，无源传感器，即声表面波无线无源传感器1不需要任何电池进行供电。当传感器天线11与无源传感器芯片12间的电连接断开或传感器天线11被完全屏蔽时，无源传感器芯片12将无法接收查询信号3，阅读器5也无法接收回波信号 4，无源传感器芯片12的信号有无可作为开关量，实现本实用新型中获取变压器内油位状态信息的功能。

所述无线采集器2的工作流程如下：控制模块24接收来自通讯模块25的采集命令，并控制无线收发模块22通过采集器天线21与无源传感器芯片12通信，无线收发模块22将收到的传感信号传输至控制模块24，控制模块24将信号传输至处理模块23 进行处理和判别，处理结果通过控制模块24传输至通讯模块25传送至后台。

在本实用新型的优选例中，即可采用上述技术原理实现无源传感。需要说明的是，本实用新型中的无源传感方式并不限于上述提到的原理。

优选地，如图4所示，声表面波无线无源传感器1安装在进出线端头8的合适位置，可以但不限于使用螺栓紧固。

优选地，如图5所示，无源传感器芯片12和传感器天线11可以但不限于集成在配电变压器油位计中，实现对油浸式变压器油温和油位状态信息的获取。

上述实施例中，可随时通过远程监控系统读取配电变压器运行状态，如果异常，即采取相关措施。

在本申请的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，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申请的限制。

以上对本实用新型的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本实用新型并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变化或修改，这并不影响本实用新型的实质内容。在不冲突的情况下，本申请的实施例和实施例中的特征可以任意相互组合。

Claims (7)

1.一种配电变压器状态在线检测系统，其特征在于，包括：声表面波无线无源传感器(1)、无线采集器(2)；

所述的声表面波无线无源传感器(1)设置在配电变压器上。

2.根据权利要求1所述的配电变压器状态在线检测系统，其特征在于，所述无线采集器(2)包括：阅读器(5)、阅读器天线(6)；

阅读器天线(6)与表面波无线无源传感器(1)相对设置，阅读器天线(6)与阅读器(5)相连接。

3.根据权利要求1所述的配电变压器状态在线检测系统，其特征在于，所述配电变压器是油浸式变压器。

4.根据权利要求3所述的配电变压器状态在线检测系统，其特征在于，所述声表面波无线无源传感器(1)设置在配电变压器的进出线端头(8)上，设置在油浸式变压器的油位计(9)内。

5.根据权利要求1所述的配电变压器状态在线检测系统，其特征在于，所述变压器进出线端头包括：A相、B相、C相以及零线。

6.根据权利要求2所述的配电变压器状态在线检测系统，其特征在于，所述阅读器天线(6)与阅读器(5)通过馈线(7)相连接。

7.根据权利要求1所述的配电变压器状态在线检测系统，其特征在于，所述声表面波无线无源传感器(1)包括传感器天线(11)、无源传感器芯片(12)；

传感器天线(11)和无源传感器芯片(12)电连接。

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