CN212301743U - 一种用于海上石油钻井平台的变压器局部放电监测装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种用于海上石油钻井平台的变压器局部放电监测装置,包括安装在变压器箱壳内的多个超声波传感器，所述的多个超声波传感器用于采集变压器的各个局部的放电信号，在所述的变压器箱壳外安装有通过信号线与多个超声波传感器的输出端相连的一个电压高速采样模块，各超声波传感器采集的信号进入电压高速采样模块各对应的通道，本系统解决了变压器局部放点检测方式单一、缺少预测和诊断故障系统的问题，提高了变压器运行的可靠性和准确性。

Description

一种用于海上石油钻井平台的变压器局部放电监测装置

技术领域

本实用新型涉及一种变压器局部放电监测装置，尤其涉及一种用于海上石油钻井平台中高压变压器局部放电超声的在线监测装置。

背景技术

局部放电是引起电力设备绝缘劣化的主要原因之一，每次放电，高能量电子或加速电子的冲击，特别是长期局部放电作用都会引起多种形式的物理效应和化学反应，如带电质点撞击气泡外壁时，就可能打断介质的化学键，破坏介质的分子结构，造成绝缘劣化，加速绝缘损坏过程。严重时有可能导致设备故障，甚至影响到电网的正常运行。

在一个复杂的电工设备中，发生在不同部位的放电，对绝缘的破坏作用是不同的。对局部放电准确定位从而准确测定放电量、判断其对绝缘的危害对于电力设备维护、改进产品设计与工艺等都具有重要的意义。

在各种电力设备中，变压器的结构和电磁环境尤为复杂，目前已有的局放监测方法如下：

超声波检测定位法是大型电力变压器局部放电定位的主要方法。变压器中局部放电故障的产生和发展将伴随着声发射现象，放电源也就是声发射源。根据声测原理对变压器的内部放电予以定位时，可将若干个超声探头放置在变压器箱壳上相分离的几点上，组成声测阵列，测定出由声源到各探头的直接波传播时间或各探头之间的相对时差，然后将这些时间或相对时差代入满足该声测阵列几何关系的一组方程中求解，即可得到放电源的位置坐标。

绝缘介质局部放电有两种类型：气泡内放电以及介质在高场强下游离击穿。一些浇注、挤压的绝缘介质容易夹杂着气隙或气泡,空气的介电常数较固体介质小,而场强与介电常数成反比。介质中的气隙或气泡是第一种局部放电的发源地；当局部电场更高时,在绝缘薄弱环节处将引起介质的游离击穿。以上两种局部放电,在多数情况下往往同时发生或互相诱发。

变压器在运行中出现局部放电时，伴随产生电脉冲、超声波、光、热和化学变化等现象。高频的电气扰动向所有与其有连接电气回路传播。超声波信号以球面波的形式以某一速度通过绝缘纸板、绝缘油等介质向变压器油箱外传播。

超声波穿过绝缘介质到达变压器箱壁上的传感器有两条途径：一条是直接传播，即超声波的纵向波穿过绝缘介质、变压器油等到油箱内壁,并透过钢板到达传感器；另一条是以纵向波传到油箱内壁,后沿钢板以横向波传播到传感器,此波为复合波。放电源S产生超声波,SA为纵向波,SBA、SCA为复合波。

超声波法是用安装在变压器油箱壁上的超声波探测接收信号,通过信号大小的比较分析,对变压器内部局部放电进行定性测试,还能对放电点所处的空间位置进行确定,并具有在线条件下对变压器内的局部放电进行检测等优点。它的检测结果给变压器的故障分析及处理提供信息，这一方法可避免现场各种电气信号的干扰。通过在线超声波局部放电检测，可实时地监视变压器局部放电状态。超声波局部放电检测是变压器放电性故障测量及带电监测的一种较好的方法。但该方法有一定的局限性：当放电源位于变压器绕组表层时测试是有效的，当放电源位于变压器绝缘深处时，信号将难以收到；对于同时出现的多点放电,如何判断超声信号的大小,如何区分其超声信号,仍需要做进一步的工作；此外，此法在具有强电磁干扰的现场定位中准确度不高。其原因主要有：变压器内部绝缘结构复杂,各种声介质对声波的衰减及对声速的影响都不一样；目前使用的局部放电监测超声波传感器抗电磁干扰能力较差，灵敏度也不很高；各种计算定位法中的算法也不尽完善。

发明内容

本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，提供一种能够实时监测海上平台局部放电，可自动进行故障报警，精确诊断故障的用于海上石油钻井平台的变压器局部放电监测装置。

本实用新型的一种用于海上石油钻井平台的变压器局部放电监测装置,包括安装在变压器箱壳内的多个超声波传感器，所述的多个超声波传感器用于采集变压器的各个局部的放电信号，在所述的变压器箱壳外安装有通过信号线与多个超声波传感器的输出端相连的一个电压高速采样模块，各超声波传感器采集的信号进入电压高速采样模块各对应的通道；

所述的电压高速采样模块的电压信号输出端通过数据线依次与信号调理放大模块、模数转换模块、数据计算模块、高速数据存储模块、WIFI无线通信模块以及上位机相连；各个超声波传感器输入电压高速采样模块的电压信号，由电压高速采样模块进入信号调理放大模块、模数转换模块、数据计算模块、高速数据存储模块，最终数据轮换通过WIFI无线通信模块传输至上位机；

所述的信号调理放大模块用于将高速采样模块输出的uV级信号转换为V级电压模拟信号；所述的模数转换模块用于将模拟信号转换为数字通讯信号；

所述的数据计算模块用于用户根据实际需要对采集的原始电压波形数据进行加工计算，得出各种结论值；

所述的高速数据存储模块用于对采集的局部放电数据进行存储；

所述的WIFI无线通信模块用于将所述的高速数据存储模块输出的信号传输给上位机；

所述的上位机用于局部放电监测数据的分析、存储，并将变压器局部放电实时监控数值与预设值比较，若超过预设值则输出报警信号。

本系统解决了变压器局部放点检测方式单一、缺少预测和诊断故障系统的问题，提高了变压器运行的可靠性和准确性。

附图说明

图1是一种用于海上石油钻井平台的变压器局部放电监测装置的系统框图。

具体实施方式

下面结合具体实施方式和实施样例对本实用新型作进一步说明。

如图1所示本实用新型的一种用于海上石油钻井平台的变压器局部放电监测装置,包括安装在变压器箱壳内的多个超声波传感器，所述的多个超声波传感器用于采集变压器的各个局部的放电信号，在所述的变压器箱壳外安装有通过信号线与多个超声波传感器的输出端相连的一个电压高速采样模块，各超声波传感器采集的信号进入电压高速采样模块各对应的通道。

所述的电压高速采样模块的电压信号输出端通过数据线依次与信号调理放大模块、模数转换模块、数据计算模块、高速数据存储模块、WIFI无线通信模块以及上位机相连。各个超声波传感器输入电压高速采样模块的电压信号，由电压高速采样模块进入信号调理放大模块、模数转换模块、数据计算模块、高速数据存储模块，最终数据轮换通过WIFI无线通信模块传输至上位机。

所述的信号调理放大模块用于将高速采样模块输出的uV级信号转换为V级电压(一般0-4V)模拟信号；所述的模数转换模块用于将模拟信号转换为数字通讯信号。

所述的数据计算模块用于用户根据实际需要对采集的原始电压波形数据进行加工计算(采用现有的计算方法计算即可，如：放大，滤波，限制最大值等)，得出各种用户需要的结论值；所述的WIFI无线通信模块通信频率可达11Mb/S，该频段既满足了通信速率的要求。

所述的高速数据存储模块用于对采集的局部放电数据进行存储，以便数据分析，存放计算模块计算后的结果。

所述的WIFI无线通信模块用于将所述的高速数据存储模块输出的信号传输给上位机。所述的高速采样模块可以采用采样频率可达2MB/s的模块,能够保证真实的对放电波形进行采集。

所述的上位机用于局部放电监测数据的分析(采用现有的分析方法即可，如：傅里叶变换，频谱分析，波峰计数)、存储，并将变压器局部放电实时监控数值与预设值比较，若超过预设值则输出报警信号。当发现报警时，现场维护人员携带便携式超声局部放电检测仪至现场进行故障诊断，通过对现场实测放电频谱和放电频谱分析库对比和计算，精确诊断变压器故障。

本系统解决了变压器局部放点检测方式单一、缺少预测和诊断故障方法的问题，提高了变压器运行的可靠性和准确性。

在本实用新型装置中，现场采集的数据均通过通讯协议以无线方式与上位机进行数据传递，以减少现场硬线连接线缆。上位机的局放监控可以结合现场实际布置，将传感器进行编号，能实时、快速的查看各位置的传感器采集数据，并进行数据存储，保证数据的可追溯性，提供故障分析的原始分析数据，当检测到局部放电信息时，会发出声光报警信号。

Claims (1)

1.一种用于海上石油钻井平台的变压器局部放电监测装置,其特征在于：包括安装在变压器箱壳内的多个超声波传感器，所述的多个超声波传感器用于采集变压器的各个局部的放电信号，在所述的变压器箱壳外安装有通过信号线与多个超声波传感器的输出端相连的一个电压高速采样模块，各超声波传感器采集的信号进入电压高速采样模块各对应的通道；

所述的电压高速采样模块的电压信号输出端通过数据线依次与信号调理放大模块、模数转换模块、数据计算模块、高速数据存储模块、WIFI无线通信模块以及上位机相连；各个超声波传感器输入电压高速采样模块的电压信号，由电压高速采样模块进入信号调理放大模块、模数转换模块、数据计算模块、高速数据存储模块，最终数据轮换通过WIFI无线通信模块传输至上位机；

所述的信号调理放大模块用于将高速采样模块输出的uV级信号转换为V级电压模拟信号；所述的模数转换模块用于将模拟信号转换为数字通讯信号；

所述的数据计算模块用于用户根据实际需要对采集的原始电压波形数据进行加工计算，得出各种结论值；

所述的高速数据存储模块用于对采集的局部放电数据进行存储；

所述的WIFI无线通信模块用于将所述的高速数据存储模块输出的信号传输给上位机；

所述的上位机用于局部放电监测数据的分析、存储，并将变压器局部放电实时监控数值与预设值比较，若超过预设值则输出报警信号。

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