CN214310729U

CN214310729U - 一种变压器环境状态监测装置

Info

Publication number: CN214310729U
Application number: CN202120142967.9U
Authority: CN
Inventors: 吕文利; 温建民; 高黎明; 王林
Original assignee: China Railway Siyuan Survey and Design Group Co Ltd
Current assignee: China Railway Siyuan Survey and Design Group Co Ltd
Priority date: 2021-01-19
Filing date: 2021-01-19
Publication date: 2021-09-28
Anticipated expiration: 2031-01-19

Abstract

本实用新型公开了一种变压器环境状态监测装置，包括前端监测单元、该前端监测单元包括微控制器以及与微控制器相连的传感器集合；其中，传感器集合包括烟雾传感器、噪声传感器、振动传感器、温度传感器、湿度传感器中的任意一种或多种，分别采集变压器所处环境中的烟雾信息、噪声信息、振动信息、温度信息和湿度信息并发送给微控制器；微控制器具有可与后台服务器通信的第一通讯端口，通过第一通讯端口将烟雾信息、噪声信息、振动信息、温度信息和湿度信息上传给后台服务器。本实用新型提供的变压器环境状态监测装置可以全面监测变压器的运行环境状态，且安装便利，易于实现。

Description

一种变压器环境状态监测装置

技术领域

本实用新型属于电气化铁路设计领域，更具体地，涉及一种变压器环境监测装置领域。

背景技术

牵引变电所是指将发电厂经电力传输线送来的电能变换成适合机车车辆所需的电压，并分送到接触网的场所。牵引变电所的所用变压器将27.5kV或10kV转换为交流电，为所内交流直设备提供电源。如果所用变压器出现故障，会直接影响到所内一次和二次设备的运行，从而影响到铁路运行线路上的机车车辆行驶安全。因此，准确检测变压器运行环境参数，如温度、湿度、以及环境中的烟雾浓度等，并将其上传至后台系统，用于监测变压器运行状况及运行条件是否恶劣，这是保障变压器安全、稳定工作的重要条件。

现有牵引变电所的所用变压器监测装置主要对电压、电流和温度进行监测，监测参数少，不能完全反映变压器运行状态，从而无法在变压器出现故障时及时处理，无法有效保证变压器的正常运行。

实用新型内容

针对现有技术的至少一个缺陷或改进需求，本实用新型提供了一种变压器环境状态监测装置，其目的在于解决目前仅对变压器的电力参数进行监测不能完全反映变压器运行状态的问题。

为实现上述目的，按照本实用新型的一个方面，提供了一种变压器环境状态监测装置，

包括前端监测单元，所述前端监测单元包括微控制器以及与所述微控制器相连的传感器集合；

所述传感器集合包括烟雾传感器、噪声传感器、振动传感器、温度传感器、湿度传感器中的任意一种或多种，分别采集变压器所处环境中的烟雾信息、噪声信息、振动信息、温度信息和湿度信息并发送给所述微控制器；

所述微控制器具有可与后台服务器通信的第一通讯端口，通过所述第一通讯端口将所述烟雾信息、噪声信息、振动信息、温度信息和湿度信息上传给后台服务器。

优选的，所述变压器环境状态监测装置，其前端监测单元还包括信号调理电路和触发调理电路；

所述噪声传感器通过所述信号调理电路与微控制器电连接；所述烟雾传感器通过所述触发调理电路与微控制器电连接。

优选的，所述变压器环境状态监测装置，其前端监测单元还包括输出接口和输出驱动电路；微控制器通过所述输出驱动电路与所述输出接口相连；

所述前端监测单元还包括输入接口和输入缓冲电路；微控制器通过所述输入缓冲电路与所述输入接口相连。

优选的，所述变压器环境状态监测装置，其振动传感器与微控制器中的SPI接口电连接；所述温度传感器、湿度传感器分别与微控制器中的RS485接口电连接。

优选的，所述变压器环境状态监测装置还包括前端显示单元；

所述前端显示单元与前端监测单元中的微控制器通信连接，获取微控制器中的烟雾信息、噪声信息、振动信息、温度信息和湿度信息并进行可视化显示。

优选的，所述变压器环境状态监测装置，其前端显示单元具有与后台服务器通信的第二通讯端口，通过所述第二通讯端口将从前端显示单元获取的烟雾信息、噪声信息、振动信息、温度信息和湿度信息上传给后台服务器。

优选的，所述变压器环境状态监测装置，其前端监测单元还包括具有一封闭空间的外壳；

传感器集合中的一个或多个传感器布设在所述外壳表面，来探测变压器所处环境中的参数信息，微控制器设置在所述封闭空间中。

优选的，所述变压器环境状态监测装置，其外壳包括第一壳体和第二壳体；

其中，所述第一壳体上设置烟雾传感器，所述第二壳体上设置噪声传感器、温度传感器和湿度传感器，以及输出接口和输入接口；

微控制器、信号调理电路、触发调理电路、输出驱动电路和输入缓冲电路以电路板的形式设置在由第一壳体和第二壳体围合而成的封闭空间内部。

优选的，所述变压器环境状态监测装置，其前端监测单元还包括第三壳体；

所述第三壳体具有可覆盖所述输出接口和输入接口的容置空间，且在第三壳体的进线处设置有防尘接头。

优选的，所述变压器环境状态监测装置，其前端监测单元还包括固定组件；

所述固定组件包括支撑部和固定部，所述支撑部的上表面与第二壳体的底部固定连接，下表面连接固定部；所述固定部具有与待监测变压器上的安装位置相匹配的构型。

优选的，所述变压器环境状态监测装置，其固定部为“S”型结构的构件。

总体而言，通过本实用新型所构思的以上技术方案与现有技术相比，能够取得下列有益效果：

(1)本实用新型提供的一种变压器环境状态监测装置，通过设置噪声、振动、烟雾、温度、湿度传感器中的一种或多种，来实时监控变压器所处环境的噪声、振动、烟雾、温度、湿度信息，并将监测结果上传至后台服务系统，从而全面监测变压器运行环境状态，为变压器运行健康状态提供数据基础，并通过长期在线监测变压器运行环境状态参数，获取这些参数的变化曲线，从而找出所用变压器的故障趋势，在第一时间提醒巡查人员及时进行检修，预防变压器发生严重故障。

(2)本实用新型提供的一种变压器环境状态监测装置采用一体化结构设计，将传感器集合集中在一个装置中，且不改变变压器的原有结构，安装便利，易于实现。

附图说明

图1是本实用新型实施例提供的一种变压器监环境状态监测装置的组成结构示意图

图2是本实用新型实施例提供的一种变压器监环境状态监测装置的具体组成结构示意图；

图3是本实用新型实施例提供的一种变压器监环境状态监测装置的三维结构示意图；

图中的附图标记表示具体为：1-第二壳体；2-噪声传感器；3-温度、湿度传感器；4-工作指示灯；5-第一壳体；6-烟雾传感器；7-电路板；8-第三壳体；9-防尘接头；10-输入输出接口；11-固定组件。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。此外，下面所描述的本实用新型各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

如图1所示，是本实用新型提供的一种变压器监环境状态监测装置的组成结构示意图，该装置包括微控制器以及与微控制器相连的传感器集合；其中，传感器集合包括烟雾传感器、噪声传感器、振动传感器、温度传感器、湿度传感器中的任意一种或多种，分别采集电变压器所处环境中的烟雾信息、噪声信息、振动信息、温度信息和湿度信息并发送给微控制器；

微控制器具有可与后台服务器通信的第一通讯端口，通过第一通讯端口将烟雾信息、噪声信息、振动信息、温度信息和湿度信息上传给后台服务器，从而实现对变压器运行环境的相关参数信息进行远程监控。

图2是本实用新型实施例提供的一种变压器监环境状态监测装置的具体组成结构示意图；请参阅图2，前端监测单元还包括信号调理电路和触发调理电路，噪声传感器通过信号调理电路与微控制器电连接，具体而言，信号调理电路连接微控制器中的A/D转换接口，信号调理电路将噪声传感器采集到的模拟噪声信号进行放大、滤波后发送给转换A/D转换接口，经A/D转换接口转换成数字信号后传输给微控制器。

烟雾传感器通过触发调理电路与微控制器电连接，触发调理电路将烟雾传感器采集的环境中的烟雾信息传输至微控制器；微控制器将该烟雾信息与预先标定的烟雾阈值进行对比，判断环境中的烟雾信号是否超标，并将判定结果传输给后台服务器。

在一个优选的示例中，微控制器可连接语音报警装置，当烟雾传感器采集到的烟雾信息超出标定的阈值时，触发语音报警装置报警，同时将该报警信息输出给后台服务器，以提醒工作人员注意环境中的烟雾异常状况。

振动传感器与微控制器中的SPI接口电连接；温度传感器、湿度传感器分别与微控制器中的RS485接口电连接。振动传感器、温度传感器和湿度传感器分别采集环境中的振动信息、温度信息和湿度信息并传输给微控制器，再由微控制器传输给后台服务器。

在一个可选的实施例中，前端监测单元还包括输出接口和输入接口；其中，输出接口通过输出驱动电路连接微控制器；输入接口通过输入缓冲电路连接微控制器；具体的，输出接口和输入接口为开关量控制接口，可外接IO输入输出控制，实现前端监测单元与其他外部设备之间的状态交互与控制。

请继续参阅图2，在一个可选的实施例中，上述变压器监环境状态监测装置还包括前端显示单元，前端显示单元与前端监测单元中的微控制器通信连接，一方面获取微控制器中的烟雾信息、噪声信息、振动信息、温度信息和湿度信息并进行可视化显示。另一方面，前端显示单元具有与后台服务器通信的第二通讯端口，通过第二通讯端口将从前端显示单元获取的烟雾信息、噪声信息、振动信息、温度信息和湿度信息上传给后台服务器。

前端显示单元可为液晶显示器、LED显示器等，以直观地显示来自前端监测单元采集到的环境参数信息。

具体的，前端显示单元固定安装在变电所房间墙壁上，通过第一通讯端口与前端监测单元连接，通过第二通讯端口与后台服务器连接，将接收到的前端监测单元的数据参数储存在后台服务器中。后台服务器安装在控制室监控屏柜内，与前端显示单元进行通讯连接。如不需前端显示数据，变电所房间中可不安装前端显示单元，前端监测单元直接通过第一通讯端口与后台服务器连接通信。

在本实施例中，第一通讯端口、第二通讯端口为LAN口。通讯连接方式包括但不限于可用公共网络例如4G、WIFI、以太网或必须自组网络等。

图3是本实用新型实施例提供的一种变压器监环境状态监测装置的三维结构示意图；如图3所示，该前端监测单元还包括具有一封闭空间的外壳；传感器集合中的一个或多个传感器布设在外壳表面，来探测变压器所处环境中的参数信息，微控制器设置在封闭空间中。

在一个可选的实施例中，外壳包括第一壳体5和第二壳体1；

其中，在第一壳体5上设置烟雾传感器6，第二壳体上1设置噪声传感器2、温度传感器和湿度传感器3，以及输入输出接口10；

微控制器、信号调理电路、触发调理电路、输出驱动电路和输入缓冲电路以电路板7的形式设置在由第一壳体5和第二壳体1围合而成的封闭空间内部；振动传感器可以设置在电路板7上，也可以设置在第一壳体5或第二壳体1上，本实施例不做具体限制。

优选的，前端监测单元还包括设置在第二壳体1上的工作指示灯4，该工作指示灯4与微控制器电连接，用于在微控制器的控制下指示监测装置的工作状态。

在一个可选的实施例中，前端监测单元还包括第三壳体8，第三壳体8具有可覆盖输入输出接口10的容置空间，当第三壳体8与第一壳体5、第二壳体1扣合后，可将输入输出接口10围合起来，起到防护作用；此外，在第三壳体8的进线处还设置有防尘接头9。

具体的，前端监测单元还包括固定组件11；该固定组件包括支撑部和固定部，支撑部的上表面通过螺丝与第二壳体1的底部固定连接，下表面固定部具有与待监测变压器上的安装位置相匹配的构型，在一个具体的示例中，固定部为“S”型结构的构件。变压器监环境状态监测装置采用一体化结构设计，所有功能器件集成在一个装置中，且安装便利，不改变变压器的现有结构，可直接采用螺栓将S型固定金具组件11固定在变压器底坐槽钢上。

本实用新型通过设置有噪声、振动、烟雾、温度、湿度传感器中的一种或多种，可以实时监控变压器所处环境的噪声、振动、烟雾、温度、湿度信息，并对监测结果进行判断，将监测结果上传至后台系统，从而全面监测变压器运行环境状态，通过长期在线监测变压器运行环境状态参数，获取这些参数的变化曲线，从而找出所用变压器的故障趋势，在第一时间提醒巡查人员及时进行检修，预防所用变压器发生严重故障。

本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims

1.一种变压器环境状态监测装置，其特征在于，包括前端监测单元，所述前端监测单元包括微控制器以及与所述微控制器相连的传感器集合；

2.如权利要求1所述的变压器环境状态监测装置，其特征在于，所述前端监测单元还包括信号调理电路和触发调理电路；

3.如权利要求2所述的变压器环境状态监测装置，其特征在于，所述前端监测单元还包括输出接口和输出驱动电路；微控制器通过所述输出驱动电路与所述输出接口相连；

4.如权利要求1或3所述的变压器环境状态监测装置，其特征在于，所述振动传感器与微控制器中的SPI接口电连接；所述温度传感器、湿度传感器分别与微控制器中的RS485接口电连接。

5.如权利要求1所述的变压器环境状态监测装置，其特征在于，还包括前端显示单元；

所述前端显示单元与所述前端监测单元中的微控制器通信连接，获取微控制器中的烟雾信息、噪声信息、振动信息、温度信息和湿度信息并进行可视化显示。

6.如权利要求5所述的变压器环境状态监测装置，其特征在于，所述前端显示单元具有与所述后台服务器通信的第二通讯端口，通过所述第二通讯端口将从所述前端显示单元获取的烟雾信息、噪声信息、振动信息、温度信息和湿度信息上传给所述后台服务器。

7.如权利要求3所述的变压器环境状态监测装置，其特征在于，所述前端监测单元还包括具有一封闭空间的外壳；

8.如权利要求7所述的变压器环境状态监测装置，其特征在于，所述外壳包括第一壳体和第二壳体；

微控制器、信号调理电路、触发调理电路、输出驱动电路和输入缓冲电路以电路板的形式设置在由所述第一壳体和所述第二壳体围合而成的封闭空间内部。

9.如权利要求8所述的变压器环境状态监测装置，其特征在于，所述前端监测单元还包括第三壳体；

所述第三壳体具有可覆盖所述输出接口和输入接口的容置空间，且在所述第三壳体的进线处设置有防尘接头。

10.如权利要求8或9所述的变压器环境状态监测装置，其特征在于，所述前端监测单元还包括固定组件；

所述固定组件包括支撑部和固定部，所述支撑部的上表面与所述第二壳体的底部固定连接，下表面连接固定部；所述固定部具有与待监测变压器上的安装位置相匹配的构型。