CN214795158U - 一种配电变压器监测装置及在线监测系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种配电变压器监测装置，包括油温采集模块、油中单氢采集模块、油中微水采集模块、电参量采集模块以及数据分析处理模块，油温采集模块用于实时采集配电变压器中的变压器油的温度；油中单氢采集模块用于实时采集变压器油中溶解氢气浓度；油中微水采集模块用于实时采集变压器油中微水含量；电参量采集模块用于实时采集配电变压器低压侧的电压和电流；数据分析处理模块用于对上述各个采集模块采集到的数据值进行综合分析，生成配电变压器的状态评估结论，并在结论为异常时生成异常报告，以对故障进行预警。相应的，还公开了一种在线监测系统。该装置能对运行的配电变压器实施全面监测，提高了变压器运维效率，降低了运维的成本。

Description

一种配电变压器监测装置及在线监测系统

技术领域

本实用新型属于配电变压器技术领域，具体涉及一种配电变压器监测装置及包含该装置的在线监测系统。

背景技术

配电变压器作为电力系统中为用户供电的电源点，其数量多、覆盖范围广，因此对配电变压器的测控、保护、电能质量监测和变压器运行状态监测有着非常关键的作用。

目前，配电网的发展的重点是配网自动化，包括馈线自动化和站所自动化，对10kV线路下的配变台区都安装有智能化设备TTU，主要用于对配电变压器进行测控、保护和电能质量监测。

为了降低配电变压器的故障率，提供配电网供电可靠性，配电变压器管理部门定期会对配电变压器进行检修试验，以发现日常巡检时难以发现的问题，并及时对发现的问题进行处理，保证变压器的安全运行，提高供电的可靠性。但是上述方式存在的不足主要有，一是不能进行全面监测，无法保证配电变压器的可靠运行，而全面的测试只能通过定期检修来实现，但进行全面检修试验时需要停电，用户使用体验较差，为了避免给用户过多的不便，因此一年内的检修次数也受到很大的限制；二是日常的巡视不能及时有效的发现变压器的潜在缺陷；三是对发现的变压器的缺陷数据记录零散，不能方便的进行数据分析。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是针对现有技术中存在的上述不足，提供一种能对运行的配电变压器实施全面监测的配电变压器监测装置及包含该装置的在线监测系统。

为解决上述技术问题，本实用新型采用如下技术方案：

一种配电变压器监测装置，包括油温采集模块、油中单氢采集模块、油中微水采集模块、电参量采集模块以及数据分析处理模块，

所述油温采集模块，用于实时采集配电变压器中的变压器油的温度；

所述油中单氢采集模块，用于实时采集变压器油中溶解氢气浓度；

所述油中微水采集模块，用于实时采集变压器油中微水含量；

所述电参量采集模块，用于实时采集配电变压器低压侧的电压和电流；

所述数据分析处理模块，分别与油温采集模块、油中单氢采集模块、油中微水采集模块、电参量采集模块连接，用于对上述各个采集模块采集到的数据值进行综合分析，以生成配电变压器的状态评估结论，并在结论为异常时生成异常报告，以对故障进行预警。

优选的，所述装置还包括无线通信模块，所述无线通信模块与所述数据分析处理模块连接，用于将各个采集模块采集的数据值、生成的配电变压器的状态评估结论以及异常报告发送给监测平台。

优选的，所述无线通信模块采用NB-IoT无线通信模块。

优选的，所述数据分析处理模块包括有存储单元，所述存储单元用于存储各个采集模块采集的数据值、经数据分析处理模块分析后的分析数据值以及异常报告。

优选的，该装置还包括供电模块，所述供电模块与油温采集模块、油中单氢采集模块、油中微水采集模块、电参量采集模块以及数据分析处理模块分别连接，用于为上述所有模块供电。

可选的，所述油温采集模块采用兼容Pt100温度传感器和Cu-50温度传感器；所述油中单氢采集模块采用钯合金固态传感器；所述油中微水采集模块采用微水在线监测传感器，所述电参量采集模块采用TRTU-M32遥测单元。

可选的，所述油温采集模块、所述油中单氢采集模块、所述油中微水采集模块均设于变压器的输油管旁边。

本实用新型还提供一种在线监测系统，包括上述的配电变压器监测装置、以及监测平台。

优选的，所述监测平台为配电变压器就地监测平台或云监测平台。

本实用新型的配电变压器监测装置通过全面的监控配电变压器中的各项运行参数，并经过综合分析后，能够在配电变压器出现故障之前进行可靠预警，从而大大降低了运维的成本，切实提高配电网运行质量，且极大地节约了检修试验时间，有利于提供用户的满意度。

本实用新型的在线监测系统有效的弥补了目前对配电变压器本体缺陷的监测诊断的缺失，将传统对配电变压器的检测进行了数字化处理，解决了远程在线监测数据传输的问题，解决了配电变压器缺陷数据的收集问题，在配电变压器故障模型分析、变压器智能制造决策方面得到了高效的应用，大大降低了运维的成本，极大地节约了检修试验时间，有利于提供用户的满意度，实现分散的变压器的智能化运维。

附图说明

图1为本实用新型实施例中配电变压器监测装置的结构示意图。

图中：100-油温采集模块；200-油中单氢采集模块；300-油中微水采集模块；400-电参量采集模块；500-数据分析处理模块；501-计算单元；502-存储单元；600-无线通信模块；700-供电模块。

具体实施方式

下面将结合本实用新型中的附图，对实用新型中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型的范围。

现有的配电变压器的监测装置能够实现配电变压器的电流、电压进行监测，过流保护等功能，但是没有针对配电变压器的油中氢气含量和油中微水含量等非电量进行监测，而上述这些非电量参数对配电变压器的稳定运行，也是不可或缺的。

据此，本实用新型提供一种配电变压器监测装置，其特征在于，包括油温采集模块、油中单氢采集模块、油中微水采集模块、电参量采集模块以及数据分析处理模块，

所述油温采集模块，用于实时采集配电变压器中的变压器油的温度；

所述油中单氢采集模块，用于实时采集变压器油中溶解氢气浓度；

所述油中微水采集模块，用于实时采集变压器油中微水含量；

所述电参量采集模块，用于实时采集配电变压器低压侧的电压和电流；

所述数据分析处理模块，分别与油温采集模块、油中单氢采集模块、油中微水采集模块、电参量采集模块连接，用于对上述各个采集模块采集到的数据值进行综合分析，以生成配电变压器的状态评估结论，并在结论为异常时生成异常报告，以对故障进行预警。

相应的，本实用新型还提供一种在线监测系统，包括上述的配电变压器监测装置、以及监测平台。

实施例1：

本实施例提供一种配电变压器监测装置，如图1所示，该装置包括油温采集模块100、油中单氢采集模块200、油中微水采集模块300、电参量采集模块400以及数据分析处理模块500。

其中，油温采集模块100用于实时采集配电变压器中变压器油的温度；油中单氢采集模块200用于实时采集变压器油中溶解氢气浓度；油中微水采集模块300用于实时采集变压器油中微水含量；电参量采集模块400用于实时采集配电变压器低压侧的电压和电流；数据分析处理模块500分别与油温采集模块100、油中单氢采集模块200、油中微水采集模块300、电参量采集模块400连接，用于对上述各个模块采集到的数据值进行综合分析，即综合分析变压器的油温(比如顶层的变压器油的温度数据)、油中氢气浓度、油中微水含量和配电变压器的低压侧电压、电流数据，并利用边缘计算得到的分析结果生成配电变压器的状态评估结论，且在结论为异常时生成异常报告，以对故障进行预警。所述异常报告包括变压器设备状态评估结论、异常信息事件以及预警信息等。

本实施例中，油温采集模块100可采用一种兼容Pt100温度传感器和Cu-50温度传感器的温度采集终端。其中，油温采集模块100具体设置在变压器的输油管旁边，用于采集变压器储油柜中顶层变压器油的油温。

本实施例中，油中单氢采集模块200可采用钯合金固态传感器。比如，具体可以采用苏州正秦电气有限公司的Model 3200。

本实施例中，油中微水采集模块300可采用微水在线监测传感器。

可选的，微水传感器可与单氢传感器集成在一起，以有利于现场安装调试。

电参量采集模块400包括电压传感器和电流传感器，电压传感器用于检测电变压器低压侧的电压，该电压传感器的标准交流输入电压为100V；电流传感器用于检测电变压器低压侧的电流，其能够兼容1A和5A系统。本实施例中，电参量采集模块具体可采用江苏东瑞电气公司的TRTU-M32遥测单元。

电参量采集模块400可以先进行模拟量采集，也可以将采集到的各个模拟量的数据值转化为相应的数字后，再传送给数据分析模块500。

数据分析处理模块500具有主处理器，主处理器分别将各个采集模块采集到的各个数据值与其内预设的相应阈值进行比较，通过比较可以得到这个采集的数据是否异常的结论，从而可以生成配电变压器设备状态评估结论，进而可得到异常数据，且对配电变压器的异常数据进行分析预测，提出变压器的故障异常预警分析和排查建议，进行故障预警，并生成异常报告。

本实施例中，数据分析处理模块500还可包括计算单元501和存储单元502。

计算单元501内嵌边缘计算算法模型，用于对采集到的油温数据、油中氢气浓度、油中微水含量和电参数数据进行边缘计算算法处理，并将处理后的数据发送给数据分析处理模块500的主处理器。比如，计算单元501可用于主要计算配电变压器低压侧的电压和电流的基波有效值、角度值、二次谐波含量以及3-13次奇次谐波含量，并采用三瓦计法计算出有功功率和无功功率。通过计算出有功功率和无功功率，从而更有利于对配电变压器进行检测。

存储单元502可用于存储各个采集模块采集的原始数据值、以及经数据分析处理模块分析后的分析数据值以及异常报告。

其中，数据分析处理模块500的主处理器采用ARM架构，搭载简化版的LINUX系统，内嵌边缘计算模型，以实现高并发低功耗实时采样数据处理。本实施例中，数据分析处理模块具体采用保定飞凌嵌入式技术有限公司生产的板卡ok3399-c。

可选的，该监测装置还包括无线通信模块600，无线通信模块600与数据分析处理模块500连接，用于将各个采集模块采集到的数据、以及生成的配电变压器的状态评估结论以及异常报告上报给监测平台。

本实施例中，无线通信模块600采用NB-IoT(窄带物联网)无线通信模块。NB-IoT使用License频段，可采取带内、保护带或独立载波等三种部署方式，与现有网络共存。通过实现NB(Narrow Band，窄带)技术，突破了无线通信的非实时性瓶颈，实现了配电变压器之间的信息互通，可以实现配电变压器和物联网大数据中心之间的互通。

由于无线通信模块600采用NB-IoT(窄带物联网)无线通信模块，从而可以实现基于专门为LPWA移动物联网业务，实现与采用超窄带、低成本设计的物联网平台通信。通过采用上述无线通信模块，可以通过NB-IoT技术实现端端互通和端中互通，为用户及时维护网络设备，及时排查配电变压器隐患，提高运维效率，降低运维成本，以及提高设备维护的质量打下坚实基础。

可选地，该监测装置还包括供电模块700，供电模块700与油温采集模块100、油中单氢采集模块200、油中微水采集模块300、电参量采集模块400以及数据分析处理模块500分别连接，用于为上述所有模块提供工作电源。

本实施例中，供电模块700采用普通供电部件，能够支持交流和直流供电，以将交流或直流220V电源转换为各个子系统能够正常工作的直流5V、24V工作电源。

可见，本实施例中的监测装置通过采用多种采集模块，对配电变压器本体状态进行实时监测，并在监测装置中采用数据分析模块对各采集模块采集到的数据进行预测分析，同时采用NB-IoT(窄带物联网)技术实现配电变压器状态数据远距离传输，可以提高对分散的配电变压器的集中管理和巡检，提高运维效率。

实施例2：

本实施例还提供一种在线监测系统，包括上述的配电变压器监测装置、以及监测平台。

其中，监测平台可为配电变压器就地监测平台或云监测平台。

本实施例中，监测平台采用云监测平台，从而使得该在线监测系统为可以进行远程传输的检测系统。其中，云监测平台中存储有配电变压器的出厂数据，利用大数据挖掘分析技术对运行数据和出场数据进行挖掘分析，保证设备状态评估的准确性。

本实施例中的在线监测系统弥补了目前对配电变压器状态监测的缺陷，提高了变压器运维效率，降低了运维成本，提高了电网质量，实现了电网智能化运维，同时也解决了配电变压器远程在线数据传输的问题。

可以理解的是，以上实施方式仅仅是为了说明本实用新型的原理而采用的示例性实施方式，然而本实用新型并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言，在不脱离本实用新型的精神和实质的情况下，可以做出各种变型和改进，这些变型和改进也视为本实用新型的保护范围。

Claims (9)

1.一种配电变压器监测装置，其特征在于，包括油温采集模块(100)、油中单氢采集模块(200)、油中微水采集模块(300)、电参量采集模块(400)以及数据分析处理模块(500)，

所述油温采集模块，用于实时采集配电变压器中的变压器油的温度；

所述油中单氢采集模块，用于实时采集变压器油中溶解氢气浓度；

所述油中微水采集模块，用于实时采集变压器油中微水含量；

所述电参量采集模块，用于实时采集配电变压器低压侧的电压和电流；

所述数据分析处理模块，分别与油温采集模块、油中单氢采集模块、油中微水采集模块、电参量采集模块连接，用于对上述各个采集模块分别采集到的数据值进行综合分析，以生成配电变压器的状态评估结论，具体是数据分析处理模块的主处理器将油温采集模块、油中单氢采集模块、油中微水采集模块、电参量分别采集的数据值与主处理器内预设的相应阈值进行比较，通过比较得到各个采集的数据值是否异常，从而生成配电变压器设备状态评估结论，并在结论为异常时生成异常报告，以对故障进行预警。

2.根据权利要求1所述的配电变压器监测装置，其特征在于，还包括无线通信模块(600)，

所述无线通信模块与所述数据分析处理模块连接，用于将各个采集模块采集的数据值、生成的配电变压器的状态评估结论以及异常报告发送给监测平台。

3.根据权利要求2所述的配电变压器监测装置，其特征在于，所述无线通信模块采用NB-IoT无线通信模块。

4.根据权利要求1-3任一项所述的配电变压器监测装置，其特征在于，所述数据分析处理模块包括有存储单元，

所述存储单元用于存储各个采集模块采集的数据值、经数据分析处理模块分析后得到的分析数据值以及异常报告。

5.根据权利要求1-3任一项所述的配电变压器监测装置，其特征在于，还包括供电模块(700)，

所述供电模块与油温采集模块、油中单氢采集模块、油中微水采集模块、电参量采集模块以及数据分析处理模块分别连接，用于为上述模块供电。

6.根据权利要求1-3任一项所述的配电变压器监测装置，其特征在于，所述油温采集模块采用兼容Pt100温度传感器和Cu-50温度传感器；所述油中单氢采集模块采用钯合金固态传感器；所述油中微水采集模块采用微水在线监测传感器，所述电参量采集模块采用TRTU-M32遥测单元。

7.根据权利要求6所述的配电变压器监测装置，其特征在于，所述油温采集模块、所述油中单氢采集模块、所述油中微水采集模块均设于变压器的输油管旁边。

8.一种在线监测系统，其特征在于，包括权利要求1-7任一项所述的配电变压器监测装置、以及监测平台。

9.根据权利要求8所述的在线监测系统，其特征在于，所述监测平台为配电变压器就地监测平台或云监测平台。

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