CN216485398U - 基于多信号协同诊断的变压器有载分接开关在线监测装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种基于多信号协同诊断的变压器有载分接开关在线监测装置，包括信号采集单元、信号处理单元、中央处理单元、显示单元、预警单元、功能选择单元和移动端；信号采集单元用于采集有载分接开关信号并将其发送至信号处理单元，有载分接开关信号经信号处理单元处理后发送至中央处理单元，中央处理单元对信号分析并形成数值与内置阈值比较，再给出判定结果，显示单元实时显示判定结果；若判定结果为“异常”，预警单元将发出报警信号并将判定结果和异常事项发送至移动端。该基于多信号协同诊断的变压器有载分接开关在线监测装置可实现随时随地实时在线监测，在有载分接开关处于异常状态时及时预警，避免停机检修，减少因故障带来的损失。

Description

基于多信号协同诊断的变压器有载分接开关在线监测装置

技术领域

本实用新型涉及电力变压器有载分接开关监测领域，具体涉及一种基于多信号协同诊断的变压器有载分接开关在线监测装置。

背景技术

随着电力工业的发展，电力设备容量和电力网络规模也在不断扩大，社会用电量也与日俱增，电力设备一旦发生故障就可能造成巨大经济损失和不良社会影响，这也为供电质量提出了更高的要求，因此，应当采取有效的措施来提高电力系统供电质量，保障电力系统的安全性和可靠性。有载分接开关是有载调压变压器进行调压的核心装置，能在变压器励磁或是负载状况下来改变匝数比来实现变压器的调整，在电力系统中有稳定负荷中心电压、调节有功和无功功率的作用，其作为变压器中唯一可动机械部件，在日常运行中会进行大量的关断闭合操作。然而，有载分接开关故障也是变压器事故的主要成因之一，且比例在逐渐上升，对有载分接开关进行在线监控，能减少人力成本，也能为合理运维提供科学指导。

现阶段对有载分接开关的检测主要停留在离线检测。离线检测有着人力成本高、操作步骤繁琐和检修周期长的缺陷。此外离线检测没有预警功能，在进行检测时，故障已发生，这是无法避免的经济损失。

鉴于此，有必要提供一种新型的基于多信号协同诊断的变压器有载分接开关在线监测装置，以改善乃至解决上述技术缺陷。

实用新型内容

本实用新型的主要目的是提供一种基于多信号协同诊断的变压器有载分接开关在线监测装置，旨在解决现有技术不能对有载分接开关实时在线监测的技术问题。

为实现上述目的，本实用新型提供一种基于多信号协同诊断的变压器有载分接开关在线监测装置，包括信号采集单元、信号处理单元、中央处理单元、显示单元、预警单元、功能选择单元和移动端；

所述信号采集单元与所述信号处理单元信号连接，所述信号处理单元还与所述中央处理单元信号连接，所述中央信号处理单元还分别与所述预警单元、显示单元和功能选择单元信号连接，所述预警单元还与所述移动端无线信号连接；

所述信号采集单元用于采集有载分接开关运行状态信号并将其发送至所述信号处理单元，所述有载分接开关信号经信号处理单元处理后发送至所述中央处理单元，所述中央处理单元对信号分析并形成数值与内置阈值比较，再给出判定结果，同时将判定结果发送至所述显示单元，所述显示单元实时显示判定结果；

若所述中央处理单元给出的判定结果为“异常”，则将示警指定和异常事项发送至所述预警单元，所述预警单元发出报警信号并将所述判定结果和异常事项发送至所述移动端。

可选地，所述信号采集单元包括加速度传感器、电流传感器、红外温度传感器、旋转角度传感器和气体色谱监测传感器，所述加速度传感器用于测量所述有载分接开关的振动信号，所述电流传感器用于测量驱动电机电流信号，所述红外温度传感器用于测量油温，所述旋转角度传感器用于测量电机旋转角度，所述气体色谱监测传感器用于测量有载分接开关油箱气体含量。

可选地，所述信号处理单元包括调理电路和A/D转换电路，所述调理电路用于处理所述信号采集单元传送的信号，并将处理后的信号传输至所述A/D转换电路。

可选地，所述显示单元包括主站计算机和液晶显示器，所述主站计算机和所述液晶显示器分别与所述中央处理单元信号连接。

可选地，所述预警单元包括GSM/GPRS模块、WIFI模块和报警器，所述GSM/GPRS模块内设置有卡槽，所述卡槽用于放置SIM卡，所述WIFI模块和所述报警器分别与所述中央处理单元信号连接。

可选地，所述报警器为蜂鸣器。

可选地，所述功能选择单元包括功能按键、虚拟按键、参数设定键和历史记录键，所述功能按键包括开关机键、复位键和主页按键，所述参数设定键用于进入参数设定界面，所述历史记录键用于进入历史记录查看界面。

可选地，所述功能按键、参数设定键和历史记录键均为实体键，所述虚拟按键为夜景显示器上的触控键。

可选地，所述移动端为智能手机或平板电脑。

可选地，所述中央处理单元包括中央处理芯片，所述中央处理芯片采用嵌入式，所述中央处理芯片实时接收信号并完成数据分析和处理，再发出操作指令。

上述方案中，基于多信号协同诊断的变压器有载分接开关在线监测装置包括信号采集单元、信号处理单元、中央处理单元、显示单元、预警单元、功能选择单元和移动端；信号采集单元与信号处理单元信号连接，信号处理单元还与中央处理单元信号连接，中央信号处理单元还分别与预警单元、显示单元和功能选择单元信号连接，预警单元还与移动端无线信号连接；信号采集单元用于采集有载分接开关运行状态信号并将其发送至信号处理单元，有载分接开关信号经信号处理单元处理后发送至中央处理单元，中央处理单元对信号分析并形成数值与内置阈值比较，再给出判定结果，同时将判定结果发送至显示单元，显示单元实时显示判定结果；若中央处理单元给出的判定结果为“异常”，则将判定结果和异常事项发送至预警单元，预警单元发出报警信号并将判定结果和异常事项发送至移动端。本实用新型通过信号采集单元采集信号并将其发送至信号处理单元，信号经过信号处理单元处理后发送至中央处理单元，中央处理单元对信号分析处理后形成数值与内置阈值比较，并将判定结果显示在显示单元上，实现在线运行状态实时监测和判定结果的实时显示；并且，当判定结果为“异常”时，中央处理单元还会向预警单元发送报警信号，预警单元接收报警信号后发出报警，并将报警内容发送至移动端，移动端可以是智能手机或者平板电脑，最终实现随时随地实时在线监测，在有载分接开关处于异常状态时及时示警，避免停机检修，减少故障带来的损失。

本实用新型提供的技术方案还包括以下有益技术效果：

本实用新型提供了一种基于多信号协同诊断的变压器有载分接开关在线监测装置，通过加速度传感器、电流传感器、温度传感器、旋转角度传感器、气体色谱监测传感器分别实时监测有载分接开关的振动信号、驱动电机电流信号、油温信号、电机旋转角度信号、油箱气体含量信号，各信号经过信号处理单元处理后传输至中央处理单元，中央处理单元完成信号分析和状态评估，再将结果于显示模块中实时显示，整个在线监测过程具有实时性，且在线完成，无需停机检修。

本实用新型通过采集振动信号、驱动电机电流信号、油温信号、电机旋转角度信号、油箱气体含量信号，每种信号都能反映有载分接开关特定部件的运行状态，将所有类型信号统筹后分析，能全面的评估有载分接开关运行状态，提高了诊断结果的可靠性。

当诊断结果非正常时，中央处理单元将向显示单元和预警单元发出示警指令，显示单元将在主站计算机和液晶显示器上显示异常事项，同时，预警单元也将通过GSM/GPRS模块短信服务和WIFI模块将异常事项发送到用户移动端进行示警，报警器可以为蜂鸣器，也将进行报警，提早发现潜在的故障隐患，防范于未然，减少乃至避免故障的发生，并降低由此带来的经济损失。

本实用新型装置的操作步骤简便，且可针对不同环境、不同型号的有载分接开关进行对应的参数设定，使用范围广泛。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。

图1是本实用新型基于多信号协同诊断的变压器有载分接开关在线监测装置示意框图；

图2是本实用新型基于多信号协同诊断的变压器有载分接开关在线监测装置运行的程序示意图。

附图标号说明：

1、信号采集单元；2、信号处理单元；3、中央处理单元；4、显示单元；5、预警单元；6、移动端；7、功能选择单元；8、加速度传感器；9、电流传感器；10、红外温度传感器；11、旋转角度传感器；12、气体色谱检测传感器；13、调理电路；14、A/D转换；15、GSM/GPRS模块；16、WIFI模块；17、报警器；18、主站计算机；19、液晶显示器；20、嵌入式芯片；21、功能按键；22、虚拟按键；23、参数设定键；24、历史记录键。

本实用新型目的的实现、功能特点及优点将结合实施方式，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施方式中的附图，对本实用新型实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式仅仅是本实用新型的一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本实用新型中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本实用新型保护的范围。

需要说明，本实用新型实施方式中所有方向性指示(诸如上、下……)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

另外，在本实用新型中如涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。

并且，本实用新型各个实施方式之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本实用新型要求的保护范围之内。

参见图1，本实用新型提供一种基于多信号协同诊断的变压器有载分接开关在线监测装置，包括信号采集单元1、信号处理单元2、中央处理单元3、显示单元4、预警单元5、功能选择单元7和移动端6；

信号采集单元1与信号处理单元2信号连接，信号处理单元2还与中央处理单元3信号连接，中央信号处理单元2还分别与预警单元5、显示单元4和功能选择单元7信号连接，预警单元5还与移动端6无线信号连接；

信号采集单元1用于采集有载分接开关运行状态信号并将其发送至信号处理单元2，有载分接开关信号经信号处理单元2处理后发送至中央处理单元3，中央处理单元3对信号分析后形成数值与内置阈值比较，再给出判定结果，同时将判定结果发送至显示单元4，显示单元4实时显示判定结果；

若判定结果为“异常”，中央处理单元3则将判定结果和异常事项发送至预警单元5，预警单元5发出报警信号并将判定结果和异常事项发送至移动端6。

上述实施例中，信号采集单元1采集的状态信号发送至信号处理单元2，经过信号处理单元2处理后发送至中央处理单元3，中央处理单元3对信号处理单元2的输出信号进行分析并形成数值与内置阈值进行比较，再将判定结果显示在显示单元4上，实现运行状态在线监测和判定结果实时显示；并且，当判定结果为“异常”时，中央处理单元2将向预警单元5发送报警指令，预警单元5接收报警信号后执行示警指令，提示操作者及时排查异常原因，尽早解除异常状态；同时，预警单元5将将报警信号发送至移动端6，移动端6可以是智能手机或者平板电脑，从而实现随时随地实现实时远程在线监测，在有载分接开关处于异常状态时及时示警，避免停机检修，减少故障带来的损失。当然，用户可根据具体有载分接开关运行状况更改中央处理单元3中阈值范围。具体地，上述信号连接可以是电性连接。

在一实施例中，信号采集单元1包括加速度传感器8、电流传感器9、红外温度传感器10、旋转角度传感器11和气体色谱监测传感器12，加速度传感器8用于测量有载分接开关的振动信号，电流传感器9用于测量驱动电机电流信号，红外温度传感器10用于测量油温，旋转角度传感器11用于测量电机旋转角度，气体色谱监测传感器12用于测量有载分接开关油箱气体含量。信号处理单元2包括调理电路13和A/D转换14电路，调理电路13接受并处理信号采集单元1发送的信号后将其传输至A/D转换14电路。该实施例通过采集振动信号、驱动电机电流信号、油温信号、电机旋转角度信号、油箱气体含量信号，每种信号都能反映有载分接开关特定部件的运行状态，将所有类型信号统筹后分析，能全面的评估有载分接开关运行状态，提高了诊断结果的可靠性。当然，为使描述尽可能全面，在该实施例中选择5种信号全部采集，但在实际使用中，可在基于多信号协同诊断的变压器有载分接开关在线监测装置主界面中根据用户需要自行增删采集信号的种类，这些都包含在本实用新型欲保护的范围之内。

在一实施例中，显示单元4包括主站计算机18和液晶显示器19，主站计算机18和液晶显示器19分别与中央处理单元3信号连接。具体地，主站计算机18与中央处单元通过RS232串口连接，液晶显示器19与中央处理单元3通过十六位并口连接，自带ILI9341控制器，屏幕为可以是电容触摸屏和RGB显示屏。

在一实施例中，预警单元5包括GSM/GPRS模块15、WIFI模块16和报警器17，GSM/GPRS模块15内设置有卡槽，卡槽用于放置SIM卡，WIFI模块16和报警器17分别与中央处理单元3连接，报警器17为蜂鸣器。具体地，GSM/GPRS模块15为模块短信电话服务，所用型号为SIM800A，配置SIM卡槽，置入SIM卡后，经设置开通短信电话服务，WIFI模块16采用ESP8266，通过MINI串口或ISO串口与中央处理单元3连接，预警单元5和中央处理单元3之间可以通过RS232或RS485连接。其中，GSM/GPRS模块15、WIFI模块16和报警器17的启用可根据用户需求在主界面参数配置上自行开启或关闭，这样用户可以根据实际需要自行设置，提高了装置的便捷性和灵活性。

在一实施例中，功能选择单元7包括功能按键21、虚拟按键22、参数设定键23和历史记录键24，功能按键21包括开关机键、复位键和主页按键，参数设定键23用于进入参数设定界面，历史记录键24用于进入历史记录查看界面。功能按键21、参数设定键23和历史记录键24均为实体键，虚拟按键22为液晶显示器19上的触控键。

在一实施例中，中央处理单元3包括中央处理芯片，中央处理芯片可以是嵌入式20，具体地，采用STM32系列。中央处理芯片实时接收信号并完成数据分析和处理，再发出操作指令，中央处理芯片可以是嵌入式芯片20。

请参照图2，图2示出了本实用新型基于多信号协同诊断的变压器有载分接开关在线监测装置运行的程序示意图。具体操作过程为：

先开启本实用新型装置，然后装置自动进行系统初始化，并循环检测50次，以确认预警单元5内GSM/GPRS模块15卡槽中是否插入SIM卡，若未发现SIM卡，则重新进行循环检测，直至确认卡槽内有SIM卡后进入主界面。

在主界面，可选地，通过历史记录键24打开历史记录界面查看历史诊断数据，也可按参数设定键23进入参数配置界面，通过功能按键21进行参数配件，此条按键均为实体按键。此外在主界面，还可以通过虚拟按键22进行历史记录查看和参数的配置。

参数配置完成后，即可运行装置，装置运行后，信号采集单元1对有载分接开关进行信号的采集任务，信号处理单元2接收并处理信号采集单元1输入的信号，预警单元5时刻保持与移动端6的连接并随时待命接收来自中央处理单元3的预警指令，显示单元4实时显示来自中央处理单元3的在线诊断结果。

加速度传感器8采集振动信号，振动信号可监测有载分接开关切换时间变化、弹簧弹性状况、触头磨损、相位同步误差和电弧等故障；电流传感器9采集驱动电机电流信号，驱动电机电流信号反映有载分接开关连接杆状况；红外温度传感器10采集油温信号，对油温进行热噪声分析，能监测有载分接开关局部过热状况；旋转角度传感器11采集电机旋转角度信号，电机旋转角度的变化反映有载分接开关弹簧储能状况；气体色谱监测传感器12采集油箱中气体各成分含量，各气体成分含量能反映绝缘油的运行状况。

中央处理单元3对经信号处理单元2处理后的振动信号、驱动电机电流信号、油温信号、电机旋转角度信号、油中气体成分信号分析并输出数值与内置阈值比较，再根据各信号的判定情况给予“正常”或“异常”的判定结果。

当中央处理单元3给出“正常”的诊断结果时，将向显示单元4实时发送在线诊断结果为“正常”，主站计算机18和液晶显示器19也将实时显示诊断结果为“正常”。

当中央处理单元3给出“异常”的诊断结果时，则将异常事项实时发送至显示单元4和预警单元5，显示单元4的主站计算机18和液晶显示器19均实时显示为“异常”及异常事项，同时，预警单元5和GSM/GPRS模块15将通过短信服务想用户发送异常事项短信通知，报警器17也进行示警。此外，在诊断结果为“异常”后，待技术人员进行检查维修，直至有载分接开关状态恢复正常，本实用新型装置则退出示警状态，重新进行实时在线监测。

以上仅为本实用新型的可选实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是在本实用新型的技术构思下，利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本实用新型的专利保护范围。

Claims (10)

1.一种基于多信号协同诊断的变压器有载分接开关在线监测装置，其特征在于，包括信号采集单元、信号处理单元、中央处理单元、显示单元、预警单元、功能选择单元和移动端；

所述信号采集单元与所述信号处理单元信号连接，所述信号处理单元还与所述中央处理单元信号连接，所述中央处理单元还分别与所述预警单元、显示单元和功能选择单元信号连接，所述预警单元还与所述移动端无线信号连接；

所述信号采集单元用于采集有载分接开关运行状态信号并将其发送至所述信号处理单元，所述有载分接开关运行状态信号经信号处理单元处理后发送至所述中央处理单元，所述中央处理单元对信号分析并形成数值与内置阈值比较，再给出判定结果，同时将判定结果发送至所述显示单元，所述显示单元实时显示判定结果；

若所述中央处理单元给出的判定结果为“异常”，则将示警指令和异常事项发送至所述预警单元，所述预警单元发出报警信号并将所述判定结果和异常事项发送至所述移动端。

2.根据权利要求1所述的基于多信号协同诊断的变压器有载分接开关在线监测装置，其特征在于，所述信号采集单元包括加速度传感器、电流传感器、红外温度传感器、旋转角度传感器和气体色谱监测传感器，所述加速度传感器用于测量有载分接开关的振动信号，所述电流传感器用于测量驱动电机电流信号，所述红外温度传感器用于测量油温，所述旋转角度传感器用于测量电机旋转角度，所述气体色谱监测传感器用于测量有载分接开关油箱气体含量。

3.根据权利要求2所述的基于多信号协同诊断的变压器有载分接开关在线监测装置，其特征在于，所述信号处理单元包括调理电路和A/D转换电路，所述调理电路用于处理所述信号采集单元传送的信息，处理后的信号传输至所述A/D转换电路。

4.根据权利要求1所述的基于多信号协同诊断的变压器有载分接开关在线监测装置，其特征在于，所述显示单元包括主站计算机和液晶显示器，所述主站计算机和所述液晶显示器分别与所述中央处理单元信号连接。

5.根据权利要求1所述的基于多信号协同诊断的变压器有载分接开关在线监测装置，其特征在于，所述预警单元包括GSM/GPRS模块、WIFI模块和报警器，所述GSM/GPRS模块内设置有卡槽，所述卡槽用于放置SIM卡，所述WIFI模块和所述报警器分别与所述中央处理单元信号连接。

6.根据权利要求5所述的基于多信号协同诊断的变压器有载分接开关在线监测装置，其特征在于，所述报警器为蜂鸣器。

7.根据权利要求1所述的基于多信号协同诊断的变压器有载分接开关在线监测装置，其特征在于，所述功能选择单元包括功能按键、虚拟按键、参数设定键和历史记录键，所述功能按键包括开关机键、复位键和主页按键，所述参数设定键用于进入参数设定界面，所述历史记录键用于进入历史记录查看界面。

8.根据权利要求7所述的基于多信号协同诊断的变压器有载分接开关在线监测装置，其特征在于，所述功能按键、参数设定键和历史记录键均为实体键，所述虚拟按键为液晶显示屏上的触控键。

9.根据权利要求1-8中任一项所述的基于多信号协同诊断的变压器有载分接开关在线监测装置，其特征在于，所述移动端为智能手机或平板电脑。

10.根据权利要求1-8中任一项所述的基于多信号协同诊断的变压器有载分接开关在线监测装置，其特征在于，所述中央处理单元包括中央处理芯片，所述中央处理芯片采用嵌入式，所述中央处理芯片实时接收信号并完成数据分析和处理，再发出操作指令。

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