CN219675144U - 核电厂主变压器状态监测装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种核电厂主变压器状态监测装置。所述装置包括：信号处理模块，与信号处理模块连接的局部放电监测模块和振动监测模块；其中，局部放电监测模块，用于采集核电厂主变压器的局部放电信号；振动监测模块，用于采集核电厂主变压器的振动信号；信号处理模块，用于根据局部放电信号和/或振动信号，确定核电厂主变压器的运行状态。上述方案，通过信号处理模块与局部放电监测模块、振动监测模块的互相配合，实现了无需停电，即可对核电厂主变压器的运行状态进行实时监测的效果；相比于相关技术中通过定期检修的方式来判断核电厂主变压器是否安全可靠运行而言，不会造成人力物力的浪费，甚至过度维修的情况。

Description

核电厂主变压器状态监测装置

技术领域

本实用新型涉及核电技术领域，特别是涉及核电厂主变压器状态监测装置。

背景技术

核电厂主变压器对整个核电厂的生产运行起到非常关键的作用，一旦出现运行异常影响范围极大，轻则致使设备损坏，重则发生重大停电事故，给核电厂生产带来严重的损失。

目前，通常通过定期检修核电厂主变压器的方式，来判断核电厂主变压器是否安全可靠运行。然而，这种方式需停电进行试验，会影响其他电力设备的运行状态，而且定期检修会造成人力物力浪费，甚至产生过度维修的情况，亟需改进。

实用新型内容

基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种核电厂主变压器状态监测装置，能够在不停电或不影响其他电力设备的运行状态的情况下，实时对核电厂主变压器的状态进行监测。

第一方面，本申请提供了一种核电厂主变压器状态监测装置，所述装置包括：信号处理模块，与所述信号处理模块连接的局部放电监测模块和振动监测模块；

所述局部放电监测模块，用于采集核电厂主变压器的局部放电信号；

所述振动监测模块，用于采集所述核电厂主变压器的振动信号；

所述信号处理模块，用于根据所述局部放电信号和/或所述振动信号，确定所述核电厂主变压器的运行状态。

在其中一个实施例中，所述核电厂主变压器上配置有至少两个局放传感器，不同局放传感器位于所述核电厂主变压器上的不同位置；

所述局部放电监测模块包括至少两个局放监测通道；

每一局放监测通道与一个局放传感器相连，用于获取所述局放传感器采集的局部放电信号。

在其中一个实施例中，每一局放传感器为高频电流传感器或超声传感器。

在其中一个实施例中，所述核电厂主变压器上配置有至少两个振动传感器，不同振动传感器位于所述核电厂主变压器上的不同位置；

所述振动监测模块包括至少两个振动监测通道；

每一振动监测通道与一个振动传感器相连，用于获取所述振动传感器采集的振动信号。

在其中一个实施例中，所述局部放电监测模块包括第一模数转换器，用于将所述局部放电信号转换为第一数字信号；

所述振动监测模块包括第二模数转换器，用于将所述振动信号转换为第二数字信号；

所述信号处理模块，还用于根据所述第一数字信号和/或所述第二数字信号，确定所述核电厂主变压器的运行状态。

在其中一个实施例中，所述信号处理模块包括：比较单元，以及与所述比较单元连接的监测单元；

所述比较单元，用于将所述第一数字信号和/或所述第二数字信号，与设定阈值进行比较，得到比较结果；

所述监测单元，用于根据所述比较结果，确定所述核电厂主变压器的运行状态。

在其中一个实施例中，所述比较单元包括第一比较器和第二比较器；

所述第一比较器，用于将所述第一数字信号，与第一设定阈值进行比较，得到第一比较结果；

所述第二比较器，用于将所述第二数字信号，与第二设定阈值进行比较，得到第二比较结果；

所述监测单元，用于根据所述第一比较结果和所述第二比较结果，确定所述核电厂主变压器的运行状态。

在其中一个实施例中，所述装置还包括：

通信模块，用于将所述运行状态发送至监测系统，以使所述监测系统根据所述运行状态进行远程预警处理。

在其中一个实施例中，所述装置还包括：

预警单元，用于根据所述运行状态进行本地预警处理。

在其中一个实施例中，所述装置还包括：

散热设备，用于在所述装置的温度高于设定阈值时，对所述装置进行散热处理。

上述核电厂主变压器状态监测装置，通过引入局部放电监测模块和振动监测模块，分别采集核电厂主变压器的局部放电信号和振动信号，并由与局部放电监测模块和振动监测模块均通信连接的信号处理模块根据局部放电信号和振动信号，即可确定核电厂主变压器的运行状态。上述方案，通过信号处理模块与局部放电监测模块、振动监测模块的互相配合，实现了无需停电，即可对核电厂主变压器的运行状态进行实时监测的效果；相比于相关技术中通过定期检修的方式来判断核电厂主变压器是否安全可靠运行而言，不会造成人力物力的浪费，甚至过度维修的情况。

附图说明

图1为一个实施例中核电厂主变压器状态监测装置的结构框图；

图2为一个实施例中局放监测通道的结构示意图；

图3为一个实施例中振动监测通道的结构示意图；

图4为一个实施例中局部放电监测模块和振动监测模块获取局部放电信号和振动信号的示意图；

图5为另一个实施例中核电厂主变压器状态监测装置的结构框图；

图6为又一个实施例中核电厂主变压器状态监测装置的结构框图；

图7为又一个实施例中核电厂主变压器状态监测装置的结构框图；

图8为再一个实施例中核电厂主变压器状态监测装置的结构框图。

具体实施方式

为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。

如图1所示，本申请实施例公开了一种核电厂主变压器状态监测装置1，该核电厂主变压器状态监测装置1包括：局部放电监测模块10、振动监测模块20和信号处理模块30。

其中，局部放电监测模块10，用于采集核电厂主变压器的局部放电信号；振动监测模块20，用于采集核电厂主变压器的振动信号；信号处理模块30，用于根据局部放电信号和/或振动信号，确定核电厂主变压器的运行状态。

可选的，信号处理模块30分别与局部放电监测模块10、振动监测模块20连接；局部放电监测模块10中可以设置有监测核电厂主变压器的局部放电信号的局放传感器；进一步的，将局放传感器与核电厂主变压器相连，局放传感器可以实时采集核电厂主变压器的局部放电信号。

振动监测模块20中也可以设置有监测核电厂主变压器的振动信号的振动传感器；进一步的，将振动传感器与核电厂主变压器相连，振动传感器可以实时采集核电厂主变压器的振动信号。

进而，局部放电监测模块10可以将采集的局部放电信号发送至信号处理模块30；与此同时，振动监测模块20也可以将采集的振动信号发送至信号处理模块30；信号处理模块30可以基于所接收的局部放电信号和振动信号，确定核电厂主变压器的运行状态。

在一个实施例中，信号处理模块30可以由单片机、电阻等器件组成。此时，信号处理模块30可以通过单片机中的运算器，根据局部放电信号和振动信号，来确定核电厂主变压器的运行状态。

例如，可以对局部放电信号和振动信号进行时域分析，进一步基于信号随时间的变化趋势的大小，来确定核电厂主变压器的运行状态；例如，在一段时间内，若局部放电信号或振动信号随时间的变化趋势大，则可以确定核电厂主变压器的运行不稳定；若局部放电信号或振动信号随时间的变化趋势小，则可以确定核电厂主变压器的运行较稳定。

上述核电厂主变压器状态监测装置，通过引入局部放电监测模块和振动监测模块，分别采集核电厂主变压器的局部放电信号和振动信号，并由与局部放电监测模块和振动监测模块均通信连接的信号处理模块根据局部放电信号和振动信号，即可确定核电厂主变压器的运行状态。上述方案，通过信号处理模块与局部放电监测模块、振动监测模块的互相配合，实现了无需停电，即可对核电厂主变压器的运行状态进行实时监测的效果；相比于相关技术中通过定期检修的方式来判断核电厂主变压器是否安全可靠运行而言，不会造成人力物力的浪费，甚至过度维修的情况。

在上述实施例的基础上，进一步对通过局部放电监测模块10和振动监测模块20采集局部放电信号和振动信号的过程进行细化。

在一个实施例中，核电厂主变压器上配置有至少两个局放传感器，不同局放传感器位于核电厂主变压器上的不同位置；局部放电监测模块10包括至少两个局放监测通道；每一局放监测通道与一个局放传感器相连，用于获取局放传感器采集的局部放电信号。

本实施例中，局放监测通道即为用于采集核电厂主变压器的局部放电信号的通道。每一局放监测通道均由输入保护电路、带通滤波器、前级放大器和可变增益放大器等组成，如图2所示。其中，输入保护电路可用于防止高压脉冲信号损坏通道，主要器件为气体放电管，具有响应速度快、导通电流大、重复性好等优点；带通滤波器用于去除监测频带外的干扰信号；前级放大器采用低噪声宽带运算放大器，对局放传感器接收到的局部放电信号进行初次放大，放大增益为40dB；可变增益放大器根据信号幅值选择增益，增益调节范围为0～40dB。

具体的，安装于核电厂主变压器不同位置的局放传感器，可以在核电厂主变压器运行时，实时采集核电厂主变压器的局部放电信号；进一步的，与每一局放传感器相连的每一局放监测通道均可以获取到对应局放传感器采集的局部放电信号。

其中，每一局放传感器可以为高频电流传感器或超声传感器；高频电流传感器可以采集3MHZ至100MHZ的信号，超声传感器可以采集10HZ至50kHZ的信号。

可选的，在本实施例中，核电厂主变压器上还配置有至少两个振动传感器，不同振动传感器位于核电厂主变压器上的不同位置；振动监测模块20包括至少两个振动监测通道；每一振动监测通道与一个振动传感器相连，用于获取振动传感器采集的振动信号。

本实施例中，振动监测通道即为用于采集核电厂主变压器的振动信号的通道。每一振动监测通道均由阻抗变换电路、高通滤波器、初级放大器、低通滤波器和后级驱动电路等组成，如图3所示。其中，高通滤波器用于去除监测频带外的干扰信号，由电容和电阻等组成，截止频率为10Hz；初级放大器对微弱信号进行放大，采用低噪声高增益的仪表放大器，放大增益为60dB；低通滤波器对高频信号进行滤除，由电容和电阻组成，截止频率为10kHz；后级驱动电路采用运放跟随方式，驱动电流大于100mA。

具体的，安装于核电厂主变压器不同位置的振动传感器，可以在核电厂主变压器运行时，实时采集核电厂主变压器的振动信号；进一步的，与每一振动传感器相连的每一振动监测通道均可以获取到对应振动传感器采集的振动信号。

在上述实施例中，通过分别在局部放电监测模块和振动监测模块中设置局放监测通道和振动监测通道，能够在核电厂主变压器运行过程中，实时获取到配置于核电厂主变压器上的局放传感器和振动传感器采集的局部放电信号和振动信号，无需停电，即可对核电厂主变压器的运行状态进行实时监测。

在一个实施例中，如图4所示，局部放电监测模块10可以包括六个局放监测通道，即图4中的第①、②、③、④、⑤和⑥个通道。其中，第①、②个局放监测通道可以分别与两个高频电流传感器相连，用于获取对应高频电流传感器采集的局部放电信号；第③、④、⑤和⑥个局放监测通道可以分别与四个超声传感器相连，用于获取对应超声传感器采集的局部放电信号。

振动监测模块20可以包括四个振动监测通道，即图4中第⑦、⑧、⑨和⑩个通道。可选的，四个振动监测通道可以分别与四个振动传感器相连，用于获取对应振动传感器采集的振动信号。

在上述实施例的基础上，进一步对局部放电监测模块10和振动监测模块20进行细化。如图5所示，在一个实施例中，上述局部放电监测模块10包括第一模数转换器11，上述振动监测模块20包括第二模数转换器21。

其中，第一模数转换器11，用于将局部放电信号转换为第一数字信号；第二模数转换器21，用于将振动信号转换为第二数字信号。

可选的，第一模数转换器11为A/D转换器，可以将局放监测通道输出的局部放电信号由模拟信号转换为数字信号；将局部放电信号转换为的数字信号即为第一数字信号；其中，第一模数转换器11的采样率为125MHz，分辨率为12位。

示例性的，本实施例中，局部放电监测模块10中包括的所有局放监测通道，可共用一个第一模数转换器11，即所有局放监测通道中采集的局部放电信号均可以发送至第一模数转换器11，进一步的，第一模数转换器11会对接收的每一局部放电信号进行模数转换操作。

第二模数转换器21为A/D转换器，可以将振动监测通道输出的振动信号由模拟信号转换为数字信号；将振动信号转换为的数字信号即为第二数字信号；其中，第二模数转换器21的采样率为125kHz，分辨率为18位。

进一步的，将第一数字信号和第二数字信号输入至信号处理模块30，进而信号处理模块30可以根据第一数字信号和第二数字信号，确定核电厂主变压器的运行状态。

示例性的，本实施例中，振动监测模块20中包括的所有振动监测通道，可共用一个第二模数转换器21，即所有振动监测通道中采集的振动信号均可以发送至第二模数转换器21，进一步的，第二模数转换器21会对接收的每一振动信号进行模数转换操作。

在上述实施例中，通过分别在局部放电监测模块和振动监测模块中设置第一模数转换器和第二模数转换器，能够将采集的局部放电信号和振动信号由模拟信号转换为数字信号，便于信号处理模块对局部放电信号和振动信号进行信号处理，得到核电厂主变压器的运行状态。

为更好对核电厂主变压器的运行状态进行监测。在上述实施例的基础上，进一步对信号处理模块30进行细化。如图6所示，在一个实施例中，信号处理模块包括比较单元31，以及与比较单元31连接的监测单元32。

其中，比较单元31，用于将第一数字信号和/或第二数字信号，与设定阈值进行比较，得到比较结果；监测单元32，用于根据比较结果，确定核电厂主变压器的运行状态。

可选的，如图7所示，在本实施例中，比较单元31包括第一比较器311和第二比较器312。

其中，第一比较器311，用于将第一数字信号，与第一设定阈值进行比较，得到第一比较结果；第二比较器312，用于将第二数字信号，与第二设定阈值进行比较，得到第二比较结果；进一步的，监测单元32，用于根据第一比较结果和第二比较结果，确定核电厂主变压器的运行状态。

其中，第一设定阈值即为基于局部放电信号设定的阈值，用于与第一数字信号进行比较。第二设定阈值即为基于振动信号设定的阈值，用于与第二数字信号进行比较。第一比较结果即为第一数字信号与第一设定阈值进行比较后得到的结果；可选的，第一比较结果可以以电平信号的形式呈现，比如可以以高电平信号表示第一数字信号大于第一设定阈值，以低电平信号表示第一数字信号小于或等于第一设定阈值。第二比较结果即为第二数字信号与第二设定阈值进行比较后得到的结果；可选的，第二比较结果也可以以电平信号的形式呈现，比如可以以高电平信号表示第二数字信号大于第二设定阈值，以低电平信号表示第二数字信号小于或等于第二设定阈值。

具体的，当第一数字信号输入至信号处理模块30中时，首先基于比较单元31中的第一比较器311，将第一数字信号与第一设定阈值进行比较，得到第一比较结果；进一步的，将第一比较结果输入至监测单元32，监测单元32即可根据第一比较结果，确定出核电厂主变压器的运行状态；例如，若第一比较结果为高电平信号，则可以确定核电厂主变压器的运行状态为运行不稳定；若第一比较结果为低电平信号，则可以确定核电厂主变压器的运行状态为运行稳定。

可选的，当局放监测通道为多个时，可以采集到多个局部放电信号；进一步，将多个局部放电信号输入至第一模数转换器11，可以得到多个第一数字信号，进而可以基于第一比较器311得到多个第一比较结果；将多个第一比较结果输入至监测单元32中，监测单元32可以基于多个第一比较结果确定核电厂主变压器的运行状态；具体的，若监测单元32监测到输入的多个第一比较结果中，存在一个第一比较结果为高电平，则确定核电厂主变压器的运行状态为运行不稳定。

当第二数字信号输入至信号处理模块30中时，首先基于比较单元31中的第二比较器312，将第二数字信号与第二设定阈值进行比较，得到第二比较结果；进一步的，将第二比较结果输入至监测单元32，监测单元32即可根据第二比较结果，确定出核电厂主变压器的运行状态；例如，若第二比较结果为高电平信号，则可以确定核电厂主变压器的运行状态为运行不稳定；若第二比较结果为低电平信号，则可以确定核电厂主变压器的运行状态为运行稳定。

可选的，当振动监测通道为多个时，可以采集到多个振动信号；进一步，将多个振动信号输入至第二模数转换器21，可以得到多个第二数字信号，进而可以基于第二比较器312得到多个第二比较结果；将多个第二比较结果输入至监测单元32中，监测单元32可以基于多个第二比较结果确定核电厂主变压器的运行状态；具体的，若监测单元32监测到输入的多个第二比较结果中，存在一个第二比较结果为高电平，则确定核电厂主变压器的运行状态为运行不稳定。

在一可实现方式中，若第一数字信号和第二数字信号同时输入至信号处理模块30中(第一数字信号和第二数字信号均可以为一个或多个)，则第一比较器311可以基于第一数字信号得到第一比较结果，同时第二比较器312可以基于第二数字信号得到第二比较结果；进一步的，将第一比较结果和第二比较结果同时输入至监测模块32中，监测单元32可以基于第一比较结果和第二比较结果确定核电厂主变压器的运行状态；具体的，若监测单元32监测到输入的第一比较结果和第二比较结果中，存在一个第一比较结果为高电平或存在一个第二比较结果为高电平，则确定核电厂主变压器的运行状态为运行不稳定。

在上述实施例中，通过在信号处理模块中设置比较单元和监测单元，将第一数字信号和第二数字信号输入至比较单元和监测单元中，即可以通过比较单元和监测单元的配合，确定出核电厂主变压器的运行状态。

在一个实施例中，如图8所示，核电厂主变压器状态监测装置1还包括通信模块40和预警单元50。

其中，通信模块40，用于将运行状态发送至监测系统，以使监测系统根据运行状态进行远程预警处理；预警单元50，用于根据运行状态进行本地预警处理。

具体的，信号处理模块30将确定出的核电厂主变压器的运行状态，通过通讯模块40，采用以太网、RS-485的技术发送至监测系统，监测系统可以基于运行状态进行远程预警处理；例如，若信号处理模块30发送的核电厂主变压器的运行状态为运行不稳定，则监测系统可以进行报警处理；若信号处理模块30发送的核电厂主变压器的运行状态为运行稳定，则监测系统无需进行报警处理。

可选的，信号处理模块30还可以直接将确定出的核电厂主变压器的运行状态发送至预警单元50，预警单元50进一步可以基于核电厂主变压器的运行状态，进行本地预警处理；例如，若信号处理模块30发送的核电厂主变压器的运行状态为运行不稳定，则预警单元50可以进行报警处理；若信号处理模块30发送的核电厂主变压器的运行状态为运行稳定，则预警单元50无需进行报警处理。

在一个实施例中，核电厂主变压器状态监测装置1还包括散热设备，用于在装置的温度高于设定阈值时，对装置进行散热处理。

在一个实施例中，核电厂主变压器状态监测装置1还包括电源系统，用于为核电厂主变压器状态监测装置1中的局部放电监测模块10、振动监测模块20和信号处理模块30等进行供电。

在上述实施例中，通过在核电厂主变压器状态监测装置中设置通信模块和预警单元，能够在监测到核电厂主变压器运行不稳定的情况下，进行预警处理，以使运维人员及时对核电厂主变压器进行维修，保证核电厂主变压器的可靠运行；此外，通过设置散热设备，还可在核电厂主变压器状态监测装置温度过高的情况下，对装置进行散热处理，提高了核电厂主变压器状态监测装置的运行效率。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于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，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种核电厂主变压器状态监测装置，其特征在于，所述装置包括：信号处理模块，与所述信号处理模块连接的局部放电监测模块和振动监测模块；

所述局部放电监测模块，用于采集核电厂主变压器的局部放电信号；

所述振动监测模块，用于采集所述核电厂主变压器的振动信号；

所述信号处理模块，用于根据所述局部放电信号和/或所述振动信号，确定所述核电厂主变压器的运行状态。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述核电厂主变压器上配置有至少两个局放传感器，不同局放传感器位于所述核电厂主变压器上的不同位置；

所述局部放电监测模块包括至少两个局放监测通道；

每一局放监测通道与一个局放传感器相连，用于获取所述局放传感器采集的局部放电信号。

3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，每一局放传感器为高频电流传感器或超声传感器。

4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述核电厂主变压器上配置有至少两个振动传感器，不同振动传感器位于所述核电厂主变压器上的不同位置；

所述振动监测模块包括至少两个振动监测通道；

每一振动监测通道与一个振动传感器相连，用于获取所述振动传感器采集的振动信号。

5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述局部放电监测模块包括第一模数转换器，用于将所述局部放电信号转换为第一数字信号；

所述振动监测模块包括第二模数转换器，用于将所述振动信号转换为第二数字信号；

所述信号处理模块，还用于根据所述第一数字信号和/或所述第二数字信号，确定所述核电厂主变压器的运行状态。

6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述信号处理模块包括：比较单元，以及与所述比较单元连接的监测单元；

所述比较单元，用于将所述第一数字信号和/或所述第二数字信号，与设定阈值进行比较，得到比较结果；

所述监测单元，用于根据所述比较结果，确定所述核电厂主变压器的运行状态。

7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述比较单元包括第一比较器和第二比较器；

所述第一比较器，用于将所述第一数字信号，与第一设定阈值进行比较，得到第一比较结果；

所述第二比较器，用于将所述第二数字信号，与第二设定阈值进行比较，得到第二比较结果；

所述监测单元，用于根据所述第一比较结果和所述第二比较结果，确定所述核电厂主变压器的运行状态。

8.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：

通信模块，用于将所述运行状态发送至监测系统，以使所述监测系统根据所述运行状态进行远程预警处理。

9.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：

预警单元，用于根据所述运行状态进行本地预警处理。

10.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：

散热设备，用于在所述装置的温度高于设定阈值时，对所述装置进行散热处理。