CN2570789Y - 变压器油箱油中水分在线监测装置 - Google Patents

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郭长泰
王英华
吴文强
欧阳南尼
魏铁军
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Tebian Electric Apparatus Stock Co Ltd
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Abstract

本实用新型属于对变压器进行监测技术领域，涉及一种变压器油箱油中水分变化状况的在线监测装置。该变压器油箱油中水分在线监测装置包括变压器的一组冷却器与变压器相连的底部出油管、智能传感器，智能传感器的电信号经智能传感器处理之后，由RS232接口与工控机连接，工控机可以通过以太网与后台诊断处理计算机连接。本实用新型能及时监测变压器油箱油中水分的变化，出现异常情况时，使人们能够及时采取调控措施或由自动控制系统自动处理，避免变压器故障的发生。

Description

变压器油箱油中水分在线监测装置
技术领域
本实用新型属于对变压器进行监测技术领域，涉及一种变压器油箱油中水分变化状况的在线监测装置。
背景技术
随着国民经济的飞速发展和人民生活水平的不断提高，对电力系统可靠运行的要求越来越高；而电力变压器是电力系统的枢纽设备，其运行的可靠性直接关系到电力系统的安全与稳定。如何确保电网中上万台主变压器的安全运行，是电力工业运行部门的一个主要研究方向。为了预先监测主变压器的故障先兆，人们采取了很多办法来预防事故的发生。例如在电力安全运行规程中就明确规定，主变压器按年限定期进行预防性检修(五年一个检修期，十年一个大修期)。但是在实际运行中，随着变压器的电压等级的提高、单台容量的增大，定期进行停电预试方法的不足之处日益突出，已难以及时、准确地提供设备真实状况的信息。一是因为定期停电预试，难以及时发现发展很快的故障；二是由于停电预试时所施加的试验电压可能远低于设备的运行电压，以致难以灵敏地发现缺陷；例如加直流1-5kV以测绝缘电阻、加交流10kV以测介质损耗，这对110-500kV的变压器而言，即使通过了这样低的试验电压下的试验，也难以精确反映在运行高电压下真实情况的信息。这样有问题的主变压器不一定能检修出来，没有问题的主变压器检修又浪费了大量的人力、物力，而且还会带来一些新的问题(如器身受潮等)。于是，人们又在研究如何对变压器在运行期间的某些指标进行长期监测，防止变压器突发事故的发生。变压器油箱内油中水分的确定在变压器的维修计划中占有至关重要的部分。油侵式变压器依靠油的循环从而保护变压器的绝缘不受破损，当油中水分超过35ppM以后，便会导致绝缘介质的老化并且绝缘的强度也会降低，在严重的情况下，这种绝缘老化及电介质强度的降低会导致线圈的变形及匝间短路，产生变压器运行故障，大大缩短变压器的使用寿命。因此对变压器油箱油中水分的在线监测，能及早预见变压器将要发生的故障。而目前尚未有对变压器油箱内油中水分进行在线监测的有效手段。
发明内容
本实用新型所要解决的技术问题是要提供一种变压器油箱油中水分在线监测装置，及时监测变压器油箱油中水分的变化状况，准确预防变压器故障的出现，确保变压器的安全正常运行。
解决本实用新型技术问题所采用的技术方案是该变压器油箱油中水分在线监测装置包括变压器的一组冷却器与变压器相连的底部出油管、智能传感器，智能传感器将安装在底部出油管上的传感器探头的电信号经放大或衰减、整流、滤波和模数转换以后经RS232接口和3芯屏蔽电缆与前台工控机连接，前台工控机可以通过以太网与后台诊断处理计算机连接。本实用新型能及时监测变压器油箱油中水分的变化，出现异常情况时，使人们能够及时采取调控措施或由自动控制系统自动处理，避免变压器故障的发生。
附图说明
以下结合实施例附图对本实用新型作进一步的详细描述。
图1本实用新型电路结构原理框图
图2本实用新型结构示意图
图中：1—传感器探头2—模拟信号调理电路3—单片机4-3芯屏蔽电缆5—前台工控机6—同轴细缆(BNC头)7—后台诊断处理计算机8—传感器(HM228)9—变压器油箱10—变压器顶部回油管11—变压器底部出油管12—变压器油的冷却器(风扇)
具体实施方式
本实用新型中监测采用的智能传感器(8)是采用芬兰Visala公司生产和销售的HMP228湿度仪产品作为智能传感器，该智能传感器(8)由传感器探头(1)、模拟信号调理电路(2)和带有RS232接口的单片机(3)三个部分组成，传感器探头(1)安装在一组冷却器与变压器本体底部出油管(11)上，在此流动回路里，传感器所测得的含水量仅需几分钟即可达到平衡。该传感器探头(1)可以测量出传感器所在位置的油温和水活性两个模拟信号，经模拟信号调理电路(2)进行放大或衰减、整流、滤波后，送给单片机(3)进行模数转换，并根据油温和水活性两个测量值计算出油中水分含量，由RS232接口和3芯屏蔽电缆(4)送往前台工控机(5)，通过此RS232接口还可以对传感器的采样率、单位、输出格式进行设置。前台工控机(5)为数据处理计算机，采用CPU：PIII850作为前台工作机，有后台诊断处理计算机(7)采用CPU：PIII866，连接在前台工控机(5)后，在前台数据处理计算机中利用前台采集程序，首先对数字信号进行软件滤波和平滑处理，然后按照后台诊断处理计算机(7)对数据格式的要求，对数字信号进行格式转换(将数字信号转换为SQL Server所要求的数据存储格式)，最后将其存放在指定的位置。后台诊断处理计算机(7)借助同轴网卡(PCI-2029)和同轴细缆(6)，通过以太网接口以数据库通信的方式从前台工控机(5)指定位置读取微水数据到后台诊断处理计算机(7)，后台诊断处理计算机(7)第一步处理就是对前端传来的原始数据进行预处理，即剔除野点、平滑处理、变化率计算等措施以削弱环境因素及传感器本身、网络传输带来的影响，对数据进行各种分析，为后续判断提取可靠的数据，并设定警戒值，如果信号超出警戒值，即给出报警信号，提醒工作人员进行处理。
预处理采用滑动窗法(又称移动平均中值输出法，包含移动平均法和中值滤波法)。移动平均法是将一个宽度为N个点窗口逐点向前移动，每次取窗口的中间值作为输出项。从数字滤波的角度来说，移动平均是一个非递归FIR滤波器，输出仅与输入有关；而中值滤波是一种特殊非线性滤波器。移动平均可以有效降低信号高频背景噪声，而中值滤波对高频脉冲抑制作用很强，因此这种方法很适合适时应用。
日移动平均、周移动平均和月移动平均都基于排序的基础。日移动平均以24个数据为一组滑动求均值，月以720个数据为一组滑动求均值，周以168个数据为一组滑动求均值，这三种情况分别对应设备再运行过程中的短期、中期、长期三种变化。分别对应着设备突发性的故障和潜在的故障。变化率、变化量都是在日移动平均的基础上进行的，在计算出这两项后，可求变化率的均值、方差；而由月移动平均求得月移动平均的方差。极值求取有三个函数分别是：日移动平均极值、变化率极值和月移动平均极值这几个函数的功能相似，即找出在一段时间内日移动平均、变化率和月移动平均的最大值和最小值。
警戒值的设定通过对设备正常运行的一段时间内的监测数据的统计分析，得到增长率以及绝对值的正常取值范围。具体算法就是首先对设备的监测数据进行统计，取其一定范围内(例如5％到95％)的数据作为进一步分析的对象，将其最大值加上K(根据具体情况确定)倍的方差作为警戒值。
滑动处理后的当前值，日移动平均值、周移动平均和月移动平均及相应的变化率值与对应的警戒值比较，若超过警戒值，则做出相应的报警。

Claims (2)

1、一种变压器油中水分在线监测装置，包括变压器的一组冷却器(12)与变压器相连的底部出油管(11)、智能传感器(8)，其特征在于智能传感器(8)将安装在底部出油管(11)上的传感器探头(1)的电信号经放大或衰减、整流、滤波和模数转换以后经RS232接口和3芯屏蔽电缆(4)与前台工控机(5)连接，前台工控机(5)可以通过以太网与后台诊断处理计算机(7)连接。
2、根据权利要求1所述的变压器油箱油中水分在线监测装置，其特征在于智能传感器(8)的传感器探头(1)插入变压器的底部出油管(11)与油接触，将油中的水分量变换为电信号经智能传感器(8)自身处理之后，由RS232接口及3芯屏蔽电缆(4)送出与工控机(5)连接。
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