專利名稱：變壓器運(yùn)行狀態(tài)綜合監(jiān)測系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種電子監(jiān)測系統(tǒng)，具體是一種變壓器運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行綜合在線監(jiān)測系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
電力變壓器作為電力系統(tǒng)的樞 紐設(shè)備，其運(yùn)行安全可靠性直接關(guān)系到電力系統(tǒng)的安全與穩(wěn)定。長期以來，國內(nèi)外對變壓器運(yùn)行狀況的判斷大都是通過停電預(yù)防性試驗(yàn)和定期檢修，根據(jù)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)及運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)為進(jìn)行評估，但在實(shí)際中僅通過靜態(tài)評估并不能保證變壓器安全可靠的運(yùn)行。因此，通過先進(jìn)的狀態(tài)在線監(jiān)測手段來判斷變壓器狀態(tài)，實(shí)施電力變壓器的狀態(tài)檢修是一個必然趨勢。目前已有的變壓器在線監(jiān)測系統(tǒng)大都監(jiān)測變壓器油中溶解氣體、變壓器局部放、接地電流等單一參量，而且獨(dú)立于變電站自動化系統(tǒng)，不同在線監(jiān)測系統(tǒng)往往功能單一且通訊標(biāo)準(zhǔn)不一，因此難以進(jìn)行系統(tǒng)集成和信息共享，使得多參量的信息融合共享和綜合評估診斷等技術(shù)發(fā)展較慢，影響評估診斷的準(zhǔn)確性和可靠性，不適應(yīng)智能電網(wǎng)和智能變電站的要求。另外，還有一些針對變壓器的綜合分析和評估的方法應(yīng)用預(yù)防性試驗(yàn)、例行巡檢等數(shù)據(jù)進(jìn)行監(jiān)測和分析，該評估過程需要與生產(chǎn)管理系統(tǒng)進(jìn)行交互，相關(guān)數(shù)據(jù)的完整獲取也比較困難，而變壓器狀態(tài)就地監(jiān)測和智能分析可能難以實(shí)時得到這些數(shù)據(jù)，影響判斷和預(yù)警的準(zhǔn)確性。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，提供一種變壓器運(yùn)行狀態(tài)綜合監(jiān)測系統(tǒng)，可以對油中微水含量、局部放電量、套管介損、鐵芯接地電流、繞組溫度、有載開關(guān)、變壓器振動等變壓器運(yùn)行信息進(jìn)行綜合的監(jiān)測和分析。按照本實(shí)用新型提供的技術(shù)方案，所述變壓器運(yùn)行狀態(tài)綜合監(jiān)測系統(tǒng)，包括變壓器監(jiān)測主智能電子裝置和多個子智能電子裝置分別為繞組測溫子智能電子裝置、油中微水監(jiān)測子智能電子裝置、變壓器局部放電監(jiān)測子智能電子裝置、鐵芯接地電流監(jiān)測子智能電子裝置、振動監(jiān)測子智能電子裝置、變壓器絕緣套管監(jiān)測子智能電子裝置、有載調(diào)壓開關(guān)監(jiān)測子智能電子裝置，其中變壓器監(jiān)測主智能電子裝置接入變電站過程層網(wǎng)絡(luò)和變電站站控層網(wǎng)絡(luò)，通過變電站站控層網(wǎng)絡(luò)連接至站控層服務(wù)器，所述多個子智能電子裝置接入變電站過程層網(wǎng)絡(luò)。進(jìn)一步的，所述子智能電子裝置包括傳感器、信號預(yù)處理電路、微處理器、供電模塊、數(shù)據(jù)采集與存儲系統(tǒng)、IEC61850通信系統(tǒng)，所述傳感器通過信號預(yù)處理電路連接微處理器的A/D端口，微處理器與供電模塊、數(shù)據(jù)采集與存儲系統(tǒng)連接，微處理器還通過所述IEC61850通信系統(tǒng)連接變壓器監(jiān)測主智能電子裝置。所述變壓器局部放電監(jiān)測子智能電子裝置包括安裝在變壓器操作手孔上的超高頻傳感器。[0008]所述鐵芯接地電流監(jiān)測子智能電子裝置包括安裝在變壓器鐵芯接地線上的穿心式高靈敏度工頻電流傳感器。所述振動監(jiān)測子智能電子裝置包括安裝在變壓器本體上的3-6個振動傳感器。所述變壓器絕緣套管監(jiān)測子智能電子裝置包括3-6組套管末屏電流傳感器和電壓互感器。所述有載調(diào)壓開關(guān)監(jiān)測子智能電子裝置包括檢測有載調(diào)壓機(jī)構(gòu)的電機(jī)啟動和驅(qū)
動電流的電流傳感器。所述繞組測溫子智能電子裝置包括埋在變壓器繞組中的3-6個熒光光纖傳感器。所述油中微水監(jiān)測子智能電子裝置包括安裝于放油閥處的油中微水傳感器。本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)是本實(shí)用新型利用在變壓器安裝各類傳感器實(shí)時測量和變壓器運(yùn)行狀態(tài)相關(guān)的監(jiān)測特征量，利用這些測量量綜合監(jiān)測和評估變壓器的運(yùn)行狀態(tài)，以滿足變壓器狀態(tài)進(jìn)行現(xiàn)場和變電站層面的實(shí)時綜合評估和預(yù)警的要求。

圖I是電力變壓器狀態(tài)綜合監(jiān)測的流程示意圖。圖2是本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)框圖。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖和實(shí)施例對本實(shí)用新型作進(jìn)一步說明。要對電力變壓器運(yùn)行狀態(tài)作出較全面而準(zhǔn)確的評估判斷，必須要獲得能夠反映變壓器狀態(tài)的特征量。本實(shí)用新型研制的變壓器狀態(tài)綜合監(jiān)測系統(tǒng)主要是基于變壓器在線監(jiān)測智能電子裝置(IED)采集得到各種狀態(tài)信息量，對各狀態(tài)信息量進(jìn)行分析實(shí)現(xiàn)變壓器的狀態(tài)的綜合檢測和評估。變壓器運(yùn)行狀態(tài)綜合監(jiān)測系統(tǒng)的系統(tǒng)架構(gòu)如圖2所示。系統(tǒng)由繞組測溫子IED、油中微水監(jiān)測子IED、變壓器局部放電監(jiān)測子IED、鐵芯接地電流子IED、振動監(jiān)測子IED、變壓器絕緣套管監(jiān)測子IED、有載調(diào)壓開關(guān)監(jiān)測子IED等子IED及變壓器監(jiān)測主IED等部分構(gòu)成。其中主IED接入變電站過程層網(wǎng)絡(luò)和變電站站控層網(wǎng)絡(luò)，各子IED接入過程層網(wǎng)絡(luò)。各IED之間以及IED與其他系統(tǒng)之間基于IEC61850標(biāo)準(zhǔn)實(shí)現(xiàn)信息共享與通信。各監(jiān)測子IED主要由傳感器、信號預(yù)處理電路、微處理器、供電模塊、數(shù)據(jù)采集與存儲系統(tǒng)、IEC61850通信系統(tǒng)、IEC61850網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)組成。子IED通過各自傳感器實(shí)時監(jiān)測自身所監(jiān)測的變壓器參量，然后經(jīng)過信號處理電路進(jìn)行放大、濾波、隔離等處理，再經(jīng)過電壓跟隨器后經(jīng)微處理器A/D或?qū)Ｓ猛紸/D采樣處理，在微處理器的控制下，信號經(jīng)過A/D轉(zhuǎn)換、緩存，然后將數(shù)據(jù)按照特定的格式打包后發(fā)送給IEC61850通信系統(tǒng)，再由IEC61850通信系統(tǒng)將數(shù)據(jù)通過IEC61850協(xié)議發(fā)送給主IED，主IED收到子IED數(shù)據(jù)后通過IEC61850傳回站控層服務(wù)器。在線監(jiān)測IED采集的信息包括油中微水含量，局部放電量，套管介損、鐵芯接地電流、繞組溫度、有載開關(guān)、變壓器振動等狀態(tài)參量，利用這些狀態(tài)參量對變壓器狀態(tài)進(jìn)行綜合監(jiān)測，監(jiān)測流程如圖I所示。站控層服務(wù)器上安裝變壓器綜合監(jiān)測與故障診斷系統(tǒng)作為變壓器智能組件的后臺監(jiān)控管理平臺，通過IEC61850標(biāo)準(zhǔn)從各個IED獲得或顯示變壓器實(shí)時監(jiān)測數(shù)據(jù)，并在實(shí)時監(jiān)測數(shù)據(jù)顯示界面給出監(jiān)測參量狀態(tài)的報(bào)警指示。然后結(jié)合現(xiàn)有的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范導(dǎo)則、缺陷指紋庫、專家系統(tǒng)、歷史監(jiān)測數(shù)據(jù)、實(shí)時監(jiān)測數(shù)據(jù)等對變壓器當(dāng)前工作狀態(tài)做出評估及故障診斷，給出狀態(tài)評估及故障診斷結(jié)果，實(shí)時顯示監(jiān)測和評估結(jié)果并存入數(shù)據(jù)庫中。本實(shí)用新型還通過IEC61850協(xié)議設(shè)置主IED、各個子IED系統(tǒng)參數(shù)、運(yùn)行參數(shù)，使得所有IED按照站控層服務(wù)器的指令運(yùn)行。變壓器局部放電監(jiān)測子IED利用安裝在變壓器操作手孔上的超高頻(UHF)傳感器采集變壓器內(nèi)部局部放電產(chǎn)生的高頻電磁波信號，UHF傳感帶寬范圍300M-1500MHZ。通過該子IED獲得最大放電量、放電峰值相位、單位時間放電次數(shù)等反映局部放電嚴(yán)重程度的特征量，以對變壓器絕緣缺陷進(jìn)行早期預(yù)警。變壓器鐵芯接地電流子IED利用安裝在鐵芯接地線上的穿心式高靈敏度工頻電流傳感器采集變壓器鐵芯接地的泄漏電流，鐵芯接地測量電流范圍為lmA-10A。通過該子IED獲得鐵芯接地電流大小評估鐵心絕緣的健康狀況，判斷是否存在多點(diǎn)接地。變壓器振動監(jiān)測子IED通過采集3-6個振動傳感器的振動信號監(jiān)測變壓器本體的振動情況。根據(jù)變壓器器身各處測取振動信號改變的程度可判斷出變壓器繞組或鐵芯是否有缺陷，在線監(jiān)測電力變壓器的振動異常實(shí)現(xiàn)變壓器缺陷的檢測和定位，振動測量頻率范圍為O. 04-1500HZ。通過該子IED獲得IOOHz、200Hz、300Hz等頻率的振動幅值來判斷繞組是否發(fā)生了變形或松動。變壓器套管絕緣監(jiān)測子IED可通過3-6組套管末屏電流傳感器在線測量末屏泄露電流以及通過電壓互感器采集的系統(tǒng)電壓計(jì)算獲得套管介質(zhì)損耗和電容量，介質(zhì)損耗因數(shù)測量范圍O. OOfO. 3，等值電容測量范圍30PF-0. 3yF。通過該子IED同時獲得6個套管的介質(zhì)損耗和電容量，進(jìn)行橫向和縱向比較可掌握變壓器絕緣套管的絕緣狀態(tài)及其變化趨勢。有載調(diào)壓開關(guān)監(jiān)測子IED主要對有載調(diào)壓機(jī)構(gòu)的電機(jī)啟動和驅(qū)動電流進(jìn)行監(jiān)測和分析，電機(jī)驅(qū)動電流測量范圍=IOOmA-IOA。通過該子IED獲得的驅(qū)動電流曲線與初始電流曲線有較大的變化時可判斷有載調(diào)壓機(jī)構(gòu)可能存在機(jī)械故障。繞組光纖測溫子IED利用埋在變壓器繞組中的3-6個熒光光纖傳感器直接、實(shí)時、準(zhǔn)確地測量變壓器繞組熱點(diǎn)溫度，測溫范圍為_40°C _200°C。通過該子IED獲得的溫度狀態(tài)量判斷變壓器繞組是否過熱，并為當(dāng)前繞組的絕緣狀態(tài)評估和冷卻控制系統(tǒng)提供參考，從而延長變壓器使用壽命、在高峰負(fù)荷時保障電力供應(yīng)并使非計(jì)劃性或突發(fā)性事故降到最低程度。油中微水監(jiān)測子IED通過在放油閥出安裝油中微水傳感器在線測量油中微水含量，微水測量范圍2% 100%RH。通過該子IED獲得的油中微水含量判斷絕緣油的絕緣狀態(tài)。變壓器狀態(tài)監(jiān)測主IED是變壓器智能組件監(jiān)測功能組的中樞單元，其主要任務(wù)是根據(jù)各智能監(jiān)測子IED采集的監(jiān)測數(shù)據(jù)對變壓器進(jìn)行綜合的故障診斷和狀態(tài)評估，同時負(fù)責(zé)站控層服務(wù)器的監(jiān)控管理平臺與各智能監(jiān)測子IED之間控制指令與數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)發(fā)。
權(quán)利要求1.變壓器運(yùn)行狀態(tài)綜合監(jiān)測系統(tǒng)，其特征是包括變壓器監(jiān)測主智能電子裝置和多個子智能電子裝置分別為繞組測溫子智能電子裝置、油中微水監(jiān)測子智能電子裝置、變壓器局部放電監(jiān)測子智能電子裝置、鐵芯接地電流監(jiān)測子智能電子裝置、振動監(jiān)測子智能電子裝置、變壓器絕緣套管監(jiān)測子智能電子裝置、有載調(diào)壓開關(guān)監(jiān)測子智能電子裝置，其中變壓器監(jiān)測主智能電子裝置接入變電站過程層網(wǎng)絡(luò)和變電站站控層網(wǎng)絡(luò)，通過變電站站控層網(wǎng)絡(luò)連接至站控層服務(wù)器，所述多個子智能電子裝置接入變電站過程層網(wǎng)絡(luò)。
2.如權(quán)利要求I所述變壓器運(yùn)行狀態(tài)綜合監(jiān)測系統(tǒng)，其特征是，所述子智能電子裝置包括傳感器、信號預(yù)處理電路、微處理器、供電模塊、數(shù)據(jù)采集與存儲系統(tǒng)、IEC61850通信系統(tǒng)，所述傳感器通過信號預(yù)處理電路連接微處理器的A/D端口，微處理器與供電模塊、數(shù)據(jù)采集與存儲系統(tǒng)連接，微處理器還通過所述IEC61850通信系統(tǒng)連接變壓器監(jiān)測主智能電子裝置。
3.如權(quán)利要求I所述變壓器運(yùn)行狀態(tài)綜合監(jiān)測系統(tǒng)，其特征是，所述變壓器局部放電監(jiān)測子智能電子裝置包括安裝在變壓器操作手孔上的超高頻傳感器。
4.如權(quán)利要求I所述變壓器運(yùn)行狀態(tài)綜合監(jiān)測系統(tǒng)，其特征是，所述鐵芯接地電流監(jiān)測子智能電子裝置包括安裝在變壓器鐵芯接地線上的穿心式高靈敏度工頻電流傳感器。
5.如權(quán)利要求I所述變壓器運(yùn)行狀態(tài)綜合監(jiān)測系統(tǒng)，其特征是，所述振動監(jiān)測子智能電子裝置包括安裝在變壓器本體上的3-6個振動傳感器。
6.如權(quán)利要求I所述變壓器運(yùn)行狀態(tài)綜合監(jiān)測系統(tǒng)，其特征是，所述變壓器絕緣套管監(jiān)測子智能電子裝置包括3-6組套管末屏電流傳感器和電壓互感器。
7.如權(quán)利要求I所述變壓器運(yùn)行狀態(tài)綜合監(jiān)測系統(tǒng)，其特征是，所述有載調(diào)壓開關(guān)監(jiān)測子智能電子裝置包括檢測有載調(diào)壓機(jī)構(gòu)的電機(jī)啟動和驅(qū)動電流的電流傳感器。
8.如權(quán)利要求I所述變壓器運(yùn)行狀態(tài)綜合監(jiān)測系統(tǒng)，其特征是，所述繞組測溫子智能電子裝置包括埋在變壓器繞組中的3-6個熒光光纖傳感器。
9.如權(quán)利要求I所述變壓器運(yùn)行狀態(tài)綜合監(jiān)測系統(tǒng)，其特征是，所述油中微水監(jiān)測子智能電子裝置包括安裝于放油閥處的油中微水傳感器。
專利摘要本實(shí)用新型提供了一種變壓器運(yùn)行狀態(tài)綜合監(jiān)測系統(tǒng)，包括變壓器監(jiān)測主智能電子裝置(IED)和多個子智能電子裝置分別為繞組測溫子IED、油中微水監(jiān)測子IED、變壓器局部放電監(jiān)測子IED、鐵芯接地電流監(jiān)測子IED、振動監(jiān)測子IED、變壓器絕緣套管監(jiān)測子IED、有載調(diào)壓開關(guān)監(jiān)測子IED，其中變壓器監(jiān)測主IED接入變電站過程層網(wǎng)絡(luò)和變電站站控層網(wǎng)絡(luò)，所述子IED接入變電站過程層網(wǎng)絡(luò)。其優(yōu)點(diǎn)是本實(shí)用新型利用在變壓器安裝各類傳感器實(shí)時測量和變壓器運(yùn)行狀態(tài)相關(guān)的監(jiān)測特征量，利用這些測量量綜合監(jiān)測和評估變壓器的運(yùn)行狀態(tài)，以滿足變壓器狀態(tài)進(jìn)行現(xiàn)場和變電站層面的實(shí)時綜合評估和預(yù)警的要求。
文檔編號G01D21/02GK202582602SQ20122018454
公開日2012年12月5日 申請日期2012年4月26日 優(yōu)先權(quán)日2012年4月26日
發(fā)明者朱俊 申請人:江蘇駿龍電力科技股份有限公司