專(zhuān)利名稱(chēng)：智能變電站電力變壓器在線監(jiān)測(cè)組網(wǎng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電力系統(tǒng)監(jiān)控系統(tǒng)，更具體的說(shuō)，涉及變電站電力變壓器在線監(jiān)測(cè)的組網(wǎng)。
背景技術(shù)：
目前全國(guó)范圍內(nèi)的電網(wǎng)無(wú)在線監(jiān)測(cè)單元技術(shù)參數(shù)、軟硬件配置及系統(tǒng)功能等進(jìn)行完整、系統(tǒng)的規(guī)范約束，各個(gè)變電站內(nèi)的變壓器由站內(nèi)進(jìn)行監(jiān)控，無(wú)法從整體上把握轄區(qū)內(nèi)每臺(tái)變壓器的工作狀況，以工作指令下達(dá)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是實(shí)現(xiàn)一種能夠智能對(duì)轄區(qū)內(nèi)各變電站內(nèi)的變壓器進(jìn)行在線監(jiān)測(cè)的組網(wǎng)系統(tǒng)。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為:智能變電站電力變壓器在線監(jiān)測(cè)組網(wǎng)，變電站內(nèi)的數(shù)據(jù)通信服務(wù)器與站內(nèi)每個(gè)變壓器內(nèi)的監(jiān)測(cè)單元建立通信，并與主站建立通信，所述的監(jiān)測(cè)單元由油中溶解氣體及微水監(jiān)測(cè)單元、套管監(jiān)測(cè)單元、繞組溫度監(jiān)測(cè)單元、局部放電監(jiān)測(cè)單元、鐵心電流監(jiān)測(cè)單元、紅外測(cè)溫監(jiān)測(cè)單元、振動(dòng)監(jiān)測(cè)單元、變壓器增容監(jiān)測(cè)單元中的一個(gè)或多個(gè)構(gòu)成。每個(gè)所述的監(jiān)測(cè)單元內(nèi)設(shè)有包括傳感器和/或執(zhí)行器、以及智能組件，所述的傳感器和/或執(zhí)行器是內(nèi)置或外置于高壓設(shè)備或其部件，所述的傳感器與智能組件之間由模擬信號(hào)電纜連接，所述的執(zhí)行器與智能組件之間由模擬信號(hào)電纜或光纖網(wǎng)絡(luò)連接，所述的智能組件是通過(guò)傳感器/執(zhí)行器與電力變壓器形成有機(jī)整體，輸出相關(guān)的測(cè)量數(shù)據(jù)至數(shù)據(jù)通信服務(wù)器，同時(shí)備份于內(nèi)部存儲(chǔ)器內(nèi)，并輸入控制命令至執(zhí)行器。所述的變電站內(nèi)的數(shù)據(jù)通信服務(wù)器設(shè)有顯示單元，以及輸入控制命令的設(shè)備。利用智能變電站電力變壓器在線監(jiān)測(cè)組網(wǎng)的監(jiān)控方法，監(jiān)控單元將采集的信號(hào)進(jìn)行監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)匯集、數(shù)據(jù)加工處理、標(biāo)準(zhǔn)化數(shù)據(jù)通訊代理、閾值比較、監(jiān)測(cè)預(yù)警；其中，油中溶解氣體及微水監(jiān)測(cè)單元將傳感器周期性采集的H2、CO、CO2, CH4, C2H4, C2H6,C2H2和H2O利用色譜法分析；套管監(jiān)測(cè)單元利用穿芯式電流互感器周期性采集母線TV電壓、母線TV諧波電壓、母線TV系統(tǒng)頻率、鐵心電流；繞組溫度監(jiān)測(cè)單元利用溫度傳感器周期性采集變壓器內(nèi)部繞組，以及其他監(jiān)測(cè)單元傳感器工作時(shí)采集該部位溫度；局部放電監(jiān)測(cè)單元利用超聲波局部放電監(jiān)測(cè)、超高頻局部放電監(jiān)測(cè)或高頻局部放電監(jiān)測(cè)實(shí)時(shí)采集變壓器內(nèi)放電狀況；鐵心電流監(jiān)測(cè)單元周期性采集穿心電流互感器取樣方式監(jiān)測(cè)鐵心接地線上的電流；
紅外測(cè)溫監(jiān)測(cè)單元通過(guò)固定式紅外監(jiān)測(cè)裝置，實(shí)現(xiàn)溫度的實(shí)時(shí)在線測(cè)量；振動(dòng)監(jiān)測(cè)單元通過(guò)在變壓器三相繞組的高壓側(cè)箱壁位置安裝振動(dòng)傳感器，實(shí)時(shí)采集三相繞組的變壓器外殼振動(dòng)；變壓器增容監(jiān)測(cè)單元利用溫度傳感器周期性采集變壓器油溫及繞組溫度計(jì)算變壓器的繞組壽命，核算變壓器過(guò)負(fù)荷運(yùn)行能力；上述各參數(shù)分別與預(yù)設(shè)安全要求閥值比對(duì)，若在安全閥值范圍內(nèi)則輸出具體參數(shù)值至數(shù)據(jù)通信服務(wù)器，若不在其內(nèi)則輸出具體參數(shù)值和報(bào)警信號(hào)至數(shù)據(jù)通信服務(wù)器。本發(fā)明組網(wǎng)系統(tǒng)及其控制方法具有以下優(yōu)點(diǎn):I)在線監(jiān)測(cè)智能告警分析與輔助決策提示系統(tǒng)具有分層分類(lèi)告警，以不同顏色、等級(jí)進(jìn)行告警功能，系統(tǒng)具有不同顏色、等級(jí)以及分層分類(lèi)告警的功能，提供在線監(jiān)測(cè)智能告警窗，告警時(shí)窗口自動(dòng)彈出，在告警狀態(tài)下窗口中提供相關(guān)的輔助決策。根據(jù)包含歷史數(shù)據(jù)和各種異常案例的規(guī)則庫(kù)/專(zhuān)家?guī)?，進(jìn)行智能決策，提示異常原因，給出防范和處理意見(jiàn)。2)狀態(tài)評(píng)價(jià)、風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估和健康水平智能分析系統(tǒng)通過(guò)分析設(shè)備中心及監(jiān)測(cè)中心提供的各種資料和信息，根據(jù)部件扣分規(guī)則和狀態(tài)評(píng)價(jià)規(guī)則，可以手動(dòng)對(duì)變壓器進(jìn)行離線和在線的評(píng)價(jià)，生成狀態(tài)評(píng)價(jià)報(bào)告。系統(tǒng)也可以自動(dòng)定期進(jìn)行電力變壓器狀態(tài)評(píng)價(jià)，評(píng)價(jià)內(nèi)容和評(píng)價(jià)周期可由用戶自行設(shè)定。系統(tǒng)可結(jié)合狀態(tài)評(píng)價(jià)結(jié)果、變壓器故障案例和相關(guān)歷史資料信息，從安全、運(yùn)行、成本等方面，對(duì)變壓器進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估。根據(jù)評(píng)估內(nèi)容、歷史趨勢(shì)分析、狀態(tài)突變及越限程度，判斷變壓器的健康水平。健康水平分為四個(gè)等級(jí)，分別是正常狀態(tài)、注意狀態(tài)、異常狀態(tài)、嚴(yán)重狀態(tài)。3)電量、非電量信息同步顯示系統(tǒng)應(yīng)具備強(qiáng)大豐富的圖形展示功能，用戶能夠根據(jù)自己的需要對(duì)數(shù)據(jù)的圖形顯示結(jié)果進(jìn)行平移、局部放大、縮小以及定制顯示效果等多種控制；可顯示電力變壓器油中溶解氣體及微水，套管、繞組溫度、局部放電、鐵心電流、紅外測(cè)溫、振動(dòng)、變壓器增容等多項(xiàng)監(jiān)測(cè)項(xiàng)目的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)值，并可提供趨勢(shì)圖、棒圖、單一數(shù)據(jù)顯示、多數(shù)據(jù)同時(shí)顯示等多種顯示方式；同一變壓器或不同變壓器的電量、非電量監(jiān)測(cè)信息可以在同一個(gè)坐標(biāo)圖或表格中顯示比較。4)多功能通訊方式與信息傳送手段在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)不僅滿足與本地電力變壓器監(jiān)測(cè)設(shè)備通訊功能，還應(yīng)滿足與遠(yuǎn)方網(wǎng)省(地市)及大監(jiān)控中心狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)通訊。通信規(guī)約滿足IEC61850通信標(biāo)準(zhǔn)，可以專(zhuān)線、網(wǎng)絡(luò)等方式進(jìn)行信息傳輸。5)可擴(kuò)展性和二次開(kāi)發(fā)功能系統(tǒng)具有可擴(kuò)展性和二次開(kāi)發(fā)功能，可接入的監(jiān)測(cè)裝置類(lèi)型、監(jiān)視畫(huà)面、分析報(bào)表等不受限制；同時(shí)系統(tǒng)的功能亦可擴(kuò)充，應(yīng)用軟件采用SOA架構(gòu)，支持狀態(tài)檢測(cè)數(shù)據(jù)分析算法的添加、刪除、修改操作，能適應(yīng)在線監(jiān)測(cè)與運(yùn)行管理的不斷發(fā)展。


下面對(duì)本發(fā)明說(shuō)明書(shū)中每幅附圖表達(dá)的內(nèi)容及圖中的標(biāo)記作簡(jiǎn)要說(shuō)明:
圖1為智能變電站電力變壓器在線監(jiān)測(cè)組網(wǎng)架構(gòu)圖；圖2為智能變電站電力變壓器在線監(jiān)測(cè)組網(wǎng)改造架構(gòu)圖；圖3為智能高級(jí)應(yīng)用流程具體實(shí)施例方式參見(jiàn)圖1可知，智能變電站電力變壓器在線監(jiān)測(cè)組網(wǎng)分成三層構(gòu)架，頂層為主站
I，其主要用于總體監(jiān)控，一般設(shè)于轄區(qū)內(nèi)總監(jiān)控室內(nèi)，第二層為數(shù)據(jù)通信服務(wù)器2，其設(shè)于各個(gè)變電站內(nèi)，用于采集本變電站內(nèi)變壓器3監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)，并將數(shù)據(jù)經(jīng)網(wǎng)絡(luò)輸送至主站I，第三層為變電站內(nèi)的各個(gè)變壓器3，在每個(gè)變壓器3內(nèi)部設(shè)有若干監(jiān)控單元，每個(gè)監(jiān)控單元將其負(fù)責(zé)采集的數(shù)據(jù)輸送至本站內(nèi)的數(shù)據(jù)通信服務(wù)器2，其采用IEC61850通信標(biāo)準(zhǔn)與數(shù)據(jù)通信服務(wù)器2通信。參見(jiàn)圖2可知，對(duì)于改造的智能變電站，考慮當(dāng)前變壓器各類(lèi)監(jiān)測(cè)單元未統(tǒng)一采用IEC61850通信標(biāo)準(zhǔn)，所以可在變壓器3配置綜合監(jiān)測(cè)單元12，將監(jiān)控單元采集的數(shù)據(jù)統(tǒng)一轉(zhuǎn)換為IEC61850通信標(biāo)準(zhǔn)，發(fā)送至數(shù)據(jù)通信服務(wù)器2。每個(gè)變壓器3的監(jiān)控單元可以選擇的設(shè)有以下一個(gè)或多個(gè)單元，包括油中溶解氣體及微水監(jiān)測(cè)單元4、套管監(jiān)測(cè)單元5、繞組溫度監(jiān)測(cè)單元6、局部放電監(jiān)測(cè)單元7、鐵心電流監(jiān)測(cè)單元8、紅外測(cè)溫監(jiān)測(cè)單元9、振動(dòng)監(jiān)測(cè)單元10、變壓器增容監(jiān)測(cè)單元11，每個(gè)監(jiān)測(cè)單元包括傳感器和/或執(zhí)行器、一級(jí)智能組件。傳感器/執(zhí)行器是內(nèi)置或外置于高壓設(shè)備或其部件，傳感器與智能組件之間通常由模擬信號(hào)電纜連接，執(zhí)行器與智能組件之間由模擬信號(hào)電纜或光纖網(wǎng)絡(luò)連接。智能組件是通過(guò)傳感器/執(zhí)行器，與電力變壓器形成有機(jī)整體，實(shí)現(xiàn)相關(guān)的測(cè)量、控制、計(jì)量、監(jiān)測(cè)、保護(hù)等全部或部分功能。智能組件實(shí)現(xiàn)變壓器狀態(tài)參數(shù)的自動(dòng)采集、信號(hào)調(diào)理、模數(shù)轉(zhuǎn)換盒數(shù)據(jù)的預(yù)處理功能，實(shí)現(xiàn)監(jiān)測(cè)參量的就地?cái)?shù)字化和緩存。同時(shí)備份采集的數(shù)據(jù)于內(nèi)部存儲(chǔ)器內(nèi)，且至少可以存儲(chǔ)一周的數(shù)據(jù)。下面就整個(gè)組網(wǎng)的配置通過(guò)下表詳細(xì)說(shuō)明:
權(quán)利要求
1.智能變電站電力變壓器在線監(jiān)測(cè)組網(wǎng)，其特征在于:變電站內(nèi)的數(shù)據(jù)通信服務(wù)器(2)與站內(nèi)每個(gè)變壓器(3)內(nèi)的監(jiān)測(cè)單元建立通信，并與主站(I)建立通信，所述的監(jiān)測(cè)單元由油中溶解氣體及微水監(jiān)測(cè)單元(4)、套管監(jiān)測(cè)單元(5)、繞組溫度監(jiān)測(cè)單元(6)、局部放電監(jiān)測(cè)單元(7 )、鐵心電流監(jiān)測(cè)單元(8 )、紅外測(cè)溫監(jiān)測(cè)單元(9 )、振動(dòng)監(jiān)測(cè)單元(10 )、變壓器增容監(jiān)測(cè)單元(11)中的一個(gè)或多個(gè)構(gòu)成。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的智能變電站電力變壓器在線監(jiān)測(cè)組網(wǎng)，其特征在于:每個(gè)所述的監(jiān)測(cè)單元內(nèi)設(shè)有包括傳感器和/或執(zhí)行器、以及智能組件，所述的傳感器和/或執(zhí)行器是內(nèi)置或外置于高壓設(shè)備或其部件，所述的傳感器與智能組件之間由模擬信號(hào)電纜連接，所述的執(zhí)行器與智能組件 之間由模擬信號(hào)電纜或光纖網(wǎng)絡(luò)連接，所述的智能組件是通過(guò)傳感器/執(zhí)行器與電力變壓器形成有機(jī)整體，輸出相關(guān)的測(cè)量數(shù)據(jù)至數(shù)據(jù)通信服務(wù)器(2)，同時(shí)備份于內(nèi)部存儲(chǔ)器內(nèi)，并輸入控制命令至執(zhí)行器。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的智能變電站電力變壓器在線監(jiān)測(cè)組網(wǎng)，其特征在于:所述的變電站內(nèi)的數(shù)據(jù)通信服務(wù)器(2)設(shè)有顯示單元，以及輸入控制命令的設(shè)備。
4.智能變電站電力變壓器在線監(jiān)測(cè)組網(wǎng)改造方法，其特征在于:每個(gè)變壓器(3)內(nèi)安裝變壓器綜合監(jiān)測(cè)單元(12)，其接收變壓器內(nèi)監(jiān)測(cè)單元采集的信號(hào)，并將信號(hào)處理后輸送至站內(nèi)的數(shù)據(jù)通信服務(wù)器(2)，所述的數(shù)據(jù)通信服務(wù)器(2)將站內(nèi)所有變壓器信號(hào)輸送至主站(I)。
5.利用智能變電站電力變壓器在線監(jiān)測(cè)組網(wǎng)的監(jiān)控方法，其特征在于:監(jiān)測(cè)單元將采集的信號(hào)進(jìn)行監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)匯集、數(shù)據(jù)加工處理、標(biāo)準(zhǔn)化數(shù)據(jù)通訊代理、閾值比較、監(jiān)測(cè)預(yù)警； 其中， 油中溶解氣體及微水監(jiān)測(cè)單元(4)將傳感器周期性采集的H2、CO、CO2, CH4, C2H4, C2H6,C2H2和H2O利用色譜法分析； 套管監(jiān)測(cè)單元(5)利用穿芯式電流互感器周期性采集母線TV電壓、母線TV諧波電壓、母線TV系統(tǒng)頻率、鐵心電流； 繞組溫度監(jiān)測(cè)單元(6)利用溫度傳感器周期性采集變壓器內(nèi)部繞組，以及其他監(jiān)測(cè)單元傳感器工作時(shí)采集該部位溫度； 局部放電監(jiān)測(cè)單元(7)利用超聲波局部放電監(jiān)測(cè)、超高頻局部放電監(jiān)測(cè)或高頻局部放電監(jiān)測(cè)實(shí)時(shí)采集變壓器內(nèi)放電狀況； 鐵心電流監(jiān)測(cè)單元(8)周期性采集穿心電流互感器取樣方式監(jiān)測(cè)鐵心接地線上的電流； 紅外測(cè)溫監(jiān)測(cè)單元(9)通過(guò)固定式紅外監(jiān)測(cè)裝置，實(shí)現(xiàn)溫度的實(shí)時(shí)在線測(cè)量； 振動(dòng)監(jiān)測(cè)單元(10)通過(guò)在變壓器三相繞組的高壓側(cè)箱壁位置安裝振動(dòng)傳感器，實(shí)時(shí)采集三相繞組的變壓器外殼振動(dòng)； 上述各參數(shù)分別與預(yù)設(shè)安全要求閥值比對(duì)，若在安全閥值范圍內(nèi)則輸出具體參數(shù)值至數(shù)據(jù)通信服務(wù)器(2 )，若不在其內(nèi)則輸出具體參數(shù)值和報(bào)警信號(hào)至數(shù)據(jù)通信服務(wù)器(2 )。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的監(jiān)控方法，其特征在于:所述的監(jiān)測(cè)單元還包括變壓器增容監(jiān)測(cè)單元(11)，其利用溫度傳感器周期性采集變壓器油溫及繞組溫度、環(huán)境濕度，同時(shí)利用電流傳感器采集變壓器三相負(fù)載電流，按照現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)公式，計(jì)算變壓器的繞組壽命，核算變壓器過(guò)負(fù)荷運(yùn)行能力及運(yùn)行時(shí)間長(zhǎng)短。
7.根據(jù)權(quán)利要求5或6所述的監(jiān)控方法，其特征在于:油中溶解氣體及微水監(jiān)測(cè)單元(4)采樣時(shí)會(huì)在同一試驗(yàn)條件下對(duì)同一油樣連續(xù)采樣兩次，若監(jiān)測(cè)結(jié)果間的偏差< 10%則認(rèn)定數(shù)據(jù)有效，否則認(rèn)定無(wú)效并發(fā)出報(bào)警信號(hào) 。
全文摘要
本發(fā)明揭示了一種智能變電站電力變壓器在線監(jiān)測(cè)組網(wǎng)，其綜合考慮當(dāng)前電力變壓器所有在線監(jiān)測(cè)項(xiàng)目油中溶解氣體和微水在線監(jiān)測(cè)、套管在線監(jiān)測(cè)、繞組光纖測(cè)溫在線監(jiān)測(cè)元、局部放電在線監(jiān)測(cè)、鐵心接地電流在線監(jiān)測(cè)、紅外測(cè)溫在線監(jiān)測(cè)、振動(dòng)在線監(jiān)測(cè)、變壓器負(fù)載能力在線監(jiān)測(cè)等，并對(duì)其中的每一監(jiān)測(cè)項(xiàng)目基本配置、技術(shù)參數(shù)等進(jìn)行全面研究與規(guī)定。本發(fā)明對(duì)智能變電站電力變壓器在線監(jiān)測(cè)技術(shù)進(jìn)行了詳細(xì)研究，全方位地研究了當(dāng)前國(guó)內(nèi)所有變壓器在線監(jiān)測(cè)單元監(jiān)測(cè)原理、監(jiān)測(cè)技術(shù)指標(biāo)，并首次提出和應(yīng)用變壓器負(fù)載能力監(jiān)測(cè)單元，對(duì)在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)軟件功能進(jìn)行了詳細(xì)研究，在全省給智能變電站建立起一套完整、規(guī)范的電力變壓器在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。
文檔編號(hào)H02J13/00GK103199621SQ201310073809
公開(kāi)日2013年7月10日 申請(qǐng)日期2013年3月7日 優(yōu)先權(quán)日2013年3月7日
發(fā)明者林其友, 王劉芳, 高紀(jì)偉, 丁國(guó)成, 彭志權(quán), 朱太云, 張昌麗, 李濤 申請(qǐng)人:安徽省電力公司蕪湖供電公司