一種變壓器監測系統及監測方法與流程

本發明涉及電力系統技術領域，尤其涉及一種變壓器監測系統及監測方法。

背景技術：

隨著人們生活水平的日益提高，對電力行業的要求不斷增加，希望獲得合格電壓質量和不間斷供電的電力服務。因此，提高供電質量、保證供電時間是每個電力工作人員的職責。變壓器是一個重要的供電設備，傳統變壓器多架設在線桿上，雖然有保護外殼但是長期遭受外部環境侵蝕，依舊會變壓器的正常工作和使用壽命。箱式變壓器越來越多的被應用于電力行業，這種箱式變壓器結構簡單，缺少監控設置，變壓器的工作狀態缺少監測；同時，箱式變壓器內部溫度、濕度環境會影響變壓器的運行。

目前國內外對于變壓器的狀態監測，多采用局部放電監測、超聲定位、絕緣油色譜分析等技術檢測內部放電和絕緣狀況。但每年定期的油樣抽取不能為判斷變壓器的真正安全狀態提供有意義的信息。為了提高智能電網安全穩定水平和電網設備管理效益，需要加強和提升變壓器的監控能力。

技術實現要素：

針對現有技術的不足，本發明提供了一種變壓器監測系統及監測方法，該監測系統利用了氣體色譜檢測技術、多頻超聲檢測技術等多種技術對變壓器進行檢測，提高了故障診斷的準確性，并且可以及時分析出變壓器的故障類型。

本發明解決技術問題采用如下技術方案：

本發明提供了一種變壓器監測系統，包括變壓器，為變壓器提供220v電壓的供電模塊，還包括低壓側電壓采集模塊、高壓側電壓采集模塊、氣體色譜監測模塊、微處理器、通訊模塊、多頻超聲波傳感器、數據庫；

其中，低壓側電壓采集模塊，用于采集變壓器低壓側的電壓信息；

高壓側電壓采集模塊，用于采集變壓器高壓側的電壓信息；

氣體色譜檢測模塊，用于對變壓器油中甲烷、乙炔所占總烴的含量進行檢測；

多頻超聲波傳感器，采用多頻超聲波對變壓器油進行檢測并獲得多組頻率不同的超聲波參數；

微處理器，用于接收多頻超聲波傳感器獲得的超聲波參數，進行計算處理并獲得超聲波參數的特征值，與變壓器油參數建立聯系，并將計算獲得的超聲波參數特征值與數據庫中的標準特征值進行對比以確定變壓器的運行狀態；

通訊模塊，用于將低壓側電壓采集模塊、高壓側電壓采集模塊、氣體色譜檢測模塊、多頻超聲波傳感器檢測到的低壓側的電壓信息、高壓側的電壓信息、變壓器油中的氣體的含量、超聲波參數通過無線網絡傳輸到數據庫中。

優選地，所述監測系統還包括：功率控制模塊，用于根據變壓器的類型和容量選擇合適的功率信號指令，產生需要的載波脈沖信號。

優選地，所述監測系統還包括：超聲波發射模塊，用于將功率控制模塊產生的載波脈沖信號進行升壓處理得到大功率的輸出信號，發射合適的多頻超聲波。

優選地，所述監測系統還包括：多個溫度傳感器，安裝于變壓器的頂層和底層，用于測量頂層和底層的油溫。

優選地，所述監測系統還包括：報警模塊，與所述微處理器連接，用于當低壓側的電壓信息異常、高壓側的電壓信息異常、檢測到的甲烷和乙炔總量超出總烴的80%、變壓器的運行狀態異常時，發出警示燈和報警聲。

優選地，所述微處理器確定的變壓器運行狀態包括運行正常、過熱性故障、變壓器過載、短路故障、放電故障。

本發明還提供了一種變壓器的監測方法，包括如下步驟：

（1）供電模塊啟動，為變壓器提供220v的電壓；低壓側電壓采集模塊采集變壓器低壓側的電壓信息，高壓側電壓采集模塊采集變壓器高壓側的電壓信息；氣體色譜檢測模塊對變壓器油中甲烷、乙炔占總烴的含量進行檢測；溫度傳感器測量頂層和底層的油溫；

（2）功率控制模塊根據變壓器的類型和容量選擇合適的功率信號指令，產生需要的載波脈沖信號；超聲波發射模塊將產生的載波脈沖信號進行升壓處理得到大功率的輸出信號，發射合適的多頻超聲波；多頻超聲波傳感器對變壓器油進行檢測并獲得多組頻率不同的超聲波參數并傳輸給微處理器；

（3）微處理器接收多頻超聲波傳感器獲得的超聲波參數，進行計算處理并獲得超聲波參數的特征值，與變壓器油參數建立聯系，并將計算獲得的超聲波參數特征值與數據庫中的標準特征值進行對比以確定變壓器的運行狀態；

（4）當低壓側的電壓信息異常、高壓側的電壓信息異常、檢測到的甲烷和乙炔總量超出總烴的80%、變壓器的運行狀態異常時，報警模塊會發出警示燈和報警聲；

（5）通訊模塊將低壓側電壓采集模塊、高壓側電壓采集模塊、氣體色譜檢測模塊、多頻超聲波傳感器檢測到的低壓側的電壓信息、高壓側的電壓信息、變壓器油中的氣體的含量、超聲波參數傳輸到數據庫中。

優選地，所述運行狀態包括運行正常、過熱性故障、變壓器過載、短路故障、放電故障。

與現有技術相比，本發明具有如下有益效果：

（1）本發明的變壓器監測系統，利用了電壓采集技術、氣體色譜檢測技術、多頻超聲檢測技術等多種技術對變壓器進行檢測，提高了故障診斷的準確性，并且可以及時分析出變壓器的故障類型，保障了用電安全。

（2）本發明的變壓器監測系統，氣體色譜檢測模塊用于對變壓器油中甲烷、乙炔所占總烴的含量進行檢測，當變壓器內部發生過熱性故障時，變壓器油會分解產生大量的甲烷和乙烯，甲烷和乙炔的總量會不斷升高，二者所占比例也會不斷升高，配合溫度傳感器，可以及時確定熱源故障點，便于采取措施。

（3）本發明的變壓器監測系統，功率控制模塊、超聲波發射模塊、多頻超聲波協同作用，可發出多種頻率不同的超聲波信號對變壓器油進行檢測，采集到的大量超聲波參數進行分析處理后與變壓器油參數建立聯系，確定變壓器的多種故障類型。

（4）本發明的變壓器監測系統，報警模塊在當低壓側的電壓信息異常、高壓側的電壓信息異常、檢測到的甲烷和乙炔總量超出總烴的80%、變壓器的運行狀態異常時，均發出警示燈和報警聲，便于在監測時出現疏忽，聽到報警聲后采取措施。

附圖說明

圖1為本發明實施例的一種變壓器監測系統的結構示意圖；

圖2為本發明實施例的一種變壓器監測方法的流程框圖。

具體實施方式

下面將結合本發明的附圖，對本發明的技術方案進行清楚、完整地描述。這里將詳細地對示例性實施例進行說明，其示例表示在附圖中。下面的描述涉及附圖時，除非另有表示，不同附圖中的相同數字表示相同或相似的要素。以下示例性實施例中所描述的實施方式并不代表與本發明相一致的所有實施方式。相反，它們僅是與如所附權利要求書中所詳述的、本發明的一些方面相一致的裝置和方法的例子。

實施例1.

如圖1所示，本實施例的一種變壓器監測系統，包括變壓器1，為變壓器提供220v電壓的供電模塊2，還包括低壓側電壓采集模塊3、高壓側電壓采集模塊4、氣體色譜監測模塊5、微處理器6、通訊模塊7、多頻超聲波傳感器8、數據庫9、功率控制模塊10、超聲波發射模塊11、溫度傳感器12、報警模塊13。

具體地，低壓側電壓采集模塊3用于采集變壓器低壓側的電壓信息，高壓側電壓采集模塊4用于采集變壓器高壓側的電壓信息。

氣體色譜檢測模塊5，用于對變壓器油中甲烷、乙炔所占總烴的含量進行檢測。當變壓器內部發生過熱性故障時，變壓器油會分解產生大量的甲烷和乙烯，甲烷和乙炔的總量會不斷升高，二者所占比例也會不斷升高，配合溫度傳感器，可以及時確定熱源故障點，便于采取措施。

功率控制模塊10，用于根據變壓器的類型和容量選擇合適的功率信號指令，產生需要的載波脈沖信號。超聲波發射模塊11，用于將功率控制模塊產生的載波脈沖信號進行升壓處理得到大功率的輸出信號，發射合適的多頻超聲波。多頻超聲波傳感器8，采用多頻超聲波對變壓器油進行檢測并獲得多組頻率不同的超聲波參數。該多頻超聲波技術可發出多種頻率不同的超聲波信號對變壓器油進行檢測，采集到的大量超聲波參數進行分析處理后與變壓器油參數建立聯系，確定變壓器的多種故障類型

微處理器6，用于接收多頻超聲波傳感器獲得的超聲波參數，進行計算處理并獲得超聲波參數的特征值，與變壓器油參數建立聯系，并將計算獲得的超聲波參數特征值與數據庫9中的標準特征值進行對比以確定變壓器的運行狀態。具體地，通過分析軟件對超聲波參數進行分析，得出變壓器油的水分含量、擊穿電壓、體積電阻率、油界面張力等參數，并將這些參數與數據庫中數據進行對比，從而判斷變壓器的運行狀態。所述運行狀態包括運行正常、過熱性故障、變壓器過載、短路故障、放電故障。

通訊模塊7，用于將低壓側電壓采集模塊3、高壓側電壓采集模塊4、氣體色譜檢測模塊5、多頻超聲波傳感器8檢測到的低壓側的電壓信息、高壓側的電壓信息、變壓器油中的氣體的含量、超聲波參數通過無線網絡傳輸到數據庫中。

報警模塊13與所述微處理器6連接，用于當低壓側的電壓信息異常、高壓側的電壓信息異常、檢測到的甲烷和乙炔總量超出總烴的80%、變壓器的運行狀態異常時，發出警示燈和報警聲。

如圖2所示，本實施的監測系統的監測方法，包括如下步驟：

（1）供電模塊啟動，為變壓器提供220v的電壓；低壓側電壓采集模塊采集變壓器低壓側的電壓信息，高壓側電壓采集模塊采集變壓器高壓側的電壓信息；氣體色譜檢測模塊對變壓器油中甲烷、乙炔占總烴的含量進行檢測；溫度傳感器測量頂層和底層的油溫；

（2）功率控制模塊根據變壓器的類型和容量選擇合適的功率信號指令，產生需要的載波脈沖信號；超聲波發射模塊將產生的載波脈沖信號進行升壓處理得到大功率的輸出信號，發射合適的多頻超聲波；多頻超聲波傳感器對變壓器油進行檢測并獲得多組頻率不同的超聲波參數并傳輸給微處理器；

（3）微處理器接收多頻超聲波傳感器獲得的超聲波參數，進行計算處理并獲得超聲波參數的特征值，與變壓器油參數建立聯系，并將計算獲得的超聲波參數特征值與數據庫中的標準特征值進行對比以確定變壓器的運行狀態；

（4）當低壓側的電壓信息異常、高壓側的電壓信息異常、檢測到的甲烷和乙炔總量超出總烴的80%、變壓器的運行狀態異常時，報警模塊會發出警示燈和報警聲；

（5）通訊模塊將低壓側電壓采集模塊、高壓側電壓采集模塊、氣體色譜檢測模塊、多頻超聲波傳感器檢測到的低壓側的電壓信息、高壓側的電壓信息、變壓器油中的氣體的含量、超聲波參數傳輸到數據庫中。

本發明的變壓器監測系統，利用了電壓采集技術、氣體色譜檢測技術、多頻超聲檢測技術等多種技術對變壓器進行檢測，提高了故障診斷的準確性，并且可以及時分析出變壓器的故障類型，保障了用電安全。

以上所述僅是本發明的優選實施方式，本發明的保護范圍并不僅局限于上述實施例，凡屬于本發明思路下的技術方案均屬于本發明的保護范圍。應當指出，對于本技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明原理前提下的若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應視為本發明的保護范圍。