干式变压器智能化监测装置的制作方法

测量装置的制造及其应用技术1.本实用新型涉及干式变压器智能化监测装置。背景技术：2.干式变压器被广泛应用于电力系统、铁路系统、石油系统等系统中，其运行状态、绝缘性能等直接影响系统的运行安全可靠性。变压器的一次故障会带来巨大的经济损失和高昂的维护成本，因此对干式变压器进行实时监测，能够及时发现早期隐患，避免突发事故，提高系统设备监管的技术水平。干式变压器的局部放电、过压、欠压、过载等因素均会导致变压器故障，但现有的干式变压器监测设备功能较单一，无法满足干式变压器全面实时监测的要求，针对以上情况，需要一种干式变压器智能化监测装置，装置可获取多种关键状态参数，实现全面实时监测干式变压器运行状态，保证电网系统安全经济运行，收获良好的经济效益和社会效益。技术实现要素：3.本实用新型所要解决的技术问题总的来说是提供一种干式变压器智能化监测装置。4.为解决上述问题，本实用新型所采取的技术方案是：5.一种干式变压器智能化监测装置，包括6.机箱外壳，采用绝缘材质；7.安装板，设置在机箱外壳中，作为电器件的载体；8.防水接头，设置在机箱外壳一侧，与安装板上的电器件电连接；9.电器件包括绝缘监测、控制及通讯模块、光纤测温模块及电压电流检测模块；10.绝缘监测、控制及通讯模块具备局放信号采集通道，局放信号采集通道电连接对应的局放传感器，以采集干式变压器不同部位的局放信号，实时监测变压器绝缘状态，同时实现故障定位；11.绝缘监测、控制及通讯模块包括电源模块及数字处理控制单元；数字处理控制单元电连接有通讯单元、铁心测温单元、节点控制单元及信号调理单元；信号调理单元电连接有超声射频处理单元；12.其中，电源模块，用于将输入的220v交流电转换成5v与3.3v直流电；13.数字处理控制单元，用于对电源模块、信号调理单元、超声射频处理单元、铁心测温单元、通讯单元及节点控制单元的控制及数据的采集、处理、分析；14.信号调理单元，用于将接入后采集到的局部放电信号进行滤波放大器及ad转换单元后输入到数字处理控制单元；超声射频处理单元，用于监测干式变压器的绝缘状态；铁心测温单元，用于监测干式变压器铁心温度；通讯单元，包括无线通信模块和/或有线通讯模块，将经过数字处理控制单元处理的采集数据上传至后台系统和/或云平台进行直观显示；节点控制单元具有输入通道与输出通道，用于输入风机状态，输出通道用于控制风机或报警。15.作为上述技术方案的进一步改进：16.绝缘监测、控制及通讯模块还预留了i/o口和ad通道，i/o口用于外接烟雾传感器，以监测干式变压器是否烧毁，ad通道用于外接振动传感器，用于监测干式变压器内部部件是否松动；17.绝缘监测、控制及通讯模块预留的485接口，以电连接光纤测温模块，用于监测干式变压器绕组温度；18.电压电流检测模块，采用电压电流采集电路板，并与绝缘监测、控制及通讯模块通过插针连接，用于监测干式变压器低压侧的三相电压、三相电流、三相功率因数和负荷电流。19.电源模块取自干式变压器的低压侧，配套有电源指示灯；20.超声射频处理单元，采用2-6通道独立设计，外接多组安装在干式变压器不同部位的复合式局放传感器；21.绝缘监测、控制及通讯模块外接高频脉冲电流传感器，用于监测干式变压器的绝缘状态；采集信号输入信号调理单元，信号输入端经信号调理单元放大、滤波处理后由高速ad转换单元转换成数字信号，最终由数字处理控制单元完成局部放电数值处理及显示、波形显示；22.铁心测温单元包括4-8路测温点，外接4-8路pt100测温。23.处理完成的温度数据经绝缘监测、控制及通讯模块的spi口输入至数字处理控制单元，完成铁心温度数值处理及显示；24.光纤测温模块具有多个通道，对应多个光纤绕组温度传感器，光纤绕组温度传感器的光纤温度探头通过预留绝缘管安装在变压器上，用于监测高压三相绕组温度及低压三相绕组温度；25.光纤测温模块采集到的绕组温度信号经rs-485接口输入至数字处理控制单元进行处理及显示工作；26.电压电流检测模块，采集干式变压器低压侧的三相电压信号、三相电流信号和一路负荷电流信号，通过电压电流检测模块内置的三相电能专用计量芯片处理后经spi口输入至数字处理控制单元，完成三相电压信号、三相电流信号、三相功率因数和负荷电流信号的数值处理及显示；电压电流检测模块包括采用差分输入接线方式的电流采集通道和/或电压采集通道。27.电流采集通道包括进行采样的电流互感器l1、电阻r1-r4、电容c1-c3；28.电流互感器l1两端分别通过电阻r2、电阻r3接地，电阻r2、电阻r3对输入信号进行分压处理；电流互感器l1一端通过电阻r1后分两路，一路通过电容c1接地，另一路输出，电流互感器l1另一端通过电阻r4后分两路，一路通过电容c2接地，另一路输出；在电阻r4输出端与电阻r1输出端之间并接隔离电容c3；电阻r2、r3对输出取样电压分压；电阻r1、r4及电容c1、c2构成的抗混叠滤波器，抗混叠滤波器对输出取样电流分压滤波后得到电流通道采样信号。29.电压采集通道包括电阻r5-r9，电容c4-c6，及电流互感器t1；30.电压信号经与电流互感器t1初级线圈串接电阻r9转换为输入电流，输入电流通过电流互感器t1变换后，经电流互感器t1次级线圈输出，电流互感器t1次级线圈输出电流经分压电阻r6、r7分压后，经电阻r5、r8及电容c4、c5构成的抗混叠滤波器滤波后得到电压通道采样信号。31.故障指示灯，电连接电源模块，当温度或局部放电超过预警值，故障指示灯导通点亮，故障指示灯电连接后台系统，节点控制单元输出控制信号开启风机进行散热降温。32.电压电流检测模块具有三相电能计量芯片。33.干式变压器智能化监测装置主要适用于干式变压器的在线监测及评估诊断，其抗干扰能力强，检测灵敏度高，测量准确，能够全面实时获取干式变压器运行状态下的电压、电流、绕组温度、铁心温度、局部放电信号等多种关键状态参数，实现对干式变压器运行状态的全面实时监测和状态评估，以及对风机的控制，并能够科学有效的评估干式变压器的健康状态、绝缘性能等技术指标。本实用新型设计合理、成本低廉、结实耐用、安全可靠、操作简单、省时省力、节约资金、结构紧凑且使用方便。附图说明34.图1是本实用新型的打开后结构组成示意图。35.图2是本实用新型的干式变压器智能化监测装置原理图。36.图3是本实用新型的电流采集通道原理图。37.图4是本实用新型的电压采集通道原理图。38.图5是本实用新型的具体电路原理图。具体实施方式39.干式变压器智能化监测装置能够全面实时监测干式变压器的运行状态，如图1-5所示，本实用新型包括40.机箱外壳1，采用绝缘材质；41.安装板2，设置在机箱外壳1中，作为电器件的载体；42.防水接头3，设置在机箱外壳1一侧，与安装板2上的电器件电连接；43.电器件包括绝缘监测、控制及通讯模块4、光纤测温模块5(型号tsmd-51-2或tsd6100-2)及电压电流检测模块6(型号tsmd-51-3或tsd6100-3)；44.绝缘监测、控制及通讯模块4(型号tsmd-51-1或tsd6100-1)具备7个独立的局放信号采集通道，局放信号采集通道电连接对应的局放传感器，以采集干式变压器不同部位的局放信号，实时监测变压器绝缘状态，同时实现故障定位，其中，3个超声波通道的检测频带范围为20～60khz，3个射频通道的检测频带范围为1～10mhz，1个高频电流通道的检测频带范围为3～30mhz；45.绝缘监测、控制及通讯模块4包括电源模块、数字处理控制单元、信号调理单元、超声射频处理单元、铁心测温单元、通讯单元及节点控制单元；46.其中，电源模块，用于将输入的220v交流电转换成5v与3.3v直流电供芯片使用；数字处理控制单元用于对电源模块、信号调理单元、超声射频处理单元、铁心测温单元、通讯单元及节点控制单元的控制及数据的采集、处理、分析；信号调理单元，用于将接入后采集到的局部放电信号进行滤波放大器及ad转换单元后输入到数字处理控制单元；超声射频处理单元，用于监测干式变压器的绝缘状态；铁心测温单元，用于监测干式变压器铁心温度；通讯单元，包括无线通信模块和/或有线通讯模块，将经过数字处理控制单元处理的采集数据上传至后台系统和/或云平台进行直观显示；节点控制单元具有输入通道与输出通道，用于输入风机状态，输出通道用于控制风机或报警。47.绝缘监测、控制及通讯模块4还预留了两组i/o口和1路ad通道，两组i/o口用于外接烟雾传感器，以监测干式变压器是否烧毁，避免火灾，1路ad通道用于外接振动传感器，用于监测干式变压器内部部件是否松动，防止干式变压器松动故障。48.光纤测温模块5，与绝缘监测、控制及通讯模块4预留的485接口连接，用于监测干式变压器绕组温度。49.电压电流检测模块6，采用电压电流采集电路板，并与绝缘监测、控制及通讯模块4通过插针连接，用于监测干式变压器低压侧的三相电压、三相电流、三相功率因数和负荷电流。50.该装置结构设计小型化，可直接就地安装在干式变压器的夹件上。装置外壳能够防止外力的冲击，并具备很好的电磁兼容特性。51.工作原理：干式变压器智能化监测装置获取干式变压器运行状态下的电压、电流、绕组温度、铁心温度、局部放电信号等多种关键状态参数，融合多参量数据进行评估诊断，全面实时监测干式变压器的运行状态，通过rs-485总线和移动4g无线网络实现监测装置数据的互联互通。监测装置采用多种监测手段，结合干式变压器的特性参数设计、结构等、出厂试验数据、实时运行数据,实现对干式变压器的运行状态和健康状态的综合评估。干式变压器智能化监测装置的工作原理如图3所示。52.电源取自干式变压器的低压侧，设备运行正常后外壳上的电源指示灯点起，监测装置的各个功能模块开始采集处理工作。53.超声射频处理单元，采用6通道独立设计，外接多组安装在不同部位的复合式局放传感器，绝缘监测、控制及通讯模块4可以外接1路高频脉冲电流传感器，用于监测干式变压器的绝缘状态，经传感器采集到的3路射频信号、3路超声信号和1路高频电流信号传输到监测装置绝缘监测、控制及通讯模块4的信号调理单元(型号tsd6100-5)，信号输入端经信号调理单元放大、滤波处理后由高速ad转换单元转换成数字信号，最终由数字处理控制单元完成局部放电数值处理及显示、波形显示等工作。54.铁心测温单元包括4-8路测温点，可外接4-8路pt100测温。4-8个铁心温度传感器采集到的温度信号通过4-8个独立通道传输至铁心测温单元的测温芯片进行处理，处理完成的温度数据经绝缘监测、控制及通讯模块4的spi口输入至数字处理控制单元，完成铁心温度数值处理及显示。55.光纤测温模块5中包括6个通道，对应6个光纤绕组温度传感器，光纤温度探头通过预留绝缘管安装在变压器上，其中3个用于监测高压三相绕组温度，3个用于监测低压三相绕组温度。光纤测温模块5采集到的绕组温度信号经绝缘监测、控制及通讯模块4预留的rs-485接口输入至数字处理控制单元进行相应的处理及显示工作。56.干式变压器低压侧的三相电压信号、三相电流信号和一路负荷电流信号输入到电压电流检测模块6进行采集，通过三相电能专用计量芯片(型号ade9078或tsd6100-4)处理后经绝缘监测、控制及通讯模块4的spi口输入至数字处理控制单元，完成三相电压信号、三相电流信号、三相功率因数和负荷电流信号的数值处理及显示。电压电流检测模块6中电流、电压采集通道均采用抗干扰性能良好的差分输入接线方式，电流采集通道的原理图如图3所示，0～5a的电流信号通过电流互感器l1进行采样，由r2、r3电阻分压得到取样电压，经r1、r4、c1、c2构成的抗混叠滤波器滤波后得到电流通道采样信号。电压采集通道的原理图如图4所示，0～400v的电压信号经r9转换为电流，通过电流互感器t1变换后，由r6、r7电阻分压得到取样电压，经r5、r8、c4、c5构成的抗混叠滤波器滤波后得到电压通道采样信号。57.最后，经绝缘监测、控制及通讯模块4中的数字处理控制单元采集处理完成的射频信号、超声波信号、高频电流信号、铁心温度、绕组温度、三相电压、三相电流、三相功率因数和负荷电流等信号数据，通过绝缘监测、控制及通讯模块4中的通讯单元传输至后台系统上进行直观显示。在实时监测干式变压器运行状态的同时，后台系统还会结合变压器设计参数、结构参数、试验数据完成对干式变压器健康状态的综合评估诊断。若温度或局部放电超过预警值，外壳上的故障指示灯则会亮起，同时后台系统也会做出相应的预警提醒，绝缘监测、控制及通讯模块4的节点控制单元输出控制信号开启风机进行散热降温。58.本实用新型将射频信号、超声波信号、高频电流信号、铁心温度、绕组温度、三相电压、三相电流、三相功率因数和负荷电流信号进行数据融合，综合判断干式变压器的运行状态。59.电压电流检测模块6具有三相电能计量芯片，以进行数据采集和处理，通过spi口输入至绝缘监测、控制及通讯模块4。60.本实用新型通讯完全满足无线网络的相关标准，利用4g、lora等无线数据通讯可自动组网，方便与后台实现数据互联和共享。61.本实用新型绕组的光纤测温模块5包括6个通道，对应6个光纤绕组温度传感器，光纤温度探头通过预留绝缘管安装在变压器上，3个用于监测高压三相绕组温度，3个用于监测低压三相绕组温度。62.本实用新型充分描述是为了更加清楚的公开，而对于现有技术就不再一一列举。最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；作为本领域技术人员对本实用新型的多个技术方案进行组合是显而易见的。而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型实施例技术方案的精神和范围。









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