本新型涉及變壓器監(jiān)測領(lǐng)域，特別是涉及一種配電變壓器運(yùn)行狀態(tài)的監(jiān)測裝置。

背景技術(shù)：

配電變壓器若是長期處于超過正常功率工作狀態(tài)或負(fù)載不平衡的情況下，造成所述配電變壓器超負(fù)荷運(yùn)行，由此產(chǎn)生過高的溫度將導(dǎo)致絕緣過早老化。當(dāng)所述配電變壓器的絕緣紙板老化后，紙板強(qiáng)度會降低，一旦再次出現(xiàn)過負(fù)荷后，其電磁沖擊力就可能導(dǎo)致絕緣破損，進(jìn)而發(fā)生故障。嚴(yán)重時(shí)可能導(dǎo)致所述配電變壓器燒毀。因此在發(fā)現(xiàn)運(yùn)行溫度超限時(shí)，需要及時(shí)切除部分負(fù)荷，在所述配電變壓器運(yùn)行過程中，若出現(xiàn)所述配電變壓器各分支回路上承載的負(fù)荷嚴(yán)重不平衡時(shí)也會影響到配電網(wǎng)的安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。另外，在所述配電變壓器各分支回路所承載的負(fù)荷均在正常范圍內(nèi)時(shí)，所述配電變壓器自身可能因?yàn)殚L時(shí)間運(yùn)行出現(xiàn)鐵芯和繞組發(fā)生變形、移位或松動以及出現(xiàn)裂紋等情況。在現(xiàn)有技術(shù)中，對于配電變壓器的監(jiān)測是依靠現(xiàn)場巡檢人員去對設(shè)備測試，該方法并不能實(shí)時(shí)了解配電變壓器的情況，因此，不能第一時(shí)間進(jìn)行故障排查。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種配電變壓器運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測裝置，能夠檢測線路負(fù)荷過載或嚴(yán)重不平衡時(shí)，給配電變壓器帶來的安全隱患。在線路負(fù)載正常時(shí)，還能通過器身振動情況來診斷配電變壓器自身有無內(nèi)部安全問題，無需依靠巡檢人員現(xiàn)場進(jìn)行檢查才能得知配電變壓器的運(yùn)行狀態(tài)，能夠?qū)崟r(shí)的檢測配電變壓器的運(yùn)行狀態(tài)，能夠第一時(shí)間進(jìn)行故障排查。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了如下方案：

一種配電變壓器運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測裝置包括有電壓檢測模塊、電流檢測模塊、溫度傳感器、振動傳感器、信號采集模塊、微控制器、通訊模塊、存儲模塊和操作模塊，其中，所述電壓檢測模塊、所述電流檢測模塊、所述溫度傳感器和 所述振動傳感器分別與所述信號采集模塊相連，所述信號采集模塊與微控制器相連，所述微控制器與所述通訊模塊、所述存儲模塊和所述操作模塊相連；

所述電壓檢測模塊包括三個(gè)電壓互感器，分別監(jiān)測并獲取配電變壓器的三相電路中A相、B相、C相的電壓模擬信號；

所述電流檢測模塊包括設(shè)置在所述配電變壓器不同分支回路上不同相線的電流互感器，監(jiān)測并獲取配電變壓器的每一分支回路的電流模擬信號；

所述溫度傳感器，用于測量獲取所述配電變壓器的運(yùn)行溫度和所處環(huán)境溫度；

所述振動傳感器，用于監(jiān)測獲取所述配電變壓器器身各處的振動頻率與幅值。

可選的，所述信號采集模塊由兩個(gè)采集芯片構(gòu)成，一個(gè)是電能測量芯片，一個(gè)是采集卡，其中所述電壓檢測模塊、所述電流檢測模塊、所述溫度傳感器與所述電能測量芯片相連，所述振動傳感器與所述采集卡中間連接了一個(gè)信號調(diào)理器。

可選的，所述微控制器為STM32F103單片機(jī)。

可選的，所述通訊模塊具體用于將配電變壓器每一分支回路的每相電網(wǎng)負(fù)荷參數(shù)、實(shí)際環(huán)境溫度值、實(shí)際運(yùn)行溫度值以及實(shí)際振動頻率與幅值輸送至終端系統(tǒng)。

可選的，所述存儲模塊具體用于存儲配電變壓器每一分支回路的每相電網(wǎng)負(fù)荷參數(shù)、實(shí)際環(huán)境溫度值、實(shí)際運(yùn)行溫度值以及實(shí)際振動頻率與幅值。

可選的，所述操作模塊，操作配電變壓器運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測裝置的運(yùn)行工況，當(dāng)發(fā)現(xiàn)配電變壓器運(yùn)行時(shí)有參數(shù)異常時(shí)，及時(shí)做出相應(yīng)的操作將異常結(jié)果反饋到所述微控制器。

根據(jù)本發(fā)明提供的具體實(shí)施例，本發(fā)明公開了以下技術(shù)效果：通過對電壓電流的監(jiān)測，檢測配電變壓器所承載的負(fù)載分配是否平衡，若發(fā)現(xiàn)所承載負(fù)載分配嚴(yán)重不平衡時(shí)，應(yīng)及時(shí)切掉所承載的多余負(fù)荷，使之盡量維持平衡；通過溫度傳感器測量獲取配電變壓器的運(yùn)行溫度和所處環(huán)境溫度，當(dāng)發(fā)現(xiàn)溫升超 出正常范圍時(shí)，應(yīng)通過操作單元對配電變壓器的運(yùn)行工況進(jìn)行調(diào)控；通過振動傳感器監(jiān)測配電變壓器器身各處的振動頻率與幅值，當(dāng)發(fā)現(xiàn)振動頻率或幅值不在正常范圍時(shí)，可能是配電變壓器因長時(shí)間工作致使器身出現(xiàn)裂紋，或是配電變壓器鐵芯或繞組發(fā)生的變形、移位、松動所引起，可派工作人員前去檢測具體故障。并且能將所出現(xiàn)的故障記錄在存儲單元，形成一專家系統(tǒng)，方便以后出現(xiàn)相似故障時(shí)用作參考。能監(jiān)測線路負(fù)載不均和過載給配電變壓器帶來的安全隱患，也能監(jiān)測器身的內(nèi)部安全隱患。

附圖說明

為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實(shí)施例中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動性的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

圖1為本申請實(shí)施例的配電變壓器檢測裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為本申請實(shí)施例的信號采集模塊的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。

本發(fā)明的目的是提供一種配電變壓器運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測裝置，其中包括有電壓檢測模塊、電流檢測模塊、溫度傳感器、振動傳感器、信號采集模塊、微控制器、通訊模塊、存儲模塊和操作模塊。能監(jiān)測線路負(fù)載不均和過載給配電變壓器帶來的安全隱患，也能監(jiān)測器身的內(nèi)部安全隱患。

為使本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能夠更加明顯易懂，下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說明。

一種配電變壓器運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測裝置，圖1為本申請實(shí)施例的配電變壓器檢測裝置模塊圖，如圖1所示，所述裝置包括有電壓檢測模塊101、電流檢測模 塊102、溫度傳感器103、振動傳感器104、信號采集模塊、微控制器108、通訊模塊109、存儲模塊110和操作模塊111，其中，所述電壓檢測模塊101、所述電流檢測模塊102、所述溫度傳感器103和所述振動傳感器104分別與所述信號采集模塊相連，所述信號采集模塊與微控制器108相連，所述微控制器108與所述通訊模塊109、所述存儲模塊110和所述操作模塊111相連；

所述電壓檢測模塊101包括三個(gè)電壓互感器，分別監(jiān)測并獲取配電變壓器的三相電路中A相、B相、C相的電壓模擬信號；

所述電流檢測模塊102包括設(shè)置在所述配電變壓器不同分支回路上不同相線的電流互感器，監(jiān)測并獲取配電變壓器的每一分支回路的電流模擬信號；

所述溫度傳感器103，用于測量獲取所述配電變壓器的運(yùn)行溫度和所處環(huán)境溫度；

其中，所述溫度傳感器103包括PT100溫度傳感器，其優(yōu)點(diǎn)是制作方便，使用簡單，而且容易替換，此外還有穩(wěn)定性高靈敏度好等特性。根據(jù)引線的不同接法，可將其分為二線制、三線制、四線制PT100溫度傳感器，隨著線制的增加，其測量精度會相應(yīng)變高，在本申請中即采用四線制PT100溫度傳感器。因既要測配電變壓器運(yùn)行溫度，也要測環(huán)境溫度，故需要投入兩個(gè)四線制PT100溫度傳感器。

所述振動傳感器104，用于監(jiān)測獲取所述配電變壓器器身各處的振動頻率與幅值。

其中，振動傳感器104包括三到六個(gè)振動傳感器YT-JB3，分別放置于配電變壓器起身的各處，其振動傳感器優(yōu)點(diǎn)是可靠性強(qiáng)、抗干擾力高、靈敏度高低可調(diào)、外觀小巧，而且安裝調(diào)試方便、信號的后期處理簡單，測量的頻率范圍為0.04—1500HZ。

可選的，圖2為本申請實(shí)施例的信號采集模塊連接關(guān)系圖，如圖2所示，所述信號采集模塊由兩個(gè)采集芯片構(gòu)成，一個(gè)是電能測量芯片106，一個(gè)是采集卡107，其中所述電壓檢測模塊101、所述電流檢測模塊102、所述溫度傳感器103與所述電能測量芯片106相連，所述振動傳感器104與所述采集卡107中間連接了一個(gè)信號調(diào)理器105。

電能測量芯片106可選用電能測量芯片CS5463，電能測量芯片CS5463具有高精度、高性價(jià)比、功耗低的特性。用于接收電壓傳感器、電流傳感器、溫度傳感器傳輸?shù)哪M信號，再將其轉(zhuǎn)換為對應(yīng)的數(shù)字信號。其CS5463芯片包含兩路及以上的模數(shù)轉(zhuǎn)換通道，本申請中采用三條模數(shù)轉(zhuǎn)換通道的CS5463，分別對應(yīng)于電壓互感器、電流互感器和溫度傳感器的接入，從而保證了對三個(gè)模擬信號采樣的同步性，避免了因某一個(gè)采樣值采樣延遲導(dǎo)致的電網(wǎng)負(fù)荷參數(shù)或溫升計(jì)算的延遲和錯(cuò)誤。其中，電網(wǎng)負(fù)荷參數(shù)包括電壓、電流、有功功率、無功功率、視在功率等。

采集卡107可選用PC104采集卡，PC104采集卡由多個(gè)模塊通過針孔結(jié)構(gòu)堆疊而成，形成的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)緊湊，其優(yōu)點(diǎn)有抗沖擊性能好，功耗低，精度高，對于振動信息的采集，是一個(gè)不錯(cuò)的選擇。信號調(diào)理器105將采集到的振動信號中的噪聲等干擾因素過濾掉后，再將其傳送給PC104采集卡。

可選的，與信號采集模塊相連的微控制器108，對收集到的各個(gè)數(shù)字信號進(jìn)行處理，從而得到實(shí)際的配電變壓器每一分支回路的每一相線的電網(wǎng)負(fù)荷參數(shù)、環(huán)境溫度、配電變壓器運(yùn)行溫度以及振動頻率與幅值情況，所述微控制器108可選用STM32F103單片機(jī)，屬于中低端的32位ARM微控制器，其優(yōu)點(diǎn)是運(yùn)行速度快、性價(jià)比高、配置豐富靈活、功耗低等。

可選的，所述通訊模塊109具體用于將配電變壓器每一分支回路的每相電網(wǎng)負(fù)荷參數(shù)、實(shí)際環(huán)境溫度值、實(shí)際運(yùn)行溫度值以及實(shí)際振動頻率與幅值輸送至終端系統(tǒng)。

可選的，所述存儲模塊110具體用于存儲配電變壓器每一分支回路的每相電網(wǎng)負(fù)荷參數(shù)、實(shí)際環(huán)境溫度值、實(shí)際運(yùn)行溫度值以及實(shí)際振動頻率與幅值。

可選的，所述操作模塊111，操作配電變壓器運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測裝置的運(yùn)行工況，當(dāng)發(fā)現(xiàn)配電變壓器運(yùn)行時(shí)有參數(shù)異常時(shí)，及時(shí)做出相應(yīng)的操作將異常結(jié)果反饋到所述微控制器。

通過信息采樣模塊對電壓、電流檢測單元的輸出信號進(jìn)行綜合處理，得到每一分支回路的每一相線的電網(wǎng)負(fù)荷數(shù)字信號；通過對溫度傳感器103的輸出信號進(jìn)行處理，得到運(yùn)行溫度數(shù)字信號與環(huán)境溫度數(shù)字信號；通過對振動傳感 器104的輸出信號經(jīng)信號調(diào)理器除去噪聲等雜音后進(jìn)行處理，得到變壓器器身振動頻率與幅值數(shù)字信號。然后將這些數(shù)字信號均傳送給微控制器108，微控制器108讀取這些數(shù)字信號后，將其轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的實(shí)際值。微控制器108將上述信號傳輸給通訊單元能通過器身振動情況來診斷配電變壓器自身有無內(nèi)部安全問題，無需依靠巡檢人員現(xiàn)場進(jìn)行檢查才能得知配電變壓器的運(yùn)行狀態(tài)，能夠?qū)崟r(shí)的檢測配電變壓器的運(yùn)行狀態(tài)，能夠第一時(shí)間進(jìn)行故障排查反饋至終端，監(jiān)測人員通過分析每一分支實(shí)際電網(wǎng)負(fù)荷參數(shù)，從而算出各條支路所承載的電力負(fù)荷；通過得到的實(shí)際運(yùn)行溫度和環(huán)境溫度，從而算出溫度差，以此判斷配電變壓器溫升是否超出范圍；通過得到的配電變壓器振動頻率與幅值，在終端使用小波算法提取振動信號特征，將不同頻段的振動信號通過小波變換構(gòu)成一個(gè)特征矢量，然后利用支持向量機(jī)(SVM)算法求出各個(gè)頻段能量對應(yīng)的權(quán)重，作為變壓器器身是否故障的依據(jù)。

當(dāng)監(jiān)測人員發(fā)現(xiàn)配電變壓器所承載負(fù)載分配嚴(yán)重不平衡時(shí)，應(yīng)及時(shí)切掉所承載的多余負(fù)荷，使之盡量維持平衡；當(dāng)發(fā)現(xiàn)溫升超出正常范圍時(shí)，應(yīng)通過操作單元對配電變壓器的運(yùn)行工況進(jìn)行調(diào)控；當(dāng)發(fā)現(xiàn)振動頻率或幅值不在正常范圍時(shí)，可能是配電變壓器因長時(shí)間工作致使器身出現(xiàn)裂紋，或是配電變壓器鐵芯或繞組發(fā)生的變形、移位、松動所引起，可派工作人員前去檢測具體故障。并且能將所出現(xiàn)的故障記錄在存儲單元，形成一專家系統(tǒng)，方便以后出現(xiàn)相似故障時(shí)用作參考。

本說明書中各個(gè)實(shí)施例采用遞進(jìn)的方式描述，每個(gè)實(shí)施例重點(diǎn)說明的都是與其他實(shí)施例的不同之處，各個(gè)實(shí)施例之間相同相似部分互相參見即可。

本文中應(yīng)用了具體個(gè)例對本發(fā)明的原理及實(shí)施方式進(jìn)行了闡述，以上實(shí)施例的說明只是用于幫助理解本發(fā)明的方法及其核心思想；同時(shí)，對于本領(lǐng)域的一般技術(shù)人員，依據(jù)本發(fā)明的思想，在具體實(shí)施方式及應(yīng)用范圍上均會有改變之處。綜上所述，本說明書內(nèi)容不應(yīng)理解為對本發(fā)明的限制。