高压变压器在线监测系统技术方案

本发明专利技术公开了一种高压变压器在线监测系统，涉及配电设备在线监测技术领域。本发明专利技术采用变压器整体状态在线监测的技术方法，解决了传统监测方式部件零散、浪费资源多、结构复杂的技术问题，达到了通过单片机单元统一监测、集成化管理节约资源、监测方式简单有效的技术效果；采用GPRS无线通信的技术方法，解决了传统监测方式通信系统布线困难、易受环境影响的技术问题，达到了无线远程监测、受环境影响小的技术效果；采用多种高性能传感器的技术设计，解决了传统监测方法不精准、误差大的技术问题，达到了监测系统精准监测、误差小的技术效果；采用了绕组变形频率响应分析法，达到了精准监测绕组变形程度的技术效果。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及配电设备在线监测
，尤其涉及高压变压器在线监测系统。
技术介绍
目前,我国变电站电气设备的主要检修工作仍是定期进行预防性试验,根据其结果参数来判断电力设备的运行状态,进而确定电力设备是否可以继续运行。长期以来,我国在计划检修中浪费了大量的人力、物力和财力,同时还造成了相当的停电损失以及设备寿命的降低。随着当今科学技术的飞速发展,电力系统的大容量化、高电压化、结构复杂化将是必然趋势,因此对电力系统安全可靠性指标的要求也将越来越高。这种传统的试验与诊断方法已经渐渐跟不上发展的需要,用状态检修取代传统的定期检修方式已经是发展的必然趋势。高压断路器是发电厂和变电所配电装置中必不可少的设备,针对高压断路器的状态监测为实现由计划检修到状态检修的转变创造了有利条件。对高压断路器的的在线监测与故障诊断,随着计算机技术、信号处理、人工智能和传感技术的快速发展,已经成为可能。目前,电力系统各个单位正致力于将高压断路器由计划检修向状态检修转变,根据设备的实际状态进行维修。这种方法能够及时发现高压断路器的缺陷,减少设备预防性试验次数,降低了检修的工作量、事故的发生率及停电次数。这确保了高压断路器的安全、可靠运行,提高电力系统运行的可靠性。以在线监测为依据的实时状态监测维修逐步取代以预防性试验为主的预测维修,这无论在理论,还是在实际中都具有重大的价值。只有通过相应的在线监测系统,提供可靠、准确的状态监测信息,才是状态检修的坚实基础。。
技术实现思路
本专利技术的目的在于针对现有技术的不足之处，提供一种高压变压器在线监测系统，以解决传统监测方式部件零散、浪费资源多、结构复杂、通信系统布线困难、易受环境影响、不精准、误差大的技术问题。为实现上述目的，本专利技术所采用的技术方案是：一种高压变压器在线监测系统，包括变压器、Internet网络、监测单元、监测总站与GPRS网络；监测单元输入侧连接变压器，监测单元输出侧连接有通信单元，监测单元通过通信单元连接GPRS网络，GPRS网络与Internet网络交互，Internet网络上连接有服务器，监测总站通过服务器连接Internet网络；监测单元包括MCU单元、监测模块和电源模块；MCU单元一侧I/O连接有多个数据缓存器，监测模块通过数据缓存器与MCU单元通信，MCU单元另一侧串口连接有调制串口，MCU单元控制有指示灯，通信单元连接在MCU单元的串口上；电源模块连接MCU单元的电压输入端；进一步优化本技术方案，所述的通信单元包括GPRS模块和天线，MCU单元连接GPRS模块的信号输入端，GPRS模块的信号输出端连接有天线，电源模块连接GPRS模块的电源输入端；进一步优化本技术方案，所述的电源模块包括整流模块和太阳能板；太阳能板连接整流模块的输入端一侧，整流模块输出端的另一侧连接有UPS电源；进一步优化本技术方案，所述的整流模块包括变压器T1、整流桥D1、78L12芯片、LM2576芯片与LM117芯片，电源模块输出端包括+12V、+5V、+3.3V三个电压等级，电源模块为MCU单元和GPRS模块提供+5V电压；进一步优化本技术方案，所述的监测模块包括油中气体监测模块、油温监测模块、绕组变形监测模块和线路电压/流监测模块；监测模块包括油中气体监测模块、油温监测模块、绕组变形监测模块和线路电压/流监测模块的输出端连接数据锁存器；进一步优化本技术方案，所述的绕组变形监测模块包括扫频信号发生器和双通道数据采集卡，扫频信号发生器连接变压器的一个绕组，双通道数据采集卡的两个输入端分别连接变压器的两个绕组，双通道数据采集卡的输出端连接数据锁存器；进一步优化本技术方案，所述的线路电压/流监测模块包括电压互感器、电流互感器和放大电路；电流互感器和电压互感器的输入端连接变压器绕组，电流互感器和电压互感器的输出端连接放大电路的输入端，放大电路的输出端连接有A/D转换器A，线路电压/流监测模块通过A/D转换器A连接数据锁存器；进一步优化本技术方案，所述的油温监测模块包括气体萃取与分离单元、气体检测单元；变压器中含有油体，变压器中的油体连接气体萃取与分离单元的输入端；气体检测单元的输入端连接气体萃取与分离单元的输出端，气体检测单元的输出端连接有A/D转换器B，油温监测模块通过A/D转换器B连接数据锁存器；进一步优化本技术方案，所述的MCU单元为ATmega128单片机，GPRS模块为EM310GSM模块，A/D转换器A和A/D转换器B为ADC0809转换器，数据锁存器为74LS373模块；进一步优化本技术方案，所述的GPRS模块的TXD管脚连接MCU单元的RXD0管脚，GPRS模块的RXD管脚连接MCU单元的TXD0管脚；数据锁存器的数据输出端连接MCU单元的PD口，数据锁存器的使能端连接MCU单元的PA口。与现有技术相比，本专利技术具有以下优点：1、使用ATmega128单片机作为主控单元，集成了较大容量的存储器和丰富强大的硬件接口电路,具有极高性能价格比；2、ADC0809具有高速、高精度、低温漂、优秀的长期精度和可重复性、低功耗的特性；3、EM310芯片内嵌TCP/IP协议；支持多链接，提供ACK应答，提供大容量缓存；4、电源模块采用UPS电源和太阳能板双供电的方式，节约资源，且保证了系统的用电可靠性。附图说明图1是本专利技术信息传输流程图；图2是监测单元结构示意图；图3是通信模块结构示意图；图4是电源模块结构示意图；图5是监测模块结构示意图；图6是绕组变形监测模块结构示意图；图7是线路电压/流监测模块结构图；图8是油中气体监测模块结构图；图9是单片机单元电路结构图图10是A/D转换器电路结构图；图11是放大电路结构图；图12是数据锁存器电路结构图；图13是GPRS模块电路结构图；图14是整流模块电路结构图。图中，1、变压器；2、监测单元；3、通信单元；4、GPRS网络；5、Internet网络；6、服务器；7、监测总站；21、MCU单元；22、电源模块；23、调制串口；24、指示灯；25、监测模块；26、数据锁存器；31、GPRS模块；32、天线；41、太阳能板；42、整流模块；43、UPS电源；51油中气体监测模块；52、油温监测模块；53、绕组变形监测模块；54、线路电压/流监测模块；61、扫频信号发生器；62、双通道数据采集卡；71、A/D转换器A；72、电压互感器；73、电流互感器；74、放大电路；81、油体；82、气体萃取与分离单元；83、气体检测单元；84、A/D转换器B。具体实施方式为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面结合具体实施方式并参照附图，对本专利技术进一步详细说明。应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本专利技术的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本专利技术的概念。具体实施方式一：结合图1-14所示，一种高压变压器在线监测系统，包括变压器1、Internet网络5、监测单元2、监测总站7与GPRS网络4；监测单元2输入测连接变压器1，监测单元2输出侧连接有通信单元3，监测单元2通过通信单元3连接GPR4S网络4，GPRS网络与Internet网络5交互，Internet网络5上连接有服务器本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高压变压器在线监测系统，其特征在于：包括变压器(1)、Internet网络(5)、监测单元(2)、监测总站(7)与GPRS网络(4)；监测单元(2)输入侧连接变压器(1)，监测单元(2)输出侧连接有通信单元(3)，监测单元(2)通过通信单元(3)连接GPRS网络(4)，GPRS网络(4)与Internet网络(5)交互，Internet网络(5)上连接有服务器(6)，监测总站(7)通过服务器(6)连接Internet网络(5)；监测单元(2)包括MCU单元(21)、监测模块(25)和电源模块(22)；MCU单元(21)一侧I/O连接有多个数据缓存器(26)，监测模块(25)通过数据缓存器(26)与MCU单元(21)通信，MCU单元(21)另一侧串口连接有调制串口(23)，MCU单元(21)控制有指示灯(24)，通信单元(3)连接在MCU单元(21)的串口上；电源模块(22)连接MCU单元(21)的电压输入端。

【技术特征摘要】
1.一种高压变压器在线监测系统，其特征在于：包括变压器(1)、Internet网络(5)、监测单元(2)、监测总站(7)与GPRS网络(4)；监测单元(2)输入侧连接变压器(1)，监测单元(2)输出侧连接有通信单元(3)，监测单元(2)通过通信单元(3)连接GPRS网络(4)，GPRS网络(4)与Internet网络(5)交互，Internet网络(5)上连接有服务器(6)，监测总站(7)通过服务器(6)连接Internet网络(5)；监测单元(2)包括MCU单元(21)、监测模块(25)和电源模块(22)；MCU单元(21)一侧I/O连接有多个数据缓存器(26)，监测模块(25)通过数据缓存器(26)与MCU单元(21)通信，MCU单元(21)另一侧串口连接有调制串口(23)，MCU单元(21)控制有指示灯(24)，通信单元(3)连接在MCU单元(21)的串口上；电源模块(22)连接MCU单元(21)的电压输入端。2.根据权利要求1所述的高压变压器在线监测系统，其特征在于：通信单元(3)包括GPRS模块(31)和天线(32)，MCU单元(21)连接GPRS模块(31)的信号输入端，GPRS模块(31)的信号输出端连接有天线(32)，电源模块(22)连接GPRS模块(31)的电源输入端。3.根据权利要求1所述的高压变压器在线监测系统，其特征在于：电源模块(22)包括整流模块(42)和太阳能板(41)；太阳能板(41)连接整流模块(42)的输入端一侧，整流模块(42)输出端的另一侧连接有UPS电源(43)。4.根据权利要求3所述的高压变压器在线监测系统，其特征在于：整流模块(42)包括变压器T1、整流桥D1、78L12芯片、LM2576芯片与LM117芯片，电源模块(22)输出端包括+12V、+5V、+3.3V三个电压等级，电源模块(22)为MCU单元(21)和GPRS模块(31)提供+5V电压。5.根据权利要求1所述的高压变压器在线监测系统，其特征在于：监测模块(25)包括油中气体监测模块(51)、油温监测模块(52)、绕组变形监测模块(53)和线路电压/流监测模块(54)；油中气体监测模块(51)、油温监测模块(52)...

【专利技术属性】
技术研发人员：何勤刚，杨庆河，李俊芳，高越，高峰，赵鑫，刘雅男，刘振华，韩兵，李凤贤，马劲松，李保水，刘聪，王兴鹏，马先超，崔功文，王永东，李雷，李伟，弭连忠，赵文，乔世菊，张芳，
申请(专利权)人：国网山东省电力公司章丘市供电公司，
类型：发明
国别省市：山东;37