一种电力系统变压器综合监控系统技术方案

一种电力系统变压器综合监控系统，包括基于IEC61850的统一的采用模块化设计的CPU硬件平台、传感器、系统终端、九种监控逻辑设备中至少1种，通过软件配置启动实现相应的相互独立的各个LD的监测功能，分别对变压器进行独立有效的数据采集、由CPU对数据进行集成和处理，实现对电力系统变压器的可配置的综合监控，还设有包括热管理数学模型和油气分析数学模型的专家分析系统。本发明专利技术系统工程应用方便灵活，改变了数据重复采集、缺乏数据集成和处理、缺乏信息交换和共享的现状，有利于从传统的基于制度的定时维护向基于状态的预防性维护转变，显著节省维护成本，且提高变压器的使用寿命，客户可以显著降低采购成本和管理成本。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及变压器，特别是涉及一种电力系统变压器综合监控系统。
技术介绍
变压器在线监测监控是早期及时发现变压器故障，实现基于状态的预防性维护的唯一途径。随着智能电网的发展，变压器的在线监控设备将显得越来越重要。在现有传统变电站中，高压变压器的监控装置包括很多不同功能的智能设备，这些智能设备通常由不同的制造商提供，独立运行，不但提高了用户的采购成本，而且给运行维护人员带来很多不便，显著增加了管理成本。目前尚未见有将冷却控制逻辑设备(Logical Device，缩略词为LD)、绕组热点温度测量LD、电气量记录LD、非电量保护监测LD、铁芯接地电流监测LD、套管绝缘监测LD、有载调压开关(On Load TapeChanger，缩略词为0LTC)监测LD、油中溶解气体监测LD和局部放电监测LD (以下简称变压器监控用九LD)的功能集成在统一的CPU硬件平台，按照国际电工委员会(International Electro technical Commission,缩略词为IEC)颁布的应用于变电站通信网络和系统的国际标准IEC61850统一建模，以实现电力系统变压器综合监控。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是弥补上述现有技术的缺陷，提供一种电力系统变压器综合监控系统。本专利技术的技术问题通过以下技术方案予以解决。这种电力系统变压器综合监控系统，安装在电力变压器旁边，包括基于IEC61850的统一的采用模块化设计的CPU硬件平台、与电力变压器连接提供各种采集数据的相应传感器，以及采用通信协议与远程服务器软件建立数据连接的系统终端，所述系统终端是调度端和通信子站PC机中的一种，安装有远程服务器软件。这种电力系统变压器综合监控系统的特点是设有冷却控制LD、包括绕组热点温度测量模块的绕组热点温度测量LD、包括电气量记录模块的电气量记录LD、包括非电量保护监测模块的非电量保护监测LD、包括铁芯接地电流监测模块的铁芯接地电流监测LD、包括套管绝缘监测模块的套管绝缘监测LD、包括有载调压开关OLTC监测模块的OLTC监测LD、包括油中溶解气体监测模块的油中溶解气体监测LD和包括局部放电监测模块的局部放电监测LD共九种LD由用户根据现场需要和变压器的特点选择配置的其中至少I种，采用各自相应的传感器连接所述CPU，通过软件配置启动实现相应的相互独立的各个LD的监测功能，分别对变压器进行独立有效的数据采集、由所述CPU对数据进行集成和处理，进而实现对电力系统变压器的可配置的综合监控。还设有包括符合IEC60076-7标准的热管理数学模型和符合IEC60599标准的油气分析数学模型的专家分析系统，所述热管理数学模型采用变压器绕组热点温度计算公式间接计算绕组热点温度，所述变压器绕组热点温度计算公式由国际电工委员会的IEC60076-7标准导出，所述油气分析数学模型，包括基于特征气体法和三比值法的油中气体分析方法，所述特征气体法是根据油中气体的主要气体含量和次要气体含量的不同，及时发现变压器内部存在的潜伏性故障并可随时监视故障的发展情况；所述三比值法是通过计算C2H2/C2H4、CH4/H2、C2H4/C2H6的三种比值，根据已知的编码规则和分类方法，查表确定变压器的故障性质。还设有同一时间源对时部件、本地实时数据显示部件，以及组网部件。所述同一时间源对时部件包括采用DS3232SN芯片的RTC实时时钟电路，与现场可编程门阵列(Field Programmable Gate Array，缩略词为FPGA)采集模块通信，在系统处理数据时进行准确对时、存储时间信息和时间同步。所述本地实时数据显示部件包括液晶显示器(Liquid Crystal Display,缩略词为LCD)、指示灯、数字和菜单键、方向键和确认键以及功能键，所述指示灯包括电源指示灯、运行指示灯、异常指示灯和告警指示灯，所述数字和菜单键包括I个菜单键和10个数字键， 所述方向键和确认键包括上、下、左、右四个方向键和I个确认键；所述功能键包括复位键、配置键和返回键。所述组网部件包括采用通讯规约为IEC61850的网口。本专利技术的技术问题通过以下进一步的技术方案予以解决。所述冷却控制LD，其组成包括按照IEC61850-7-4标准定义的以下兼容逻辑节点I) 一个LLNO逻辑节点，用于提供其它逻辑点实例所需要的公有信息；2) 一个LPHD物理设备逻辑节点，用于提供设备整体的信息；3)至少一个CCGR冷却组控制逻辑节点，用于控制冷却设备。所述冷却控制LD，其监控过程如下从温度传感器上采集变压器顶层油温，或采用所述变压器绕组热点温度计算公式间接计算的绕组热点温度，以及从电流传感器上采集负荷电流，形成变压器顶层油温范围或变压器绕组热点温度范围，启动相应的冷却组个数的控制策略，通过接触器和热继电器控制冷却装置，还由客户在软件界面上手动选择输入相应的时间段形成时间范围，启动相应的动冷却组个数的控制策略，通过接触器和热继电器控制冷却装置。所述绕组热点温度测量LD，其组成还包括按照IEC61850-7-4标准定义的以下兼容逻辑节点 I) 一个LPHD物理设备逻辑节点，用于描述本LD的物理信息；2) 一个LPNO逻辑节点，用于提供其它逻辑点实例所需要的公有信息；3) 一个SPTR逻辑节点，用于绕组热点温度计算；或者至少一个STMP逻辑节点用于绕组热点温度的直接测量。所述包括绕组热点温度测量模块的绕组热点温度测量LD，其监控过程如下从温度传感器上采集包括变压器顶层油温或环境温度，结合变压器负荷电流与变压器负荷侧额定电流的比值即变压器负载因素，以及变压器热特性参数，计算绕组热点温度，进行实时显示以及告警输出，变压器热特性参数包括油指数X、绕组指数y、常数kn、常数k21、常数k22、时间常数Ttl、时间常数Tw、损耗比R、热点-顶层油的温度梯度Λ 、额定损耗下顶层油的稳态温升Λ θ 。所述电气量记录LD，其还组成包括按照IEC61850-7-4标准定义的以下兼容逻辑节点I) 一个LPHD物理设备逻辑节点，用于描述本LD的物理信息；2) 一个LPNO逻辑节点，用于提供其它逻辑点实例所需要的公有信息；3) 一个YPTR逻辑节点，用于变压器有功功率、无功功率、视在功率、功率因素、负载率的监测。所述包括电气量记录模块的电气量记录LD，其监控过程如下从互感器上采集包括三相电压、三相电流信号，统计分析计算有功功率、无功功率、视在功率、功率因素和负载率，进行实时显示。所述非电量保护监测LD，其组成还包括按照IEC61850-7-4标准定义的以下兼容逻辑节点I) 一个LPHD物理设备逻辑节点,用于描述本LD的物理信息；2) 一个LPNO逻辑节点，用于提供其它逻辑点实例所需要的公有信息；3)至少一个RBDR逻辑节点，用于重瓦斯、轻瓦斯开关保护动作的监测。所述包括非电量保护监测模块的非电量保护监测LD，其监控过程如下从开关辅助触点上采集包括轻/重瓦斯报警、重瓦斯跳闸的开关动作信号，以及从油位传感器上采集变压器油位信息，进行实时显示以及告警输出。 所述铁芯接地电流监测LD，其组成还包括按照IEC61850-7-4标准定义的以下兼容逻辑节点I) 一个LPHD物理设备逻辑节点，用于描述本LD的物理信息；2) 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电力系统变压器综合监控系统，安装在电力变压器旁边，包括基于IEC?61850的统一的采用模块化设计的CPU硬件平台、与电力变压器连接提供各种采集数据的相应传感器，以及采用通信协议与远程服务器软件建立数据连接的系统终端，所述系统终端是调度端和通信子站PC机中的一种，安装有远程服务器软件，其特征在于：设有冷却控制LD、包括绕组热点温度测量模块的绕组热点温度测量LD、包括电气量记录模块的电气量记录LD、包括非电量保护监测模块的非电量保护监测LD、包括铁芯接地电流监测模块的铁芯接地电流监测LD、包括套管绝缘监测模块的套管绝缘监测LD、包括有载调压开关OLTC监测模块的OLTC监测LD、包括油中溶解气体监测模块的油中溶解气体监测LD和包括局部放电监测模块的局部放电监测LD共九种LD由用户根据现场需要和变压器的特点选择配置的其中至少1种，采用各自相应的传感器连接所述CPU，通过软件配置启动实现相应的相互独立的各个LD的监测功能，分别对变压器进行独立有效的数据采集、由所述CPU对数据进行集成和处理，进而实现对电力系统变压器的可配置的综合监控；还设有包括符合IEC?60076?7标准的热管理数学模型和符合IEC?60599标准的油气分析数学模型的专家分析系统，所述热管理数学模型采用变压器绕组热点温度计算公式间接计算绕组热点温度，所述变压器绕组热点温度计算公式由国际电工委员会的IEC?60076?7标准导出，所述油气分析数学模型，包括基于特征气体法和三比值法的油中气体分析方法，所述特征气体法是根据油中气体的主要气体含量和次要气体含量的不同，及时发现变压器内部存在的潜伏性故障并可随时监视故障的发展情况；所述三比值法是通过计算C2H2/C2H4、CH4/H2、C2H4/C2H6的三种比值，根据已知的编码规则和分类方法，查表确定变压器的故障性质。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：赵忠，黎波，彭锦凤，
申请(专利权)人：深圳市双合电气股份有限公司，
类型：发明
国别省市：