变压器负荷监测及寿命评估系统的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种变压器负荷监测及寿命评估系统，包括硬件和软件两部分，所述硬件包括ARM处理器、高速USB接口、液晶显示屏、大容量存储模块、WCMDA/GSM模块、物理层芯片、以太网接口、串口转并口芯片、光耦隔离芯片、继电器输出接点、带磁耦隔离的485通讯芯片、485通讯口、AD磁耦隔离芯片、16位AD采集芯片、电压和电流信号采集接点和温度信号采集接点，所述软件包括拓扑管理、配置管理、告警管理、安全管理和系统管理。本发明通过对变压器的运行负荷进行实时预测，既有利于实现变压器动态智能增容，产生巨大的经济效益和社会效益，又能实时保护变压器、有效地延长其实际使用寿命，防范变压器可能出现的损坏风险。
【专利说明】变压器负荷监测及寿命评估系统
【技术领域】
[0001]本发明涉及电力监控及检测，具体是一种变压器负荷监测及寿命评估系统。
【背景技术】
[0002]近年来，随着我国工业经济的快速发展，对电力需求高速增长，电力供应严重超负荷，变压器事故率也逐年增加。据统计，2008年度国家电网公司系统变压器共发生非计划停运259次，比2007年增加7次，非计划停运时间超过500小时次数比2007年增加19次。由设计、制造质量和老化等设备自身原因造成的非计划停运共计92台次，其中设备老化引起的为39台次，占设备原因引起非停的42%。根据国际大电网会议对部分国家输变电设备使用寿命的统计，目前变压器设备平均使用寿命在40?45年。2005年以来，国家电网公司110(66)kV及以上变压器共退役1199台，占在运变压器总规模的6.4%左右，退役变压器平均运行寿命为18.1年。根据国家电网公司对运行超过20年的老旧变压器类设备情况的统计，截止2008年底，公司系统110 (66) kV及以上电压等级运行超过20年的在运变压器共1220台，容量为62748.4MVA，占在运变压器总数的5.69%。由于实际运行情况及负荷变化的差异，这些变压器实际剩余寿命差别较大。有些绝缘状况良好，具备继续服役的能力；有些老化程度严重，需要得到及时的维护或更换。为了避免盲目更换带来巨大的经济损失，以及无依据继续运行造成的安全隐患，有必要利用现代技术和分析手段对在役变压器的剩余寿命进行评估，实现变压器在确保安全运行可靠性前提下最大限度地延长其使用寿命。
[0003]由于对电力需求的不断增加，输变电线路增容技术的不断推广，输变电设备的增容问题被广泛关注。然而，出于安全考虑，电力变压器作为输变电的核心设备，其正常运行容量都远低于额定容量，尤其是电压等级高、容量大的变压器被限定在小于50%额定容量的范围内运行。限制提高变压器利用率的主要因素是由于变压器内部绕组热点温度或温升超限而导致的绝缘材料的迅速老化，所以通过对变压器内部温度的实时监测，不但可以判断变压器过负荷运行能力，还可以以此为判据控制变压器冷却装置的运行，使变压器达到节能增效运行的效果。
【发明内容】
[0004]本发明的目的在于提供一种变压器负荷监测及寿命评估系统，旨在实时保护变压器并有效延长其实际使用寿命。
[0005]为实现上述目的，本发明提供如下技术方案:
一种变压器负荷监测及寿命评估系统，包括硬件和软件两部分，所述硬件包括ARM处理器、高速USB接口、液晶显示屏、大容量存储模块、WCMDA/GSM模块、物理层芯片、以太网接口、串口转并口芯片、光耦隔离芯片、继电器输出接点、带磁耦隔离的485通讯芯片、485通讯口、AD磁耦隔离芯片、16位AD采集芯片、电压和电流信号采集接点和温度信号采集接点，所述ARM处理器为硬件的核心，所述ARM处理器分别与高速USB接口、液晶显示屏、大容量存储模块、WCMDA/GSM模块、物理层芯片、串口转并口芯片、带磁耦隔离的485通讯芯片和AD磁耦隔离芯片连接，所述物理层芯片与以太网接口连接，所述串口转并口芯片与光耦隔离芯片连接，所述光耦隔离芯片与继电器输出接点连接，所述带磁耦隔离的485通讯芯片与485通讯口连接，所述AD磁耦隔离芯片与2个16位AD采集芯片连接，其中I个16位AD采集芯片与电压和电流信号采集接点连接，另一个16位AD采集芯片与温度信号采集接点连接，所述软件包括拓扑管理、配置管理、告警管理、安全管理和系统管理。
[0006]作为本发明进一步的方案:所述高速USB接口用作对外数据接口 ；所述大容量存储模块用于存储监测装置运算的历史数据；所述液晶显示屏用于显示变压器的实时运行数据；所述带磁耦隔离的485通讯口用来向上位机传送计算结果、从远动系统采集变压器的电压、电流、上油口温度和下油口温度参数；所述以太网接口用来给供电局的在线监测平台直接传送数据；所述WCDMA/GSM模块用于把监测装置计算出来的数据通过3G/2G无线网络直接传送给供电局的在线监测平台；所述电压和电流信号采集接点采集4-20mA或0-5V的标准信号；所述温度信号采集接点采集变压器的上油口温度和下油口温度；所述继电器输出接点用于控制冷却器风扇或外部报警输出。
[0007]作为本发明进一步的方案:所述拓扑管理用于显示各个监控对象设备的地理信息和拓扑结构；所述配置管理用于展示管理对象类层次关系，展示管理对象的配置信息，实时数据，历史数据，修改新增删除管理对象；所述告警管理用于展示管理对象告警信息，设置告警规则；所述安全管理提供用户管理和角色管理相关安全操作；所述系统管理提供系统相关的操作。
[0008]与现有技术相比，本发明的有益效果是:
1.基于电热路模型对变压器的负荷进行实时预测与评估；
2.采用变压器热点温度及负载量化计算变压器剩余寿命的方法；
3.考虑了环境因素对变压器的散热影响，以提高本发明计算的准确性；
4.本发明有利于实现变压器动态智能增容，产生巨大的经济效益和社会效益；
5.变压器寿命实时评估，既实时保护变压器、有效地延长其实际使用寿命，又可防范变压器可能出现的损坏风险。
【专利附图】
【附图说明】
[0009]图1是变压器负荷监测及寿命评估系统的硬件结构图；
图2是变压器负荷监测及寿命评估系统的软件结构图；
图3是变压器负荷监测及寿命评估系统的工作原理图。
【具体实施方式】
[0010]下面将结合本发明实施例及附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0011]请参阅图1-图2，本发明实施例中，一种变压器负荷监测及寿命评估系统，包括硬件和软件两部分，所述硬件包括ARM处理器、高速USB接口、液晶显示屏、大容量存储模块、WCMDA/GSM模块、物理层芯片、以太网接口、串口转并口芯片、光耦隔离芯片、继电器输出接点、带磁耦隔离的485通讯芯片、485通讯口、AD磁耦隔离芯片、16位AD采集芯片、电压和电流信号采集接点和温度信号采集接点，所述ARM处理器为硬件的核心，所述ARM处理器分别与高速USB接口、液晶显示屏、大容量存储模块、WCMDA/GSM模块、物理层芯片、串口转并口芯片、带磁耦隔离的485通讯芯片和AD磁耦隔离芯片连接，所述物理层芯片与以太网接口连接，所述串口转并口芯片与光耦隔离芯片连接，所述光耦隔离芯片与继电器输出接点连接，所述带磁耦隔离的485通讯芯片与485通讯口连接，所述AD磁耦隔离芯片与2个16位AD采集芯片连接，其中I个16位AD采集芯片与电压和电流信号采集接点连接，另一个16位AD采集芯片与温度信号采集接点连接，所述软件包括拓扑管理、配置管理、告警管理、安全管理和系统管理。
[0012]所述高速USB接口用作对外数据接口 ；所述大容量存储模块用于存储监测装置运算的历史数据；所述液晶显示屏用于显示变压器的实时运行数据；所述带磁耦隔离的485通讯口用来向上位机传送计算结果、从远动系统采集变压器的电压、电流、上油口温度和下油口温度参数；所述以太网接口用来给供电局的在线监测平台直接传送数据；所述WCDMA/GSM模块用于把监测装置计算出来的数据通过3G/2G无线网络直接传送给供电局的在线监测平台；所述电压和电流信号采集接点采集4-20mA或0-5V的标准信号；所述温度信号采集接点采集变压器的上油口温度和下油口温度；所述继电器输出接点用于控制冷却器风扇或外部报警输出。
[0013]所述拓扑管理用于显示各个监控对象设备的地理信息和拓扑结构，并注明一些常用信息，如名称，状态，告警等；所述配置管理用于展示管理对象类层次关系，展示管理对象的配置信息，实时数据，历史数据，修改新增删除管理对象；所述告警管理用于展示管理对象告警信息，设置告警规则；所述安全管理提供用户管理和角色管理相关安全操作；所述系统管理提供系统相关的操作，如日志管理、个性化管理、备份数据等操作。
[0014]请参阅图3，一种变压器负荷监测及寿命评估系统通过变压器的一些基本运行数据和现场环境参数来对变压器的运行负荷进行实时预测，同时基于变压器热路模型计算出来的热点温度和负荷，再考虑变压器的结构及绝缘材料类型和变压器的历史运行数据来计算出变压器剩余寿命。
[0015]本发明具有以下特点:
1.基于电热路模型对变压器的负荷进行实时预测与评估；
2.采用变压器热点温度及负载量化计算变压器剩余寿命的方法；
3.考虑了环境因素对变压器的散热影响，以提高本发明计算的准确性；
4.本发明有利于实现变压器动态智能增容，产生巨大的经济效益和社会效益；
5.变压器寿命实时评估，既实时保护变压器、有效地延长其实际使用寿命，又可防范变压器可能出现的损坏风险。
[0016]对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。
[0017]此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
【权利要求】
1.一种变压器负荷监测及寿命评估系统，其特征在于，包括硬件和软件两部分，所述硬件包括ARM处理器、高速USB接口、液晶显示屏、大容量存储模块、WCMDA/GSM模块、物理层芯片、以太网接口、串口转并口芯片、光耦隔离芯片、继电器输出接点、带磁耦隔离的485通讯芯片、485通讯口、AD磁耦隔离芯片、16位AD采集芯片、电压和电流信号采集接点和温度信号采集接点，所述ARM处理器为硬件的核心，所述ARM处理器分别与高速USB接口、液晶显示屏、大容量存储模块、WCMDA/GSM模块、物理层芯片、串口转并口芯片、带磁耦隔离的485通讯芯片和AD磁耦隔离芯片连接，所述物理层芯片与以太网接口连接，所述串口转并口芯片与光耦隔离芯片连接，所述光耦隔离芯片与继电器输出接点连接，所述带磁耦隔离的485通讯芯片与485通讯口连接，所述AD磁耦隔离芯片与2个16位AD采集芯片连接，其中I个16位AD采集芯片与电压和电流信号采集接点连接，另一个16位AD采集芯片与温度信号采集接点连接，所述软件包括拓扑管理、配置管理、告警管理、安全管理和系统管理。
2.根据权利要求1所述的变压器负荷监测及寿命评估系统，其特征在于，所述高速USB接口用作对外数据接口 ；所述大容量存储模块用于存储监测装置运算的历史数据；所述液晶显示屏用于显示变压器的实时运行数据；所述带磁耦隔离的485通讯口用来向上位机传送计算结果、从远动系统采集变压器的电压、电流、上油口温度和下油口温度参数；所述以太网接口用来给供电局的在线监测平台直接传送数据；所述WCDMA/GSM模块用于把监测装置计算出来的数据通过3G/2G无线网络直接传送给供电局的在线监测平台；所述电压和电流信号采集接点采集4-20mA或0-5V的标准信号；所述温度信号采集接点采集变压器的上油口温度和下油口温度；所述继电器输出接点用于控制冷却器风扇或外部报警输出。
3.根据权利要求1所述的变压器负荷监测及寿命评估系统，其特征在于，所述拓扑管理用于显示各个监控对象设备的地理信息和拓扑结构；所述配置管理用于展示管理对象类层次关系，展示管理对象的配置信息，实时数据，历史数据，修改新增删除管理对象；所述告警管理用于展示管理对象告警信息，设置告警规则；所述安全管理提供用户管理和角色管理相关安全操作；所述系统管理提供系统相关的操作。
【文档编号】H02J13/00GK104283311SQ201410496330
【公开日】2015年1月14日 申请日期:2014年9月25日 优先权日:2014年9月25日
【发明者】钱之银 申请人:上海海能信息科技有限公司