一种基于振动的变压器在线监测装置的制作方法

本实用新型涉及变压器技术领域，特别是一种变压器在线监测装置。

背景技术：

21世纪以来，我国电力建设进入快速发展时期，成绩斐然。其中，电网发展速度飞猛进，发电装机容量大幅增长，电力变压器在电力系统中承担着电压变换、电能分配和转移的任务，其作为电力系统中最基本的组成设备，是电力系统安全、可靠运行的保证。

然而，变压器在长期运行过程中，容易出现故障和事故，从有关变压器事故的历年统计结果中可以看出，变压器铁心和绕组是引起故障较多的部件。早期的变压器设备检修采用故障检修模式，对变压器铁心及绕组状态的检测也仅在变压器故障停运后的故障检修中进行，是一种故障发生后的被动防御模式，属于离线检测法，不能提早发现变压器缺陷。变压器铁心和绕组振动的在线监测作为电力系统状态检修的一种重要手段，对降低变压器的安全隐患、提高变压器的运行水平具有重大意义。

技术实现要素：

本实用新型需要解决的技术问题是提供一种变压器在线监测装置，通过监测变压器运行过程中的震动情况来判断变压器的运行状态，对提早发现变压器缺陷提供依据。

为解决上述技术问题，本实用新型所采取的技术方案如下。

一种基于振动的变压器在线监测装置，包括扁平状壳体，壳体的侧壁上设置有加速度传感器，壳体内设置有单片机、供电电源、SD卡和信号发送器，壳体的前面板上设置有显示单元、报警单元、指示单元和操作单元，操作单元连接在供电电源与单片机之间，单片机的输入端连接加速度传感器的输出端，单片机的输出端分别与显示单元、报警单元、指示单元、SD卡和信号发送器的受控端连接。

上述一种基于振动的变压器在线监测装置，所述壳体的左右两侧分别设置一方便将壳体安装在被测变压器上的凹槽。

上述一种基于振动的变压器在线监测装置，所述显示单元包括显示屏，显示屏包括LCD圆形显示屏和LCD矩形显示屏；所述报警单元包括扬声器；所述指示单元包括电源指示灯、工作指示灯、故障指示灯以及充电指示灯，操作单元为电源开关。

上述一种基于振动的变压器在线监测装置，所述供电电源采用可充电锂电池供电，可充电锂电池电源设置在壳体内，并通过与壳体相扣合的电源电池盖固定。

上述一种基于振动的变压器在线监测装置，所述壳体侧壁上设置有为可充电锂电池充电的USB充电口。

由于采用了以上技术方案，本实用新型所取得技术进步如下。

本实用新型安装在变压器表面，不影响变压器的正常运行，具有较大的实用性；通过监测变压器运行过程中的震动情况来判断变压器的运行状态，对提早发现变压器缺陷提供依据。本实用新型相对于传统的吊罩检查，可以节省大量的人力、物力以及时间；同时还避免了吊罩检查前变压器停运而给电网运行带来不稳定的状况发生。

附图说明

图1是本实用新型的电路框图；

图2是本实用新型的表面视图；

图3是本实用新型的纵剖面构造图；

图4是本实用新型的内部结构示意图；

图5是本实用新型所述显示屏控制电路的电路图。

其中：1.扬声器，2.LCD圆形显示屏，3.左凹槽，4.电源指示灯，5.电源开关，6.工作指示灯，7.故障指示灯，8.LCD矩形显示屏，9.充电指示灯，10.加速度传感器，11.右凹槽，12.USB充电口，13.电源电池盖，14.单片机。

具体实施方式

下面将结合附图和具体实施例对本实用新型进行进一步详细说明。

一种基于振动的变压器在线监测装置，包括扁平状壳体，壳体的侧壁上设置有加速度传感器，壳体内设置有单片机、供电电源、SD卡和信号发送器，壳体的前面板上设置有显示单元、报警单元、指示单元和操作单元，各部件之间的连接关系如图1所示，操作单元连接在供电电源与单片机之间，单片机的输入端连接加速度传感器的输出端，单片机的输出端分别与显示单元、报警单元、指示单元、SD卡和信号发送器的受控端连接。

壳体的左侧开设有左凹槽3，右侧开设有右凹槽4，如图2所示，方便将本实用新型安装到变压器上，对变压器的振动情况进行检测。

显示单元包括显示屏，报警单元包括扬声器1，指示单元包括电源指示灯4、工作指示灯6、故障指示灯7以及充电指示灯9，操作单元包括电源开关5，上述各器件均设置在壳体的前面板上，如图2所示。其中，电源开关5用于控制装置电源的通断，电源指示灯4用于指示电源工作状态，工作指示灯6用于指示装置的工作状态，故障指示灯7和扬声器1用于发出故障报警，充电指示灯9则用于指示充电状态。

显示屏包括LCD圆形显示屏2和LCD矩形显示屏8；LCD圆形显示屏2用于显示部分参数信息及指标是否正常，单片机将信号收集后，通过LCD矩形显示屏8显示，便于实现人机交互功能。本实施例中的LCD显示屏通过显示屏控制电路与单片机的输出端连接，显示屏控制电路的主芯片采用RA8875芯片，其电路图如图5所示。

供电电源采用可充电锂电池供电，可充电锂电池电源设置在壳体内，并通过与壳体相扣合的电源电池盖13固定。本实用新型的壳体侧壁上设置了USB充电口12，如图3所示，用于为可充电锂电池充电，当然亦可采用USB直接供电。

加速度传感器安装在壳体的侧壁上，如图2和图3所示，用于对变压器的振动状态进行实时监测，并将检测得到的数据通过串口传输给单片机。本实施例中，加速度传感器10采用JY901B加速度传感器，具有体积小，硬件开销低，抗干扰能力强，精度高的特点，测量数据经过软件参数校准，数据抗干扰能力强。

单片机设置在壳体内，用于分析采集到的数据频谱，进行特征提取，判断各项数据是否正常，并实现对整个装置的控制。单片机的GPIO接口与扬声器1和LCD显示屏的受控端相连。本实施例中，单片机采用STM32F403系列，是32位ARM微控制器，内核为Cortex-M4，使用大容量芯片以及使用3路USART 串口，3路I²C通信口，满足信号的采集。

SD卡和信号发送器均设置在壳体内，其中SD卡用于存储单片机运行数据；信号发送器则用于将单片机中转换后的数据传输至后台，本实施例中，信号发送器采用NRF24L01信号发送器。

变压器表面振动信号受运行电压和负载电流等运行数据的多重复杂影响，可视为表征变压器运行状态的多元时间序列，本实用新型基于多元时间序列的变压器异常检测算法，通过分析该多元时间序列之间的内在关系和规律，基于多元时间序列预测和相似度分析设计异常检测模型，可以有效的检测变压器的振动状态异常，进而进行报警。