干式变压器实时在线监测装置制造方法
专利名称:干式变压器实时在线监测装置制造方法
【专利摘要】本实用新型公开一种干式变压器实时在线监测装置，主要由温度采集电路、温度调理电路、电压互感器、电压信号调理电路、电流互感器、电流信号调理电路、数据采集芯片、开关量驱动电路、风机、摄像头、图像处理芯片和网络路由控制电路组成。本实用新型既可以监测变压器绕组温度，还可以及时发现可能引起干式变压器绕组温度升高的变压器绕组工作电流，还可以及时视频了解变压器室内部温湿度参数、变压器室内部现场环境视频，而且所有检测数据和监控视频均可通过特别增设的网络路由控制电路经以太网实时上传远程服务器，实现干式变压器工作状态可视实时在线监测和故障报警，为提高供电可靠性提供了现代化的管理手段。
【专利说明】干式变压器实时在线监测装置
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及配电网安全监控【技术领域】，具体涉及一种干式变压器实时在线监测装置。
【背景技术】
[0002]在变压器运行中，如果遇到短路、过载、环境温度过高或冷却通风不够等情况时，就会使变压器过热。对于干式变压器，其热平衡性能差，绕组温度超过绝缘耐受温度使绝缘破坏，是导致变压器不能正常工作的主要原因。因此，对变压器绕组的运行温度进行监测、驱动风机实现强迫风冷及报警控制是十分重要的。
[0003]随着区域变电站深入负荷中心，供电半径缩小，更多的干式变压器已进入居民区，实时监测干式变压器运行状态对配电网的安全运行有重要意义。目前干式变压器在实际应用中没有专门的在线监测装置，主要采用配置干式变压器温度控制器(仪)来监控变压器的工作，其采用Pt-1OO铂热电阻进行温度采样，所监测目标只有变压器绕组温度参数。由于配电网内所安装的干式变压器存在分布多样、相互间距离远的特点，所以，目前干式变压器所带温度控制器仅仅具有温度现场监测功能，而无法满足远距离多套干式变压器在线工作状况的集中监控要求。
实用新型内容
[0004]本实用新型所要解决的技术问题是现有干式变压器无法满足远距离和多套干式变压器在线工作状况的集中监控的不足，提供一种干式变压器实时在线监测装置。
[0005]为解决上述问题，本实用新型是通过以下技术方案实现的:
[0006]一种干式变压器实时在线监测装置，主要由温度采集电路、温度调理电路、电压互感器、电压信号调理电路、电流互感器、电流信号调理电路、数据采集芯片、开关量驱动电路、风机、摄像头、图像处理芯片和网络路由控制电路组成；其中网络路由控制电路包括以太网络交换芯片、以太网控制器、微控制器和存储器。温度采集电路与干式变压器的热电阻相接，温度采集电路的输出端经温度调理电路与数据采集芯片的第一数据输入端相连；电压互感器并接在干式变压器的绕组上，电压互感器的输出端经电压信号调理电路与数据采集芯片的第二数据输入端相连；电流互感器串接在干式变压器的绕组上，电流互感器的输出端经电流信号调理电路与数据采集芯片的第三数据输入端相连；数据采集芯片的控制输出端经开关量驱动电路与干式变压器的风机相连。数据采集芯片的数据输出端连接以太网控制器的第一数据输入端；摄像头安装在干式变压器室内，并朝向干式变压器；摄像头的输出端经图像处理芯片与以太网控制器的第二数据输入端相连。微控制器的一端连接存储器，另一端则经过以太网控制器与以太网络交换芯片相连；以太网络交换芯片与外部以太网相接。
[0007]上述方案所述温度采集电路与干式变压器的热电阻采用热电阻三线制接法相接。
[0008]所述干式变压器实时在线监测装置还进一步包括风机电流采集电路，该风机电流采集电路接在干式变压器的风机上，风机电流采集电路的输出端与数据采集芯片的第四数据输入端相连。
[0009]与现有技术相比，本实用新型既可以监测变压器绕组温度，还可以及时发现可能引起干式变压器绕组温度升高的变压器绕组工作电流，还可以及时视频了解变压器室内部温湿度参数、变压器室内部现场环境视频，而且所有检测数据和监控视频均可通过特别增设的网络路由控制电路经以太网实时上传远程服务器，实现干式变压器工作状态可视实时在线监测和故障报警，为提高供电可靠性提供了现代化的管理手段。
【附图说明】
[0010]图1为一种干式变压器实时在线监测装置原理框图。
[0011]图2为干式变压器实时在线监测装置的网络连接拓扑图。
【具体实施方式】
[0012]一种干式变压器实时在线监测装置，如图1所示，主要由温度采集电路、温度调理电路、电压互感器、电压信号调理电路、电流互感器、电流信号调理电路、风机电流采集电路、数据采集芯片、开关量驱动电路、风机、摄像头、图像处理芯片和网络路由控制电路组成。其中网络路由控制电路包括以太网络交换芯片、以太网控制器、微控制器和存储器。温度采集电路与干式变压器的热电阻相接，为了提高温度采集精度，所述温度采集电路与干式变压器的热电阻采用热电阻三线制接法相接。温度采集电路的输出端经温度调理电路与数据采集芯片的第一数据输入端相连。电压互感器并接在干式变压器的绕组上，电压互感器的输出端经电压信号调理电路与数据采集芯片的第二数据输入端相连。电流互感器串接在干式变压器的绕组上，电流互感器的输出端经电流信号调理电路与数据采集芯片的第三数据输入端相连。风机电流采集电路接在干式变压器的风机上，风机电流采集电路的输出端与数据采集芯片的第四数据输入端相连。数据采集芯片的控制输出端经开关量驱动电路与干式变压器的风机相连。数据采集芯片的数据输出端连接以太网控制器的第一数据输入端。摄像头安装在干式变压器室内，并朝向干式变压器，摄像头的输出端经图像处理芯片与以太网控制器的第二数据输入端相连。微控制器的一端连接存储器，另一端则经过以太网控制器与以太网络交换芯片相连。以太网络交换芯片与外部以太网相接。
[0013]干式变压器的运行状态主要通过测量热电阻的温度、风机工作电流、绕组的工作电流和电压来实现；变压器的运行环境则通过设置摄像机来实现，所有数据和实时图像信号均由我们设计的网络监测控制器采用TCP/IP协议通过网络上传到监控中心。
[0014]温度采集电路通过对干式变压器的铂电阻进行采样，经换算后得出变压器温度，并与预定值比较做出相应的动作。此外，控制器还实时将变压器的温度值和运行状态等数据通过以太网接口上传到上位机界面显示。温度测量利用变压器绕组内预埋的铂热电阻Pt-1OO作为温度传感器(精度高、稳定性好)，测量电路可采用热电阻的三线制接法。干式变压器温度在O?200°C范围，分辨率要求为0.1°C，则至少需要12位AD转换器。体现干式变压器运行状态的风机工作电流、绕组的工作电流和电压则通过风机电流采集电路、电流互感器和电压互感器来实现采集。数据采集芯片采用C8051F040(或STM32F40)系列单片机，因为其集成了 12位ADC、以太网10/100M MAC模块等，它的特点是低成本、低功耗、高性能、性价比高，完全能满足本项运行状态数据的采集和上传需求。
[0015]实时图像处理芯片采用海思半导体的Hi3512专业高端SOC芯片，Hi3512是基于ARM9处理器内核以及视频硬件加速引擎的高性能通信媒体处理器，具有高集成，可编程，支持H.264和MJPEG等多协议的优点，其中视频处理单元可以支持H.264MainProfi Ie、Baseline、Profile, MJPEG, JPEG等多种协议实施编解码；支持[email protected]，支持最大300万像素的JPEG抓拍等功能。Η?3512丰富的外围接口方便满足设备规格需求，能充分满足干式变压器现场环境高质量的图像获取。
[0016]网络路由控制电路以S3C2440X微处理器为核心，外扩存储器、以太网控制器、交换控制器、配以必要的调试接口、电源电路和时钟发生电路构成。S3C2440X微处理器通过系统总线连接FLASH和SDRAM构成存储系统，系统上电后，微处理器从Flash中读取初始化程序，SDRAM为程序运行和数据处理和转发提供临时存储空间。以太网控制芯片经单端口隔离变压器和RJ45接口与互联网相连，并通过MII(独立媒体接口)与交换控制芯片的端口相连，交换控制芯片经过端口隔离变压器和四个RJ-45接口连接数据采集控制器进行数据交换或通过微处理器控制与广域以太网连接。
[0017]根据配电网中的干式变压器的数量配制相应个数的干式变压器实时在线监测装置，即每个干式变压器均安装一个干式变压器实时在线监测装置。数据采集芯片负责收集温度采集电路、电压互感器、电流互感器所采集到的干式变压器自身的温度、电压和电流数据，并将其送入到网络路由控制电路中。此外，数据采集芯片还根据风机电流采集电路采集到的风机电流来实现风机的控制，以通过风机调节干式变压器的温度。与此同时，摄像头将摄取的干式变压器室内的图像送入到网络路由控制电路。网络路由控制电路将上述数据接入到以太网中。这样，处于不同地方的各个配电网监控站便可以通过监控计算机调取上述数据，以实现远程监控。参见图2。
【权利要求】
1.干式变压器实时在线监测装置，其特征在于:主要由温度采集电路、温度调理电路、电压互感器、电压信号调理电路、电流互感器、电流信号调理电路、数据采集芯片、开关量驱动电路、风机、摄像头、图像处理芯片和网络路由控制电路组成；其中网络路由控制电路包括以太网络交换芯片、以太网控制器、微控制器和存储器； 温度采集电路与干式变压器的热电阻相接，温度采集电路的输出端经温度调理电路与数据采集芯片的第一数据输入端相连；电压互感器并接在干式变压器的绕组上，电压互感器的输出端经电压信号调理电路与数据采集芯片的第二数据输入端相连；电流互感器串接在干式变压器的绕组上，电流互感器的输出端经电流信号调理电路与数据采集芯片的第三数据输入端相连；数据采集芯片的控制输出端经开关量驱动电路与干式变压器的风机相连；数据采集芯片的数据输出端连接以太网控制器的第一数据输入端；摄像头安装在干式变压器室内，并朝向干式变压器；摄像头的输出端经图像处理芯片与以太网控制器的第二数据输入端相连；微控制器的一端连接存储器，另一端则经过以太网控制器与以太网络交换芯片相连；以太网络交换芯片与外部以太网相接。2.根据权利要求1所述的一种干式变压器实时在线监测装置，其特征在于:所述温度采集电路与干式变压器的热电阻采用热电阻三线制接法相接。3.根据权利要求1所述的一种干式变压器实时在线监测装置，其特征在于:还进一步包括风机电流采集电路，该风机电流采集电路接在干式变压器的风机上，风机电流采集电路的输出端与数据采集芯片的第四数据输入端相连。
【文档编号】G01R31-00GK204287342SQ201420715377
【发明者】李俊, 黄知超, 肖宏, 唐荣平, 王辉 [申请人]广西电网有限责任公司桂林供电局, 桂林电子科技大学
【专利摘要】本实用新型公开一种干式变压器实时在线监测装置，主要由温度采集电路、温度调理电路、电压互感器、电压信号调理电路、电流互感器、电流信号调理电路、数据采集芯片、开关量驱动电路、风机、摄像头、图像处理芯片和网络路由控制电路组成。本实用新型既可以监测变压器绕组温度，还可以及时发现可能引起干式变压器绕组温度升高的变压器绕组工作电流，还可以及时视频了解变压器室内部温湿度参数、变压器室内部现场环境视频，而且所有检测数据和监控视频均可通过特别增设的网络路由控制电路经以太网实时上传远程服务器，实现干式变压器工作状态可视实时在线监测和故障报警，为提高供电可靠性提供了现代化的管理手段。
【专利说明】干式变压器实时在线监测装置
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及配电网安全监控【技术领域】，具体涉及一种干式变压器实时在线监测装置。
【背景技术】
[0002]在变压器运行中，如果遇到短路、过载、环境温度过高或冷却通风不够等情况时，就会使变压器过热。对于干式变压器，其热平衡性能差，绕组温度超过绝缘耐受温度使绝缘破坏，是导致变压器不能正常工作的主要原因。因此，对变压器绕组的运行温度进行监测、驱动风机实现强迫风冷及报警控制是十分重要的。
[0003]随着区域变电站深入负荷中心，供电半径缩小，更多的干式变压器已进入居民区，实时监测干式变压器运行状态对配电网的安全运行有重要意义。目前干式变压器在实际应用中没有专门的在线监测装置，主要采用配置干式变压器温度控制器(仪)来监控变压器的工作，其采用Pt-1OO铂热电阻进行温度采样，所监测目标只有变压器绕组温度参数。由于配电网内所安装的干式变压器存在分布多样、相互间距离远的特点，所以，目前干式变压器所带温度控制器仅仅具有温度现场监测功能，而无法满足远距离多套干式变压器在线工作状况的集中监控要求。
实用新型内容
[0004]本实用新型所要解决的技术问题是现有干式变压器无法满足远距离和多套干式变压器在线工作状况的集中监控的不足，提供一种干式变压器实时在线监测装置。
[0005]为解决上述问题，本实用新型是通过以下技术方案实现的:
[0006]一种干式变压器实时在线监测装置，主要由温度采集电路、温度调理电路、电压互感器、电压信号调理电路、电流互感器、电流信号调理电路、数据采集芯片、开关量驱动电路、风机、摄像头、图像处理芯片和网络路由控制电路组成；其中网络路由控制电路包括以太网络交换芯片、以太网控制器、微控制器和存储器。温度采集电路与干式变压器的热电阻相接，温度采集电路的输出端经温度调理电路与数据采集芯片的第一数据输入端相连；电压互感器并接在干式变压器的绕组上，电压互感器的输出端经电压信号调理电路与数据采集芯片的第二数据输入端相连；电流互感器串接在干式变压器的绕组上，电流互感器的输出端经电流信号调理电路与数据采集芯片的第三数据输入端相连；数据采集芯片的控制输出端经开关量驱动电路与干式变压器的风机相连。数据采集芯片的数据输出端连接以太网控制器的第一数据输入端；摄像头安装在干式变压器室内，并朝向干式变压器；摄像头的输出端经图像处理芯片与以太网控制器的第二数据输入端相连。微控制器的一端连接存储器，另一端则经过以太网控制器与以太网络交换芯片相连；以太网络交换芯片与外部以太网相接。
[0007]上述方案所述温度采集电路与干式变压器的热电阻采用热电阻三线制接法相接。
[0008]所述干式变压器实时在线监测装置还进一步包括风机电流采集电路，该风机电流采集电路接在干式变压器的风机上，风机电流采集电路的输出端与数据采集芯片的第四数据输入端相连。
[0009]与现有技术相比，本实用新型既可以监测变压器绕组温度，还可以及时发现可能引起干式变压器绕组温度升高的变压器绕组工作电流，还可以及时视频了解变压器室内部温湿度参数、变压器室内部现场环境视频，而且所有检测数据和监控视频均可通过特别增设的网络路由控制电路经以太网实时上传远程服务器，实现干式变压器工作状态可视实时在线监测和故障报警，为提高供电可靠性提供了现代化的管理手段。
【附图说明】
[0010]图1为一种干式变压器实时在线监测装置原理框图。
[0011]图2为干式变压器实时在线监测装置的网络连接拓扑图。
【具体实施方式】
[0012]一种干式变压器实时在线监测装置，如图1所示，主要由温度采集电路、温度调理电路、电压互感器、电压信号调理电路、电流互感器、电流信号调理电路、风机电流采集电路、数据采集芯片、开关量驱动电路、风机、摄像头、图像处理芯片和网络路由控制电路组成。其中网络路由控制电路包括以太网络交换芯片、以太网控制器、微控制器和存储器。温度采集电路与干式变压器的热电阻相接，为了提高温度采集精度，所述温度采集电路与干式变压器的热电阻采用热电阻三线制接法相接。温度采集电路的输出端经温度调理电路与数据采集芯片的第一数据输入端相连。电压互感器并接在干式变压器的绕组上，电压互感器的输出端经电压信号调理电路与数据采集芯片的第二数据输入端相连。电流互感器串接在干式变压器的绕组上，电流互感器的输出端经电流信号调理电路与数据采集芯片的第三数据输入端相连。风机电流采集电路接在干式变压器的风机上，风机电流采集电路的输出端与数据采集芯片的第四数据输入端相连。数据采集芯片的控制输出端经开关量驱动电路与干式变压器的风机相连。数据采集芯片的数据输出端连接以太网控制器的第一数据输入端。摄像头安装在干式变压器室内，并朝向干式变压器，摄像头的输出端经图像处理芯片与以太网控制器的第二数据输入端相连。微控制器的一端连接存储器，另一端则经过以太网控制器与以太网络交换芯片相连。以太网络交换芯片与外部以太网相接。
[0013]干式变压器的运行状态主要通过测量热电阻的温度、风机工作电流、绕组的工作电流和电压来实现；变压器的运行环境则通过设置摄像机来实现，所有数据和实时图像信号均由我们设计的网络监测控制器采用TCP/IP协议通过网络上传到监控中心。
[0014]温度采集电路通过对干式变压器的铂电阻进行采样，经换算后得出变压器温度，并与预定值比较做出相应的动作。此外，控制器还实时将变压器的温度值和运行状态等数据通过以太网接口上传到上位机界面显示。温度测量利用变压器绕组内预埋的铂热电阻Pt-1OO作为温度传感器(精度高、稳定性好)，测量电路可采用热电阻的三线制接法。干式变压器温度在O?200°C范围，分辨率要求为0.1°C，则至少需要12位AD转换器。体现干式变压器运行状态的风机工作电流、绕组的工作电流和电压则通过风机电流采集电路、电流互感器和电压互感器来实现采集。数据采集芯片采用C8051F040(或STM32F40)系列单片机，因为其集成了 12位ADC、以太网10/100M MAC模块等，它的特点是低成本、低功耗、高性能、性价比高，完全能满足本项运行状态数据的采集和上传需求。
[0015]实时图像处理芯片采用海思半导体的Hi3512专业高端SOC芯片，Hi3512是基于ARM9处理器内核以及视频硬件加速引擎的高性能通信媒体处理器，具有高集成，可编程，支持H.264和MJPEG等多协议的优点，其中视频处理单元可以支持H.264MainProfi Ie、Baseline、Profile, MJPEG, JPEG等多种协议实施编解码；支持[email protected]，支持最大300万像素的JPEG抓拍等功能。Η?3512丰富的外围接口方便满足设备规格需求，能充分满足干式变压器现场环境高质量的图像获取。
[0016]网络路由控制电路以S3C2440X微处理器为核心，外扩存储器、以太网控制器、交换控制器、配以必要的调试接口、电源电路和时钟发生电路构成。S3C2440X微处理器通过系统总线连接FLASH和SDRAM构成存储系统，系统上电后，微处理器从Flash中读取初始化程序，SDRAM为程序运行和数据处理和转发提供临时存储空间。以太网控制芯片经单端口隔离变压器和RJ45接口与互联网相连，并通过MII(独立媒体接口)与交换控制芯片的端口相连，交换控制芯片经过端口隔离变压器和四个RJ-45接口连接数据采集控制器进行数据交换或通过微处理器控制与广域以太网连接。
[0017]根据配电网中的干式变压器的数量配制相应个数的干式变压器实时在线监测装置，即每个干式变压器均安装一个干式变压器实时在线监测装置。数据采集芯片负责收集温度采集电路、电压互感器、电流互感器所采集到的干式变压器自身的温度、电压和电流数据，并将其送入到网络路由控制电路中。此外，数据采集芯片还根据风机电流采集电路采集到的风机电流来实现风机的控制，以通过风机调节干式变压器的温度。与此同时，摄像头将摄取的干式变压器室内的图像送入到网络路由控制电路。网络路由控制电路将上述数据接入到以太网中。这样，处于不同地方的各个配电网监控站便可以通过监控计算机调取上述数据，以实现远程监控。参见图2。
【权利要求】
1.干式变压器实时在线监测装置，其特征在于:主要由温度采集电路、温度调理电路、电压互感器、电压信号调理电路、电流互感器、电流信号调理电路、数据采集芯片、开关量驱动电路、风机、摄像头、图像处理芯片和网络路由控制电路组成；其中网络路由控制电路包括以太网络交换芯片、以太网控制器、微控制器和存储器； 温度采集电路与干式变压器的热电阻相接，温度采集电路的输出端经温度调理电路与数据采集芯片的第一数据输入端相连；电压互感器并接在干式变压器的绕组上，电压互感器的输出端经电压信号调理电路与数据采集芯片的第二数据输入端相连；电流互感器串接在干式变压器的绕组上，电流互感器的输出端经电流信号调理电路与数据采集芯片的第三数据输入端相连；数据采集芯片的控制输出端经开关量驱动电路与干式变压器的风机相连；数据采集芯片的数据输出端连接以太网控制器的第一数据输入端；摄像头安装在干式变压器室内，并朝向干式变压器；摄像头的输出端经图像处理芯片与以太网控制器的第二数据输入端相连；微控制器的一端连接存储器，另一端则经过以太网控制器与以太网络交换芯片相连；以太网络交换芯片与外部以太网相接。2.根据权利要求1所述的一种干式变压器实时在线监测装置，其特征在于:所述温度采集电路与干式变压器的热电阻采用热电阻三线制接法相接。3.根据权利要求1所述的一种干式变压器实时在线监测装置，其特征在于:还进一步包括风机电流采集电路，该风机电流采集电路接在干式变压器的风机上，风机电流采集电路的输出端与数据采集芯片的第四数据输入端相连。
【文档编号】G01R31-00GK204287342SQ201420715377
【发明者】李俊, 黄知超, 肖宏, 唐荣平, 王辉 [申请人]广西电网有限责任公司桂林供电局, 桂林电子科技大学
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