一种应用于变压器高压侧的智能型监测系统及其方法与流程

本申请涉及通信技术领域，尤其是涉及一种应用于变压器高压侧的智能型监测系统及其方法。

背景技术：

变压器是通过交换交流电压、电流而实现交流电能传输的一种静止的电器设备，且变压器是配电线路不可或缺的组成部分。变压器一旦出现故障会导致停电，部分故障会很难查找。

为了在高压线路出现故障后能够得到及时解决，提高供电的稳定性，在我国配电网中，广泛使用在高压侧电缆连接线处加装电流互感器，同时通过传感器对该部位的温度及其电流数据进行监测，再通过无线通讯(比如zigbee、lora、bluetooth等)的方式，将监测到的数据传输至数据集中器，然后数据集中器通过无线(如4g/3g/2g等)或者有线(如rj45/rs485/rs232等)通讯方式上传至数据后台，进行数据的统一管理及其数据分析。

针对上述中的相关技术，发明人认为传感器布置在高压设备上，线路中的谐波等干扰因素容易造成采集数据不准确，从而出现误报警的情形。

技术实现要素：

为了减少误报警的情形，本申请提供了一种应用于变压器高压侧的智能型监测系统及其方法。

第一方面，本申请提供一种应用于变压器高压侧的智能型监测系统，采用如下的技术方案：

一种应用于变压器高压侧的智能型监测系统，包括：

测温模块，用于按照预设的采样周期采集各个变压器高压侧的温度数值；

数据处理模块，与测温模块连接，用于接收各个变压器的温度数值，并分别与温度阈值进行比较，若变压器的温度数值低于温度阈值，则输出正常温度值；若变压器的温度数值超过温度阈值，则输出数据异常信号；

防误报警模块，与数据处理模块连接，用于接收数据异常信号以控制测温模块在同一采样周期内再次采集温度数值，若同一采样周期内的采集次数达到预设的采样次数，则输出报警信号。

通过采用上述技术方案，数据处理模块对接收的温度数值进行处理，判断温度数值是否异常，若温度数值为正常，则将正常温度值传输给数据集中器，便于进行统一管理和分析。防误报警模块在温度数值异常时，控制测温模块在同一采样周期内再次采集温度数值，减少由于线路中的谐波等干扰因素造成的采集数据不准确，从而减少误报警的情形；若同一采样周期内多次采集的温度数据均异常，则输出报警信号，以提醒设备责任人该变压器的监测部位温度出现异常。

可选的，所述智能型监测系统还包括感应取电模块，所述感应取电模块分别与测温模块、数据处理模块和防误报警模块连接；所述感应取电模块包括微功耗开关电源电路，所述微功耗开关电源电路包括双向高压触发二极管、电感l、一级电能储能电路和二级电能储能电路，所述一级电能储能电路的输出端与双向高压触发二极管的一端相连接，所述双向高压触发二极管的另一端与电感l的一端连接，所述电感l的另一端与二级电能储能电路的输入端连接。

通过采用上述技术方案，当一级电能储能电路中储能器件的电压储备达到额定电压后，双向高压触发二极管导通；再通过电感l对二级电能储能电路的储能器件进行储能和降压。即采用简单的双向高压触发二极管配合电容、电感既构成简单的开关电源，达到将高电压的微弱电流转换为低电压的直流电流，从而起到开关电源的作用。利用变压器高压线路自身的电流进行感应取电，能够给智能型监测系统提供更稳定的电能。

可选的，所述感应取电模块还包括电压控制电路，所述微功耗开关电源电路的输出端与电压控制电路的输入端连接，所述电压控制电路包括电压检测芯片u1、控制芯片ldo和二极管d1；所述二极管d1的负极与控制芯片ldo的输入端相连接，所述二极管d1的正极和控制芯片ldo的输出端相连接；所述控制芯片ldo的控制脚与电压检测芯片u1的输出端相连接，所述电压检测芯片u1的输入端与二极管d1的负极相连接。

通过采用上述技术方案，电压检测芯片u1对二级电能储能电路中储能器件的电压储备进行检测，当电压储备达到高限值时，打开控制芯片ldo，让智能型监测系统得到电源；否则，关闭控制芯片ldo。实现大回差电压控制，从而使二级电能储能电路中储能器件的电压能够满足智能型监测系统正常工作。

可选的，所述一级电能储能电路包括滤波电容c1和储能保护单元，所述滤波电容c1与储能保护单元相互并联，所述滤波电容c1的正极与双向高压触发二极管的一端连接。

通过采用上述技术方案，利用变压器高压侧自身的电流进行感应取电，经过整流电路转换后存储至滤波电容中，滤波电容起到预存储的作用，便于滤波电容的电压达到额定电压后，向二级电能储能电路中的储能器件进行充能；储能保护单元可以对滤波电容起到保护作用。

可选的，所述智能型监测系统还包括数据纠错模块，所述数据纠错模块与数据处理模块连接，用于接收正常温度值，并将所述正常温度值通过海明校验法进行校验。

通过采用上述技术方案，由于测温模块工作在强电磁环境中，易发生电磁干扰。正常温度值等数据通讯输送后，经海明校验法可以找出数据中的错误地方，为进一步自动纠错提供了依据。

第二方面，本申请提供一种应用于变压器高压侧的智能型监测方法，采用如下的技术方案：

一种应用于变压器高压侧的智能型监测方法，包括以下步骤：

按照预设的采样周期采集各个变压器高压侧的温度数值；

将各个变压器的温度数值分别与温度阈值进行比较，若变压器的温度数值低于温度阈值，则输出正常温度值；若变压器的温度数值超过温度阈值，则输出数据异常信号；

接收数据异常信号以控制测温模块在同一采样周期内再次采集温度数值，若同一采样周期内的采集次数达到预设的采样次数，则输出报警信号。

通过采用上述技术方案，对接收的温度数值进行处理，判断温度数值是否异常，若温度数值为正常，则将正常温度值传输给数据集中器，便于进行统一管理和分析，且让测温模块进行低功耗睡眠模式，可以减少智能型监测系统的能耗。在温度数值异常时，在同一采样周期内再次采集温度数值，减少由于线路中的谐波等干扰因素造成的采集数据不准确，从而减少误报警的情形；若同一采样周期内多次采集的温度数据均异常，则输出报警信号，以提醒设备责任人该变压器的监测部位温度出现异常。

可选的，所述智能型监测方法采用感应取电模式，包括以下步骤：

从变压器高压侧周围的电场中获取电荷；

将交流电能进行整流变换成直流电能，并在一级电能储能电路的储能器件中进行蓄能；

对一级电能储能电路中储能器件的电压大小进行判断，以实现微功耗开关电源电路的断开和导通；

将一级电能储能电路中储能器件的直流电压输送至二级电能储能电路的储能器件进行蓄能。

通过采用上述技术方案，当一级电能储能电路中储能器件的电压储备达到额定电压后，双向高压触发二极管导通；再通过电感对二级电能储能电路的储能器件进行储能和降压。即采用简单的双向高压触发二极管配合电容、电感既构成简单的开关电源，达到将高电压的微弱电流转换为低电压的直流电流，从而起到开关电源的作用。利用变压器高压线路自身的电流进行感应取电，能够给智能型监测系统提供更稳定的电能。

可选的，所述智能型监测方法还包括对二级电能储能电路中储能器件的电压高低进行判断，包括以下步骤：

利用设置的电压检测芯片u1检测二级电能储能电路中储能器件的电量是否达到高限值，若为是，则电压检测芯片u1控制电压控制电路内的控制芯片ldo开启，控制芯片ldo开启将通过二级电能储能电路的储能器件对所述智能型监测系统供电；若为否，则电压检测芯片u1控制电压控制电路内的控制芯片ldo关闭。

通过采用上述技术方案，电压检测芯片对二级电能储能电路中储能器件的电压储备进行检测，当电压储备达到高限值时，打开控制芯片，让智能型监测系统得到电源；否则，关闭控制芯片。实现大回差电压控制，从而使二级电能储能电路中储能器件的电压能够满足智能型监测系统正常工作。

可选的，若变压器的温度数值低于温度阈值，则输出正常温度值的步骤之后，将所述正常温度值通过海明校验法进行校验。

通过采用上述技术方案，由于智能型监测系统工作在强电磁环境中，易发生电磁干扰。正常温度值等数据通讯输送后，经海明校验法可以找出数据中的错误地方，为进一步自动纠错提供了依据。

综上所述，本申请包括以下至少一种有益技术效果：

1.在温度数值异常时，控制测温模块在同一采样周期内再次采集温度数值，减少由于线路中的谐波等干扰因素造成的采集数据不准确，从而减少误报警的情形；若同一采样周期内多次采集的温度数据均异常，则输出报警信号，以提醒设备责任人该变压器的监测部位温度出现异常；

2.采用简单的双向高压触发二极管配合电容、电感既构成简单的开关电源，达到将高电压的微弱电流转换为低电压的直流电流，从而起到开关电源的作用。利用变压器高压线路自身的电流进行感应取电，能够给智能型监测系统提供更稳定的电能。

附图说明

图1是本申请实施例的系统框图；

图2是本申请实施例中感应取电模块的电路图；

图3是本申请实施例的方法流程图。

附图标记说明：1、整流电路；2、微功耗开关电源电路；21、一级电能储能电路；22、二级电能储能电路；3、电压控制电路。

具体实施方式

为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图1-3及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。

本申请实施例公开一种应用于变压器高压侧的智能型监测系统。参照图1和图2，该智能型监测系统包括测温模块、数据处理模块、防误报警模块和数据纠错模块，其中，测温模块用于按照预设的采样周期采集各个变压器高压侧的温度数值。测温模块的采样周期为1min，即正常情况下，两次采样之间的时间间隔为1min，根据实际情况可以进行调整，即可以进行设定。

数据处理模块与测温模块连接，数据处理模块用于接收各个变压器的温度数值，并分别与温度阈值进行比较，若变压器的温度数值低于温度阈值，则输出正常温度值；若变压器的温度数值超过温度阈值，则输出数据异常信号。

防误报警模块，与数据处理模块连接，用于接收数据异常信号以控制测温模块在同一采样周期内再次采集温度数值，若同一采样周期内的采集次数达到预设的采样次数，则输出报警信号。

本申请采用表带型测温传感器，表带型测温传感器可以安装在变压器出线端子处，其中，测温模块、数据处理模块和防误报警模块均集成于表带型测温传感器内。通过表带型测温传感器对变压器高压侧的温度进行监测，且温度数值的采集和处理均在表带型测温传感器内，减少数据传输造成的时间延迟。

另外，每个变压器的表带型测温传感器有三个，分别安装在各个变压器高压侧桩头(a相/b相/c相)，从而监控各个相位温度数值的异常情况。表带型测温传感器内还集成有电流采集模块，通过电流采集模块对各个相位的电流数据进行采集，监测温度数据的同时采集电流数据，作为辅助监测采集量，监控该相位的异常情况，再通过后台信息系统大数据综合分析将更准确。

需要说明的是，如果采集的温度数值为正常温度值时，则测温模块每分钟采集一次温度数值；如果采集的温度数值为异常温度值时，则测温模块每分钟需要采集多次温度数值。例如，预设的采样次数为4次，则测温模块每分钟最多采集4次温度数值；如果第一次和第二次所采集的温度数值均为异常温度值，且第三次所采集的温度数值为正常温度值，则输出第三次所采集的温度数值；如果4次所采集的温度数值均为异常温度值，则输出报警信号。其他实施例中，除了输出报警信号，也可以输出与其相应温度数值。

数据纠错模块与数据处理模块连接，数据纠错模块用于接收正常温度值，并将正常温度值通过海明校验法进行校验。由于测温模块工作在强电磁环境中，易发生电磁干扰。正常温度值等数据通讯输送后，经海明校验法可以找出数据中的错误地方。即在k个数据位之外加上r个校验位，从而形成一个k+r位的新的码字，使新的码字的码距比较均匀地拉大。把数据的每一个二进制位分配在几个不同的偶校验位的组合中，当某一位出错后，就会引起相关的几个校验位的值发生变化，这不但可以发现出错，还能指出是哪一位出错，为进一步自动纠错提供了依据。

本申请采用数据集中器，数据集中器可以安装在电线杆，其中，数据纠错模块集成于数据集中器内。且数据集中器与表带型测温传感器的距离不超过5米。

智能型监测系统还包括感应取电模块，感应取电模块分别与测温模块、数据处理模块和防误报警模块连接，用于为测温模块、数据处理模块和防误报警模块提供电能。感应取电模块包括感应电路（图中未显示）、整流电路、微功耗开关电源电路和电压控制电路，感应电能的输出端与整流电路的输入端连接，整流电路的输出端与微功耗开关电源电路的输入端连接，微功耗开关电源电路的输出端与电压控制电路的输入端连接。

本申请中，感应电路包括高导磁铁芯和设置在高导磁铁芯上的线圈，线圈的一端和整流电路的输入端相连接。具体的，高导磁铁芯为坡莫合金基带所制成的高导磁铁芯，线圈的匝数≥10000匝。需要说明的是，高导磁铁芯和线圈为常见装置。

微功耗开关电源电路包括双向高压触发二极管、电感l、一级电能储能电路和二级电能储能电路，一级电能储能电路的输出端与双向高压触发二极管的一端相连接，双向高压触发二极管的另一端与电感l的一端连接，电感l的另一端与二级电能储能电路的输入端连接。

一级电能储能电路包括滤波电容c1和储能保护单元，滤波电容c1与储能保护单元相互并联，整流电路的输出端并联在储能保护单元上。其中，储能保护单元采用二极管d2，二级电能储能电路包括储能电容c2。具体的，二极管d2的负极和滤波电容c1的正极相连接，二极管d2的正极和滤波电容c1的负极相连接；滤波电容c1的正极与双向高压触发二极管的一端连接，双向高压触发二极管的另一端与电感l的一端连接；电感l的另一端与储能电容c2的正极连接。

利用变压器高压侧自身的电流进行感应取电，经过整流电路转换后存储至滤波电容c1中，滤波电容起到预存储的作用，便于滤波电容的电压达到额定电压后，向储能电容进行充能；储能保护单元可以对滤波电容起到保护作用。

当滤波电容c1的电压储备达到额定电压后，双向高压触发二极管导通；再通过电感l对储能电容c2进行储能和降压。即采用简单的双向高压触发二极管配合电容、电感既构成简单的开关电源，达到将高电压的微弱电流转换为低电压的直流电流，从而起到开关电源的作用。利用变压器高压线路自身的电流进行感应取电，能够给智能型监测系统提供更稳定的电能。

电压控制电路包括电压检测芯片u1、控制芯片ldo和二极管d1，二极管d1的负极与控制芯片ldo的输入端相连接，二极管d1的正极和控制芯片ldo的输出端相连接；控制芯片ldo的控制脚与电压检测芯片u1的输出端相连接，电压检测芯片u1的输入端与二极管d1的负极相连接，电压检测芯片u1的接地端接地。

电压检测芯片u1对储能电容c2的电压储备进行检测，当电压储备达到高限值时，打开控制芯片ldo，让智能型监测系统得到电源；否则，关闭控制芯片ldo。实现大回差电压控制，从而使储能电容c2的电压能够满足智能型监测系统正常工作。

本申请实施例一种应用于变压器高压侧的智能型监测系统的实施原理为：数据处理模块对接收的温度数值进行处理，判断温度数值是否异常，若温度数值为正常，则将正常温度值传输给数据集中器进行统一管理和分析，且让测温模块进入低功耗睡眠模式，可以减少智能型监测系统的能耗。防误报警模块在温度数值异常时，控制测温模块重新采集温度数值，减少由于线路中的谐波等干扰因素造成的采集数据不准确，从而减少误报警的情形；若多次采集的温度数据均异常，则输出报警信号，以提醒设备责任人该变压器的监测部位温度出现异常。

本申请实施例还公开一种应用于变压器高压侧的智能型监测方法。参照图3，该智能型监测方法包括以下步骤：

步骤一、按照预设的采样周期采集各个变压器高压侧的温度数值；

步骤二、将各个变压器的温度数值分别与温度阈值进行比较，若变压器的温度数值低于温度阈值，则输出正常温度值；若变压器的温度数值超过温度阈值，则输出数据异常信号；

步骤三、接收数据异常信号以控制测温模块在同一采样周期内再次采集温度数值，若同一采样周期内的采集次数达到预设的采样次数，则输出报警信号。

步骤二之后，将正常温度值通过海明校验法进行校验。由于智能型监测系统工作在强电磁环境中，易发生电磁干扰。正常温度值等数据通讯输送后，经海明校验法可以找出数据中的错误地方，为进一步自动纠错提供了依据。

智能型监测方法采用感应取电模式，包括以下步骤：

s1、从变压器高压侧周围的电场中获取电荷；

s2、将交流电能进行整流变换成直流电能，并在一级电能储能电路的储能器件中进行蓄能；

s3、对一级电能储能电路中储能器件的电压大小进行判断，以实现微功耗开关电源电路的断开和导通；

s4、将一级电能储能电路中储能器件的直流电压输送至二级电能储能电路的储能器件进行蓄能。

当一级电能储能电路中储能器件的电压储备达到额定电压后，双向高压触发二极管导通；再通过电感对二级电能储能电路的储能器件进行储能和降压。即采用简单的双向高压触发二极管配合电容、电感既构成简单的开关电源，达到将高电压的微弱电流转换为低电压的直流电流，从而起到开关电源的作用。利用变压器高压线路自身的电流进行感应取电，能够给智能型监测系统提供更稳定的电能。

智能型监测方法还包括对二级电能储能电路中储能器件的电压高低进行判断，以及将二级电能储能电路内的电能供给智能型监测系统，具体包括以下步骤：利用电压控制电路内所设置的电压检测芯片u1检测二级电能储能电路中储能器件的电量是否达到高限值，若为是，则电压检测芯片u1控制电压控制电路内的控制芯片ldo开启，控制芯片ldo开启将通过二级电能储能电路的储能器件对所述智能型监测系统供电；若为否，则电压检测芯片u1控制电压控制电路内的控制芯片ldo关闭。

电压检测芯片对二级电能储能电路中储能器件的电压储备进行检测，当电压储备达到高限值时，打开控制芯片，让智能型监测系统得到电源；否则，关闭控制芯片。实现大回差电压控制，从而使二级电能储能电路中储能器件的电压能够满足智能型监测系统正常工作。

以上均为本申请的较佳实施例，并非依此限制本申请的保护范围，本说明书（包括摘要和附图）中公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或者具有类似目的的替代特征加以替换。即，除非特别叙述，每个特征只是一系列等效或类似特征中的一个例子而已。