变压器短路冲击在线监测装置及监测方法与流程

1.本发明属于电子技术领域，涉及变压器状态监测，具体涉及一种变压器短路冲击在线监测装置及监测方法。


背景技术：

2.变压器是电力系统中的关键设备，其设备的可靠运行对电力系统的稳定运行至关重要。为了保障变压器的安全健康运行，对变压器预防性维护检修就非常重要。
3.根据《国家电网公司变电评价通用管理规定第30分册油浸式变压器（电抗器）检修策略》（以下简称策略）规定，当变压器受到允许短路电流50％～70%之间的短路冲6次以上，要适时展开b类或c类检修；当变压器受到允许短路电流70％～90%之间的短路冲击，要适时展开b类或c类检修；当变压器受到允许短路电流90%以上的短路冲击，要立即展开b类或c类检修。
4.现在市场上没有对变压器进行短路冲击监测的设备，使策略难以执行。


技术实现要素：

5.为满足市场需要，本发明公开了一种变压器短路冲击在线监测装置及监测方法，能实时监测变压器受到短路冲击的状况。
6.本发明所述变压器短路冲击在线监测装置，包括fpga单元及与其连接的冲击处理单元，所述fpga单元连接有对时单元、模拟量采集单元、开关量采集单元和网络报文采集单元，所述冲击处理单元连接有录波单元、告警单元、冲击故障处理单元、人机交互单元和通信单元。
7.优选的，所述网络报文采集单元包括用于采集模拟量信号的sv子模块，用于采集开关量信号的goose子模块。
8.优选的，所述通信单元为与物联网感知层管理机通讯的无线通讯部件。
9.本发明还公开了一种变压器短路冲击在线监测方法，包括如下步骤：s1.系统初始化；s2.检测策略处理；s3.判断是否处于冲击状态，是则进入步骤s4，否则进入步骤s5；s4.系统进行峰值处理，记录峰值电流和进入冲击状态的时间，直至达到冲击状态结束条件；达到冲击状态结束条件后，清除冲击标志，结束冲击处理；s5.达到冲击状态后，设置冲击标志，启动录波，设置峰值数据和发生数据，达到冲击状态结束条件后，退回步骤2。
10.优选的，所述系统初始化包括：设置冲击标志为无效、设置检修策略等参数、循环周期、从高到低设置第一档短路阈值、第二档短路阈值、第三档短路阈值。
11.优选的，所述检测策略处理为根据三档短路阈值和当前冲击次数，做出是否需要
检修的判断，如果达到了检修条件，向告警单元发出启动告警命令采用本发明所述的变压器短路冲击在线监测装置，本发明可根据采集的变压器运行数据，实时判断是否受到了短路电流冲击，受到了多大程度的冲击。冲击发生时记录冲击波形，再根据冲击程度和冲击次数作出是否需要检修的建议。当达到检修条件时，通过告警部件告警，提醒运维人员适时对变压器进行检修。
附图说明
12.图1为本发明变压器短路冲击在线监测装置的一个具体实施方式的示意图。
13.图2为本发明变压器短路冲击在线监测装置的一个具体工作方式的示意图。
14.图3为本发明冲击处理单元的一个具体实施方式的处理流程图。
具体实施方式
15.下面结合附图，对本发明的具体实施方式作进一步的详细说明。
16.本发明所述变压器短路冲击在线监测装置的一个具体实施方式如图1所示，包括fpga单元及与其连接的冲击处理单元，所述fpga单元连接有对时单元、模拟量采集单元、开关量采集单元和网络报文采集单元，所述冲击处理单元连接有录波单元、告警单元、冲击故障处理单元、人机交互单元和通信单元。
17.在一个具体应用环境下，所述模拟量采集单元用于采集变压器的模拟量实时数据，采集电流互感器变换出来的0-5a信号、电压互感器变换出来的0-100v信号。将采到的模拟量信号进行a/d转换为数字信号，再经过数字滤波传给fpga单元处理。
18.所述开关量采集单元用于采集变压器的开关量实时数据，将采到的开关量信号经光电转换、去抖后传给fpga单元处理。
19.所述网络报文采集单元用于采集sv和goose报文，sv是合并单元发出的模拟量数据报文，goose是保护装置或智能终端发出的报文（goose报文中的数据一般为开关量但不限于开关量），组包后发给fpga单元处理。
20.所述对时单元，用于接收并解析电力时钟装置发出的时钟报文，将解析的结果发给fpga并实时修改cpu时钟。对时单元可以接收b码即irig-b信号，也可接收处理ntp时钟信号。
21.所述fpga单元，将收到的模拟量数据、开关量数据、sv报文、goose报文打上时标后组包发给冲击处理单元。
22.所述冲击处理单元，将fpga发来的变压器实时运行数据进行解析、运算、冲击判断后，根据结果向其它单元发布信息、命令。
23.对于典型状态下，每个周波时长20毫秒，所述录波单元在当冲击发生时，将发生前10个周波即200毫秒和发生后150个周波即3秒的模拟量数据、开关量数据按《电力系统暂态数据交换通用格式》（gb/t 22386-2008）存储形成波形文件。
24.所述告警单元为开关量输出电路，当达到了策略规定的检修条件时，该单元通过闭合开关量节点告警。
25.所述冲击数据处理单元，负责管理冲击数据，包括冲击数据记录插入、查询、删除等工作。
26.所述人机交互单元用于完成参数配置、冲击数据查询，冲击数据展示等功能，一般为触摸屏。
27.所述通讯单元包括有线和无线两部分：有线采用网络，61850协议，与上级调度通讯；无线采用modbus协议，完成和物联网感知层管理机通讯。处理器主要完成采集数据的分析计算、记录存储等分析处理。一个典型处理过程为:每隔一个工频周波（20ms）计算变压器受到冲击的起动判据，判断是否满足冲击条件，如果满足，则同步录波并实现录波数据的记录存储、分析处理、显示等功能；当变压器受冲击次数达到设定阈值，装置通知监控系统输出报警信号，一个具体的工作方式如图2所示。
28.表1显示了fpga单元对数据组包的一个具体实施方式结构表：表1sign（标志）length(包长度)timestamp（时标）smpcnt（采样序号）aislenum（通道数）aisledate（通道数据）各个参数定义具体为：sign：标志，4字节，大端模式，0xa1a2a3a4length：数据包长度，2字节，大端模式timestamp：时标，4字节秒，4字节微秒，大端模式smpcnt：采样序号，2字节，大端模式aislenum：通道数，2字节，大端模式aisledate：通道数据，每个通道4字节，大端模式。
29.本发明所述短路冲击在线监测装置所采用的短路冲击在线监测方法为：s1.系统初始化：设置冲击阈值、循环周期时间、空投比例、冲击次数报警值、冲击幅度报警值、峰值负荷初始值、冲击次数初始值；例如循环周期时间可以设置有20毫秒，空投比例可以设置为25%。峰值负荷初始值和冲击次数初始值都可以设置为0。
30.s2.每一循环周期内，定时检测变压器参数，所述变压器参数包括负荷、2次谐波电流和基波电流；s3.判断是否符合冲击状态，是则进入步骤s4，否则返回步骤s2；所述冲击状态为：负荷达到了冲击阈值且不是变压器空投状态；所述变压器空投状态为：变压器参数中的2次谐波电流与基波电流比值大于空投比例；s4.系统进入冲击状态并启动录波，记录峰值电流和进入冲击状态的时间；并对冲击次数加1；比较当前负荷和峰值负荷，如果当前负荷大于峰值负荷，则以当前负荷值更新峰值负荷，并根据峰值负荷计算冲击幅度；小于则不更新；s5.检测到符合退出冲击状态条件时，记录冲击结束时间，退出冲击状态；并返回
步骤s2；所述退出冲击状态条件为：负荷小于冲击阈值的（100-α）%；α为迟滞比，例如可以设置为2。
31.s6. 监测冲击次数和冲击幅度，当冲击次数大于冲击次数报警值或冲击幅度大于冲击幅度报警值时报警。
32.图3是冲击处理单元的一个具体实施方式处理流程图，包括如下步骤：s1.系统初始化；s2.检测策略处理；s3.判断是否处于冲击状态，是则进入步骤s4，否则进入步骤s5；s4.系统进行峰值处理，记录峰值电流和进入冲击状态的时间，直至达到冲击状态结束条件；达到冲击状态结束条件后，清除冲击标志，结束冲击处理；s5.达到冲击状态后，设置冲击标志，启动录波，设置峰值数据和发生数据，达到冲击状态结束条件后，退回步骤2。
33.在“初始化”步骤中：阀值设置三挡，第一档允许短路电流的50%，第二档允许短路电流的70%，第三档允许短路电流的90%。初始化还置冲击标志位无效，设置检修策略等参数等。循环周期为一个工频周波（20毫秒）。
[0034]“检测策略处理”步骤是根据三挡冲击次数和设置的阀值，做出是否需要检修的判断，如果达到了检修条件，向告警单元发出启动告警命令。
[0035]“处于冲击状态”的判断依据为：变压器三侧任意一相电流大于等于第一档阀值且空投标志无效。二次谐波分量与基波分量的比例大于25%时空投标志有效，否则无效。
[0036]“启动录波”步骤为向录波程序发启动命令。
[0037]“置发生数据”为处理冲击发生时的时间时间和发生时的变压器运行数据，包括变压器三相侧电流、电压等。
[0038]“置峰值数据”为冲击过程中变压器运行数据的最大值，三相侧电流分别统计。
[0039]“达到结束条件”的判断依据是变压器三侧所有电流都小于第一档阀值的98%。
[0040]“冲击结束处理”流程为根据此次冲击的峰值数据归类冲击档次，记录完整的冲击记录，包括冲击的发生时间、结束时间、冲击档次、峰值等；统计各档次冲击次数。
[0041]
变压器短路冲击在线监测装置与物联网感知层通讯可采用modbus-rtu通讯模式，表2是modbus点表图，包括1个起始位、8个数据位、1个停止位。功能码为03h（读取保持寄存器）指令，校验码采用ｃｒｃ-16格式。crc发生多项式为（ｘ１６＋ｘ１５＋ｘ２＋１）。
[0042]
表2寄存器地址名称备注0x1000impact冲击状态0x1001warningstate告警状态0x1002firstcount第一档冲击次数0x1003secondcount第二档冲击次数0x1004thirdycount第三档冲击次数本发明可根据采集的变压器运行数据，实时判断是否受到了短路电流冲击，受到
了多大程度的冲击。冲击发生时记录冲击波形，再根据冲击程度和冲击次数作出是否需要检修的建议。当达到检修条件时，通过告警部件告警，提醒运维人员适时对变压器进行检修。
[0043]
前文所述的为本发明的各个优选实施例，各个优选实施例中的优选实施方式如果不是明显自相矛盾或以某一优选实施方式为前提，各个优选实施方式都可以任意叠加组合使用，所述实施例以及实施例中的具体参数仅是为了清楚表述发明人的发明验证过程，并非用以限制本发明的专利保护范围，本发明的专利保护范围仍然以其权利要求书为准，凡是运用本发明的说明书内容所作的等同结构变化，同理均应包含在本发明的保护范围内。