专利名称：变压器早期潜伏性故障在线监测装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及发供电系统中电力变压器早期潜伏性故障适时监测装置，特别适用于对变压器运行中潜伏性故障的在线监测。
背景技术：
当前，发供电企业对于电力变压器早期潜伏性故障的监测，传统的作法是定期(通常视变压器的电压等级为三个月、半年和一年)对运行中的变压器油取样在实验室进行气相色谱分析。这一方法相对中间环节较多，过程比较复杂、周期较长，所以对于演变速度相对较快的故障，则显得无能为力。国外常用的是利用半导体传感器或者燃料电池传感器对电力变压器在运行中早期潜伏性故障实施监测，该方法在测量时溶解于绝缘油中的故障气体与电量的变化呈非线性关系，而且仪器不能直接指示出油中溶解气体的浓度值和绝对产气速率。利用电力变压器内部早期故障过热或者放电所产生的溶解于绝缘油中特征气体浓度和绝对产气速率适时监测，即弥补了在实验室色谱分析的不足，为电力变压器运行中根据状态实施维护检修的主要判断依据。
发明内容
本实用新型的发明目的是为发供电企业的相关人员按其职责分工提供相关的信息，采取相应的有效措施，避免恶性事故的发生，结构简单，安装方便的变压器早期潜伏性故障在线监测装置。
本实用新型的技术解决方案是这样实现的包括至少一台电力变压器，其本实用新型的改进之处在于电力变压器有一根油循环管路与脱气装置一端连接，脱气装置另一端与化学电池传感器通过密封底座连接，化学电池传感器输出的电信号与变送器电气连接，变送器分两路与数据采集电路和输出端子电路连接，数据采集电路和输出端子电路的电信号又送入工业控制计算机进行比较计算，工业控制计算机将计算结果信号分两路分别送入数据远传通讯电路和语音报警电路报警，上述所说的脱气装置包括密封底座内设有气室，气室的左端依次间隔连接有分离膜、网膜、孔板，气室的右端设有至少两个导气孔，密封底座上装有密封圈，导气孔将分离的有特征代表性的氢气气体由化学电池传感器探头进行物理量监测，监测结果由数据采集电路采集信号送入变送器电气连接。实际化学电池传感器探头及变送器集成为一体。
本实用新型与现有技术相比，是利用变压器运行中早期潜伏性故障所产生的过热和放电对绝缘油和有机绝缘材料化学分解作用，并溶解于绝缘油中反映故障的特征气体(H2)适时监测，给出故障气体及发展速率越限预、报语音(或者声光)信号，通知相关人员设备运行状态信息，采取相应措施，限制故障发展，保证发供电系统稳定运行，适时对供电系统中运行的电力变压器状态进行监测，竭制事故隐患的发展，优化设备的安全经济运行，它可以对变压器的过热、局部放电、绝缘受潮等故障产生的特征气体——氢进行监测；对特征气体的绝对产气速率及气室温度进行适时监测。结构简单、安装方便，可早期防止潜伏性故障的发展，避免由于变压器发生事故所造成的大面停电带来的经济损失。简化了取变压器油样在实验室进行气相色谱分析的传统方法。提高了对变压器的管理水平，减轻了劳动强度，具有较好的社会和经济效益。
图1为本实用新型结构方框示意图图2为本实用新型另一型式结构方框示意图图3为图1、2中的脱气装置结构剖面图图4为图2中8的通讯电路结构图图5为图2中10的看门狗及电源监测电路结构图图6为图2中10的液晶背光调整、时钟及存储电路结构图图7为图2中10的中央微处理器结构原理图图8为图2中10的人机交互功能电路结构图图9为图2中11的数据及继电器输出电路结构图图10为图2中10的测量信号输入及取样电路原理图图11为图2中10的装置电路原理框图具体实施方式
附图为本实用新型的具体实施例结合附图对实用新型的发明内容作下述说明参照图1所示，变压器早期潜伏性故障在线监测装置，包括至少一台电力变压器1、脱气装置2、化学电池传感器3、变送器4，电力变压器1有一根油循环管路与脱气装置2的左端连接，脱气装置2的右端与化学电池传感器3连接，化学电池传感器3探头的电信号与变送器4电气连接，变送器4通过电缆分两路与数据采集电路5和输出端子电路6连接，数据采集电路5和输出端子电路6的电信号又送入工业控制计算机7比较计算，工业控制计算机7将计算结果分两路分别送入数据传通讯电路8和语音报警电路9连接。
图2所示为本实用新型另一型式结构实施例方框示意图，包括至少一台电力变压器1，电力变压器1有一根油循环管路与脱气装置2一端连接，脱气装置2的另一端与化学电池传感器3连接，化学电池传感器3探头输出的电信号与变送器4电气连接，变送器4通过电缆与单片机电路10连接，单片机电路10将计算结果分两路分别送入数据远传电路8和声光报警电路11连接。
图3为本实用新型脱气装置结构剖视图，密封底座16内设有气室15，气室15的左端依次间隔连接有分离膜12、网膜13、孔板14，气室15的右端设有至少两个导气孔18，密封底座16上装有密封圈17，导气孔18将分离的特征代表性的氢气气体由化学电池传感器探头进行物理量监测。油中溶解的气体，在分离膜中经过溶解——释溶这样一个物理过程，氢气在气室聚集，油随其他绝缘油去参加循环，分离出的气体经过孔板14进入气室15，然后再通过导气孔18进入化学电池传感器3的探头，探头是一个与氢气化学变化的物质，当探头接触氢气的同时，就将一个气体浓度量转换成电流量信号。
图4中所示的是在线监测装置的通讯接口电路，图中U2器件为MAX485，提供RS485数据远传所需的硬件接口，MAX485的6、7脚与外部RS485通讯线连接，4、1脚分别接IC1的4引脚和IC0的2脚，2、3引脚并接后接IC2的4脚；连接U3器件为MAX202，提供RS232数据远传所需的硬件接口。cc4、cc5、cc6、cc7为MAX202内部激励源所需的耦合电容。U3的12、13脚与外部RS232通讯线连接，MAX202的12、11脚分别与IC0的2脚和IC1的4脚连接；图中IC0、IC1、IC2为光耦隔离器件，R41、R42、R43为限流电阻，R45、R46、R50为上拉电阻。IC0的4脚接图7中U0的17脚，IC1的2脚和IC2的2脚分别接图7中U0的18、19脚。
图5中所示的是一个装置的看门狗及电源监测电路，是为提高系统的抗干扰性而设计的，图中J1是一个跳线端子，短接时中央处理器处于程序下载模式，可以下载更新程序，断开时处于程序运行方式。R0为限流电阻。1脚接单片机的41脚。图中的U1是一个看门狗IC，J6是电路复位端子，短接时为复位状态，断开时为程序正常运行状态。J7为看门狗短接端子，短接看门狗起作用，断开时看门狗不起作用。J7的2脚接看门狗的6脚，J7的1脚接图7中U0的23脚。
图6中P0是一个三端电位器，用来调整液晶的背光亮度，R5和C4构成液晶上电复位电路。D7为液晶背光电源串连的单向二极管。J01为显示输出接口端子。图中U4A是一个时钟IC，Y2是一个晶振源向时钟芯片提供振荡脉冲，3V为电池，D1、D2为单向二极管，用于在时钟IC无外部供电时自动转换到电池供电。C04为滤波电容。C26为调节谐振频率电容。图中U5、U6、U7、U8为存储芯片，所有存储芯片和时钟IC的5、6脚分别并接在图7的U0芯片的2脚和1脚，程序通过存储芯片的地址线来决定访问的存储器地址。
图7中所示U0器件是中央微处理器，是一款集成度较高的IC，图中C16、C17滤波电容，J是晶体振荡器器，C2、C3为调整谐振频率电容，分别接U0器件的32、33脚。
图8中所示的是个键盘电路，图中J002是一个接线端子，外接标准4×4按键，Rp11是一个上拉排阻，其1脚接VCC，其2、3、4、5、6、7、8、9脚分别接J002的1、2、3、4、5、6、7、8脚，同时接U9的19、18、17、16脚及U10的18、16、14、12脚；U10是一个驱动IC，其19和1脚并接后接图6中U12D的13脚，11、13、15、17并接后接地；U9是一个锁存器，其11脚接U12A的1脚，1、6、7、8、9脚接地。U12A的2和6脚接图7中U0的25和26脚，U12B的4脚接图9中的U12D的11和12脚，U12A的3脚和U12B的5脚并接后接图7中U0的31脚。
图9中U13和U14是两个数据锁存器，U13和U14脚(D端)接图7中U0的数据总线43、44、45、46、49、50、51、52脚，U13的19、18、17、16、15脚(Q端)接外部继电器的控制端。U12C的8脚接图7中U0的25脚，9脚接图7中U0的30脚，10脚接U13的11脚；U15A的2脚接图7中U0的25脚，1脚接U14的11脚，3脚接图7中U0的36脚；UT13的14脚接图10中UT3和UT2的16脚，UT13的13脚接图10中UT1的10脚。
图10中UT1，UT2，UT3是3个继电器，用来控制气体浓度测量电源通断。JBS2是一个信号输入端子，1端内接UT1的4端，外接气体传感器的正端，2端内接取样电阻RAA2后接UT3的6脚，外接气体传感器的负端，3端内接UT1的4脚，外接温度传感器的正端，4端内接取样电阻RAB2后接UT3的11脚，外接温度传感器的负端，5端接地，6端内接RDD2为一限流电阻，外接红外发射管负端，7端内接电源VCC，外接红外发射管和接受管的正端，8端内接UT2的6脚，外接红外接收管的负极。JBS1也是一个信号输入端子，1端内接UT1的4端，外接气体传感器的正端，2端内接取样电阻RAA1后接UT3的8脚，外接气体传感器的负端，3端内接UT1的4脚，外接温度传感器的正端，4端内接取样电阻RAB1后接UT3的9脚，外接温度传感器的负端，5端接地，6端内接RDD1为一限流电阻，外接红外发射管负端，7端内接电源VCC，外接红外发射管和接收管的正端，8端内接UT2的8脚，外接红外接收管的负端。图中UT3的4脚接图7中U0的11脚，UT3的13脚接图7中U0的12脚，UT2的7脚接图7中U0的4脚。图10中CR1、CR2、CR12、CR22为滤波电容，分别并接在RAA1、RAB1、RAA2、RAB2的两端。UT3的16脚接图9的U13的14脚，UT2的16脚接图9的U13的14脚，UT1的10脚接图9的U13的13脚。
图11中所示的是测控装置的原理框图，装置采用标准模块电源供电，被测信号由测量信号端子进入微处理控制器，由微处理控制器进行采样，处理，然后显示，存储，报警输出，键盘负责完成人机交互功能，当气体浓度或产气速率达到预置值时，本装置开始报警指示。
综上所述，本实用新型要解决的技术难题是利用电力变压器绝缘油和有机绝缘材料逐步老化在自身热和电的作用下分解产生少量溶解于绝缘油中的多种低分子烃类气体，选择其中有特征代表性的氢气，经脱气装置2使油气分离、由化学电池传感器3探头进行物理量监测，变送器4将所测得的物理量转换放大为一个与反应速度成正比的电量信号，传输给单片机10(或者数据采集电路5和输出端子电路6)，由单片机10(或者工业控制计算机)对所输入的数字量进行计算、比较、分析和存储，按预定值作出预警和声光报警或者语音提示，在一个区域性变电站内，一般设有多台电力变压器1同时工作，在每一台电力变压器1的一根油循环管路连接脱气装置2，脱气装置2的另一端与化学电池传感器3连接即可，其变送器4的信号采用与计算机并网，即可实现多台电力变压器的同时监测，同时也将数据信息通过电讯远传上级管理部门，提供处理决策。
权利要求1.一种变压器早期潜伏性故障在线监测装置，包括至少一台电力变压器(1)，一个变送器(4)，其特征在于电力变压器(1)有一根油循环管路与脱气装置(2)一端连接，脱气装置(2)的另一端通过密封底座(16)与化学电池传感器(3)连接，化学电池传感器(3)输出的电信号送入变送器(4)电气连接，变送器(4)通过电缆输出分两路与数据采集电路(5)和输出端子电路(6)连接，数据采集电路(5)和输出端子电路(6)的电信号又送入工业控制计算机(7)作出比较计算，工业控制计算机(7)将计算结果分两路分别送入数据远传通讯电路(8)、语音报警电路(9)，上述所说的脱气装置(2)包括密封底座(16)内设有气室(15)，气室(15)的左端依次间隔连接有分离膜(12)、网膜(13)、孔板(14)，气室(15)的右端设有至少两个导气孔(18)，密封底座(16)上装有密封圈(17)与化学电池传感器(3)探头及变送器(4)集成为一体。
2.根据权利要求1所述的变压器早期潜伏性故障在线监测装置，其特征在于所说的脱气装置是一个油气分离装置。
3.根据权利要求1所述的变压器早期潜伏性故障在线监测装置，其特征在于所说的传感器是对氢气反映比较敏感和具有一定变化规律的化学电池传感器。
4.一种变压器早期潜伏性故障在线监测装置，包括一至两台电力变压器(1)、脱气装置(2)、化学电池传感器(3)、变送器(4)，其特征在于电力变压器(1)有一根油循环管路与脱气装置(2)连接，脱气装置(2)经过专用的密封底座与化学电池传感(3)连接，化学电池传感器(3)输出的电信号与变送器(4)电气连接，变送器(4)通过电缆输出与单片机电路(10)连接，单片机电路(10)将计算结果信号分两路分别送入数据远传通信电路(8)和声、光报警电路(11)，上述所说的脱气装置(2)包括密封底座(16)内设有气室(15)，气室(15)的左端依次间隔连接有分离膜(12)、网膜(13)、孔板(14)，气室(15)的右端设有至少两个导气孔(18)，密封底座(16)上装有密封圈(17)，密封圈(17)的右面导气孔(18)中的气体直接进入化学电池传感器(3)探头及变送器(4)集成为一体。
专利摘要本实用新型涉及变压器早期潜伏性故障在线监测装置，变压器有一根油循环管路与脱气装置连接，脱气装置与化学电池传感器连接，化学电池传感器输出电信号送入变送器，变送器分两路与数据采集电路和输出端子电路连接，由计算机对送入的电信号进行比较计算，将计算结果信号分两路送入数据远传通讯和声光或语音报警电路报警。利用变压器早期潜伏性故障产生的过热和放电对绝缘油和有机绝缘材料化学分解作用，对溶解于绝缘油中反映故障的特征气体适时监测，给出故障气体越限预、报警信号，限制故障发展，保证发供电系统稳定运行，适时对发供电系统中电力变压器状态进行监测，竭制事故隐患发展，优化设备安全经济运行，结构简单，安装方便。
文档编号G01R31/00GK2758780SQ20042004214
公开日2006年2月15日 申请日期2004年7月2日 优先权日2004年7月2日
发明者刘严民, 张志诚, 刘燕, 王新宏, 雒育民, 李吉才 申请人:西安龙源电力设备有限公司