一种变压器绝缘状态监测系统的制作方法

本发明涉及变压器监测，尤其涉及一种变压器绝缘状态监测系统。

背景技术：

1、变压器作为电力系统中重要的电气设备，其正常运行对电力系统的稳定性和可靠性至关重要。然而，由于长期使用和外界环境因素的影响，变压器的绝缘状态可能会发生变化，从而导致设备故障和电力损失。因此，对变压器绝缘状态进行实时监测和预警显得尤为重要。

2、中国专利公开号：cn108490322a。公开了一种变压器绝缘状态监测系统，包括工况分析单元、电气量分析单元和非电气量分析单元；工况分析单元，用于对获取到的变压器的运行状态信息和故障状态信息进行分析，识别出变压器所处的运行工况以及变压器发生的异常事件；电气量分析单元，用于对获取到的变压器各电气状态量进行分析，判断变压器所经历的暂态工况；非电气量分析单元，用于对获取到的变压器各非电气状态量进行分析，判断变压器是否存在异常；工况分析单元、电气量分析单元和非电气量分析单元分别通过can总线和以太网两两互相连接；工况分析单元、电气量分析单元或非电气量分析单元通过can总线将变压器的异常事件同步至其他两个分析单元，实现了高可靠的变压器绝缘状态监测；由此可见，该发明未对具体的变压器绝缘材料进行监测判断，存在监测效率低的问题。

技术实现思路

1、为此，本发明提供一种变压器绝缘状态监测系统，用以克服现有技术中变压器绝缘状态监测效率低的问题。

2、为实现上述目的，本发明提供一种变压器绝缘状态监测系统，所述系统包括，

3、信息获取模块，用以获取变压器的历史信息和设备信息；

4、信息分析模块，用以根据变压器各绝缘材料的使用周期和安全参数范围对变压器油和绝缘纸的绝缘状态进行分析，并根据分析结果设置绝缘纸绝缘状态预测函数和变压器油绝缘状态预测函数；

5、线圈监测模块，用以根据所述绝缘纸绝缘状态预测函数对监测周期内的绝缘纸的绝缘状态进行分析，并根据监测周期内绝缘纸的平均湿度和电压应力对监测周期内绝缘纸绝缘状态的分析过程进行调整；

6、油质监测模块，用以根据所述变压器油绝缘状态预测函数对监测周期内的变压器油的绝缘状态进行分析，并根据监测周期内变压器油的平均温度和酸值对监测周期内变压器油的绝缘状态的分析过程进行调整；

7、报警模块，用以根据监测周期内的绝缘纸和变压器油的绝缘状态计算绝缘材料老化指数，并根据绝缘材料老化指数对变压器的绝缘状态进行报警；

8、反馈分析模块，用以根据监测周期内的变压器输入功率、输出功率和输入电压计算变压器线圈的线路电阻，并根据线路电阻对下一监测周期绝缘材料老化指数的计算过程进行校正。

9、进一步地，所述信息分析模块设有变量计算单元，所述变量计算单元用以根据绝缘纸的使用周期t1和聚合度安全范围（a1，a2）计算绝缘纸聚合度变化率k1，其中绝缘纸聚合度变化率k1的计算公式如下：

10、k1=（a1-a2）/t1

11、所述变量计算单元用以根据变压器油使用周期t2和油质指数安全范围（b1，b2）计算油质变化率k2，其中油质变化率k2的计算公式如下：

12、k2=（b1-b2）/t2

13、其中，a1是绝缘纸聚合度安全范围的左值，a2是绝缘纸聚合度安全范围的右值，b1是油质指数安全范围的左值，b2是油质指数安全范围的右值；

14、所述信息分析模块还设有函数预测单元，所述函数预测单元用以根据所述绝缘纸聚合度变化率k1和绝缘纸更换时间t1设置绝缘纸绝缘状态预测函数f1（x），设定f1（x）=k1×x+t1；

15、所述函数预测单元用以根据所述油质变化率k2和变压器油更换时间t2设置变压器油绝缘状态预测函数f2（x）,设定f2（x）=k2×x+t2；

16、其中，x是时间自变量。

17、进一步地，所述线圈监测模块设有第一异常单元，所述第一异常单元用以根据所述绝缘纸绝缘状态预测函数计算得到当前监测周期内的预测绝缘纸聚合度n预，设定n预= f1[（t1+t2）/2]；

18、其中，t1是当前监测周期的时间左值，t2是当前监测周期的时间右值；

19、所述第一异常单元计算监测周期的绝缘纸聚合度n，监测周期的绝缘纸聚合度n的计算公式如下：

20、n= m /(l×b×h)×f/(b×h)

21、其中，m是绝缘纸纸张的质量，f是绝缘纸在断裂前所承受的最大拉力，l是绝缘纸纸张的长度，b是绝缘纸纸张的宽度，h是绝缘纸纸张的厚度；

22、所述第一异常单元用以将监测周期内的绝缘纸聚合度n与预测绝缘纸聚合度n预和聚合度阈值n进行比对，其中：

23、当n≥n预且n≥n时，所述第一异常单元判定监测周期内绝缘纸聚合度正常；

24、当n＜n预且n≥n时，所述第一异常单元判定监测周期内绝缘纸聚合度低于正常值，并设置第一绝缘纸异常值数α1，设定α1=sin[arctan（n预-n）]；

25、当n＜n时，所述第一异常单元判定监测周期内绝缘纸聚合度低于聚合度阈值，并设置第二绝缘纸异常指数α2，设定α2=1。

26、进一步地，所述线圈监测模块还设有第一调整单元，所述第一调整单元用以将监测周期内绝缘纸的平均湿度sd与各预设湿度进行比对，并根据比对结果对计算绝缘纸异常指数的过程进行调整，其中：

27、当sd1≤sd≤sd2时，所述第一调整单元判定监测周期内绝缘纸的平均湿度正常，不进行调整；

28、当sd＜sd1时，所述第一调整单元判定监测周期内绝缘纸的平均湿度低，并将预测绝缘纸聚合度n预调整为n预’，设定n预’=n预×ln（sd1-sd）；

29、当sd＞sd2时，所述第一调整单元判定监测周期内绝缘纸的平均湿度高，并将预测绝缘纸聚合度n预调整为n预”，设定n预”=n预×ln（sd-sd2）。

30、进一步地，所述线圈监测模块还设有第一优化单元，所述第一优化单元用以将监测周期内绝缘纸电压应力v与电压应力阈值v进行比对，并根据比对结果对绝缘纸异常指数的调整过程进行优化，其中：

31、当v＜v时，所述第一优化单元判定监测周期内电压应力正常；

32、当v≥v时，所述第一优化单元判定监测周期内电压应力高，并将第二预设湿度设为sd2’，设定sd2’=sd2×（v-v）/v。

33、进一步地，所述油质监测模块设有第二异常单元，所述第二异常单元用以根据所述变压器油绝缘状态预测函数计算得到当前监测周期内的预测变压器油质指数p预，设定p预= f2[（t1+t2）/2]；

34、所述第二异常单元用以计算监测周期内的油质指数p，监测周期内的油质指数p的计算公式如下：

35、vi=[ln(v100/v40)×100]+100

36、p=(0.016×vi2)+(0.004×vi)+0.053

37、所述第二异常单元用以将监测周期内的变压器油质指数p与预测变压器油质指数p预和油质指数阈值p进行比对，其中：

38、当p≤p预且p≤p时，所述第一异常单元判定监测周期内变压器油质指数正常；

39、当p＞p预且p≤p时，所述第二异常单元判定监测周期内变压器油质指数高，并设置变压器油异常指数β1，设定β1=sin[（p-p预）/10]；

40、当p＞p时，所述第二异常单元判定监测周期内变压器油质指数高于油质指数阈值，并设置变压器油异常指数β2，设定β2=1。

41、进一步地，所述油质监测模块设有第二调整单元，所述第二调整单元用以将监测周期变压器油平均温度q与各预设温度进行比对，并根据比对对计算变压器油异常指数的过程进行调整，其中：

42、当q＜q1时，所述第二调整单元判定监测周期内温度低，并将预测变压器油质指数设置为p预’，设定p预’=p预×（1+eq-q1）；

43、当q1≤q≤q2时，所述第二调整单元判定监测周期内温度正常；

44、当q＞q2时，所述第二调整单元判定监测周期内温度高，预测变压器油质指数设置为p预”，设定p预”=p预×（1-eq-q1）；

45、其中，q1为第一预设温度，q2为第二预设温度，q1＜q2。

46、进一步地，所述油质监测模块设有第二优化单元，所述第二优化单元用以根据监测周期内的酸值h对变压器油各预设温度进行优化，并将优化后的第一预设温度设为q1’=q1×（2-e-h/10），将优化后的第二预设温度设为q2’，设定q2’=q2×e-h/10。

47、进一步地，所述报警模块根据所述绝缘纸异常指数αi和所述变压器油异常指数βj计算绝缘材料老化指数w，设定i=1，2，设定j=1,2绝缘材料老化指数w的计算公式如下：

48、w=αi×c1+βj×c2

49、其中，c1是绝缘纸的绝缘状态占绝缘材料绝缘状态的权重，c2是变压器油的绝缘状态占绝缘材料绝缘状态的权重，c1＜c2且c1+c2=1；

50、所述报警模块将绝缘材料老化指数与预设老化指数进行比对，并根据比对结果设置报警等级，其中：

51、当αi≠1、βj≠1且w＜0.1时，所述报警模块判定监测周期内绝缘状态为正常；

52、当αi≠1、βj≠1且0.1≤w≤0.5时，所述报警模块判定监测周期内绝缘状态为风险，并进行报警提示，提示变压器严格按照额定功率运行；

53、当αi≠1、βj≠1且w≥0.5时，所述报警模块判定监测周期内绝缘状态为危险，并进行报警提示，提示更换绝缘材料；

54、当αi=1或βj=1时，所述报警模块判定监测周期内绝缘状态为危险，并进行报警提示，提示更换绝缘材料。

55、进一步地，所述反馈分析模块根据监测周期内变压器输入功率g入、输出功率g出和输入电压u入计算监测周期内的线路电阻u，其中线路电阻r的计算公式如下：

56、r=u入2/（g入-g出）

57、所述反馈分析模块根据线路电阻对聚合度阈值n进行调整，并将调整后的聚合度阈值设为n’，设定n’=n×（1+2/π×arctanr）；

58、所述反馈分析模块根据线路电阻r对油质指数阈值p进行调整，并将调整后的油质指数设为p’，设定p’=p×（1+2/π×arctanr）。

59、与现有技术相比，本发明的有益效果在于，通过所述信息获取模块对本系统送用信息的获取，提高了信息获取的完整性和准确性，从而提高了变压器绝缘材料老化指数的准确性，最终提高了变压器绝缘状态的监测效率，通过所述信息分析模块对使用周期内各绝缘材料的绝缘程度变化进行分析，以提高各绝缘材料异常指数计算的准确性，从而提高了变压器绝缘材料老化指数的准确性，最终提高了变压器绝缘状态的监测效率，通过所述线圈监测单元对监测周期内变压器线圈的绝缘材料绝缘纸的绝缘状态进行监测，并计算绝缘纸异常指数，以提高绝缘纸异常指数的准确性，从而提高了变压器绝缘材料老化指数的准确性，最终提高了变压器绝缘状态的监测效率，通过所述油质监测模块对监测周期内变压器油的绝缘状态进行监测，并计算油质异常指数，以提高变压器油异常指数的准确性，从而提高了变压器绝缘材料老化指数的准确性，最终提高了变压器绝缘状态的监测效率，通过所述报警模块对变压器绝缘材料绝缘状态进行分析，并根据分析结果进行报警，提高了变压器绝缘材料老化指数的准确性，从而提高了变压器绝缘状态的监测效率，通过所述反馈分析模块对变压器线路电阻进行分析，以对下一监测周期的绝缘材料分析过程进行调整，提高了变压器绝缘材料老化指数的准确性，从而提高了变压器绝缘状态的监测效率。

60、尤其，所述函数预测单元通过设置各绝缘材料的预测函数，对两种绝缘材料的变化进行整体把控，以提高各绝缘材料异常指数计算的准确性，从而提高了变压器绝缘材料老化指数的准确性，最终提高了变压器绝缘状态的监测效率，所述第一异常单元通过计算监测周期内的聚合度，并将其和预测聚合度进行比对，以提高绝缘纸异常指数的准确性，从而提高了变压器绝缘材料老化指数的准确性，最终提高了变压器绝缘状态的监测效率，所述第二异常单元通过计算监测周期内的油质指数，并将其和预测油质指数进行比对，以提高变压器油质指数的准确性，从而提高了变压器绝缘材料老化指数的准确性，最终提高了变压器绝缘状态的监测效率，通过设置油质指数阈值，以提高绝缘纸异常指数的准确性，从而提高了变压器绝缘材料老化指数的准确性，最终提高了变压器绝缘状态的监测效率。