专利名称：一体化智能变压器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种一体化智能变压器，属电力行业的变压器智能化技术领域。
背景技术：
变压器是电力行业中最重要的设备，变压器的智能化是智能电网建设的重要组成部分和区别传统电网的主要标志之一，也就是说智能电网的建设需要变压器智能化，目前国内外还没有较成熟的变压器智能化方案，与变压器智能化相关的主要领域包括变压器状态监测和评估、冷却装置与分接开关的智能控制、变压器的智能保护、计量和测量。在变压器的状态监测和评估方面，国内外已有较长的发展历史，目前已有很多针对变压器的智能检测装置，如色谱、局放、温度等，但一般都是专项检测装置，缺少多种状态参量融合的智能模块，状态评估手段单一，存在不同的平台、不同的应用系统、不同的数据格式，没有标准化和规范化，没有形成统一的体系结构。发明专利《一种变压器智能操控装置及其用途》(申请号200410077495. 4)利用传感器对设备的运行状况进行实时监控，然后把获得的数据通过网络系统进行收集、整合，最后对数据分析、挖掘的智能设备的概念， 适用于对美式箱式变压器、干式变压器及箱式变电站运行状态的监控；实用新型专利《变压器智能在线监测系统》(申请号200920253338. 2)提出变压器智能在线监测系统，该系统通过多种传感器采集变压器状态数据通过处理装置集中后传到一台中央计算机的系统结构，该系统只是提供了一种变压器状态综合采集、分析功能，并没有实现变压器状态实时综合状态评估及故障诊断功能、冷却装置和分接开关的同时进行智能控制，但没有提出变压器保护、计量、测量一体化实现技术，更没有提出采用国际标准通讯规约的远程通讯功能。在冷却装置与分接开关的智能控制方面，目前已经有根据变压器油温进行自动控制的冷却装置控制器，分接开关没有智能控制器，但有远程控制功能，还有人提出美式箱变、箱式变电站、干式变压器等配电变压器的智能操控装置，但它只是一种根据变压器的温度和压力状态智能控制风机冷却器的启动与停止，没有同时进行分接开关的控制。在变压器智能保护、计量和测量方面，变压器已有成熟的继电保护装置，在配电变压器方面，已有实现融合电能计量和电量测量功能的智能配电变压器。
发明内容本实用新型的目的是综合背景技术所述的各种分项功能和思想，提出一种一体化智能变压器，它具有综合状态监测和评估、冷却装置和分接开关智能控制、变压器智能保护、计量和测量功能，一体化设计，采用国际标准通讯规约IEC61850与上层系统通讯。并且各种状态采集传感器有专门的测量单元模块处理数据，各部分功能也采用模块化设计，具有标准化、规划化、可扩展的特点，从而实现“更准确更全面的掌握变压器的实时运行状态， 智能控制变压器冷却装置和有载分接开关，变压器控制、保护、测量、计量一体化，通讯接口标准化”的变压器智能化目标，为智能电网的建设奠定基础，实现真正意义上的变压器智能化。[0007]本实用新型的技术方案是，一体化智能变压器，由变压器智能组件与装有传感器的变压器本体组成，变压器智能组件包括有采集各个状态的独立测量单元智能模块，还有与智能模块通讯的内部总线以及智能模块按标准IEC61850协议与上层的通讯接口，其特征在于各种传感器与变压器一体化设计安装，光纤传感器内置于变压器中，其有益效果是不仅能准确测量绕组内部温度、应力和绝缘状态，还通过与智能组件通讯，实现了变压器内部温度场、应力场以及绝缘状态实时特征量提取，保证了变压器状态、寿命评估和故障诊断的可靠性，这是传统的在线监测系统不具备的，传统的在线监测系统一般传感器是装在变压器外部，存在干扰多、不能直接测得变压器内部特征量、信号衰减厉害等弱点，在变压器内部嵌入各种光纤传感器可以克服这些困难。如上所述的一体化智能变压器，其特征在于智能模块中，还包括冷却器及分接开关的智能控制部分，其有益效果是采用变压器自身状态评估结果，综合其过负荷能力、系统负荷情况、以及变压器绝缘和温度状况进行综合安全性和经济性分析进行的智能控制方法，比目前常见的根据变压器温度进行的冷却器控制更加可靠高效。本实用新型在变压器状态评估的基础上，提出了一种一体化智能变压器，这种变压器具有准确的感知功能，正确的思维判断功能，有效的执行功能以及能与其他设备交换信息的双向通讯功能，能自动适应电网、环境及控制要求的变化，始终处于最佳运行工况。
附图1为本实用新型一体化智能变压器框架结构图。
具体实施方式
参照附图，本实用新型由一体化安装在变压器本体上的传感器和变压器智能组件两部分构成，其中变压器本体上装设各种状态参量传感器，这些传感器有内置的分布式光纤温度和应力测量用的光纤传感器，局放超高频探头；还有外置式铁心接地电流传感器等， 传感器都留有与变压器智能组件连接的接口 ；变压器智能组件是变压器智能化的核心，变压器智能组件包括各种状态量的测量单元和智能模块；各种状态测量单位主要完成状态量的采集功能，采用数字化AD技术、数字信号处理DSP技术、FPGA技术实现；各种状态测量单位与智能模块之间的通讯采用变压器智能组件内部总线实现，内部总线主要使用现场总线(如CAN，RS-485，PROFIBUS, L0NW0RKS等)；智能模块完成核心智能算法，包括变压器实时状态评估与故障诊断，变压器状态数据的存储记录，智能冷却器和分接开关控制，继电保护、电能计量和电量测量以及与上层系统通讯等功能，它主要采用嵌入式处理器、FPGA技术实现；智能模块与上层系统通讯协议采用IEC61850 ；变压器智能组件与变压器本来对接实现变压器的智能化目标。智能组件是变压器智能化技术的核心和基础平台，它主要完成状态的测量，状态数据的存储，状态数据的分析和状态评估，变压器冷却装置及分接开关的智能控制，变压器的继电保护、计量和测量以及通过智能变电站汇控柜与上层系统的通讯等功能，上层系统包括调度系统、变电站二次保护与自动控制系统、状态检修设备管理系统，通讯规约采用 IEC61850。智能组件包括各种状态量的测量单元和智能模块，其中，状态量的测量单元主要完成状态测量、特征信息提取等功能、抗干扰设计等，主要包括有光声光谱油气测量单元， 局部放电测量单元，分布式温度和应力测量单元，铁心电流测量单元，电压、电流测量单元， 油温、油流、瓦斯等非电量测量单元，套管、有载分接开关测量单元等。各种状态参量的测量单元与智能模块之间通信总线为现场总线(如CAN，RS-485，PROFIBUS, L0NW0RKS等)。智能模块是智能组件的核心，主要完成状态数据存储记录、状态评估、智能冷却控制和分接控制，以及继保、计量、测量和通讯功能。智能模块的硬件平台通过结合当前最先进的嵌入式处理器技术、数字化AD技术、数字信号处理DSP技术、FPGA技术、现场总线及接口技术、通讯技术，完成传感器数据的放大和调理、传感器信号的AD转换和采集、传感器数字信息的提取和处理、信号的记录功能(黑匣子功能)、参考IEC61850的通讯功能、现场人机接口功能来实现。软件平台式根据已有的状态估计和寿命估计方法和经验编制上层状态评估算法， 人工智能学习算法。
权利要求1. 一体化智能变压器，由变压器智能组件与装有传感器的变压器本体组成，变压器智能组件包括有采集各个状态的独立测量单元智能模块，还有与智能模块通讯的内部总线以及智能模块按标准IEC61850协议与上层的通讯接口，其特征在于各种传感器与变压器一体化设计安装，光纤传感器内置于变压器中。
专利摘要一体化智能变压器，属电力行业的变压器智能化技术领域，由变压器智能组件与装有传感器的变压器本体组成，变压器智能组件包括有采集各个状态的独立测量单元智能模块，还有与智能模块通讯的内部总线以及智能模块按标准IEC61850协议与上层的通讯接口，各种传感器与变压器一体化设计安装，光纤传感器内置于变压器中，智能模块中，还包括冷却器及分接开关的智能控制部分，采用变压器自身状态评估结果，综合其过负荷能力、系统负荷情况、以及变压器绝缘和温度状况进行综合安全性和经济性分析进行智能控制。
文档编号H02J13/00GK201975858SQ20112002474
公开日2011年9月14日 申请日期2011年1月26日 优先权日2011年1月26日
发明者伍志荣, 全江华, 卢文华, 左文霞, 张海龙, 李丰攀, 杜思思, 石延辉, 陈江波 申请人:国网电力科学研究院, 国网电力科学研究院武汉南瑞有限责任公司