一种基于电力系统变电站变压器运行监控系统的制作方法

本发明涉及变电站领域，尤其涉及一种基于电力系统变电站变压器运行监控系统。

背景技术：

目前电力能源在公共能源供应结构里所占的比例越来越高，电力能源的正常持续供应对社会正常生活秩序的影响程度不断增强，因而对供电设备的可靠性的要求也越来越高。电力系统中的关键电气设施的安全运行是电力系统的有效保障，变压器的一次侧和二次侧产生故障，轻则发生停电故障，重则引发火灾。确保变压器稳定运行是电力运行稳定的基础，如何能够保证变电站，变压器的稳定运行是当下需要解决的技术问题。

技术实现要素：

为了克服上述现有技术中的不足，本发明的目的在于，提供一种基于电力系统变电站变压器运行监控系统，一种基于电力系统变电站变压器运行监控系统，其特征在于，包括：数据采集层，数据处理层，用户层；

数据采集层设有用于采集配电区域内各个变压器数据信息的数据采集终端，数据采集终端包括：用于检测高压侧电压，电流，功率因数，有功功率、无功功率，断路器位置状态、隔离开关位置状态、地刀分合闸位置状态的高压侧数据获取模块，用于检测低压侧电压，电流，功率因数，有功功率、无功功率，断路器位置状态、隔离开关位置状态、地刀分合闸位置状态的低压侧数据获取模块，用于检测变电站内重瓦斯数据量的重瓦斯获取模块，用于检测变电站内轻瓦斯数据量的轻瓦斯获取模块，用于检测变压器压力闸状态量的变压器压力闸获取模块，用于检测变压器油温的油温检测模块，用于检测变压器绕组温度的变压器绕组温度检测模块，用于检测冷却风机转速的风机转速检测模块，用于检测变压器绕组振动量的绕组振动检测模块，数据处理器，无线通信模块；

高压侧数据获取模块，低压侧数据获取模块，重瓦斯获取模块，轻瓦斯获取模块，变压器压力闸获取模块，油温检测模块，变压器绕组温度检测模块，风机转速检测模块，无线通信模块分别与数据处理器连接；

数据处理器将高压侧数据获取模块，低压侧数据获取模块，重瓦斯获取模块，轻瓦斯获取模块，变压器压力闸获取模块，油温检测模块，变压器绕组温度检测模块，风机转速检测模块获取的数据信息通过无线通信模块上传至数据处理层；

数据处理层包括数据处理服务器，数据储存服务器，Web服务器；数据处理层采用B/S架构；

数据处理服务器实时接收数据采集层的检测数据，并对数据进行计算、分析，将数据处理层获取的数据信息与预设阈值以及往期数据进行对比，当前数据超出预设阈值或者与往期数据比较产生不良的效果时，进行报警提示；将报警信息形成报警统计，并存储；数据储存服务器存储接收的数据信息， Web服务器接收来自用户层的请求，并将处理后的数据通过HTTP协议返回给用户；

用户层在B/S架构下，给用户提供浏览窗口，用户登录Web服务器访问服务器端的数据，Web服务器以图形、图表、报表的形式向用户显示当前检测对象的运行状态信息。

优选地，数据处理服务器包括：数据分析模块和故障诊断分析模块；

数据分析模块用于计算间隔采样数据的振动峰峰值、有效值、各次谐波的值；

故障诊断分析模块根据预设的阈值，评估采集到的各项数据信息是否超出阈值，并分析变压器当前的状态。

优选地，Web服务器包括：实时分析模块、趋势分析模块、故障诊断展示模块以及变压器管理模块；

实时分析模块用于提供各项采集数据信息的实时波形、实时频谱，实时数据走势，用户根据需要查看变压器实时的振动、电压、电流的波形以及各个功频谱，以及振动各测点振动峰峰值、有效值，通过线路、表格、图形的展现形式进行有机整合，通过对数据的可视化管理，让所有数据关键参数醒目地投射到显示屏上，帮助用户了解变压器状况，对变压器过程跟踪管理；

趋势分析模块将采集的数据信息分为以日为单位的趋势分析以及历史趋势分析；用户可以通过当日趋势查看变压器各测点振动峰峰值、有效值、电压、电流有效值的趋势，通过历史趋势用户可以选择查看某段时间内数据的趋势变化情况，了解历史的变压器状态；

故障诊断展示模块将变压器的故障分析诊断及诊断报告进行展示，用户通过故障诊断展示模块对变压器的历史故障及当前运行状况进行诊断；

变压器管理模块为用户提供变压器基本信息、各个检测模块的基本信息，提供变压器等级、生产厂家、型号信息，各个检测模块的等级、生产厂家、型号信息。

优选地，数据采集终端还包括：发送数据量设置模块，数据量处理模块；

发送数据量设置模块用于设置向数据处理层每次发送量阈值；

数据量处理模块用于将数据采集终端采集的数据信息，缓存到缓存数据库中，缓存在缓存数据库中的数据信息按照先进先出的方式排列，将每个缓存到缓存数据库中的数据信息进行地址编号，

当缓存在缓存数据库中的数据量达到每次发送量阈值时，将缓存在缓存数据库中的数据进行打包，并将打包后的数据包发送至数据处理层；

数据处理层接收到数据包后，并将该数据包进行分解，还原成数据信息。

优选地，无线通信模块用于收发数据，发送数据时，将数据包转换为双位数据，对双位数据进行差分编码标示，通过PN码与双位数据通道的数据进行叠加，对数据包进行编码序列；编码序列后通过正弦和余弦信号进行调制扩频，产生一个数字化的扩频输出信号；采用系统预设的时钟周期为时钟信号产生高频率分辨率的正弦和余弦信号输出传输；

优选地，无线通信模块还用于接收数据处理层发送的数据时，对接收的扩频信号进行变频，产生基带并解调信号；进过滤波器滤波后， PN码与双位数据通道的数据进行相关运算，并分别计算出通道的相关数据；通过差分解调进行差分解调运算，以恢复原始信息。

优选地，数据采集终端还包括：滤波放大电路；

滤波放大电路的输入端与无线通信模块连接，滤波放大电路的输出端与数据处理器连接；

滤波放大电路包括：第一个三极管VT1, 第一个三极管VT1的基极与控制器连接，第一个三极管VT1的集电极通过第二滤波放大电阻R2接地，第一个三极管VT1的集电极与第一运算放大器IC1的3脚连接，第二比较器IC2的7脚与+VCC1连接，第二比较器IC2的3脚与第一滑动变阻器RB1的滑动端连接，第二比较器IC2的4脚接地，第一运算放大器IC1的4脚接地，第一运算放大器IC1的8脚通过第四滤波放大电阻R4接地，第三比较器IC3的4脚接地，第三比较器IC3的8脚通过第十四滤波放大电阻R14接地，第四比较器IC4的7脚与+VCC1连接，第一个三极管VT1的发射极T通过第一滤波放大电阻R1与+VCC1连接，第一运算放大器IC1的2脚通过第一滤波放大电容C1、第三滤波放大电阻R3接地，第一运算放大器IC1的6脚通过第二滤波放大电容C2、第七滤波放大电阻R7与第二比较器IC2的2脚连接，第一运算放大器IC1的7脚与+VCC1连接，第一运算放大器IC1的6脚通过第五滤波放大电阻R5与第一运算放大器IC1的2脚连接，第一运算放大器IC1的6脚通过第六滤波放大电阻R6、第三滤波放大电阻R3接地，有第二滑动变阻器RB2与第十一滤波放大电阻R11串联后，与第一滑动变阻器RB1串联，第二比较器IC2的6脚与第三比较器IC3的2脚连接，第二比较器IC2的2脚通过第八滤波放大电阻R8与第二比较器IC2的6脚连接，有第三滤波放大电容C3与所述的第八滤波放大电阻R8并联，第二比较器IC28脚通过第九滤波放大电阻R9接地，所述第一滑动变阻器RB1与第十滤波放大电阻R10串联后串接在+VCC1和接地线之间，第三比较器IC3的7脚与+VCC1连接，第三比较器IC3的3脚通过第十二滤波放大电阻R12与第四比较器IC4的2脚连接，第三比较器IC3的3脚通过第十三滤波放大电阻R13与第三比较器IC3的6脚连接，第四比较器IC4的4脚接地，第四比较器IC4的8脚通过第十五滤波放大电阻R15接地，第四比较器IC4的6脚与第四比较器IC4的2脚连接，第三比较器IC3的6脚通过第十六滤波放大电阻R16、第四电容C4、第一个二极管D1与第四比较器IC4的2脚连接，第二滑动变阻器RB2的滑动端通过第十七滤波放大电阻R17、第二个二极管D2与第一个二极管D1的正极连接，第二个二极管D2的正极通过第五电容C5与第四比较器IC4的6脚连接，第二个二极管D2的正极通过第十八滤波放大电阻R18与第五比较器IC5的2脚连接，第五比较器IC5的3脚通过第十九滤波放大电阻R19与第五比较器IC5的6脚连接，第五比较器IC5的3脚通过第二十滤波放大电阻R20与第四比较器的6脚连接，第五比较器IC5的4脚接地，第五比较器IC5的8脚通过第二十一滤波放大电阻R21接地，第五比较器IC5的7脚与+VCC1连接，第五比较器IC5的6脚接滤波放大电路的输出端。

从以上技术方案可以看出，本发明具有以下优点：

数据处理器将高压侧数据获取模块，低压侧数据获取模块，重瓦斯获取模块，轻瓦斯获取模块，变压器压力闸获取模块，油温检测模块，变压器绕组温度检测模块，风机转速检测模块获取的数据信息通过无线通信模块上传至数据处理层；数据处理服务器实时接收数据采集层的检测数据，并对数据进行计算、分析。用户层在B/S架构下，给用户提供浏览窗口，用户登录Web服务器访问服务器端的数据，Web服务器以图形、图表、报表的形式向用户显示当前变压器的运行状态信息。通过实时获取变压器的数据信息确保变压器稳定运行，保障了电力运行稳定。

附图说明

为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面将对描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为基于电力系统变电站变压器运行监控系统的整体示意图；

图2为滤波放大电路的电路图。

具体实施方式

本发明提供一种基于电力系统变电站变压器运行监控系统，如图1和图2所示，包括：数据采集层2，数据处理层1，用户层3；

数据采集层2设有用于采集配电区域内各个变压器21数据信息的数据采集终端22，数据采集终端22包括：用于检测高压侧电压，电流，功率因数，有功功率、无功功率，断路器位置状态、隔离开关位置状态、地刀分合闸位置状态的高压侧数据获取模块，用于检测低压侧电压，电流，功率因数，有功功率、无功功率，断路器位置状态、隔离开关位置状态、地刀分合闸位置状态的低压侧数据获取模块，用于检测变电站内重瓦斯数据量的重瓦斯获取模块，用于检测变电站内轻瓦斯数据量的轻瓦斯获取模块，用于检测变压器压力闸状态量的变压器压力闸获取模块，用于检测变压器油温的油温检测模块，用于检测变压器绕组温度的变压器绕组温度检测模块，用于检测冷却风机转速的风机转速检测模块，用于检测变压器绕组振动量的绕组振动检测模块，数据处理器5，无线通信模块4；

高压侧数据获取模块，低压侧数据获取模块，重瓦斯获取模块，轻瓦斯获取模块，变压器压力闸获取模块，油温检测模块，变压器绕组温度检测模块，风机转速检测模块，无线通信模块4分别与数据处理器5连接；

数据处理器将高压侧数据获取模块，低压侧数据获取模块，重瓦斯获取模块，轻瓦斯获取模块，变压器压力闸获取模块，油温检测模块，变压器绕组温度检测模块，风机转速检测模块获取的数据信息通过无线通信模块上传至数据处理层；

数据处理层包括数据处理服务器11，数据储存服务器12，Web服务器13；数据处理层采用B/S架构；

数据处理服务器实时接收数据采集层的检测数据，并对数据进行计算、分析，将数据处理层获取的数据信息与预设阈值以及往期数据进行对比，当前数据超出预设阈值或者与往期数据比较产生不良的效果时，进行报警提示；将报警信息形成报警统计，并存储；数据储存服务器存储接收的数据信息， Web服务器接收来自用户层的请求，并将处理后的数据通过HTTP协议返回给用户；

用户层在B/S架构下，给用户提供浏览窗口，用户登录Web服务器访问服务器端的数据，Web服务器以图形、图表、报表的形式向用户显示当前检测对象的运行状态信息。

数据处理服务器包括：数据分析模块和故障诊断分析模块；

数据分析模块用于计算间隔采样数据的振动峰峰值、有效值、各次谐波的值；

故障诊断分析模块根据预设的阈值，评估采集到的各项数据信息是否超出阈值，并分析变压器当前的状态。

Web服务器包括：实时分析模块、趋势分析模块、故障诊断展示模块以及变压器管理模块；

实时分析模块用于提供各项采集数据信息的实时波形、实时频谱，实时数据走势，用户根据需要查看变压器实时的振动、电压、电流的波形以及各个功频谱，以及振动各测点振动峰峰值、有效值，通过线路、表格、图形的展现形式进行有机整合，通过对数据的可视化管理，让所有数据关键参数醒目地投射到显示屏上，帮助用户了解变压器状况，对变压器过程跟踪管理；

趋势分析模块将采集的数据信息分为以日为单位的趋势分析以及历史趋势分析；用户可以通过当日趋势查看变压器各测点振动峰峰值、有效值、电压、电流有效值的趋势，通过历史趋势用户可以选择查看某段时间内数据的趋势变化情况，了解历史的变压器状态；

故障诊断展示模块将变压器的故障分析诊断及诊断报告进行展示，用户通过故障诊断展示模块对变压器的历史故障及当前运行状况进行诊断；

变压器管理模块为用户提供变压器基本信息、各个检测模块的基本信息，提供变压器等级、生产厂家、型号信息，各个检测模块的等级、生产厂家、型号信息。

数据采集终端还包括：发送数据量设置模块，数据量处理模块；

发送数据量设置模块用于设置向数据处理层每次发送量阈值；

数据量处理模块用于将数据采集终端采集的数据信息，缓存到缓存数据库中，缓存在缓存数据库中的数据信息按照先进先出的方式排列，将每个缓存到缓存数据库中的数据信息进行地址编号，

当缓存在缓存数据库中的数据量达到每次发送量阈值时，将缓存在缓存数据库中的数据进行打包，并将打包后的数据包发送至数据处理层；

数据处理层接收到数据包后，并将该数据包进行分解，还原成数据信息。

无线通信模块用于收发数据，发送数据时，将数据包转换为双位数据，对双位数据进行差分编码标示，通过PN码与双位数据通道的数据进行叠加，对数据包进行编码序列；编码序列后通过正弦和余弦信号进行调制扩频，产生一个数字化的扩频输出信号；采用系统预设的时钟周期为时钟信号产生高频率分辨率的正弦和余弦信号输出传输；

无线通信模块还用于接收数据处理层发送的数据时，对接收的扩频信号进行变频，产生基带并解调信号；进过滤波器滤波后， PN码与双位数据通道的数据进行相关运算，并分别计算出通道的相关数据；通过差分解调进行差分解调运算，以恢复原始信息。

数据采集终端还包括：滤波放大电路；

滤波放大电路的输入端与无线通信模块4连接，滤波放大电路的输出端与数据处理器5连接；

滤波放大电路包括：第一个三极管VT1, 第一个三极管VT1的基极与控制器连接，第一个三极管VT1的集电极通过第二滤波放大电阻R2接地，第一个三极管VT1的集电极与第一运算放大器IC1的3脚连接，第二比较器IC2的7脚与+VCC1连接，第二比较器IC2的3脚与第一滑动变阻器RB1的滑动端连接，第二比较器IC2的4脚接地，第一运算放大器IC1的4脚接地，第一运算放大器IC1的8脚通过第四滤波放大电阻R4接地，第三比较器IC3的4脚接地，第三比较器IC3的8脚通过第十四滤波放大电阻R14接地，第四比较器IC4的7脚与+VCC1连接，第一个三极管VT1的发射极T通过第一滤波放大电阻R1与+VCC1连接，第一运算放大器IC1的2脚通过第一滤波放大电容C1、第三滤波放大电阻R3接地，第一运算放大器IC1的6脚通过第二滤波放大电容C2、第七滤波放大电阻R7与第二比较器IC2的2脚连接，第一运算放大器IC1的7脚与+VCC1连接，第一运算放大器IC1的6脚通过第五滤波放大电阻R5与第一运算放大器IC1的2脚连接，第一运算放大器IC1的6脚通过第六滤波放大电阻R6、第三滤波放大电阻R3接地，有第二滑动变阻器RB2与第十一滤波放大电阻R11串联后，与第一滑动变阻器RB1串联，第二比较器IC2的6脚与第三比较器IC3的2脚连接，第二比较器IC2的2脚通过第八滤波放大电阻R8与第二比较器IC2的6脚连接，有第三滤波放大电容C3与所述的第八滤波放大电阻R8并联，第二比较器IC28脚通过第九滤波放大电阻R9接地，所述第一滑动变阻器RB1与第十滤波放大电阻R10串联后串接在+VCC1和接地线之间，第三比较器IC3的7脚与+VCC1连接，第三比较器IC3的3脚通过第十二滤波放大电阻R12与第四比较器IC4的2脚连接，第三比较器IC3的3脚通过第十三滤波放大电阻R13与第三比较器IC3的6脚连接，第四比较器IC4的4脚接地，第四比较器IC4的8脚通过第十五滤波放大电阻R15接地，第四比较器IC4的6脚与第四比较器IC4的2脚连接，第三比较器IC3的6脚通过第十六滤波放大电阻R16、第四电容C4、第一个二极管D1与第四比较器IC4的2脚连接，第二滑动变阻器RB2的滑动端通过第十七滤波放大电阻R17、第二个二极管D2与第一个二极管D1的正极连接，第二个二极管D2的正极通过第五电容C5与第四比较器IC4的6脚连接，第二个二极管D2的正极通过第十八滤波放大电阻R18与第五比较器IC5的2脚连接，第五比较器IC5的3脚通过第十九滤波放大电阻R19与第五比较器IC5的6脚连接，第五比较器IC5的3脚通过第二十滤波放大电阻R20与第四比较器的6脚连接，第五比较器IC5的4脚接地，第五比较器IC5的8脚通过第二十一滤波放大电阻R21接地，第五比较器IC5的7脚与+VCC1连接，第五比较器IC5的6脚接滤波放大电路的输出端。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。