一种牵引变压器在线监测装置的制作方法

本实用新型属于变压器监测技术领域，具体涉及一种牵引变压器在线监测装置。

背景技术：

牵引变压器是供输电线路中将高压变成低压后供给用户使用的设备，一旦发生故障，将使得电力供应完全停止，造成公共安全问题及人员设备财物损失，且其修复所需要的时间远长于其他设备。目前牵引变压器检测过程中,对牵引变压器的检测需要开箱进行，并采用停机检测的方式，费时费力，检测效率低；牵引变压器的接地电流大小、油液温度等是影响供电质量的重要因素，需要在牵引变压器工作过程中进行定期检修，以防牵引变压器在工作状态欠佳的情况持续工作而引发危险，花费大量的时间和人力，而且牵引变压器可能会突然损坏，如果检修人员不能及时发现，将造成电网瘫痪，影响区域用电。

因此，现如今缺少一种便于安装、设计合理的牵引变压器故障在线监测装置，解决现有变压器检测时需停机检测、费时费力且检测效率低、检测不及时的问题。

技术实现要素：

本实用新型所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种牵引变压器在线监测装置，其结构简单、设计合理，实现变压器各个工作参数的在线监测，省时省力，避免人工检测不能实时检测的问题，且通过无线传输模块将检测到的各个工作参数传输给监控终端，减少人工劳动现场查看，从而能及时发现变压器的潜在故障，实用性强。

为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是：一种牵引变压器在线监测装置，其特征在于：包括设置在牵引变压器上的传感器组和与所述传感器组连接的监测柜，所述牵引变压器包括油箱、设置在油箱内的线圈和铁芯，以及设置在油箱底端左侧外壁上的放油管，所述放油管上设置有放油阀门，所述油箱的箱盖表面设置有温度计座，所述铁芯上连接有接地线；所述传感器组包括设置在油箱顶部的振动传感器、设置在所述放油管上的压力传感器和套设在接地线上的接地电流在线监测模块，以及安装在温度计座上的测温传感器和设置在所述监测柜上的环境监测模块；所述监测柜包括柜体、设置在柜体一侧的液晶显示屏和设置在柜体顶部的太阳能电池板，以及设置在柜体内的电子线路板，所述电子线路板上集成有微控制器、电源模块以及与微控制器相接的通信模块、数据存储模块和无线传输模块，所述太阳能电池板的输出端和锂电池的输出端与电源模块相接，所述微控制器通过无线传输模块与监控终端进行数据无线通信。

上述的一种牵引变压器在线监测装置，其特征在于：所述微控制器为stm32f103vet6微控制器。

上述的一种牵引变压器在线监测装置，其特征在于：所述通信模块包括max485通信芯片，所述max485通信芯片的输入端连接有rs-485通信线缆，所述rs-485通信线缆包括rs-485a线和rs-485b线，所述振动传感器、压力传感器、接地电流在线监测模块、测温传感器和环境监测模块均与所述rs-485通信线缆连接。

上述的一种牵引变压器在线监测装置，其特征在于：所述数据存储模块包括at24c02存储芯片，所述at24c02存储芯片的第1引脚-第4引脚均接地，所述at24c02存储芯片的第5引脚与微控制器的pb7引脚相接，所述at24c02存储芯片的第6引脚与微控制器的pb6引脚相接，所述at24c02存储芯片的第7引脚接地，所述at24c02存储芯片的第8引脚分两路，一路经电容c3接地，另一路与+3.3v电源输出端相接。

上述的一种牵引变压器在线监测装置，其特征在于：所述无线传输模块与通信电路相接，所述通信电路包括通信芯片u1。

上述的一种牵引变压器在线监测装置，其特征在于：所述电源模块包括锂电池、12v转5v电压模块和5v转3.3v电压模块，所述12v转5v电压模块包括芯片lm596-5v，所述5v转3.3v电压模块包括芯片reg1117-3.3。

上述的一种牵引变压器在线监测装置，其特征在于：所述太阳能电池板的输出端接有太阳能稳压模块，所述太阳能稳压模块和锂电池的输出端通过继电器与12v转5v电压模块的输入端连接。

上述的一种牵引变压器在线监测装置，其特征在于：所述环境监测模块为rs-byh-m气象多要素百叶箱，所述rs-byh-m气象多要素百叶箱的a信号输出端与所述rs-485a线连接，所述rs-byh-m气象多要素百叶箱的b信号输出端与所述rs-485b线连接。

上述的一种牵引变压器在线监测装置，其特征在于：所述液晶显示屏为lcd240128显示屏。

本实用新型与现有技术相比具有以下优点：

1、本实用新型通过设置有振动传感器、压力传感器、接地电流在线监测模块和测温传感器，利用振动传感器监测牵引变压器油箱的振动、压力传感器监测牵引变压器油箱最底部的压力、接地电流在线监测模块监测牵引变压器铁芯的接地电流值、测温传感器监测牵引变压器油箱内的油液温度值，省时省力，实现牵引变压器各个工作参数的在线监测，工作效率高。

2、本实用新型通过设置太阳能电池板和锂电池为整个监测装置供电，通过太阳能电池板和锂电池相互配合，提高了该监测装置的适用范围，可重复利用，节约资源。

3、本实用新型通过设置无线传输模块与监控终端进行无线数据通信，无线传输模块数据传输可靠，且传输速度高，布设方便。

综上所述，本实用新型结构简单、设计合理，通过设置在牵引变压器上的传感器组，实现变压器的在线监测，省时省力，工作效率高；通过设置太阳能电池板和锂电池为该装置供电，节约资源；通过设置无线传输模块，实现对牵引变压器的远程监控和所处环境参数数据的获取，实用性强。

下面通过附图和实施例，对本实用新型的技术方案做进一步的详细描述。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图。

图2为本实用新型监测柜的结构示意图。

图3为本实用新型的电路原理框图。

图4为本实用新型通信模块的电路原理图。

图5为本实用新型数据存储模块的电路原理图。

图6为本实用新型通信电路的电路原理图。

图7为本实用新型电源模块的电路原理框图。

图8为本实用新型12v转5v电压模块的电路原理图。

图9为本实用新型5v转3.3v电压模块的电路原理图。

图10为本实用新型继电器的电路原理图。

图11为本实用新型太阳能稳压模块的电路原理图。

图12为本实用新型液晶显示屏的电路原理图。

附图标记说明:

1—牵引变压器；2—油箱；3—线圈；

4—铁芯；5—放油阀门；6—温度计座；

7—接地线；8—振动传感器；9—压力传感器；

10—接地电流在线监测模块；11—测温传感器；

12—柜体；13—电子线路板；14—微控制器；

15—环境监测模块；16—通信模块；17—太阳能电池板；

17-1—太阳能稳压模块；18—液晶显示屏；

19—无线传输模块；20—监控终端；21—数据存储模块。

22—锂电池；22-1—继电器；23—电源模块；

23-1—12v转5v电压模块；23-2—5v转3.3v电压模块；

24—通信电路。

具体实施方式

如图1至图12所示，本实用新型包括设置在牵引变压器1上的传感器组和与所述传感器组连接的监测柜，所述牵引变压器包括油箱2、设置在油箱2内的线圈3和铁芯4，以及设置在油箱2底端左侧外壁上的放油管，所述放油管上设置有放油阀门5，所述油箱2的箱盖表面设置有温度计座6，所述铁芯4上连接有接地线7；所述传感器组包括设置在油箱2顶部的振动传感器8、设置在所述放油管上的压力传感器9和套设在接地线7上的接地电流在线监测模块10，以及安装在温度计座6上的测温传感器11和设置在所述监测柜上的环境监测模块15；所述监测柜包括柜体12、设置在柜体12一侧的液晶显示屏18和设置在柜体12顶部的太阳能电池板17，以及设置在柜体12内的电子线路板13，所述电子线路板13上集成有微控制器14、电源模块23以及与微控制器14相接的通信模块16、数据存储模块21和无线传输模块19，所述太阳能电池板17的输出端和锂电池22的输出端与电源模块23相接，所述微控制器14通过无线传输模块19与监控终端20进行数据无线通信。

本实施例中，实际使用时，牵引变压器绕组及铁芯4的振动通过油箱2表面和油传递到油箱2,引起油箱2的振动；在油箱2顶部安装振动传感器8对油箱2的振动情况进行实时监测，当振动传感器8监测到的振动数据值大于设定值时，说明牵引变压器出现故障，牵引变压器的铁芯发生松动或绕组发生变形甚至损坏。

本实施例中，在牵引变压器的放油管上安装压力传感器9，压力传感器9对牵引变压器油箱2最底部的压力信号进行实时监测，当监测到的压力值大于设定值时，牵引变压器发生故障。

本实施例中，在牵引变压器的铁芯接地线7上套设接地电流在线监测模块10，其目的是：监测牵引变压器铁芯4的接地电流大小，当接地电流的测量值大于接地电流设定值时，牵引变压器发生接地故障。

本实施例中，在牵引变压器的温度计座6上安装测温传感器11的目的是：对油箱2内油液的温度进行实时监测，当监测到的油液温度值大于油液温度设定值时，牵引变压器发生故障。

本实施例中，实际使用时，所述监控终端20为手机或者笔记本电脑。

本实施例中，设置太阳能电池板17和锂电池22的目的是：在阳光充足的情况下，利用太阳能电池板17为该监测装置供电，在其他情况下，利用锂电池22为该监测装置供电，通过太阳能电池板17和锂电池22的配合，提高了该监测装置的适用范围，可重复利用，节约资源。

本实施例中，设置无线传输模块19的目的是：将微控制器14接收到的振动数据、压力数据、接地电流大小、油液温度值、环境温度值、环境湿度值和噪声值传输给监控终端20，便于工作人员远程查看。

本实施例中，所述微控制器14为stm32f103vet6微控制器。

本实施例中，所述通信模块16包括max485通信芯片，所述max485通信芯片的输入端连接有rs-485通信线缆，所述rs-485通信线缆包括rs-485a线和rs-485b线，所述振动传感器8、压力传感器9、接地电流在线监测模块10、测温传感器11和环境监测模块15均与所述rs-485通信线缆连接。

如图4所示，本实施例中，实际使用时，所述max485通信芯片的第1引脚与stm32f103vet6微控制器的pa11引脚连接；所述max485通信芯片第2引脚和第3引脚的连接端与stm32f103vet6微控制器的pa9引脚连接；所述max485通信芯片的第4引脚与stm32f103vet6微控制器的pa10引脚连接；所述max485通信芯片的第5引脚接地；所述max485通信芯片的第6引脚分为两路，一路与电阻r1的一端连接，另一路与所述rs-485a线连接；所述max485通信芯片的第7引脚分为两路，一路与电阻r1的另一端连接，另一路与所述rs-485b线连接；所述max485通信芯片的第8引脚分为两路，一路与+5v电源输出端连接，另一路经电容c1接地。

本实施例中，振动传感器8为hn600-rs485通讯振动传感器，hn600-rs485通讯振动传感器的a信号输出端与rs-485a线连接，hn600-rs485通讯振动传感器的b信号输出端与rs-485b线连接。

本实施例中，压力传感器9为hdp500压力传感器，hdp500压力传感器的a信号输出端与rs-485a线连接，hdp500压力传感器的b信号输出端与rs-485b线连接。

本实施例中，接地电流在线监测模块10为dbm-t2100变压器铁芯接地电流在线监测模块，dbm-t2100变压器铁芯接地电流在线监测模块的a信号输出端与rs-485a线连接，dbm-t2100变压器铁芯接地电流在线监测模块的b信号输出端与rs-485b线连接。

本实施例中，测温传感器11为i4a01单路荧光光纤测试仪传感器，i4a01单路荧光光纤测试仪传感器的a信号输出端与rs-485a线连接，i4a01单路荧光光纤测试仪传感器的b信号输出端与rs-485b线连接。

如图5所示，本实施例中，所述数据存储模块21包括at24c02存储芯片，所述at24c02存储芯片的第1引脚-第4引脚均接地，所述at24c02存储芯片的第5引脚与微控制器14的pb7引脚相接，所述at24c02存储芯片的第6引脚与微控制器14的pb6引脚相接，所述at24c02存储芯片的第7引脚接地，所述at24c02存储芯片的第8引脚分两路，一路经电容c3接地，另一路与+3.3v电源输出端相接。

本实施例中，设置数据存储模块21的目的是：对振动传感器8监测到的振动数据、压力传感器9监测到的压力数据、接地电流在线监测模块10监测到的接地电流值、测温传感器11监测到的油液温度值和环境监测模块15采集到的环境温度、环境湿度和噪声数据进行存储，在需要时，可以对数据存储模块21进行数据回放。

如图6所示，本实施例中，所述无线传输模块19与通信电路24相接，所述通信电路24包括通信芯片u1。

本实施例中，所述通信芯片u1的第1引脚与stm32f103vet6微控制器的pc11引脚连接；所述通信芯片u1的第2引脚和第3引脚的连接端与stm32f103vet6微控制器的pc12引脚连接；所述通信芯片u1的第4引脚与stm32f103vet6微控制器的pc10引脚连接；所述通信芯片u1的第5引脚接地；所述通信芯片u1的第6引脚分为两路，一路与电阻r4的一端连接，另一路与无线数传模块u2的a信号输出端连接；所述通信芯片u1的第7引脚分为两路，一路与电阻r4的另一端连接，另一路与无线数传模块u2的b信号输出端连接；所述通信芯片u1的第8引脚分为两路，一路与+5v电源输出端连接，另一路经电容c4接地。

本实施例中，实际使用时，所述通信芯片u1为通信芯片max485，所述无线传输模块19采用无线数传模块u2，无线数传模块u2为互信智能hx2002gprs无线数传模块。

本实施例中，设置无线传输模块19的目的是：通过无线传输模块19实现微控制器14与监控终端20的无线通信，将振动传感器8监测到的振动值、压力传感器9监测到的压力值、接地电流在线监测模块10监测到的接地电流值、测温传感器11监测到的油液温度和环境监测模块15监测到的环境温度、环境湿度和噪声值通过无线网络传输到监控终端20，便于工作人员远程查看。

如图7所示，本实施例中，所述电源模块23包括锂电池22、12v转5v电压模块23-1和5v转3.3v电压模块23-2，所述12v转5v电压模块23-1包括芯片lm596-5v，所述5v转3.3v电压模块23-2包括芯片reg1117-3.3。

如图8所示，本实施例中，所述芯片lm596-5v的第1引脚分两路，一路与太阳能电池板17和锂电池22的输出端相接，另一路经并联的电容c5、电容c6和电容c7接地；所述芯片lm596-5v的第3引脚和第5引脚均接地，所述芯片lm596-5v的第2引脚分两路，一路与稳压管d1的阴极相接，另一路与电感l2的一端相接；所述芯片lm596-5v的第4引脚分四路，第一路与电感l2的另一端相接，第二路经并联的电容c8和电容c9接地，第三路与电阻r5的一端相接，第四路与电阻r6的一端相接；所述电阻r6的另一端为+5v电源输出端，所述电阻r5的另一端与发光二极管led2的阳极相接，所述发光二极管led2的阴极接地。

如图9所示，本实施例中，所述芯片lm1117-3.3v的第1引脚接地，所述芯片lm1117-3.3v的第3引脚分两路，一路与+5v电源输出端相接，另一路经并联的电容c10和电容c11接地；所述芯片lm1117-3.3v的第2引脚分四路，第一路与所述芯片lm1117-3.3v的第4引脚相接，第二路经并联的电容c12和电容c13接地，第三路与电阻r7的一端相接，第四路与电阻r8的一端相接；所述电阻r8的另一端为+3.3v电源输出端，所述电阻r7的另一端与发光二极管led3的阳极相接，所述发光二极管led3的阴极接地。

本实施例中，所述太阳能电池板17的输出端接有太阳能稳压模块17-1，所述太阳能稳压模块17-1和锂电池22的输出端通过继电器22-1与12v转5v电压模块23-1的输入端连接。

如图10所示，本实施例中，所述继电器22-1为继电器k1-1，所述继电器k1-1的线圈的一端分三路，一路接+12v电源输出端，另一路经电阻r1-5接发光二极管d1-4的阳极，第三路接二极管d1-3的阴极；所述继电器k1-1的线圈的另一端分三路，一路接发光二极管d1-4的阴极，另一路接二极管d1-3的阳极，第三路接三极管q1-1的发射极；所述三极管q1-1的基极经电阻r1-6接微控制器14的pa15引脚，所述三极管q1-1的集电极接地，所述继电器k1-1的公共触点接芯片lm596-5v的vin引脚，所述继电器k1-1的常开触点接锂电池22的输出端，所述继电器k1-1的常闭触点接太阳能稳压模块17-1的输出端。

如图11所示，本实施例中，太阳能稳压模块17-1包括芯片max1771，所述芯片max1771的第1引脚与nmos管q41的栅极相接，所述芯片max1771的第2引脚分三路，第一路与肖特基二极管d31的阴极相接，第二路经电容c14接地，第三路为太阳能稳压模块17-1的输出端vo1；所述芯片max1771的第3引脚和第4引脚均接地，所述芯片max1771的第5引脚经电容c15接地，所述芯片max1771的第6引脚和第7引脚均接地，所述芯片max1771的第8引脚分两路，一路经电阻r9接地，另一路与nmos管q41的源极相接；所述肖特基二极管d31的阳极分两路，一路与nmos管q41的漏极相接，另一路与电感l21的一端相接；所述电感l21的另一端分两路，一路与二端接口jp1的第1引脚连接相接，另一路经电容c16接地，所述二端接口jp1的第2引脚接地。

本实施例中，需要说明的是，太阳能稳压模块17-1的输出端输出+12v电源，锂电池22为12v锂电池，且锂电池22的输出端输出+12v电源，便于12v转5v电压模块23-1进行电压转化。

本实施例中，实际使用时，所述二端接口jp1的第1引脚与太阳能电池板17的正输出端相接，二端接口jp1的第2引脚与太阳能电池板17的负输出端相接。

本实施例中，需要说明的时，继电器k1-1的线圈的一端接+12v电源输出端，即为锂电池22的输出端，为继电器k1-1的线圈稳定供电，确保继电器22-1完成太阳能电池板17和锂电池22的供电切换，以便于阴天太阳能不足时通过锂电池22进行供电，提高使用范围。

本实施例中，所述环境监测模块15为rs-byh-m气象多要素百叶箱，所述rs-byh-m气象多要素百叶箱的a信号输出端与所述rs-485a线连接，所述rs-byh-m气象多要素百叶箱的b信号输出端与所述rs-485b线连接。

本实施例中，设置环境监测模块15的目的是：对牵引变压器所处周围环境的温度、湿度和噪声值进行监测。

如图12所示，本实施例中，所述液晶显示屏18为lcd240128显示屏。

本实施例中，实际使用时，所述lcd240128显示屏的vdd引脚接5v电源输出端，所述lcd240128显示屏的vss引脚接地，所述lcd240128显示屏的vo引脚与滑动电阻r3的滑动端相接，所述lcd240128显示屏的wr引脚、引脚、引脚、引脚和引脚分别与stm32f103vet6微控制器的pa2引脚、pa3引脚、pe3引脚、pe4引脚和pa1引脚相接，所述lcd240128显示屏的d0-d7引脚分别与stm32f103vet6微控制器的pe12-pe5引脚相接，所述lcd240128显示屏的fs引脚与stm32f103vet6微控制器的pe2引脚相接，所述lcd240128显示屏的vout引脚与滑动电阻r3的一个固定端相接，所述滑动电阻r3的另一个固定端接地，所述lcd240128显示屏的leda引脚与+5v电源输出端相接，所述lcd240128显示屏的ledk引脚接地。

本实施例中，需要说明的是，各个电路的参数选择可参考图上参数。

本实用新型使用时，将振动传感器8安装在油箱2顶部，压力传感器9安装在所述放油管上，接地电流在线监测模块10套设在接地线7上，测温传感器11安装在温度计座6，太阳能电池板17或锂电池22输出的+12v电源通过12v转5v电压模块23-1转换为5v电源，5v电源通过5v转3.3v电压模块23-2转换为3.3v电源，3.3v电源为微控制器14和数据存储模块21供电，5v电源和3.3v电源为传感器组供电，5v电源为无线传输模块19供电，微控制器14、传感器组、无线传输模块19和数据存储模块21进入工作状态；振动传感器8对油箱2的振动进行实时监测，并将监测到的振动数据发送至微控制器14，压力传感器9对牵引变压器油箱2最底部的压力信号进行实时监测，并将监测到的压力数据发送至微控制器14，接地电流在线监测模块10对接地线7的接地电流大小进行实时监测，并将监测到的接地电流值发送至微控制器14，测温传感器11对油箱2内油液的温度进行实时监测，并将监测到的油液温度值发送至微控制器14，环境监测模块15对牵引变压器所处环境的温度、湿度和噪声值进行实时监测，并将监测到的环境温度值、环境湿度值和噪声值发送至微控制器14，微控制器14控制液晶显示屏18对接收到的振动数据、压力数据、接地电流大小、油液温度值、环境温度值、环境湿度值和噪声值进行显示，便于工作人员对牵引变压器各个工作参数和所处环境参数的获取，判断牵引变压器是否发生故障；同时，微控制器14将接收到的振动数据、压力数据、接地电流大小、油液温度值、环境温度值、环境湿度值和噪声值通过无线传输模块19传输给监控终端20，便于工作人员远程查看。

以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例，并非对本实用新型作任何限制，凡是根据本实用新型技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变化，均仍属于本实用新型技术方案的保护范围内。