变压器综合在线监测解决方案
一、概述
变压器综合在线监测单元通过获取变压器运行状态下的多种关键参量，包括温度、局部放电、油中溶解气体、铁心接地电流和振动等。实现对变压器内部瞬变的突发性故障和缓慢发展的潜伏性故障的综合监测，同时从电、热、力不同角度实现对变压器的全方位监测。系统能综合变压器多种参量进行联合分析，并形成评估诊断结果。
功能特点
1)油中气体：综合多组分油气分析方法，实现图形分析、比值分析和趋势分析；
2)局部放电：综合多组分检测手段，实现放电性质分析、放电位置定位、放电类型识别；
3)绕组铁芯/油表面温度：利用荧光光纤传感器实时监测绕组铁芯或油表面温度，动态评估变压器热老化和热寿命损失；
4)接地电流：监测铁芯、夹件接地电流信号，分析其趋势变化；
5)声纹振动监测：对变压器声纹、振动信号进行时域分析、频域分析和功率谱分析；
6)套管介损：监测套管的末屏电流、电容值、介损值实时在线监测，分析其趋势变化；
7)综合评估：变压器多元参量数据融合，实时自动评估运行状态。
二、方案架构
本方案分为三层，即感知层、网络层和应用层。其中感知层通过各种智能化传感器实现数据的采集和汇聚，网络层通过RS485、以太网、4G、Lora等物联网通信技术实现数据的回传，应用层实现各种基本功能和高级功能的应用。
本方案由绕组、铁芯温度监测、油色谱监测、铁芯接地电流监测、局部放电监测、套管介损监测和声纹振动监测六个单元组成，每个单元可以独立监测单一参量，多个单元也可以组成大的综合系统。
三、功能介绍
3.1 内置式油浸式变压器绕组、铁芯荧光光纤测温单元/外置式油表面及绕组荧光光纤测温单元
内置式油浸式变压器绕组、铁芯荧光光纤测温单元主要由温度解调仪、保护箱、转接光纤、贯通法兰盘和测温光纤组成，实现对变压绕组和铁芯温度的监测。外置式变压器油表面测温模块主要由温度解调仪、保护箱、转接光纤和测温光纤组成，实现对变压器油表面温度的监测。
荧光光纤测温原理：稀土荧光材料在受光激励后，材料中的电子吸收光子从低能级跃迁到激发态高能级，从高能级返回到低能级的辐射跃迁，发出荧光。激励光停止，荧光寿命以指数形式衰减，测量的温度只取决于荧光材料的时间常数特性，与系统内其他变量无关，因此相对于其他测温方法具有明显的优势，具有互换性高、稳定性好、无需标定、寿命长等优点。
功能特点
1）常年无温漂，安装完成后不用二次标定，长期稳定可靠；
2）设备壳体采用特殊金属所制，密闭包含、抗电磁干扰；
3）内置1GB工业存储卡，可以本地存储；
4）接口采用标准设计，方便与各系统局域网、广域网连接；
5）油表面测温单元可设置风机启动、停止、超温跳闸、超温报警门槛温度等，实现精准控制。
内置式油浸式变压器绕组、铁芯荧光光纤测温单元技术参数
项目 | 性能指标 |
产品系列 | HQ-E116 |
测温范围 | -40℃～260℃ |
测温精度 | ±1℃ |
测温分辨率 | 0.1℃ |
感温探针 | 西安和其光电科技股份有限公司专用探针 |
通道数 | 1-16通道可选 |
温度单位 | 摄氏温度℃/华氏温度℉ |
显示方式 | 数码管显示，8 通道实时显示，8 通道以上轮询显示 |
响应时间 | 2秒/通道 |
电源 | DC24V，产品标配 220V 转 24VACDC 电源 |
标准端口 | RS-485、USB、每通道模拟输出4-20mA、8组继电器 |
数据记录 | 1GB固定内存（可通过U盘从USB口导出数据） |
功耗 | ＜10W |
通讯协议 | Modbus（可配IEC 61850规约转换器） |
光纤长度 | 3m、6m、9m可选 |
尺寸 | 320mm×175mm×96mm |
重量 | ≤4kg |
外置式油表面及绕组荧光光纤测温单元技术参数
项目 | 性能指标 |
产品系列 | HQ-OST6 |
测温范围 | -20℃～200℃ |
测温精度 | ±1℃ |
测温分辨率 | 0.1℃ |
感温探针 | 西安和其光电科技股份有限公司专用探针 |
通道数 | 1-4通道可选 |
温度单位 | 摄氏温度℃ |
显示方式 | 数码管显示 |
响应时间 | 1秒/通道 |
电源 | AC 220V |
标准端口 | RS-485 |
功耗 | ＜10W |
通讯协议 | Modbus（可配IEC 61850规约转换器） |
3.2 变压器局部放电监测模块
变压器局部放电监测模块：采用特高频、高频和背景噪音传感器，能够实时监测变压器运行过程中的内部局部放电情况，可以及时对变压器绝缘异常状态和放电性故障做出预警，为变压器正常运行提供必要的指导数据，提高变压器运行的可靠性、安全性和有效性。
功能特点
1）基于超高频的全频带动态扫频局部放电检测技术；
2）提供内置式或插入式特高频传感器，巩固走频带宽，灵敏度高；
3）背景噪音传感器采用复合除噪技术和自动阈值小波除噪原理；
4）基于放电图谱库的神经网络专家系统。
技术参数
项目 | 性能指标 |
检测带宽 | 特高频 300～2000MHz；背景噪声 300～3000MHz |
灵敏度 | 特高频 5pC；背景噪声5pC |
阻抗匹配 | 50Ω |
输出接口 | N型 |
使用寿命 | 30年 |
工作温度 | -40℃～150℃ |
防护等级 | IP65 |
3.3 变压器铁芯接地电流监测模块
变压器铁芯接地电流在线监测模块采用高灵敏度电流互感器，实时监测变压器铁芯接地电流值，当接地电流超过设定值后自动报警，抗干扰能力强，精度高，可将监测数据通过485通讯方式传输至后台，结合后台分析软实现在线监测及故障报警功能。
功能特点
1）传感器安装简单方便；
2）铁芯接地电流智能传感器采用高精度电流互感器、数据采集处理板，通信模组组成，便于信号传输。
技术参数
项目 | 性能指标 |
电源 | AC220V 50Hz |
功耗 | ≤30W |
测量范围 | 10mA～10A |
测量精度 | ±3%或±1mA |
分辨率 | 1mA |
3.4 变压器油中溶解气体监测模块
变压器油中溶解气体监测模块：由油气分离器、冷阱、载气调节与控制系统、空气清洁与干燥系统、温度控制系统、油中特性故障气体色谱检测单元、故障诊断与数据管理软件构成，主要检测H2,CO,CO2,CH4,C2H4,C2H6,C2H2 7种气体和微水。
功能特点
1) 取油方式：强制循环，实时监测，无死区抽样；
2) 脱气方式：真空无限量脱气技术；
3) 检测原理：气敏传感器或光声光谱；
4) 测量种类：H2,CO,CO2,CH4,C2H4,C2H6,C2H2和微水；
5) 故障诊断：国标三比值法、两比值法、大卫三角形法、立方图示法等。
技术参数
项目 | 性能指标 | |||
工作电源 | AC 220 V±10% ， 50Hz | |||
监测组分 | H2,CO,CO2,CH4,C2H4,C2H6,C2H2 7种气体和微水 | |||
分析诊断功能 | 通过改良三比值法、大卫三角法及立方体图示法对监测数据进行分析、诊断，并提供原始谱图 | |||
最小检测周期&
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