CN108871611A - 一种换流变压器阀侧套管温度监测装置及监测方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种换流变阀侧套管温度监测装置，包括温度传感器、协调处理模块、GSM模块和控制平台。温度传感器包括设置有设备编码的测温芯片和收发天线，其通过测温芯片测量套管不同部位的温度，通过收发天线与协调处理模块建立通信连接；协调处理模块通过收发天线读取温度传感器的设备编码和测量的温度值，通过GSM模块与控制平台建立通信连接；控制平台对协调处理模块发送控制指令，接收协调处理模块读取的数据并判断阀侧套管是否出现过热故障。本发明能够对阀侧套管不同部位的温度进行实时监测，迅速定位过热故障产生的位置，温度传感器在工作期间通过ZigBee技术与协调处理模块建立无线通信连接，提高了设备运行的安全性和可靠性。

Description

一种换流变压器阀侧套管温度监测装置及监测方法

技术领域

本发明涉及换流变压器阀侧套管温度监测技术领域，具体为一种换流变压器阀侧套管温度监测装置及监测方法。

背景技术

换流变压器及其阀侧套管是交、直流输电***中换流、逆变两端接口的重要设备，因为其要承受交流电场、直流电场和磁场的共同作用，所以要求其具有高可靠性和高技术性能。随着直流输电容量和电压等级的提升，相比换流站内其它一次设备，阀侧套管更易发生故障，这对阀侧套管制造水平和运行可靠性也提出了更高的要求。换流变阀侧套管在运行过程中，空间电荷在长时间直流电压作用下在绝缘层之间积聚导致周围电场发生畸变，使得套管内部电场分布不均并且在局部区域比较集中，易发生闪络、击穿放电或过热故障，对整个特高压直流输电***的安全运行产生严重威胁。

目前，电网运行单位主要通过由运维人员使用红外测温仪定期或不定期手动测量换流变阀侧套管温度，来实现温度数据的获取。但是此方法存在许多不足之处。首先，专业的红外测温仪成本较高，装备数量有限；其次，此方法需要人工操作，每隔一段时间逐点测温，不能实现连续监测，而阀侧套管过热故障发展较快，若不能及时发现故障，容易造成严重运行事故。另外，近年来尝试在电力设备中使用的光纤测温技术，应为在实际使用中光纤容易折断，灰尘积累后绝缘性能降低以及成本较高等因素，难以应用于换流变阀侧套管温度的监测。

鉴于上述问题，换流变阀侧套管的过热故障监测技术已经引起各方面包括电网运行部门的关注。申请号为201710284882.2的专利提出了一种具有过热警示的变压器低压侧绝缘套管，但换流变阀侧套管需要同时承受交流和直流复合电压，对结构设计有更高的要求，此专利并不能应用于阀侧套管。

因此，需要提出一种监测装置，可以应用于换流变压器阀侧套管的过热故障监测。

发明内容

本发明提供了一种换流变压器阀侧套管温度监测装置，用于实现换流变压器阀侧套管温度的连续监测，并及时将温度异常报告给运维人员，为套管的故障检修提供依据。

为实现上述目的，本发明可以通过以下技术方案来实现：

一种换流变压器阀侧套管温度监测装置，包括温度传感器、协调处理模块、GSM模块和控制平台，所述温度传感器为一个或两个或多个，各温度传感器分别安装在套管的不同位置，且分别与协调处理模块建立通信连接，用于测量套管不同位置的温度。上述一个或两个或若干个温度传感器分别安装在阀侧套管上的不同位置，用于测量阀侧套管安装有温度传感器位置的温度；所述协调处理模块与温度传感器建立通信连接，所述协调处理模块与温度传感器之间基于ZigBee技术建立有无线通信连接。所述控制平台通过GSM模块与协调处理模块建立无线通信连接，具体地，所述GSM模块与协调处理模块布置在一起，并通过线路连接，将协调处理模块接收的数据发送给控制平台，所述控制平台对协调处理模块进行控制并接受协调处理模块返回的数据，并据此判断阀侧套管是否出现过热故障。

进一步地，所述温度传感器包括测温芯片和收发天线，所述测温芯片与套管表面直接接触，所述测温芯片内设独立的控制装置和独立的设备编码，用于测量套管的温度，所述测温芯片通过收发天线基于ZigBee技术建立与协调处理模块的通信连接。所述测温芯片的测温范围为-40℃至120℃，测温精度为0.1℃。

进一步地，所述协调处理模块与若干个温度传感器之间基于ZigBee技术建立有无线通信连接，所述协调处理模块包括设置有预设时间的计时调整器，当所述协调处理模块向所述温度传感器发送控制指令后超过所述预设时间未收到所述温度传感器的反馈时，所述计时调整器重新发送所述控制指令。

进一步地，所述协调处理模块还包括设置有预设报警时间的报警器，所述报警器用于在所述计时调整器重新发送预设次数的所述控制指令后进行报警，提醒运维人员对相应的温度传感器进行检修维护。

进一步地，所述控制平台通过GSM模块与协调处理模块建立无线通信连接，控制平台向协调处理模块发送指令与所述温度传感器进行数据交互，并对温度传感器反馈的数据进行统计分析，当套管温度过高或温度上升速度超过一定范围后，控制平台提示运维人员对套管进行检修维护。

进一步地，所述换流变压器阀侧套管温度监测装置的监测方法，为一种通过采用ZigBee技术在套管表面的不同位置分别设置温度传感器，通过温度传感器对阀侧套管的不同部位实现温度监测的方法。

进一步地，所述换流变压器阀侧套管温度监测装置的监测方法，包括如下步骤，

第一步，开启监测装置，确保温度传感器、协调处理模块、GSM模块和控制平台开始工作；

第二步，所述协调处理模块给多个温度传感器同时发送盘点指令，所述温度传感器接收指令并将自身的识别编码返回给协调处理模块；

第三步，所述协调处理模块找到需要测温位置对应的温度传感器，称为目标温度传感器，再向目标温度传感器发送测温指令，目标温度传感器将测温芯片测得的温度返回给协调处理模块；

第四步，所述协调处理模块将采得数据通过GSM模块传给控制平台，由控制平台根据所测部分的温度和温度的上升速度来判断阀侧套管是否出现过热故障。

进一步地，上述第二步和第三步的过程也可以为：所述协调处理模块向多个温度传感器同时发送盘点指令和测温指令，所有温度传感器根据一定的响应顺序将各自的设备编码和测得的温度发送给协调处理模块，然后由所述协调处理模块从中选择需的温度传感器的温度。

本发明换流变压器阀侧套管温度监测装置，具有如下的有益效果：

第一、可以方便的对套管进行多个不同部位进行温度监测，具体地，本发明通过采用ZigBee技术实现了对阀侧套管不同部位温度的监测，由于ZigBee网络容量大，一个主节点最多可以管理254个子节点，可以方便的实现对多个套管的不同部位进行温度监测。

第二、操作简便快捷，本发明中不同温度传感器都具有独立的设备编码，由于设备编码的对应性和唯一性，可以方便地找到目标温度传感器，迅速定位过热故障发生的位置，操作过程简便快捷。

第三、运行安全可靠，本发明中的温度传感器在工作期间通过ZigBee技术与协调处理模块建立无线通信连接，传感器与主设备之间没有线路连接，从而避免了过电压和套管闪络对监测***的影响，提高了设备运行的安全性和可靠性。

第四，不受传输距离限止，本发明通过GSM模块建立了控制平台和协调处理模块之间的通信连接，解决了ZigBee技术传输距离短的缺点，可以将控制平台安装变电站主控室等在任何需要的位置，而不用受到传输距离的限制。

附图说明

附图1为本发明换流变压器阀侧套管温度监测装置的实施框图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合实施例及附图对本发明产品作进一步详细的说明。

如图1所示，一种换流变压器阀侧套管温度监测装置，包括温度传感器1、协调处理模块2、GSM模块3和控制平台4，所述温度传感器1为一个或两个或多个，各温度传感器1分别安装在套管的不同位置并设置有不同的设备编码，设备编码为温度传感器1的身份标识，具有唯一性。各温度传感器1分别与协调处理模块2建立通信连接，用于测量套管不同位置的温度。上述一个或两个或若干个温度传感器1分别安装在阀侧套管上的不同位置，用于测量阀侧套管安装有温度传感器1位置的温度；所述协调处理模块2与温度传感器1建立通信连接，所述协调处理模块2与温度传感器1之间基于ZigBee技术建立有无线通信连接。所述控制平台4通过GSM模块3与协调处理模块2建立无线通信连接，具体地，所述GSM模块3与协调处理模块2布置在一起，并通过线路连接，将协调处理模块2接收的数据发送给控制平台4，所述控制平台4对协调处理模块2进行控制并接受协调处理模块2返回的数据，并据此判断阀侧套管是否出现过热故障。

如图1所示，所述温度传感器1包括测温芯片1.1和收发天线1.2，所述测温芯片1.1与套管表面直接接触，所述测温芯片1.1内设独立的控制装置和独立的设备编码，用于测量套管的温度，所述测温芯片1.1通过收发天线1.2基于ZigBee技术建立与协调处理模块2的通信连接。所述测温芯片1.1的测温范围为-40℃至120℃，测温精度为0.1℃。所述协调处理模块2与若干个温度传感器1之间基于ZigBee技术建立有无线通信连接，所述协调处理模块2包括设置有预设时间的计时调整器，当所述协调处理模块2向所述温度传感器1发送控制指令后超过所述预设时间未收到所述温度传感器1的反馈时，所述计时调整器重新发送所述控制指令。所述协调处理模块2还包括设置有预设报警时间的报警器，所述报警器用于在所述计时调整器重新发送预设次数的所述控制指令后进行报警，提醒运维人员对相应的温度传感器1进行检修维护。所述控制平台4通过GSM模块3与协调处理模块2建立无线通信连接，控制平台4向协调处理模块2发送指令与所述温度传感器1进行数据交互，并对温度传感器1反馈的数据进行统计分析，当套管温度过高或温度上升速度超过一定范围后，控制平台4提示运维人员对套管进行检修维护。

结合图1，本发明监测装置中各温度传感器1设置有不同的设备编码，分别安装在套管不同位置，而且分别与协调处理模块2建立通信连接，用于测量套管不同位置的温度。具体地，所述协调处理模块与温度传感器1通过收发天线1.2建立通信连接，所述控制平台4通过GSM模块3与协调处理模块2建立无线通信连接，对协调处理模块2进行控制并接受协调处理模块2返回的数据。

如图1所示，所述换流变压器阀侧套管温度监测装置的监测方法，为一种通过采用ZigBee技术在套管表面的不同位置分别设置温度传感器1，通过温度传感器1对阀侧套管的不同部位实现温度监测的方法。具体地，所述换流变压器阀侧套管温度监测装置的监测方法，包括如下步骤，

第一步，开启监测装置，确保温度传感器1、协调处理模块2、GSM模块3和控制平台4开始工作；

第二步，所述协调处理模块2给多个温度传感器1同时发送盘点指令，所述温度传感器1接收指令并将自身的识别编码返回给协调处理模块2；

第三步，所述协调处理模块2找到需要测温位置对应的温度传感器1，称为目标温度传感器1，再向目标温度传感器1发送测温指令，目标温度传感器1将测温芯片1.1测得的温度返回给协调处理模块2；

第四步，所述协调处理模块2将采得数据通过GSM模块3传给控制平台4，由控制平台4根据所测部分的温度和温度的上升速度来判断阀侧套管是否出现过热故障。

结合图1，上述第二步和第三步的过程也可以为：所述协调处理模块2向多个温度传感器1同时发送盘点指令和测温指令，所有温度传感器1根据一定的响应顺序将各自的设备编码和测得的温度发送给协调处理模块2，然后由所述协调处理模块2从中选择需的温度传感器1的温度。即是上述监测装置中一个协调处理模块2可以与多个温度传感器1建立通信连接，使用过程也可以为：协调处理模块2给多个温度传感器1同时发送盘点指令和测温指令，所有温度传感器1根据一定的响应顺序将各自的设备编码和测得的温度发送给协调处理模块2，然后由协调处理模块2从中选择需要的温度传感器1的温度。

结合图1，本发明监测装置使用过程：使用时，首先将若干个温度传感器1安装在阀侧套管的不同位置，测温芯片1.1与套管表面直接接触。所述控制平台4通过GSM模块3控制协调处理模块2进行工作，协调处理模块2根据控制平台4的指令，可以与多个温度传感器1建立对应的通信连接，并向多个温度传感器1发送盘点指令，温度传感器1接收指令并将自身的识别编码返回给协调处理模块2。协调处理模块2找到需要测温位置对应的温度传感器1，即目标温度传感器1，可以再向目标温度传感器1发送测温指令，温度传感器1可以将测温芯片1.1测得的温度返回给协调处理模块2，协调处理模块2再将采得数据通过GSM模块3传给控制平台4，由控制平台4根据所测部位的温度和温度的上升速度来判断阀侧套管是否出现过热故障。本发明所提供的阀侧套管温度监测装置通过采用ZigBee技术实现了对阀侧套管不同位置温度的测量，由于ZigBee技术的发送接收频率高，所以测温非常快捷，基本上可认为实现了对阀侧套管温度的实时监测，而且设备编码的对应性和唯一性，可以方便地找到目标温度传感器1，操作过程简便快捷。另外，温度传感器1在工作期间通过ZigBee技术与协调处理模块2建立无线通信连接，传感器与主设备之间没有线路连接，从而避免了过电压和套管闪络对监测***的影响。

结合图1，在上述各实施例中，协调处理模块2需要向多个温度传感器1发送盘点指令，并接收温度传感器1的返回的设备编码，这个过程称为查找过程，若收到返回的设备编码，则为查找成功，若未收到，则为查找失败。当查找失败时需要***进行调整，例如重新发送盘点指令等。在上述任意一个实施例的基础之上，协调处理模块2内置有预设时间的计时调整器，当协调处理模块2向温度传感器1发送控制指令后超过预设时间未收到温度传感器1的反馈时，计时调整器重新发送控制指令。本实施例中通过计时调整器避免了温度传感器1使用过程中可能出现的查找失败等问题，保证了协调处理模块2与温度传感器1之间的数据交互的稳定性。在上述实施例的基础之上，协调处理模块2还内置有预设报警时间的报警器，报警器用于在计时调整器重新发送预设次数的控制指令后进行报警。需要说明的是，在上述实施例的基础之上，若计时调整器发送若干次的控制指令后仍未收到温度传感器1的反馈，则说明温度传感器1出现了损坏或当前处于不可用状态，预设次数应为短时间内设置的规定次数。设置报警器可以有助于当温度传感器1出现了损坏或当前处于不可用状态时进行报警，及时通知操作人员对温度检传感1进行检修维护。

以上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制；凡本行业的普通技术人员均可按说明书附图所示和以上所述而顺畅地实施本发明；但是，凡熟悉本专业的技术人员在不脱离本发明技术方案范围内，可利用以上所揭示的技术内容而作出的些许更动、修饰与演变的等同变化，均为本发明的等效实施例；同时，凡依据本发明的实质技术对以上实施例所作的任何等同变化的更动、修饰与演变等，均仍属于本发明的技术方案的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种换流变压器阀侧套管温度监测装置，其特征在于：包括温度传感器、协调处理模块、GSM模块和控制平台，所述温度传感器安装在阀侧套管上，用于测量阀侧套管安装有温度传感器位置的温度；所述协调处理模块与温度传感器建立通信连接，所述控制平台通过GSM模块与协调处理模块建立无线通信连接，对协调处理模块进行控制并接受协调处理模块返回的数据，并据此判断阀侧套管是否出现过热故障。

2.根据权利要求1所述的换流变压器阀侧套管温度监测装置，其特征在于：所述温度传感器为一个或两个或多个，各温度传感器分别安装在套管的不同位置，且分别与协调处理模块建立通信连接，用于测量套管不同位置的温度。

3.根据权利要求2所述的换流变压器阀侧套管温度监测装置，其特征在于：所述温度传感器包括测温芯片和收发天线，所述测温芯片与套管表面直接接触，所述测温芯片内设独立的控制装置和独立的设备编码，用于测量套管的温度，所述测温芯片通过收发天线基于ZigBee技术建立与协调处理模块的通信连接。

4.根据权利要求3所述的换流变压器阀侧套管温度监测装置，其特征在于：所述测温芯片的测温范围为-40℃至120℃，测温精度为0.1℃。

5.根据权利要求1至4任一项权利要求所述的换流变压器阀侧套管温度监测装置，其特征在于：所述协调处理模块与若干个温度传感器之间基于ZigBee技术建立有无线通信连接，所述协调处理模块包括设置有预设时间的计时调整器，当所述协调处理模块向所述温度传感器发送控制指令后超过所述预设时间未收到所述温度传感器的反馈时，所述计时调整器重新发送所述控制指令。

6.根据权利要求5所述的换流变压器阀侧套管温度监测装置，其特征在于：所述协调处理模块还包括设置有预设报警时间的报警器，所述报警器用于在所述计时调整器重新发送预设次数的所述控制指令后进行报警，提醒运维人员对相应的温度传感器进行检修维护。

7.根据权利要求6所述的换流变压器阀侧套管温度监测装置，其特征在于：所述控制平台通过GSM模块与协调处理模块建立无线通信连接，控制平台向协调处理模块发送指令与所述温度传感器进行数据交互，并对温度传感器反馈的数据进行统计分析，当套管温度过高或温度上升速度超过一定范围后，控制平台提示运维人员对套管进行检修维护。

8.一种利用权利要求1至7任一项权利要求所述换流变压器阀侧套管温度监测装置的监测方法，其特征在于：所述监测方法为一种通过采用ZigBee技术在套管表面的不同位置分别设置温度传感器，通过温度传感器对阀侧套管的不同部位实现温度监测的方法。

9.根据权利要求8所述的换流变压器阀侧套管温度监测装置的监测方法，其特征在于：包括如下步骤，

第一步，开启监测装置，确保温度传感器、协调处理模块、GSM模块和控制平台开始工作；

第二步，所述协调处理模块给多个温度传感器同时发送盘点指令，所述温度传感器接收指令并将自身的识别编码返回给协调处理模块；

第三步，所述协调处理模块找到需要测温位置对应的温度传感器，称为目标温度传感器，再向目标温度传感器发送测温指令，目标温度传感器将测温芯片测得的温度返回给协调处理模块；

第四步，所述协调处理模块将采得数据通过GSM模块传给控制平台，由控制平台根据所测部分的温度和温度的上升速度来判断阀侧套管是否出现过热故障。

10.根据权利要求9所述的换流变压器阀侧套管温度监测装置，其特征在于：上述第二步和第三步的过程也可以为：所述协调处理模块向多个温度传感器同时发送盘点指令和测温指令，所有温度传感器根据一定的响应顺序将各自的设备编码和测得的温度发送给协调处理模块，然后由所述协调处理模块从中选择需的温度传感器的温度。