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TMS变压器故障预警系统

TMS变压器故障预警系统

一、 示意图
二、概述

   变压器长期运行时受温度、雷击、过电压、自身发热的作用,易产生故障,引发恶性事故,造成严重损失。巡检受到环境变化、时间变化,检测方式等局限性。在线检测由于可以实时连续地监测各测量参数,监测内容丰富,信息量大,处理速度快,得到广泛应用。

TMS变压器故障预警系统是针对变压器研制的综合故障诊断系统。集成设计,采用分层分布式网络结构,实现对变压器的远程、在线式、网络化集中监测与故障诊断。克服一个变电站内不同设备的在线监测系统“各自为政”的弊端,实现了对变压器的综合故障诊断。

  三、系统结构

1.结合变压器事故的发生率和监测方法的种类,变压器故障预警系统打破以前单一的监测模式,采用综合监测变压器的油温、线圈温度、局部放电、乙炔、氢气、渗油、振动、铁芯接地电流、油泵故障等情况,通过在变压器上安装温度传感器、振动传感器、超声波传感器、高频电流互感器、高压套管传感器、气体传感器、油位传感器的方法,这些传感器监测到的数据传输给监测单元,监测单元进行数据处理再通过RS485通讯远传给监控室里的电脑,通过上位机以直观的视角把变压器的运行状态展现出来,方便对变压器的故障进行预判,避免事故发生。系统构架图如下

 2.系统构成:

后台主机,包括8个在线监测子系统:

1.变压器局部放电在线监测子系统

2.气体含量在线监测子系统

3.变压器振动在线监测子系统

4.变压器油温在线监测子系统

5.变压器线圈温度监测系统

6.铁芯接地电流在线监测子系统

7.变压器油泵故障监测系统

8.变压器渗漏油监测系统

3.2监测单元介绍:

传感器采集的数据汇总到监测单元,监测单元将各个数据进行数字化处理,将处理后的数字信号传输到后台主机进行综合分析

3.3各种传感器配置:

3.3.1油温传感器2个

3.3.2线圈温度传感器3个.

3.3.3超声波传感器4个

3.3.4振动传感器2个

3.3.5高频电流互感器1个或高压套管传感器3个,如果现场安装时能停电安装,则可优先考虑安装高压套管传感器,否则可安装高频电流互感器。

3.3.6气体监测传感器1个

3.3.7油位传感器1个

3.3.8铁心接地电流互感器1

四、传感器参数及功能

1)、振动传感器

参数:

数字输出

输出方式RS485、RS232或TTL电平接口标准可选

宽温工作-45-+90℃

优异的偏差稳定性

高环境适应性(冲击和温度)

高精度

高抗震性能>3500g

小体积

2)、温度传感器

产品优点:

变压器的绕组温度显示及远程传送

波纹伸缩节技术
寿命超长,功能可靠
在整个生命周期中无需重新调节和校准
多点温度变化曲线
开关可以单独调节
可以选择滞后
自主补偿环境温度
观察窗使用层压安全玻璃,带紫外线过滤膜

参数:

测量范围:-40-+150℃

指示精度:±3℃

模拟输出端:4-20mA、5V直流电

内置匹配电阻可选:

绕组温度指示器:适合于CT最大值为2.2A的连续电流;设置范围为输入电流的0-80%

绕组温度指示器:适合于CT最大值为2.65A的连续电流;设置范围为输入电流的45-85%                                                   

3)、高频电流互感器

参数:

频率范围: 500kHz-30MHz

   卡装方式:开口

   开口内径:50-100mm可选

   防护等级:IP68

4)高压套管传感器

安装方式:传感器直接与原末屏接地帽互换

传感器材料:外部壳体采用304不锈钢,内部壳体采用黄铜镀镍。

信号提取方式:电磁感应

信号传输方式:50Ω同轴电缆

检测频带: 500kHz-30MHz

传感器灵敏度:1pC

防护等级: IP65

接口类型:BNC接口

供电方式:无源

5)、超声波传感器 

参数:

频率范围:60kHz-300kHz

分辨率:1 dB

精度:±1dB

6)、气体检测传感器

参数:

测量范围:乙炔、氢气

采样方式:泵吸式(渗透式)

显示方式:液晶数字显示气体浓度值和状态说明

响应时间:<15s

 

五、系统的主要功能特点 

(1)系统具备自诊断功能,主机能自动诊断硬件设备的故障,并给予明确提示;系统配备软、硬件看门狗,确保无死机现象发生。同时,软件可给出软件自身的运行状态参数。   

(2)系统可对用户基本信息进行设置;   

(3)系统可对设备配置信息进行设置; 

(4)系统可对各在线监测子系统的运行参数进行设置(监测间隔时间、数据采样周期、定时巡检时间等); 

(5)系统采用定时巡检方式进行数据采集; 

(6)系统运行参数设置既可由主机设定,又可由上位机远程设定; 

 (7)系统具有追踪监测(锁定监测)功能,可使用追踪监测功能自动对变压器进行监测;在检测参数高于设定阈值时,设备参数变化趋势较快时或通过监测系统诊断软件计算处理后这几种状态下可自动追踪监测故障征兆的设备。   

(8)系统具有综合故障诊断功能,充分利用监测数据;对变压器故障进行智能诊断,根据在线监测到的各种设备数据,具有基于人工神经网络或模糊数学等高级人工智能诊断故障的能力。 

(9)系统采用多级报警方式,监测数据超过设定限值或总合诊断结果需要报警时即会自动报警,并能在线修改报警阈值;报警方式可灵活设定,可将报警信息发送给远程计算机,又可设置通讯接口,自动连接到相关人员的通讯设备上。在线修改报警阈值可在现场主机或网络用户远程设置;   

(10)系统具有故障报警输出接点; 

(11)系统可图形显示设备的监测位置(监测设备拓扑图);   

(12)系统可以报表形式显示监测数据; 

(13)系统可以趋势图、直方图、放电图谱、PRPSPRPD、三维放电谱图、工频放电谱图等形式显示监测结果; 

(14)系统具备数据编程、数据拷贝、列表打印等计算和管理系统基本功能;   

(15)可以锁定方式显示某个子系统的监测结果;   

(16)可以循环方式显示各个子系统的监测结果;

(17)具有远程监测与诊断功能;   

(18)具有打印输出监测图表功能; 

六、可预测故障类型 

1)可对变压器绕组故障进行预警

主要包括绕组松动、位移绝缘缺陷、变形、烧损,绕组接地、绕组断路、相间短路,匝间短路,断线及接头开焊等。由于绕组是变压器的心脏,其发生故障若不及时处理,将导致绕组完全损坏,严重会导致变压器爆炸。

2)可对变压器油温过热进行预警

运行中变压器的铁损和铜损转化为热量,若在同样条件下,变压器上层油温比平时高出10℃以上,或负载不变而温度不断上升(冷却装置运行正常),则为温度出现异常。

3)可对变压器主绝缘缺陷等问题进行预警

变压器内部绝缘是其质量优劣的关键,大部分故障都是因为变压器绝缘性能不佳而引起的。绝缘故障可分为绝缘损伤和介损超标,此类故障属于轻度性故障,当其出现时,变压器虽然仍能正常运行,但这只局限于短期内。

4)可对紧固件松动问题进行预警

变压器在长期运行过程中,难免会出现变压器内外紧固螺丝的松动问题,该预警装置可根据监测到实际振动信号的幅值综合判定提前发现此缺陷而提前发出预警信号。

(5)可对变压器渗漏油进行预警

通过对油位变化及油温变化情况,可对变压器是否有渗漏油情况进行报警。

(6)可对变压器局放异常进行预警

根据变压器局放、幅值、频率、放电次数等变化情况,对局放异常状态进行预警。


七、变压器故障预警系统后台 

 “TMS变压器故障预警系统”以在线监测系统获取的监测数据为基础,充分利用在线监测数据的动态特性,融合多类型的在线监测数据,结合了人工神经网络和专家系统技术,开发了综合型智能动态诊断专家系统。系统利用神经网络完成知识获取、推理和知识库维护等任务,专家系统部分负责与用户交互,对输入信息预处理,以及对神经网络输出进行综合分析。  

对设备实施多参数、多种故障特征信息的在线监测是故障综合诊断的基础,在线监测系统提供的连续数据保证了TMS变压器故障预警系统具有动态特性,可以对设备潜在故障的发展趋势作出有效的判断,本诊断系统的多信息综合和动态诊断特性是区别于以往类似系统的主要特征。 

界面图如下:

 

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监测界面

八.该系统适用的电压等级变压器配置情况如下:

1.对110KV等级变压器建议安装:

1)3.12变压器局部放电在线监测子系统

2)3.13变压器油温在线监测子系统

3)3.14铁芯接地电流在线监测子系统

4)3.15气体含量在线监测子系统

5)3.16变压器渗漏油监测系统

2.对220KV及以上电压等级变压器建议8个系统全部安装。

 














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