一种变压器温度监测及故障预警装置的制作方法

1.本实用新型涉及电力系统的故障诊断领域，尤其涉及一种变压器温度监测及故障预警装置。

背景技术：

2.变压器故障一般有过热故障、设备缺陷故障和电性故障，且较多故障都伴有过热性现象，过热故障总占比达到60％以上。为满足变压器实时监测和安全状态评估要求，基于变压器工作温度的监控是一种较好的实时监测方法，能及时发现变压器故障异常时的过热故障。近年来也开展了一些相应研究，比如通过红外热像仪实现变压器过热故障的在线监测，红外热成像是一种非接触式的测温方式，虽具备测温及生成“热像”功能，且测温范围广、测试面积大、与高压高温设备非接触安全系数高，但受安装距离远近、外部环境温度等因素影响，采集的设备温度不够精确，其他的故障预测方法也存在数据获取方式单一的问题。

技术实现要素：

3.针对现有技术的不足，本实用新型提供了一种变压器温度监测及故障预警装置，解决了数据获取途径单一造成的数据不精确以致预测结果不准的问题。
4.为实现以上目的，本实用新型通过以下技术方案予以解决：
5.一种变压器温度监测及故障预警装置，包括数据采集装置、边缘设备、云处理终端以及移动终端，其中所述数据采集装置安装于目标变压器上，其输入端与目标变压器连接，所述边缘设备的输入端与所述数据采集装置的输出端通信连接，所述云处理终端的输入端与所述边缘设备的输出端通信连接，所述移动终端的输入端与所述云处理终端的输出端通信连接。
6.作为一种可实施方式，所述数据采集装置包含主控制器模组和若干环境感知设备，所述若干环境感知设备分别与所述主控制器模组和目标变压器相连接。
7.作为一种可实施方式，所述若干环境感知设备分别通过串行接口与所述主控制器模组连接。
8.作为一种可实施方式，所述若干环境感知设备包括红外热成像仪、无线测温装置、环境监测装置和太阳能辐照计。
9.作为一种可实施方式，所述数据采集装置还包括通信模组，所述通信模组分别与所述主控制器模组和边缘设备相连接。作为一种可实施方式，所述通信模组为lora模组、wifi模组、zigbee模组或wlan模组中的任意一种。
10.作为一种可实施方式，所述云处理终端包括数据存储单元，所述数据存储单元与所述边缘设备相连接。
11.作为一种可实施方式，所述移动终端包括手机和pc。
12.本实用新型由于采用了以上技术方案，具有显著的技术效果：
13.本实用新型在变压器上安装红外热成像仪、无线测温装置、环境测温装置和太阳能辐照计等多种环境感知设备，实时获取变压器多部位的实时温度以及影响测温准确率的环境多参量数据，并利用边缘设备进行数据分析得到目标变压器的状态，减少了系统的数据传输、计算资源及数据存储等资源消耗，并提高了数据分析的精度及故障预测的准确性，再由云处理终端执行告警操作，提高了故障处理的实效性，进而提高了电网生产的安全水平。
附图说明
14.为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术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实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
15.图1是本实用新型的装置示例图。
具体实施方式
16.下面将结合附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。
17.在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
18.在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
19.如图1所示，本实用新型所提出的一种变压器温度监测及故障预警装置，包括数据采集装置、边缘设备、云处理终端以及移动终端，其中所述数据采集装置安装于目标变压器上，其输入端与目标变压器连接，所述边缘设备的输入端与所述数据采集装置的输出端通信连接，所述云处理终端的输入端与所述边缘设备的输出端通信连接，所述移动终端的输入端与所述云处理终端的输出端通信连接。进一步地，所述数据采集装置包含主控制器模组和若干环境感知设备，所述若干环境感知设备分别与所述主控制器模组和目标变压器相连接。
20.进一步地，所述若干环境感知设备分别通过串行接口与所述主控制器模组连接。
21.进一步地，所述若干环境感知设备包括红外热成像仪、无线测温装置、环境监测装
置和太阳能辐照计。
22.在本实施例中环境感知设备包括但不限于红外热成像仪、无线测温装置、环境测温装置和太阳能辐照计，可实时采集目标变压器工作时的多部位温度以及影响该测温准确率的环境多参量数据，其中，红外热成像仪用于采集目标变压器工作时箱体、油枕等部位的实时温度数据；无线测温装置用于采集目标变压器工作时套管的实时温度数据；环境监测装置用于采集目标变压器工作运行时的环境气温和风力数据；太阳能辐照计用于采集目标变压器工作时的太阳光日射强度数据，且红外热成像仪、无线测温装置、环境监测装置和太阳能辐照计等多种环境感知设备的输出端均通过串行接口与主控制器模组连接。其中，无线测温装置是利用无线温度传感器与高压带电体的电位测量温度数据，实现高压带电体温度的远距离遥测，具有低功耗、数据无线传输、精度高、响应速度快、操作安装灵活、组网方便等优点，并能够保证高压设备的安全运行，在本实施例中利用无线测温装置来采集目标变压器的套管温度可以在一定程度上保证目标变压器的安全。
23.进一步地，所述数据采集装置还包括通信模组，所述通信模组分别与所述主控制器模组和边缘设备相连接。
24.进一步地，所述通信模组为lora模组、wifi模组、zigbee模组或wlan模组中的任意一种。
25.数据采集装置中还包含了通信模组，该通信模组的一通信端口与数据采集装置的主控制器模组连接，另一通信端口与工业物联网中的边缘设备连接，其包括但不限于是lora模组、wifi模组、zigbee模组或wlan模组中的任意一种。
26.进一步地，所述云处理终端包括数据存储单元，所述数据存储单元与所述边缘设备相连接。
27.数据采集装置的主控制器模组通过通信模组将环境感知设备采集的所有环境数据全部发送给边缘设备，边缘设备接收这些数据并构建雾计算节点，再对这些数据进行预处理，包括去噪分割、数据填充、特征规范化、特征提取和归一化，接着利用dempster-shafer证据理论算法对预处理后的数据进行数据级融合；再通过深度学习、随机森林等人工智能技术对融合后的数据进行联合分析与深度挖掘，从而实现目标变压器的过热故障隐患预测分析；当判断目标变压器存在过热故障时，在本地启动声光告警并将故障信息传输给云处理终端；同时，数据采集装置还将所有的环境数据上传到边缘设备的数据存储单元中以作历史数据留存在数据库中。
28.通过边缘物联代理构建物联网系统中雾计算节点，实现数据本地数据汇集、本地计算分析，可减少系统的数据传输、计算资源及数据存储等资源消耗，在故障隐患发生后，可就地触发本地告警，提高解决效率。
29.云处理终端通过4g/5g/光纤/网线等多种通讯方式中的任意一种与边缘设备进行连接以接收到边缘设备发送的告警信息，并根据该告警信息执行告警联动、检修派单和专家决策等操作，然后将操作结果发送给移动终端如手机、pc等以便用户知晓。
30.工作原理：s101、数据采集装置采集目标变压器各部位的实时温度以及影响该温度的环境气温、风力和太阳光日射强度，并将采集的环境数据全部上传至边缘设备；
31.s102、边缘设备接收数据采集装置上传的环境数据并进行本地雾计算以判断目标变压器是否存在过热故障，具体包括数据预处理、数据融合及故障预测分析；
32.s103、若是，则启动本地声光告警，并将故障信息上报到云处理终端；
33.s104、云处理终端接收到故障信息后启动告警联动、检修派单、专家决策等操作，并将操作结果通过移动终端告知用户。
34.此外，需要说明的是，以上显示和描述了本实用新型的基本原理、主要特征和优点。本行业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型范围内。

技术特征：

1.一种变压器温度监测及故障预警装置，其特征在于，包括数据采集装置、边缘设备、云处理终端以及移动终端，其中所述数据采集装置安装于目标变压器上，其输入端与目标变压器连接，所述边缘设备的输入端与所述数据采集装置的输出端通信连接，所述云处理终端的输入端与所述边缘设备的输出端通信连接，所述移动终端的输入端与所述云处理终端的输出端通信连接。2.根据权利要求1所述的一种变压器温度监测及故障预警装置，其特征在于，所述数据采集装置包含主控制器模组和若干环境感知设备，所述若干环境感知设备分别与所述主控制器模组和目标变压器相连接。3.根据权利要求2所述的一种变压器温度监测及故障预警装置，其特征在于，所述若干环境感知设备分别通过串行接口与所述主控制器模组连接。4.根据权利要求2所述的一种变压器温度监测及故障预警装置，其特征在于，所述若干环境感知设备包括红外热成像仪、无线测温装置、环境监测装置和太阳能辐照计。5.根据权利要求2所述的一种变压器温度监测及故障预警装置，其特征在于，所述数据采集装置还包括通信模组，所述通信模组分别与所述主控制器模组和边缘设备相连接。6.根据权利要求5所述的一种变压器温度监测及故障预警装置，其特征在于，所述通信模组为lora模组、wifi模组、zigbee模组或wlan模组中的任意一种。7.根据权利要求1所述的一种变压器温度监测及故障预警装置，其特征在于，所述云处理终端包括数据存储单元，所述数据存储单元与所述边缘设备相连接。8.根据权利要求1所述的一种变压器温度监测及故障预警装置，其特征在于，所述移动终端包括手机和pc。

技术总结

本实用新型公开了一种变压器温度监测及故障预警装置，涉及电力系统的故障诊断领域，包括数据采集装置、边缘设备、云处理终端以及移动终端，其中所述数据采集装置安装于目标变压器上，其输入端与目标变压器连接，所述边缘设备的输入端与所述数据采集装置的输出端通信连接，所述云处理终端的输入端与所述边缘设备的输出端通信连接，所述移动终端的输入端与所述云处理终端的输出端通信连接。本实用新型利用多种环境感知设备可实时获取并分析变压器多部位的实时温度以及影响测温准确率的环境多参量数据以得到变压器的状态，并执行告警动作，提高了数据分析的精度及故障预测的准确性。性。性。