本實用新型涉及電力自動化技術領域，具體涉及一種變壓器預警評估系統(tǒng)。

背景技術：

現(xiàn)階段，變壓器在線監(jiān)測技術已經(jīng)發(fā)展成熟，各類監(jiān)測方法已被廣泛地應用，更準確全面的變壓器實時監(jiān)測數(shù)據(jù)可提供給技術人員以指導他們的工作。但若是在獲取實時變壓器監(jiān)測數(shù)據(jù)之后，對監(jiān)測數(shù)據(jù)進行預測分析，探索出各監(jiān)測點的各類變壓器指標數(shù)據(jù)的變化趨勢，并得到未來時段指標預測值，則可以指導技術工作人員根據(jù)趨勢走向和預測值對相應變壓器存在的潛在故障提出正確合理的解決措施。

目前，雖然有不少變壓器監(jiān)測終端的生產(chǎn)應用，但是大多價格昂貴，數(shù)據(jù)處理速度較慢，且功能單一，只具備狀態(tài)監(jiān)測功能，對變壓器潛在故障的預警功能沒有涉及，難以適應目前變壓器狀態(tài)監(jiān)測預警的需求。因此一種功能更加完善，且價格適中，質(zhì)量可靠的變壓器預警終端既符合市場需求，也是提高供電質(zhì)量和供電可靠性的重要途徑，具有重要的意義。

同時，變壓器預警評估系統(tǒng)中的常用的DSP芯片，片上資源少，需要增加外圍電路進行配合，且部分采用雙CPU結構，這類系統(tǒng)結構復雜，電路板接線多，可靠性差，在開發(fā)設計上難度較大，造成一定的資源浪費，開發(fā)成本較高，不利于在實際工程中推廣使用。

因此，需要提供一種技術方案來克服現(xiàn)有技術的不足。

技術實現(xiàn)要素：

為解決上述現(xiàn)有技術中的不足，本實用新型的目的是提供一種基于預測數(shù)據(jù)的變壓器預警評估系統(tǒng)，其包括：油氣分離單元、與油氣分離單元相連的在線色譜儀和接收在線色譜儀模擬信號的預警終端，預警終端包括：采用ARM7處理器的主控模塊，與主控模塊相連的模擬量采集模塊、溫控模塊、電源模塊、開關量輸入輸出模塊、通信模塊及預警模塊。

ARM7處理器包括LPC2378芯片。溫控模塊包括MSP430F149芯片、PT100熱電阻溫度傳感器；MSP430F149芯片的COM0口接收指令，COM1口發(fā)送實時溫度數(shù)據(jù)。

開關量輸入輸出模塊包括光電隔離器件TLP521-4。通信模塊包括UART接口和GPRS接口。模擬量采集模塊包括數(shù)據(jù)采集芯片AD7607。油氣分離單元包括：與變壓器相連的油泵、恒溫油氣分離室及與恒溫油氣分離室相連的氣泵。

變壓器經(jīng)油氣分離單元與在線色譜儀相連。油氣分離單元包括：與變壓器相連的油泵、恒溫油氣分離室及與恒溫油氣分離室相連的氣泵。在線色譜儀包括混合氣體分離單元和氣體檢測單元。氣體檢測單元采用SOFC型氣體傳感器。

與最接近的現(xiàn)有技術相比，本實用新型提供的技術方案具有如下優(yōu)異效果：

1、本實用新型的預警系統(tǒng)通過預警終端控制油路和氣路，檢測載氣壓力信號、油泵頻率、設備運行的環(huán)境溫濕度信號，提供色譜柱及SOFC型氣體傳感器工作所需穩(wěn)定溫度，釆集油中溶解氣體含量的數(shù)據(jù)，計算氣體濃度的預測數(shù)據(jù)，實現(xiàn)變壓器狀態(tài)的預警評估。

2、本實用新型采用的SOFC型氣體傳感器，基于固體氧化物燃料電池SOFC具有將化學能能高效地轉(zhuǎn)化成電能的優(yōu)點，并結合傳感器技術形成的SOFC型氣體傳感器可用于可燃氣體檢測，其檢測精度高，在高溫環(huán)境下工作，氣體反應快速，可用于在線監(jiān)測，且對油中7種故障特征氣體有不同的響應程度，且均能起反應。

3、本實用新型的預警終端將油中溶解氣體監(jiān)測、通信、顯示和變壓器狀態(tài)預警評估等集于一體，功能更加全面，是一種能適合變壓器狀態(tài)預警評估并具有通信功能的智能化終端裝置。

4、本實用新型的預警終端采用ARM芯片片上資源豐富，可擴展能力強，結構簡單，可靠性高，有利于在實際工程中推廣應用。

附圖說明

圖1為本實用新型的變壓器預警評估系統(tǒng)結構；

圖2為本實用新型的預警終端模塊化結構圖；

圖3為本實用新型的預警終端硬件連接圖。

具體實施方式

下面結合附圖對本實用新型的具體實施方式作進一步的詳細說明。

本實用新型提供了一種變壓器預警評估系統(tǒng)。

如圖1所示，該系統(tǒng)主要包括油氣分離單元、混合氣體分離單元、氣體檢測單元和預警終端。其中混合氣體分離單元和氣體檢測單元組成在線色譜儀，預警終端采用模塊化設計，負責色譜儀輸出信號的釆集和處理、系統(tǒng)的控制，并基于采集到的變壓器油中溶解氣體數(shù)據(jù)進行變壓器狀態(tài)預警評估。

油氣分離單元根據(jù)變壓器油氣分離的程序可分為變壓器油預處理、油氣分離及油路循環(huán)緩沖三個部分。其變壓器油預處理部分與變壓器本體直接相連，在油泵的推動下使變壓器油流經(jīng)脫氣膜，氣體分子通過脫氣膜到達測量氣室，而油分子不能透過，經(jīng)過足夠長的時間后，脫氣膜兩側(cè)的壓力達到動態(tài)平衡，從而實現(xiàn)了油氣分離?；旌蠚怏w分離單元實現(xiàn)對H₂、O₂、CO、CH₄、C₂H₆、C₂H₄、C₂H₂等多組分氣體的逐個分離。氣體檢測單元實現(xiàn)對分離出來的H₂、O₂、CO、CH₄、C₂H₆、C₂H₄、C₂H₂等多組分氣體的檢測，預警終端中的控制模塊控制油氣分離、混合氣體分離的過程，并釆集氣體檢測得到的傳感器數(shù)據(jù)，并對釆集到的表征氣體含量的數(shù)據(jù)進行處理和發(fā)布。預警模塊利用釆集到的表征氣體含量的數(shù)據(jù)，利用預測模型，計算氣體濃度的預測數(shù)據(jù)，并與國標限值比較，實現(xiàn)變壓器狀態(tài)的預警評估。

氣體檢測單元采用SOFC型氣體傳感器從混合氣體分離單元逐個分離出混合氣體H₂、O₂、CO、CH₄、C₂H₆、C₂H₄和C₂H₂7種可燃氣體，實現(xiàn)對這7種氣體進行在線檢測的目的。固體氧化物燃料電池(SOFC)能直接將存儲在燃料和氧化劑中的化學能高效地轉(zhuǎn)化成電能，結合傳感器技術的SOFC型氣體傳感器用于可燃氣體檢測，其檢測精度高，在高溫環(huán)境下工作，氣體反應快速，可用于在線監(jiān)測，且對油中7種故障特征氣體有不同的響應程度。

如圖2所示，預警終端的模塊化設計包括：模擬量采集模塊、開關量輸入輸出模塊、通信模塊、電源模塊、溫控模塊和預警模塊。

預警終端主要負責采集和處理SOFC型氣體傳感器所得的各個氣體含量相對的電壓信號，控制油路和氣路的電動閥，檢測載氣壓力信號、油泵頻率、設備運行環(huán)境溫濕度信號，提供色譜柱及SOFC型氣體傳感器工作所需穩(wěn)定溫度，提供穩(wěn)定的工作電源以及可靠的數(shù)據(jù)傳輸?？蓪⑻卣鳉怏w信號進行收集、轉(zhuǎn)換、數(shù)字運算、存儲，并通過對檢測出特征氣體組分含量信號的譜圖處理，進行定量分析，計算油中溶解氣體預測濃度，并與國標限值進行比較，實現(xiàn)對變壓器狀態(tài)的預警評估。

預警終端主控模塊采用以ARM7為核心的LPC2378芯片，采用AD芯片AD7607作為終端的數(shù)據(jù)采集芯片；電源模塊由交流供電和直流供電兩部分組成，具有充放電功能，為終端內(nèi)部各種芯片提供工作電壓，如+24V、-24V、+12V、-12V、+5V；開關量輸入輸出模塊選用光電隔離器件TLP521-4對開關量信號進行光電隔離；通信模塊包括UART接口和GPRS接口，用于本地通信和遠程通信。

如圖3所示，預警終端硬件結構中溫控模塊采用雙溫控方式，色譜柱的工作溫度(柱溫)直接影響變壓器油中溶解氣體分離效果和分析速度，它的穩(wěn)定能夠保證色譜柱有良好的氣體分離能力。SOFC型氣體傳感器裝在一個圓柱形的加熱爐中，該加熱爐的環(huán)境溫度是影響變壓器油中溶解氣體檢測基線的重要參數(shù)，爐溫的波動會導致可燃性氣體的檢測偏離實際值很多，因此采用雙溫控方式。溫控系統(tǒng)采用MSP430F149作為主芯片，溫控系統(tǒng)控制程序發(fā)送啟動溫控指令，溫控系統(tǒng)COM0口接收指令，開始工作，并通過COM1口向溫度采集監(jiān)控軟件發(fā)送實時溫度數(shù)據(jù)。PT100熱電阻溫度傳感器檢測色譜柱及SOFC型氣體傳感器的工作環(huán)境溫度，經(jīng)信號調(diào)理轉(zhuǎn)換為數(shù)字量，與目標溫度設定值相比較，起到調(diào)溫的作用。

最后應當說明的是：以上實施例僅用以說明本實用新型的技術方案而非對其限制，盡管參照上述實施例對本實用新型進行了詳細的說明，所屬領域的普通技術人員應當理解：依然可以對本實用新型的具體實施方式進行修改或者等同替換，而未脫離本實用新型精神和范圍的任何修改或者等同替換，其均應涵蓋在本實用新型的權利要求保護范圍之內(nèi)。