变压器非电量保护系统

摘要

本发明公开了一种变压器非电量保护系统，包括：采集模块，用于采集变压器内部的压力得到压力信息，将压力信息发送到主控模块；开入模块，用于采集变压器的压力泄放膜片状态和压力泄放挡板状态并处理后发送到主控模块；主控模块，用于接收开入模块发送的压力泄放膜片状态信息和压力泄放挡板状态信息，根据压力泄放挡板状态信息和压力泄放膜片状态信息进行逻辑判断，满足故障条件时发送跳闸指令到开出模块，开出模块切断变压器电源。在变压器遇到高能量的电弧故障时，本发明能通过采集压力释放系统动作引起的非电量信息，并发出逻辑判断之后的动作信号及时切断变压器电源，防止压力波对其他位置造成破坏。

说明书

技术领域

本发明涉及变压器设备故障保护领域，尤其是涉及一种变压器非电量保护系统。

背景技术

目前变压器广泛采用压力释放阀作为压力保护设备。当变压器运行过程中内部压力增大时，达到压力释放阀的开启压力，压力释放阀开启膜盘进行喷油，释放变压器油箱内部的压力,同时，压力释放阀发出报警或跳闸信号，当变压器发生能量较小的故障时，压力释放阀能够释放过压，使变压器保持运行或不会严重损坏。对于高能量的故障，压力释放阀并不能及时释放过压，尤其是当压力释放阀距离故障发生位置过远时压力波将会对对其他位置造成损坏。

发明内容

本发明的目的在于提供一种变压器非电量保护系统，旨在提供一种对基于变压器内部高速动压导致的泄压系统膜片动作以及由此引起的相关非电量信息采集和逻辑判断系统，用于解决变压器在遇到电弧故障时能够切断系统电源，防止事故扩大。

本发明提供一种变压器非电量保护系统，包括：

采集模块、开入模块、开出模块、主控模块、人机交互模块和电源模块；

采集模块，与主控模块连接，用于采集变压器的压力得到压力信息，将压力信息发送到主控模块；

开入模块，与主控模块连接，用于采集变压器的压力泄放膜片状态和压力泄放挡板状态得到压力泄放膜片状态信息和压力泄放挡板状态信息，将压力泄放膜片状态信息和压力泄放挡板状态信息处理后发送到主控模块；

主控模块，用于接收采集模块发出的压力信息并将压力信息转换数据格式发送到人机交互模块，接收开入模块发送的压力泄放膜片状态信息和压力泄放挡板状态信息，根据压力泄放挡板状态信息和压力泄放膜片状态信息进行逻辑判断，满足故障条件时发送跳闸指令到开出模块；

开出模块，与主控模块连接，用于接收跳闸指令后切断变压器电源；

人机交互模块，与主控模块连接，用于接收主控模块发送的压力信息并显示，设置压力告警阈值。

采用本发明实施例，在变压器遇到高能量的电弧故障时，能通过采集压力释放系统动作引起的非电量信息，并发出逻辑判断之后的动作信号及时切断变压器电源，防止压力波对其他位置造成破坏。

上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本发明的具体实施方式。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式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，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例的变压器非电量保护系统的示意图；

图2是本发明实施例的变压器非电量保护系统的结构示意图；

图3是本发明实施例的变压器非电量保护系统的功能模块示意图；

图4是本发明实施例的变压器非电量保护系统的压力模拟量变换的原理示意图；

图5是本发明实施例的变压器非电量保护系统的开入开出变换原理示意图；

图6是本发明实施例的变压器非电量保护系统的跳闸指令逻辑判断示意图。

具体实施方式

下面将结合实施例对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

系统实施例

根据本发明实施例，提供了一种变压器非电量保护系统，图1是本发明实施例的变压器非电量保护系统的示意图，如图1所示，具体包括：

采集模块、开入模块、开出模块、主控模块、人机交互模块和电源模块；

采集模块，与主控模块连接，用于采集变压器的压力得到压力信息，将压力信息发送到主控模块；所述压力包括：气压和液压；

采集模块包括：电流型压力传感器、电流转电压电路、低通滤波电路、信号隔离电路和AD转换电路；

电流型压力传感器，与电流转电压电路连接，用于采集变压器的压力，将压力转换成电流发送到电流转电压电路；电流型压力传感器输出为4-20mA。

电流转电压电路，与低通滤波电路连接，用于将电流型压力传感器发送的电流转换成电压发送到低通滤波电路；

低通滤波电路，与信号隔离电路连接，用于接收电流转电压电路发送的电压并进行滤波后发送到信号隔离电路；

信号隔离电路，与AD转换电路连接，用于将滤波后的电压进行电气隔离发送到AD转换电路；

AD转换电路，与主控模块连接，用于将电气隔离后的电压转换成数字信号发送到主控模块。

开入模块，与主控模块连接，用于采集变压器的压力泄放膜片状态和压力泄放挡板状态得到压力泄放膜片状态信息和压力泄放挡板状态信息，将压力泄放膜片状态信息和压力泄放挡板状态信息处理后发送到主控模块；

开入模块具体用于采集变压器的压力泄放膜片状态和压力泄放挡板状态得到压力泄放膜片状态信息和压力泄放挡板状态信息，将压力泄放膜片状态信息和压力泄放挡板状态信息进行电气隔离和幅值转换后发送到主控模块。

主控模块，用于接收采集模块发出的压力信息并将压力信息转换数据格式发送到人机交互模块，接收开入模块发送的压力泄放膜片状态信息和压力泄放挡板状态信息，根据压力泄放挡板状态信息和压力泄放膜片状态信息进行逻辑判断，满足故障条件时发送跳闸指令到开出模块；主控模块具体用于：对压力泄放膜片状态信息和压力泄放挡板状态信息进行防抖处理后进行逻辑判断，若三路压力泄放膜片状态信息中有两路出现异常且挡板动作，发送跳闸指令到开出模块。

主控模块还包括：存储模块，用于接收采集模块发送的压力信息并存储，将存储的信息发送到人机交互模块显示，存储设置的所述压力告警阈值。故障分析模块，所述故障分析模块用于根据压力信息进行分析得到故障原因。

开出模块，与主控模块连接，用于接收跳闸指令后切断变压器电源；

人机交互模块，与主控模块连接，用于接收主控模块发送的压力信息并显示，设置压力告警阈值信息。

人机交互模块具体包括：用于显示压力信息和故障原因的液晶屏、用于校准时钟和设置报警阈值的按键；所述主控模块中设有用于计时的时钟。

电源模块，用于给主控模块供电，并通过主控模块给采集模块、开入模块和开出模块供电。

电源模块具体用于：

将220V交直流电源转变为5V直流给主控模块供电，采集模块、开入模块和开出模块采用隔离的直流24V电源供电。

系统还包括：通信模块，与主控模块连接，用于获取主控模块中的压力泄放膜片状态信息、压力泄放挡板状态信息和压力信息发送到远程计算机，接收远程计算机下发的校时命令和跳闸指令并将校时命令和跳闸指令发送到主控模块。

图2是本发明实施例的变压器非电量保护系统的结构示意图；

上述电路总的包括：模拟量采集模块、人机交互模块、数据处理模块、开入开出模块、供电模块、通信模块。

模拟量采集模块的功能：通过AD转换芯片，将压力模拟量转变为数字量供主CPU进行采集处理。

人机交互模块功能：显示模拟量的数据大小，查看告警报告信息，设置通信参数、告警定值及告警延时等人机交互功能。

数据处理模块功能：通过算法处理采集到的模拟量和开入状态量，根据设定好的逻辑对故障进行判断，满足条件时发跳闸指令。故障发生后，该模块可以存储故障发生前后的数据，便于对故障的原因进行事后的分析。通过通信接口可以将采集的数据传送远方控制系统，同时可以接收远方控制系统的指令。其中硬件看门狗可以提供系统的可靠性。

开入开出电路功能：开入电路：采集泄压系统3路膜片回路的状态和挡板的状态。开出电路可以实现压力异常后发跳闸信号，切断变压器的电源，防止事故的进一步扩大。

供电模块功能：采用开关电源模块，将输入的交直流220V电源转变为主系统用的直流5V电源，开入开出用隔离直流24V电源。

图3是本发明实施例的变压器非电量保护系统的功能模块示意图；

总的原理介绍：

开入量输入回路采集快速泄压装置的膜片回路状态、挡板位置状态和漏油开关的状态等开关量信号，经过光电隔离，将外部高电压信号转变为弱电信号，供主CPU实时进行读取，软件对读取到的开关量原始状态进行防抖处理后，作为逻辑判断的输入条件，满足跳闸条件后，通过开出回路发跳闸指令。

开出回路实现告警信号或跳闸命令的输出，使用光电隔离芯片，提高抗干扰性能。

模拟量采集电路采集快速泄压装置安装位置的压力值。模拟量采集电路完成压力量的信号隔离、幅值变换，输出符合模/数转换芯片输入要求的电压信号，主CPU读取模/数转换芯片的输出量，通过相应的算法，计算出对应的模拟量的实际大小，进行存储和逻辑判断。

数据处理模块扩展了大容量的外部数据存储器和快闪存储器芯片，分别存放模拟量数据和设置的参数等。该部分还有一个主要的功能，就是实现逻辑功能的判断和故障数据的录波存储功能。当判断发生压力超限导致防爆膜片破裂后，发跳闸指令，同时将故障前后的压力值存储下来，提供事后对故障进行分析的参考数据。

通信模块能够将采集到的数据传输到远方的监控计算机，同时也可以接收远方计算机下发的校时命令和遥控命令等。

本发明的技术方案：

图4是本发明实施例的变压器非电量保护系统的压力模拟量变换的原理示意图；

压力的采集传感器选用输出4-20mA的电流型压力传感器，电流型传感器传输距离远，抗干扰能力强。通过电流转电压电路将输入的电流信号转换为电压信号，期间对电压的幅值进行调理，经过低通滤波器电路，消除干扰信号，再经过信号隔离电路，这样输入侧和输出侧电路进行了电气上的隔离，提高了抗干扰能力，模数转换器将输入的电压信号转换为离散的数字量值，主CPU系统实时采集该信号并进行存储和逻辑判断。

图5是本发明实施例的变压器非电量保护系统的开入开出变换原理示意图；

压力泄放装置输出三路膜片回路监测节点，用于指示膜片回路的状态。当变压器运行过程中，压力在正常范围时，膜片回路监测节点处于常开状态，当压力超限后，压力泄放阀动作，膜片破裂输出的常开节点闭合，发出膜片异常信号。膜片破裂后，变压器油通过压力泄放装置喷油，触动挡板开关，其常开节点闭合，发挡板动作信号。

三路膜片回路和挡板开关的位置状态通过光电耦合器进行电气隔离和幅值转换，提高抗干扰能力，幅值转换将外部强电信号转变成弱电信号，供主CPU系统实时进行采集和逻辑判断，并根据逻辑判断的结果确定是否输出跳闸指令。当检测到三路膜片回路中的任意两个回路出现异常时，同时挡板开关动作，则判断泄压保护系统已经动作，变压器内部压力已经超限需要发跳闸指令，切断变压器的电源，防止变压器爆炸起火引起次生灾害。

图6是本发明实施例的变压器非电量保护系统的跳闸指令逻辑判断示意图。膜片回路异常，发跳闸指令的逻辑判断；

本发明实时采集泄压保护系统的三路膜片回路的状态，采用三取二的逻辑进行判断，并结合挡板开关的动作信号，输出跳闸指令切断变压器的电源，防止变压器爆炸起火发生，避免故障引发次生灾害。

本发明实时采集变压器压力数据，当变压器发生故障，内部压力升高引起泄压保护系统动作并进行喷油泄压后，记录动作前后的压力值的变化情况，为查找事故发生的原因提供分析数据。

本发明在变压器遇到高能量的电弧故障时，能通过采集压力释放系统动作引起的非电量信息，并发出逻辑判断之后的动作信号及时切断变压器电源，防止压力波对其他位置造成破坏。

本发明采集泄压保护系统三路各自独立的膜片回路状态，依据其中的任意两个膜片回路异常时初步判断出变压器内部压力异常，同时采集挡板开关的状态，用来进一步确认泄压保护系统已经动作，发跳闸指令，切断变压器的电源。使用这样的逻辑算法，能够确保不会误发跳闸指令造成误动作，提高动作的可靠性。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换本发明各实施例技术方案，并不使相应技术方案的本质脱离本方案的范围。