一种变压器油状态信息的传输系统

1.本发明涉及电力系统中参数监测处理，特别涉及基于mems光纤传感技术的变压器油状态信息的传输系统。


背景技术：

2.变压器是电力系统中最重要和昂贵的电气设备之一，它一旦发生故障，将会造成严重的损失和后果。为了有效提高电力系统的可靠性及预先发现潜伏性故障，适当的检测及维修是不可缺少的。在正常情况下，充油式变压器内部的绝缘油及固体绝缘材料在热电应力作用下会逐渐老化和分解，需要对其中的气体等参数执行检测。现有的检测技术很多，传统的有温度传感器和气体传感器。当变压器存在着潜伏性过热或电气故障时，特定气体的产生速度便会加快，部分气体会溶解到绝缘油中。油中故障气体的相对浓度及其形成速度主要取决于故障点能量及严重程度，所以根据监测这些气体的浓度及其变化，通过上述参数的获取，可以推断出变压器内部是否存在着潜伏性故障及其类型，即可以通过多传感器来监测或检测响应的参数数据从而获取到变压器的状态信息。
3.电力行业和通信行业都是为工业化提供支撑基础支撑的行业，现有的通信领域中的光纤技术已经得到广泛的应用，同样的光纤传感技术也在参数监测和获取中得到广泛应用。光纤传感技术是对光纤内的光信号进行调制解调的技术，该种技术具有耐高压、抗电磁干扰、实时性高、准分布式或分布式测量等特点，适合用于变压器参数的监测。
4.目前对于变压器设备的监控监测，大体是通过单机的方式执行监控或者通过多个设备联网的方式执行综合监控。但是现有技术中，如何将油压状态等参数的监测基于memes技术综合做监控，将油压状态等参数的监控利用光纤传感技术和计算机数据采集和分析技术相结合，通过网络通信方式，实现基于光纤传感器技术对于变压器系统参数的监测自动化。尤其是如何实现在高电压环境下对于中型变电站以上的变压器设备执行自动化的系统参数被可靠地采集和传输，成为需要关注的问题。


技术实现要素：

5.为此本技术提出一种变压器油状态信息的传输系统，所述系统包括：多个参数检测装置和主控服务器，每个变压器对应包含有一个参数检测装置；
6.所述参数监测装置包括：多个光纤传感器模块、信号调制模块、数据采样模块和通信中继模块和电源管理模块；所述多个光纤传感器模块用于检测油的温度、气体信号；所述信号调制模块用于对所述多组光纤传感器模块的输出信号进行信号滤波、放大以及模数转换；所述数据采样模块对所述信号调制模块的输出数据进行逐个循环采集，数据打包和预处理；
7.所述通信中继模块用于对所述数据采样模块的输出数据的上传和接收，并对数据进行频谱变换、峰值检测预处理并存储；所述光纤传感器模块、信号调制模块、数据采样模块以及通信中继模块，与电源管理模块相连接；
8.主控服务器依据不同参考信号测量主控服务器与参数检测装置之间的信道质量，将参数检测装置配置成不同的聚类组，在同一聚类组的设定一个变压器的参数测量装置中作为主节点；同一聚类组的其它变压器作为非主节点；所述主控服务器通过广播信道发送系统消息，不同的聚类组具有不同的参考信号；在信号传输带宽受限情形下，根据不同场景的故障类型信息，增删辅助测量信息；同一聚类组中的主节点和主控服务器之间通信模式，与同一聚类组中的通信模式不同。
9.优选的，所述主控服务器依据不同参考信号测量主控服务器与参数检测装置之间的信道质量，包括所述主控服务器确定测量评估时段，在所述测量评估时段对于各个变压器的参数检测装置发送参考信号，其中参考信号用于触发和测量参数检测装置与主控服务器之间的信道质量。
10.优选的，所述参考信号分为公共参考信号和非公共参考信号。
11.优选的，所述参数检测装置数据传输块大小tbs是使用系统信息si来计算获得，所述tbs包括剩余部分，所述剩余部分包括与测量应用程序相对应的非传感器数据。
12.优选的，所述非传感器数据包括与所述测量应用程序相对应的协议开销数据。
13.优选的，不同的聚类组配置有不同的参考信号资源。
14.优选的，所述变压器的聚类组具体包括依据不同的厂家型号和历史故障信息做聚类。
15.优选的，由该主节点作为主设备为同一聚类组中其它参数检测装置执行控制信息的通信和数据中继转发。
16.优选的，所述变压器的聚类至少依据以下参数：变压器额定功率、变压器额定电压和服役时长。
17.优选的，不同的厂家变压器设备的通信具有不同控制方案。
18.优选的，主控服务器确定自身是否与选取的主节点之间的信号传输同步；所述主控服务器和主节点的参数检测装置之间的信号是通过广播信道执行与参数检测装置之间的系统控制信息的传输。
19.可选的，在设定的频带之间，发送同步状态信号，通过所述不同的参考信号获取到主控服务器与各个参数检测装置之间的同步信息。
20.配置各个主节点的信号检测周期，主控服务器周期性地发送问询信号给各个主节点。所述主节点采用非应答式的方式执行信号检测，当主控服务器在设定周期内，未能接收到主控节点的回应消息时，即判断主节点发生信号参数故障；主控服务器将在广播信道发送对发送群组的系统控制信息，检测获取该聚类群组内的各装置的反馈信号，执行参考信号的重新配置传送，根据参考信号的检测响应消息选取和设定主节点信息，所述非主节点接收到广播信道的消息后触发应急通信机制，转发缓存的检测数据信息到新的主节点，并由新的主节点将缓存信息发送给主服务器。
21.可选的，所述主控服务器，设定广播时间段信息，所述时间段信息，由接收同步信息中的时间戳为基准，在广播信息中进行标注发送。
22.可选的，所述多个不同的聚类群组通信消息采用相同的通信格式，在报文的同步位置信息域对应有不同的群组控制信息，可选的，所述控制信息可为群组的标识信息；所述不同的群组中各个参数检测装置的通信中继模块，对对应固定同步位置处的控制信息做解
析，当主节点在固定同步位置没有解析到自身的同步群组的控制信息时，则中止对报文其它部分信息的解析。
23.本发明的技术方案，通过主控服务器设置不同的参考信息标识不同的聚类群组信息，通过主节点与非主控节点的非同步信息的传输以及对不同的群组的标识，减少了非必要的信息解析交互，有效地减少了系统的功率损耗和信息传输干扰，同时提高了传输的可靠效能。
附图说明
24.通过参考附图会更加清楚的理解本发明的特征和优点，附图是示意性的而不应理解为对本发明进行任何限制，在附图中
25.图1为本技术的系统框架示意图。
具体实施方式
26.参看下面的说明以及附图，本发明的这些或其他特征和特点、操作方法、结构的相关元素的功能、部分的结合以及制造的经济性可以被更好地理解，其中说明和附图形成了说明书的一部分。然而，可以清楚地理解，附图仅用作说明和描述的目的，并不意在限定本发明的保护范围。可以理解的是，附图并非按比例绘制。本发明中使用了多种结构图用来说明根据本发明的实施例的各种变形。
27.实施例1
28.图1是本发明所示的一种变压器油状态信息的传输系统，所述系统包括：多个参数检测装置和主控服务器，每个变压器对应包含有一个参数检测装置；
29.所述参数检测装置包括：多个光纤传感器模块、信号调制模块、数据采样模块和通信中继模块和电源管理模块；所述多个光纤传感器模块用于检测油的温度、气体信号；所述信号调制模块用于对所述多组光纤传感器模块的输出信号进行信号滤波、放大以及模数转换；所述数据采样模块，所述数据采样模块对所述信号调制模块的输出数据进行逐个循环采集，数据打包和预处理；
30.所述通信中继模块用于对所述数据采样模块的输出数据的上传和接收，并对数据进行频谱变换、峰值检测预处理并存储；所述光纤传感器模块、信号调制模块、数据采样模块以及通信中继模块，与电源管理模块相连接；
31.主控服务器依据不同参考信号测量主控服务器与参数检测装置之间的信道质量，在同一聚类组中的变压器中设定作为主节点的变压器参数测量装置；同一聚类组的其它变压器作为非主节点；所述主控服务器通过广播信道发送系统消息，不同的聚类组具有不同的参考信号；在信号传输带宽受限情形下，根据不同场景的故障类型信息，增删辅助测量信息；同一聚类组中的主节点和主控服务器之间通信模式，与同一聚类组中的通信模式不同。
32.其中每个变压器中设置有参数检测装置，所述参数检测装置接收主控服务器发送的广播消息；所述广播消息中对于聚类后的群组变压器，发送不同的参考信号，聚类后可以是对不同厂家类型的变压器发送不同的参考信号，为不同的厂家分配不同的参考标识信号。
33.主控服务器将参考信号分为公共参考信号和非公共参考信号，根据不同类型的厂
家信号执行测量聚类，根据不同参考信号对于信道质量的测量，在同一聚类组中的变压器中设定作为主节点的变压器参数测量装置。当发生某一场景型号下的主节点故障时，依据参考标识信号的强度选择确定同一类型场景的节点为中继节点，将上述数据集中传输。所述公共参考信号用于在通信故障时，向所有的主节点发送中继转发切换指令，以便在同一聚类组中的通信质量或处理能力不支持作为中继主节点时，通过合并聚类组的方式，由其它聚类组的主节点执行控制转发。
34.可选的所述主控服务器(即主控服务节点单元)通过广播消息，发送不同参考信号之下的系统所需收集的信息类型，在信号带宽受限情形下，根据不同场景的故障类型信息，增删辅助测量信息。
35.优选的，所述参数检测装置数据传输块大小tbs是使用系统信息si来计算获得，所述tbs包括剩余部分，所述剩余部分包括与测量应用程序相对应的非传感器数据。其中，所述非传感器数据包括与所述测量应用程序相对应的协议开销数据。
36.主控服务器和主节点之间，通过协商确定所述参数检测装置和/或在所述参数检测装置上运行的应用程序等是否正在使用或计划使用经由所述网络来传输传感器数据，并在协商资源对应上的内容来监控广播的系统信息si。
37.通过所述应用程序或直接发送控制命令变更向主节点或主控服务器提供的多传感器数据的属性，设置网络传输包括经修订的传感器数据，从与经修订的传感器数据相对应的数据对象中省略非必要的元数据；非必要的元数据包括：传感器测量列表senml记录，所述senml记录包括针对与测量有关的其它信息和/或配置参数的指针。
38.所述主控服务器，确定测量评估时段，在所述测量评估时段对于各个变压器的参数检测装置发送参考信号，其中参考信号，用以触发和测量参数检测装置与主控服务器单元之间的信道质量，其中至少一部分参考信号资源是公共的，不同的聚类组或不同的厂家设备配置有不同的参考信号资源。
39.主控服务器，监视并确定的测量评估期间接收的参考信号资源部分的信道质量，根据上述评估质量确定各个变压器的参数检测装置与主控服务器的信号通信质量。可选的对于主控服务器依据上述评估的信号质量强度高低执行排序处理，对所述选取不同厂家型号的服务设备执行群组聚类，选取在变电站内的信号质量强度最优的参数检测装置为主节点。由该主节点作为主设备与同一位置的同一厂家的设备执行信息控制中继转发，可选的不同的厂家变压器设备的通信具有不同控制方案。
40.所述方案进一步包括，主控服务器确定自身是否与选取的主节点之间的信号传输是否同步。所述主控服务器和主节点之间的信号是通过广播信号执行与参数检测装置之间的通信。
41.可选的，在设定的频带之间，发送同步状态信号，通过所述不同的参考信号获取到主控服务器与各个参数检测装置之间的同步信息。
42.所述待检测变压器中的待分析变压器作为初始变压器集群，获取每个初始变压器集群的第一基本参数，所述第一基本参数包括：变压器生产厂家、服役地点平均温度和湿度、变压器额定功率、变压器额定电压和服役时长。根据变压器中的历史参数信息执行相似度的聚类，为每一聚类组的变压器分配不同的参考信号，通过对不同变压器主的聚类分组，获取相同变压器的参数设置采样频率，所述采样设置频率的不同和信息发送间隔，依据聚
类后的权重信息值而确定。
43.可选的，所述权重信息值是根据不同的故障发生概率而设置，所述故障概率作为分类的加权系数，可选的当故障发生率高时采样间隔和发送周期较短，而对于故障率低的变压器组则采用降低的采样率和发送周期。
44.配置各个主节点的信号检测周期，主控服务器周期性地发送问询信号给各个主节点。所述主节点采用非应答式的方式执行信号检测，即当主控服务器在设定周期内，未能接收到主控节点的回应消息时，即判断主节点发生信号参数故障。此刻，主控服务器将在广播信道上发送群组信息，获取该聚类群组内的型号，执行参考信号的重新配置传送。主控服务器重新根据参考信号的检测响应消息，选取和设定主节点信息，所述非主节点接收到广播信道的消息后触发应急通信机制，转发缓存的检测数据信息到新的主节点，并由新的主节点将缓存信息发送给主服务器。所述主控服务器，设定广播时间段信息，所述时间段信息，由接收同步信息中的时间戳为基准，在广播信息中进行标注发送。
45.可选的，所述变压器的参数检测装置中的通信中继模块采用zigbee无线通信模块，采用cc2530进行设计，工作在2.4ghz频段，符合ieee802.15.4规范，内部集成高速8051内核，支持zigbee2007pro协议栈，具有3.6～6v的供电范围以及良好的电源管理功能，实现较低的运行功耗。
46.优选的，主节点与群组节点中的通信的覆盖功率依据覆盖群组的范围执行功率的覆盖的分配，所述不同群组覆盖的通信，依据主控服务器映射分配的不同参考检测信号，而具有不同的标识信号报头信息。所述主节点依据标识信号的报头信息数据设置自身的覆盖功率，通过位置定位信息和功率设置，保障不同聚类主节点之间的通信的尽量不存在交叉重叠的功率覆盖。
47.可选的，所述无线参数检测中的，可以具备多种通信模式，兼容于gps，gprs，wifi，bluetooth，zigbee等无线通信功能，可选的无线检测终端之间，可以通过主控服务器切换到不同的通信模式，以避免邻近或邻间通信干扰。
48.可选的，所述多个不同的聚类的群组通信消息采用相同的通信格式，但是在同一报文组中设置有不同的群组标识信息，所述不同的群组通信单元，对于固定的同步位置执行信息解析，所述同步位置信息处包含有各个群组的信息交互，当主节点没有解析到自身的同步群组信息时，则不再进行其他信息的解析，以此减少系统解析效率并节约功率。
49.可选的，主控服务器将资源协调信息和/或系统信息可以从所述第一聚类主控节点传送到第二聚类主节点，其中所述资源协调信息定义可供参数检测装置用于侧链路通信的至少一个通信资源；
50.其中所述资源协调信息包括定义可供所述参数检测装置用于侧链路通信的所述至少一个通信资源的位图。
51.其中所述位图的每个位对应于时间和频率资源，其中所述位图的位的第一值指示相应的时间和频率资源可供所述参数监测终端用于侧链路通信，可选的所述位图的位的第二值指示相应的时间和频率资源不可供所述参数监测终端用于侧链路通信；通过主链路和侧链路的区分通信，实现主控服务器和主节点，非主节点之间的无干扰通信，确保监测的参数可以被传送到主控服务器，以便被后续的服务台处理。
52.本领域技术人员可以理解，实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通
过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的程序可存储于一计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，所述存储介质可为磁碟、光盘、只读存储记忆体(read-only memory，rom)、随机存储记忆体(random access memory，ram)、快闪存储器(flash memory)、硬盘(hard disk drive，缩写：hdd)或固态硬盘(solid-state drive，ssd)等；所述存储介质还可以包括上述种类的存储器的组合。
53.如在本技术所使用的，术语“组件”、“模块”、“系统”等等旨在指代计算机相关实体，该计算机相关实体可以是硬件、固件、硬件和软件的结合、软件或者运行中的软件。例如，组件可以是，但不限于是：在处理器上运行的处理、处理器、对象、可执行文件、执行中的线程、程序和/或计算机。作为示例，在计算设备上运行的应用和该计算设备都可以是组件。一个或多个组件可以存在于执行中的过程和/或线程中，并且组件可以位于一个计算机中以及/或者分布在两个或更多个计算机之间。此外，这些组件能够从在其上具有各种数据结构的各种计算机可读介质中执行。这些组件可以通过诸如根据具有一个或多个数据分组(例如，来自一个组件的数据，该组件与本地系统、分布式系统中的另一个组件进行交互和/或以信号的方式通过诸如互联网之类的网络与其它系统进行交互)的信号，以本地和/或远程过程的方式进行通信。
54.应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。