O que é o sistema inteligente de monitoramento online de transformadores? Funções, composição e princípios de monitoramento

Sistema de monitoramento on-line inteligente de transformadores不是单独测量某一个温度或某一个电流参数，而是将变压器本体状态、运行环境、电气参数以及故障特征信号集中接入监测终端，通过实时数据显示、异常报警、历史记录和后台通讯，对变压器运行状态进行持续监测。

以干式变压器为例，可以根据项目需求配置绕组及铁芯温度、振动、噪声、环境温湿度、局部放电、电参量和烟雾等监测功能，并将不同传感器的数据集中到智能监测终端或后台系统。

英诺通达现有的 Unidade de monitoramento inteligente do transformador PHM 300U 即属于这种多参数综合在线监测方案，具体监测功能可以根据现场变压器类型和项目要求进行配置。

什么是变压器智能在线监测系统？

传统变压器巡检通常依靠人工定期查看温控器、仪表和设备运行情况，而在线监测系统的主要区别，是将传感器长期安装在需要监测的位置，持续采集设备运行数据。

传感器采集到的数据通过RS485、以太网或其他通信方式传输到智能监测终端，再由终端进行显示、记录、报警或上传至后台监控系统。

因此，一个完整的变压器智能在线监测系统通常包含三个层级：

• Camada de percepção:温度传感器、振动传感器、噪声传感器、温湿度传感器、局放传感器、电参量采集设备、烟雾传感器等。
• 采集与控制层：温控器、局放采集主机、综合测控仪表、智能通讯管理设备以及PHM在线监测终端。
• 监控层：本地人机界面、上位机软件或后台监控平台，用于实时数据查看、报警、历史记录和参数设置。

变压器智能在线监测系统主要监测哪些参数？

变压器综合在线监测并没有一个固定不变的功能组合，实际配置通常需要根据变压器类型、运行环境以及用户关注的故障类型确定。

针对干式变压器综合在线监测，可以重点考虑以下几类监测功能。

Monitoramento de projetos	主要监测内容	função principal
Monitoramento de temperatura	三相绕组温度、铁芯温度	发现温升异常及超温状态
Monitoramento de vibração	振动速度、加速度、振幅等	记录变压器机械振动状态
Monitoramento de ruído	运行噪声	结合振动数据辅助分析运行状态
Temperatura e umidade ambiente	环境温度、相对湿度	掌握变压器运行环境变化
Monitoramento de descarga parcial	HFCT、UHF局放信号	监测与绝缘缺陷相关的局部放电信号
Monitoramento de parâmetros elétricos	电压、电流、功率、功率因数、频率等	掌握负荷及电气运行状态
Monitoramento de fumaça	变压器室烟雾状态	检测烟雾并上传报警信息

1. 变压器绕组及铁芯温度监测

温度是变压器在线监测中非常重要的一项基础参数。系统可以分别监测三相绕组以及铁芯温度，并将实时温度和报警状态传输到智能监测终端。

在不同项目中，温度采集方式可以根据变压器结构和监测要求配置。对于需要直接监测绕组内部温度、高电压环境或者强电磁干扰环境的项目，可以采用荧光光纤测温方案。

在V5.0技术方案中，温度监测采用独立光纤温控器，并配置多路荧光光纤温度传感器，用于三相绕组及铁芯温度监测。

温度数据不仅可以实时显示，还可以用于绕组超温报警、铁芯超温报警、超温跳闸以及历史温度曲线分析。

2. 变压器振动在线监测

变压器运行过程中会产生机械振动。通过安装振动传感器，可以持续采集运行状态下的振动数据。

系统可采用三轴振动传感器，同时记录X、Y、Z方向的振动信息。监测参数可以包括：

• 振动速度；
• 振动加速度；
• 振动振幅；
• 不同方向的三轴振动数据。

在典型配置中，可在变压器左右夹件以及地面布置振动传感器，对不同位置的振动状态进行比较。

3. 变压器运行噪声监测

噪声监测用于持续记录变压器运行过程中的声音变化。噪声传感器通常安装在变压器室内壁，通过RS485等方式向监测终端传输数据。

噪声数据可以单独设置报警阈值，也可以与振动监测数据结合使用。当设备振动和噪声同时发生明显变化时，可以为运行状态分析提供更多数据。

4. 变压器环境温湿度监测

变压器本体运行状态与周围环境也存在一定关系，因此综合在线监测系统可以配置环境温湿度传感器，连续采集变压器室内温度和湿度。

系统可以实时显示环境温度和相对湿度，并根据设定值进行湿度越限等状态提示，为变压器运行环境管理提供数据。

5. 变压器局部放电在线监测

局部放电监测主要用于采集高压设备发生局部放电时产生的相关信号。在变压器综合在线监测方案中，可根据监测位置和项目要求选择不同传感方式。

常见的两种方式包括：

• HFCT高频电流法：通过高频电流传感器采集局部放电产生的高频脉冲信号。
• UHF特高频法：通过特高频传感器采集局部放电产生的UHF电磁信号。

HFCT传感器可根据现场方案安装在铁芯接地线、夹件接地位置或相关接地回路；UHF传感器则可根据监测位置安装在变压器相应位置。

6. 变压器电参量在线监测

电参量监测主要用于采集变压器运行过程中的电气参数。系统可通过三相综合测控仪表监测低压侧电气数据，并上传至智能终端或后台系统。

根据配置不同，可监测的数据包括：

• 三相电压；
• 三相电流；
• 频率；
• 功率因数；
• 有功功率；
• 无功功率；
• 视在功率；
• 电能等参数。

涉及PT、CT接入的项目，需要结合变压器铭牌以及现场PT、CT参数进行配置，不能只按照监测主机型号直接确定接线方案。

7. 变压器室烟雾监测

对于安装在配电室或独立变压器室内的设备，还可以增加烟雾监测。

烟雾传感器检测到异常烟雾状态后，可以向综合在线监测系统上传报警信号，使烟雾状态与温度、电气参数及其他运行数据集中显示。

变压器智能在线监测系统由哪些设备组成？

综合在线监测系统不是一台主机完成全部测量，而是由多个前端传感器和采集设备组成，再由统一终端完成数据显示和通讯管理。

系统部分	典型设备	posição de montagem
控制终端	Terminal de controle do sistema de monitoramento online PHM	监测柜或现场
Monitoramento de temperatura	温控器、温度传感器	绕组、铁芯等测温位置
Monitoramento de vibração	三轴振动传感器	夹件、地面等位置
Monitoramento de ruído	噪声传感器	变压器室内壁
温湿度监测	Sensores de temperatura e umidade	变压器室内
monitoramento de radioatividade localizada (LRAM)	UHF、HFCT传感器及局放主机	根据局放监测方案确定
Monitoramento de parâmetros elétricos	三相综合测控仪表	监测终端内部导轨
Monitoramento de fumaça	Sensor de fumaça	变压器室内

PHM 300U变压器智能监测装置系统架构示意图

变压器在线监测数据是如何传输到后台的？

前端传感器负责采集温度、振动、噪声、局放以及环境等数据，不同设备可以先接入对应的采集模块，再统一进入智能监测终端。

系统可根据项目采用RS485、Modbus RTU、以太网或Modbus TCP/IP等通讯方式。在V5.0综合在线监测技术方案中，智能运维测控装置还可采用单模双纤SC光电转换接口，通过MODBUS TCP/IP与后台系统通讯。

因此，其基本数据链路可以理解为：

传感器 → 数据采集/控制设备 → PHM智能监测终端 → 通讯网络 → 后台监控系统

这种架构的作用，是把原来分散在不同仪表和传感器上的数据集中起来，方便运维人员统一查看。

变压器智能在线监测系统可以实现哪些报警？

综合在线监测的一个重要作用，是在数据超过设定条件后形成报警，而不是只提供一个实时数值。

根据监测模块不同，可以设置或记录的状态包括：

• 绕组超温报警；
• 绕组超温跳闸；
• 铁芯超温报警；
• 温控器故障；
• 风机启动及风机故障状态；
• 振动越限；
• 噪声越限；
• 高低压侧电压、电流越限；
• 局部放电报警；
• 烟雾报警；
• 通信或监测装置相关故障状态。

报警阈值应根据变压器参数、传感器量程、运行要求以及项目技术规范确定，不建议脱离现场条件直接套用统一数值。

除了实时监测，系统还能分析哪些运行数据？

变压器智能在线监测系统还可以利用实时采集的数据，对部分运行指标进行计算或统计。

变压器预计使用寿命

变压器绝缘系统长期承受温度作用会产生老化。通过持续监测温度，并结合相应的寿命损失及寿命预估方法，可以对变压器寿命状态进行辅助评估。

技术方案中可依据GB/T 1094.12相关方法，结合实时温度数据进行寿命损失和寿命预估。

变压器损耗电量

变压器损耗主要包括空载损耗和负载损耗。在线监测系统可以结合变压器出厂参数以及实际运行中的电压、电流、功率因数等数据，对损耗相关数据进行计算和记录。

变压器负载率

负载率反映变压器实际运行负荷与额定能力之间的关系。连续记录负载率，可以帮助运维人员了解变压器长期处于轻载、正常负载还是较高负荷运行状态。

年最大负载及年最大负载利用小时数

通过长期保存负载数据，还可以统计年最大负载以及年最大负载利用小时数，为设备运行情况和负荷利用程度分析提供数据。

变压器在线监测系统的人机界面可以看什么？

本地监控终端可以集中显示多个监测模块的数据。根据系统配置，首页可查看绕组温度、铁芯温度、环境温湿度、振动、电压、电流、负载率以及报警状态等信息。

当发生报警时，相应报警状态可以在界面中显示，并配合声光报警提示现场人员。

变压器智能在线监测系统本地监控界面示例

历史数据和历史曲线有什么作用？

实时数据只能反映设备当前状态，而历史记录可以用于查看某个参数在一段时间内的变化。

系统可以保存不同传感器的数据记录，并通过历史曲线展示变化趋势。例如：

• 查看某一天绕组温度是否出现持续上升；
• 比较不同时间段的振动数据变化；
• 查看环境湿度是否长期处于较高水平；
• 查询某次报警发生和恢复的时间；
• 分析负载变化与温度变化之间的对应关系。

上位机软件还可以用于实时数据监控、报警记录查询、历史数据查询、报警阈值设置以及通讯参数配置。

变压器智能在线监测系统适合哪些场景？

这类系统更适合需要持续掌握设备运行状态，而不仅依靠人工定期巡检的应用场景，例如：

• 配电房干式变压器；
• 工厂及工业园区变压器；
• 数据中心配电系统；
• 轨道交通供配电系统；
• 新能源场站配电设备；
• 重要负荷供电场所；
• 需要接入远程后台的无人值守或少人值守配电站房。

不同场景并不一定需要配置所有监测模块。例如仅关注温升和运行负荷的项目，可以以温度、电参量和环境监测为主；如果同时关注绝缘状态，则可以进一步增加局部放电监测。

变压器智能在线监测系统选型需要确认什么？

采购前不建议仅提供“需要一套变压器在线监测系统”，因为不同项目的配置差异较大。至少应确认以下信息：

需要确认的信息	instruções
Tipo de transformador	干式、油浸式及具体结构
Capacidade do transformador	提供设备铭牌信息
需要监测的参数	温度、振动、局放、电参量、温湿度等
传感器数量	根据监测位置和通道数量确定
método de comunicação	RS485、Modbus RTU、Modbus TCP/IP等
是否需要后台软件	确认本地显示、上位机或远程平台需求
报警及控制需求	确认报警、继电器输出及联动要求
Instalação	壁挂、嵌入式以及现场安装空间

如果需要查看具体设备配置，可以进入：Unidade de monitoramento inteligente do transformador PHM 300U。

更多不同类型的Monitoramento do transformador产品可查看：Sistema de monitoramento on-line do transformador。

变压器智能在线监测系统常见问题

变压器在线监测系统必须配置所有传感器吗？

不需要。温度、振动、噪声、温湿度、局放、电参量和烟雾等功能可以根据项目需求进行组合。实际配置应根据变压器类型、现场条件和需要重点监测的故障类型确定。

变压器综合在线监测系统可以接入RS485吗？

可以。系统中的多种传感器和采集设备可以采用RS485通讯，并可通过Modbus RTU等协议与智能终端进行数据交换。具体通讯接口需要根据项目配置确定。

可以把变压器监测数据上传到后台吗？

可以。智能监测终端可以将采集的数据上传至上位机或后台监控系统，实现实时数据显示、报警记录、历史数据查询和参数设置等功能。

变压器局放监测可以采用哪些传感器？

根据技术方案，可以采用HFCT高频电流传感器和UHF特高频局放传感器。两种方法的信号类型、安装位置和适用条件不同，应根据实际监测对象选择。

变压器在线监测系统可以定制功能吗？

可以。不同项目的变压器容量、监测位置、传感器数量、通讯方式和后台要求不同，因此综合在线监测系统可以根据项目需求配置相应的监测模块。