本实用新型提供一种电力变压器智能终端装置，包括：电流传感器；温度传感器；开关量传感器；电流、温度、开关量一体化智能通信模块和第一控制器；其中，电流、温度、开关量一体化智能通信模块包括逻辑阵列单元功能模块；第一控制器包括模数转换器。本实用新型中采用多输入输出端口的逻辑阵列单元，可以同时满足120路信号的收集，保证变压器智能电子设备的信号及时有效地读取并进行计算分析，以保证变压器状态的准确评估；信号采集能力强，可以最大可能地减少变压器周边设备，增强可靠性、可维护性并减少维护成本；增大智能监测平台对变

　　(19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)实用新型专利 (10)授权公告号 CN 215575599 U (45)授权公告日 2022.01.18 (21)申请号 6.8 (51)Int.Cl. G01R 31/62 (2020.01) (22)申请日 2021.08.27 G01D 21/02 (2006.01) (73)专利权人 特变电工京津冀智能科技有限公 G05B 19/042 (2006.01) 司 (ESM)同样的发明创造已同日申请发明专利 地址 301700 天津市武清区汽车产业园云 景道1号汽车大厦603室-20（集中办公 区） 专利权人 特变电工智能电气有限责任公司 特变电工股份有限公司新疆变压 器厂 (72)发明人 李如军刘艳杰白宇李杨 焦永立蒋全清宋扬王鑫 (74)专利代理机构 北京银龙知识产权代理有限 公司 11243 代理人 许静胡影 权利要求书2页 说明书6页 附图3页 (54)实用新型名称 一种电力变压器智能终端装置 (57)摘要 本实用新型提供一种电力变压器智能终端 装置，包括：电流传感器；温度传感器；开关量传 感器；电流、温度、开关量一体化智能通信模块和 第一控制器；其中，电流、温度、开关量一体化智 能通信模块包括逻辑阵列单元功能模块；第一控 制器包括模数转换器。本实用新型中采用多输入 输出端口的逻辑阵列单元，可以同时满足120路 信号的收集，保证变压器智能电子设备的信号及 时有效地读取并进行计算分析，以保证变压器状 态的准确评估；信号采集能力强，可以最大可能 地减少变压器周边设备，增强可靠性、可维护性 并减少维护成本；增大智能监测平台对变压器工 U 作状态的实时监控效果，提高变压器工作的安全 9 系数，为维护人员提供及时、安全、可靠的数据。 9 5 5 7 5 5 1 2 N C CN 215575599 U 权利要求书 1/2页 1.一种电力变压器智能终端装置，其特征在于，包括： 电流传感器； 温度传感器； 开关量传感器； 电流、温度、开关量一体化智能通信模块； 第一控制器； 其中，所述电流、温度、开关量一体化智能通信模块包括逻辑阵列单元功能模块； 所述第一控制器包括模数转换器； 所述模数转换器分别与所述电流传感器、温度传感器和所述逻辑阵列单元功能模块电 连接，用于分别对所述电流传感器、温度传感器发送的信号进行模数转换，并将模数转换后 的信号输入到所述逻辑阵列单元功能模块；所述开关量传感器与所述逻辑阵列单元功能模 块电连接，用于将所述开关量传感器输出的信号输入到所述逻辑阵列单元功能模块； 所述逻辑阵列单元功能模块，用于对所述模数转换器输入的模数转换后的信号以及所 述开关量传感器输入的信号进行处理，亿博电竞 亿博官网得到处理后的数据，存储所述处理后的数据和/或将 所述处理后的数据上传到监控平台。 2.根据权利要求1所述的电力变压器智能终端装置，其特征在于， 所述电流传感器为将电流信号转换为电压信号的电流传感器； 所述温度传感器为将温度信号转换为电压信号的温度传感器； 所述开关量传感器为将开关量干节点信号转换为电压信号的开关量传感器。 3.根据权利要求2所述的电力变压器智能终端装置，其特征在于， 所述电流传感器采用硅压阻式芯片将电流信号转换为电压信号； 所述温度传感器采用铂电阻输出电阻信号，将温度信号转变为电压信号； 所述开关量传感器采用光电耦合装置将电压信号转变为光信号，再变为电压信号。 4.根据权利要求2所述的电力变压器智能终端装置，其特征在于， 所述电流传感器的量程为4mA～20mA； 所述温度传感器的量程为‑40℃‑180℃。 5.根据权利要求2所述的电力变压器智能终端装置，其特征在于，所述第一控制器还包 括第一稳压装置、第二稳压装置和隔离器； 所述第一稳压装置位于所述电流传感器和所述模数转换器之间，所述第一稳压装置用 于将所述电流传感器输入的电压信号转换为0～2.5V标准电压信号，并将转换后的信号输 出给所述模数转换器； 所述第二稳压装置位于所述温度传感器和所述模数转换器之间，所述第二稳压装置用 于将所述温度传感器输入的电压信号转换为0～2.5V范围内，与标准电压信号2.5V进行对 照，并将转换后的信号输出给所述模数转换器； 所述隔离器位于所述开关量传感器和所述模数转换器之间，所述隔离器用于将所述开 关量传感器输入的电压信号转换为0V或3.3V的标准电压信号，并将转换后的信号输出给所 述模数转换器。 6.根据权利要求1所述的电力变压器智能终端装置，其特征在于，还包括： 第二控制器，与所述逻辑阵列单元功能模块电连接，亿博电竞 亿博官网用于将所述逻辑阵列单元功能模 2 2 CN 215575599 U 权利要求书 2/2页 块中存储的数据传输到监控平台。 7.根据权利要求6所述的电力变压器智能终端装置，其特征在于，所述第二控制器中包 括RS485接口，通过所述RS485接口对所述逻辑阵列单元功能模块中存储的数据进行转换后 传输到监控平台。 8.根据权利要求1所述的电力变压器智能终端装置，其特征在于，所述逻辑阵列单元功 能模块具有多路输入输出端口，用于同时采集多路所述开关量传感器传输的信号，以及多 路经过所述模数转换器换号后的所述电流传感器和所述温度传感器的信号。 9.根据权利要求1所述的电力变压器智能终端装置，其特征在于，所述电力变压器智能 终端装置还包括差分电流采集电路，所述差分电流采集电路设置与所述电流传感器连接， 所述差分电流采集电路采用双差分线，同时采集两路信号，并将采集到的信号输入到电流 传感器。 10.一种电力变压器，其特征在于，所述电力变压器中包括如权利要求1～9  中任一项 所述的电力变压器智能终端装置。 3 3 CN 215575599 U 说明书 1/6页 一种电力变压器智能终端装置 技术领域 [0001] 本实用新型涉及电力设备检测技术领域，具体涉及一种电力变压器智能终端装 置。 背景技术 [0002] 根据2019年国家电网提出的输变电设备物联网建设方案中，传感网架构设计需要 建立以接入节点、汇聚节点为核心的传感网标准架构。有必要有效利用变压器市场能力，并 配合供电公司对国家电网智能监控终端的响应情况，来开发研发一款能够适合用于主网侧 变压器设备的智能终端装置，用于后期直接安装于变压器器身上或安装在机房中，提高变 压器安全水平，以及国家电网后期规划主网侧变压器智能终端的需求。 实用新型内容 [0003] 有鉴于此，本实用新型提供了一种电力变压器智能终端装置，所述电力变压器智 能终端装置集成了对变压器内温度、电流、开关的监控，对传统变压器智能组件信号进行读 取并综合分析，从而对变压器的运行状态进行健康评估。 [0004] 为解决上述技术问题，本实用新型采用以下技术方案： [0005] 第一方面，本实用新型提供了一种电力变压器智能终端装置，包括： [0006] 电流传感器；温度传感器；开关量传感器；电流、温度、开关量一体化智能通信模 块；第一控制器；其中，所述电流、温度、开关量一体化智能通信模块包括逻辑阵列单元功能 模块；所述第一控制器包括模数转换器； [0007] 所述模数转换器分别与所述电流传感器、温度传感器和所述逻辑阵列单元功能模 块电连接，用于分别对所述电流传感器、温度传感器发送的信号进行模数转换，并将模数转 换后的信号输入到所述逻辑阵列单元功能模块；所述开关量传感器与所述逻辑阵列单元功 能模块电连接，用于将所述开关量传感器输出的信号输入到所述逻辑阵列单元功能模块； [0008] 所述逻辑阵列单元功能模块，用于对所述模数转换器输入的模数转换后的信号以 及所述开关量传感器输入的信号进行处理，得到处理后的数据，存储所述处理后的数据和/ 或将所述处理后的数据上传到监控平台。 [0009] 进一步地，所述电流传感器为将电流信号转换为电压信号的电流传感器；所述温 度传感器为将温度信号转换为电压信号的温度传感器；所述开关量传感器为将开关量干节 点信号转换为电压信号的开关量传感器。 [0010] 进一步地，所述电流传感器采用硅压阻式芯片将电流信号转换为电压信号；所述 温度传感器采用铂电阻输出电阻信号，将温度信号转变为电压信号；所述开关量传感器采 用光电耦合装置将电压信号转变为光信号，再变为电压信号； [0011] 进一步地，所述电流传感器的量程为4mA～20mA；所述温度传感器的量程为‑40℃‑ 180℃。 [0012] 进一步地，所述第一控制器还包括第一稳压装置、第二稳压装置和隔离器；所述第 4 4 CN 215575599 U 说明书 2/6页 一稳压装置位于所述电流传感器和所述模数转换器之间，所述第一稳压装置用于将所述电 流传感器输入的电压信号转换为0～2.5V标准电压信号，并将转换后的信号输出给所述模 数转换器； [0013] 所述第二稳压装置位于所述温度传感器和所述模数转换器之间，所述第二稳压装 置用于将所述温度传感器输入的电压信号转换为0～2.5V范围内，与标准电压信号2.5V进 行对照，并将转换后的信号输出给所述模数转换器； [0014] 所述隔离器位于所述开关量传感器和所述模数转换器之间，所述隔离器用于将所 述开关量传感器输入的电压信号转换为0V或3.3V的标准电压信号，并将转换后的信号输出 给所述模数转换器。 [0015] 进一步地，所述变压器智能终端装置还包括：第二控制器，与所述逻辑阵列单元功 能模块电连接，用于将所述逻辑阵列单元功能模块中存储的数据传输到监控平台。 [0016] 进一步地，所述第二控制器中包括RS485接口，通过所述RS485接口对所述逻辑阵 列单元功能模块中存储的数据进行转换后传输到监控平台。 [0017] 进一步地，所述逻辑阵列单元功能模块具有多路输入输出端口，用于同时采集多 路所述开关量传感器传输的信号，以及多路经过所述模数转换器换号后的所述电流传感器 和所述温度传感器的信号。 [0018] 进一步地，所述电力变压器智能终端装置还包括差分电流采集电路，所述差分电 流采集电路设置与所述电流传感器连接，所述差分电流采集电路采用双差分线，同时采集 两路信号，并将采集到的信号输入到电流传感器。 [0019] 第二方面，本实用新型提供了一种电力变压器，所述电力变压器中包括如上所述 的电力变压器智能终端装置。 [0020] 本实用新型的上述技术方案的有益效果如下： [0021] 本实用新型提供了一种电力变压器智能终端装置，包括：电流传感器；温度传感 器；开关量传感器；电流、温度、开关量一体化智能通信模块；第一控制器；其中，所述电流、 温度、开关量一体化智能通信模块包括逻辑阵列单元功能模块；所述第一控制器包括模数 转换器；所述模数转换器分别与所述电流传感器、温度传感器和所述逻辑阵列单元功能模 块电连接，用于分别对所述电流传感器、温度传感器发送的信号进行模数转换，并将模数转 换后的信号输入到所述逻辑阵列单元功能模块；所述开关量传感器与所述逻辑阵列单元功 能模块电连接，用于将所述开关量传感器输出的信号输入到所述逻辑阵列单元功能模块； 所述逻辑阵列单元功能模块，用于对所述模数转换器输入的模数转换后的信号以及所述开 关量传感器输入的信号进行处理，得到处理后的数据，存储所述处理后的数据和/或将所述 处理后的数据上传到监控平台。本实用新型中提供的电力变压器智能终端装置至少具有以 下优势： [0022] (1)采用双差分电路，分别实现各路信号隔离，不相互干扰，可以独立对电流信号 进行处理，也可以多路一起处理，并保证读取数据可靠； [0023] (2)采用多输入输出端口的逻辑阵列单元，可以同时满足120路信号的收集，保证 变压器智能电子设备的信号及时有效地读取并进行计算分析，以保证变压器状态的准确评 估； [0024] (3)信号采集能力强，可以最大可能地减少变压器周边设备，增强可靠性、可维护 5 5 CN 215575599 U 说明书 3/6页 性并减少维护成本；增大智能监测平台对变压器工作状态的实时监控效果，提高变压器工 作的安全系数，为维护人员提供及时、安全、可靠的数据； [0025] (4)电力变压器智能终端装置将信号进行优化处理并传输至监控平台。监控平台 可以24小时不间断监测智能终端采集的实时数据，动态显示各监测点监测数据，形成报表 数据，工作人员可通过APP访问监控平台，实时查看相应数据。 附图说明 [0026] 图1为变压器智能终端装置的流程图； [0027] 图2为开关量干节点信号采集电路内部框图； [0028] 图3为电流采集电路内部框图； [0029] 图4为电流差分线为温度采集电路内部框图； [0031] 图6为RS‑485通讯示意图。 具体实施方式 [0032] 为了进一步理解本实用新型，下面结合实施例对本实用新型优选实施方案进行描 述，但是应当理解，这些描述只是为进一步说明本实用新型的特征和优点，而不是对本实用 新型的限制。 [0033] 第一方面，本实用新型提供了一种电力变压器智能终端装置，包括： [0034] 电流传感器；温度传感器；开关量传感器；电流、温度、开关量一体化智能通信模 块；第一控制器；其中，所述电流、温度、开关量一体化智能通信模块包括逻辑阵列单元功能 模块；所述第一控制器包括模数转换器； [0035] 所述模数转换器分别与所述电流传感器、温度传感器和所述逻辑阵列单元功能模 块电连接，用于分别对所述电流传感器、温度传感器发送的信号进行模数转换，并将模数转 换后的信号输入到所述逻辑阵列单元功能模块；所述开关量传感器与所述逻辑阵列单元功 能模块电连接，用于将所述开关量传感器输出的信号输入到所述逻辑阵列单元功能模块； [0036] 所述逻辑阵列单元功能模块，用于对所述模数转换器输入的模数转换后的信号以 及所述开关量传感器输入的信号进行处理，得到处理后的数据，存储所述处理后的数据和/ 或将所述处理后的数据上传到监控平台。 [0037] 本实用新型提供的电力变压器智能终端装置能够对温控器、Pt100传感器、调压开 关操纵箱、压力传感器、本体油位表、开关油位表、振动传感器、噪声传感器、冷却控制柜、油 面温控器、绕组温控器、速动压力继电器、释压器、油色谱装置、绕组光纤测温装置、局部放 电装置、套管监测装置、合并单元、接地电流传感器、吸湿器等智能组件的工作状态进行及 时有效地收集并计算分析，实现对电力变压器工作状态的实时监测，以保障变压器健康的 工作状态。 [0038] 具体地，本实用新型中的电力变压器智能终端装置包括电流传感器、温度传感器 和开关量传感器，所述电流传感器、温度传感器和开关量传感器均有多个，分别与上述智能 组件电连接，用于采集各个智能组件的工作状态。所述电力变压器智能终端装置还包括电 流、温度、开关量一体化智能通信模块和第一控制器；其中，所述电流、温度、开关量一体化 6 6 CN 215575599 U 说明书 4/6页 智能通信模块包括逻辑阵列单元功能模块，所述第一控制器包括模数转换器，所述模数转 换器也有多个，所述模数转换器分别与所述电流传感器和温度传感器一一对应。在该智能 终端装置工作过程中，所述各个智能组件分别将信号传输到电流传感器、温度传感器和开 关量传感器中并在各个传感器内进行信号的转换。其中，所述电流传感器和所述温度传感 器均与所述模数转换器电连接，将所述电流传感器输出的信号传输到所述模数转换器中， 所述模数转换器对所述电流传感器发送的信号进行模数转换。所述模数转换器又与所述逻 辑阵列单元功能模块连接，用于对所述模数转换器输入的模数转换后的信号以及所述开关 量传感器输入的信号进行处理，得到处理后的数据，存储所述处理后的数据和/或将所述处 理后的数据上传到监控平台。所述开关量传感器未与所述模数转换器连接，信号经开关量 传感器处理后便传输到所述逻辑阵列单元功能模块中进行处理，处理后的数据同样存储 和/或将所述处理后的数据上传到监控平台。本实用新型中提供的变压器智能终端装置的 信号采集能力强，可以最大可能地减少变压器周边设备，增强可靠性、可维护性并减少维护 成本；同时，增大智能监测平台对变压器工作状态的实时监控效果，提高变压器工作的安全 系数，为维护人员提供及时、安全、可靠的数据。 [0039] 根据本实用新型的一些实施例，所述电流传感器为将电流信号转换为电压信号的 电流传感器；所述温度传感器为将温度信号转换为电压信号的温度传感器；所述开关量传 感器为将信号转换为电压信号的开关量传感器。 [0040] 根据本实用新型的一些实施例，所述电流传感器采用硅压阻式芯片将电流信号转 换为电压信号；所述温度传感器采用铂电阻输出电阻信号，将温度信号转变为电压信号；所 述开关量传感器采用光电耦合装置将电压信号转变为光信号，再变为电压信号。 [0041] 根据本实用新型的一些实施例，所述电流传感器的量程为4mA～20mA；所述温度传 感器的量程为‑40℃‑180℃。 [0042] 根据本实用新型的一些实施例，所述第一控制器还包括第一稳压装置、第二稳压 装置和隔离器；所述第一稳压装置位于所述电流传感器和所述模数转换器之间，所述第一 稳压装置用于将所述电流传感器输入的电压信号转换为0～2.5V标准电压信号，并将转换 后的信号输出给所述模数转换器；所述第二稳压装置位于所述温度传感器和所述模数转换 器之间，所述第二稳压装置用于将所述温度传感器输入的电压信号转换为0～2.5V范围内， 与标准电压信号2.5V进行对照，并将转换后的信号输出给所述模数转换器；所述隔离器位 于所述开关量传感器和所述模数转换器之间，所述隔离器用于将所述开关量传感器输入的 电压信号转换为0V或3.3V的标准电压信号，并将转换后的信号输出给所述模数转换器。 [0043] 在本实用新型中，所述第一控制器还包括第一稳压装置、第二稳压装置和隔离器， 这些装置主要都是起到保护、隔离的作用。具体来讲，经所述电流传感器处理后的信号先传 输到所述第一稳压装置中，经第一稳压装置稳压后再传输到所述模式转换器。经所述温度 电流传感器处理后的信号与之相同，先传输到所述第二稳压装置中，经第二压装置稳压后 再传输到所述模式转换器。所述开关量传感器与前两者有区别，所述开关量传感器与隔离 器电连接，所述开关量传感器传输的电压信号经隔离器转换成光信号，又再次转换为电压 信号。设置所述隔离器能够降低变压器内电缆的电磁干扰、强电干扰等，从而有助于保护内 部精密设备。 [0044] 根据本实用新型的一些实施例，所述变压器智能终端装置还包括：第二控制器，与 7 7 CN 215575599 U 说明书 5/6页 所述逻辑阵列单元功能模块电连接，用于将所述逻辑阵列单元功能模块中存储的数据传输 到监控平台。在本实用新型中，所述变压器智能终端装置还包括第二控制器，亿博电竞 亿博官网所述第二控制 器可以为主控板，通过将所述第二控制器与所述逻辑阵列单元功能模块电连接，能够将所 述逻辑阵列单元功能模块中存储的数据传输到监控平台。其中，所述监控平台可以是远程 的电脑、手机等。所述变压器智能终端装置的流程图如图1所示。 [0045] 根据本实用新型的一些实施例，所述第二控制器中包括RS485接口，通过所述 RS485接口对所述逻辑阵列单元功能模块中存储的数据进行转换后传输到监控平台。具体 来讲，本实用新型中通过RS485接口来传输数据到监控平台，所述RS485接口可支持MQTT协 议、modbus协议，通过网络传输至监控平台。图6为RS‑485通讯示意图。 [0046] 在本实用新型中，通过对数据优化处理实现将可靠且有价值的信号传输至监控平 台。监控平台可以24小时不间断监测智能终端采集的实时数据，动态显示各监测点监测数 据，形成报表数据，工作人员可通过APP访问监控平台，实时查看相应数据。 [0047] 根据本实用新型的一些实施例，所述逻辑阵列单元功能模块具有多路输入输出端 口，用于同时采集多路所述开关量传感器传输的信号，以及多路经过所述模数转换器换号 后的所述电流传感器和所述温度传感器的信号。 [0048] 本实用新型中利用了具有多路输入输出端口的逻辑阵列单元功能模块，因此能够 集成对多路电流信号、温度型号、开关量信号的同时监控。其中，如图2所示，所述开关量传 感器通过隔离器电连接所述逻辑阵列单元功能模块的多路输入输出端口，可以同时采集50 路端口的开关量信号，实现快速及时的采集。如图3所示，多路电流信号用高速、全双工、同 步的通讯总线及时准确的传递到逻辑阵列单元功能模块，实现电流值的采集。如图5所示， 温度传感器电路实现10路铂电阻采样数据的读取，分别用片选信号对铂电阻进行有效性选 择并读取温度对应的电阻值，再通过查表计算，得到对应的温度。本实用新型中采用多输入 输出端口的逻辑阵列单元功能单元，可以同时满足120路信号的收集，保证变压器智能电子 设备的信号及时有效地读取并进行计算分析，以保证变压器状态的准确评估。 [0049] 根据本实用新型的一些实施例，所述电力变压器智能终端装置还包括差分电流采 集电路，所述差分电流采集电路设置与所述电流传感器连接，所述差分电流采集电路采用 双差分线，同时采集两路信号，并将采集到的信号输入到电流传感器。所述差分电流采集电 路如图4所示，用5组14位采样精度的双差分电路，分别实现各路信号隔离，不相互干扰，可 以独立对电流信号进行处理，也可以多路一起处理，并保证读取数据可靠。同时还可以适当 增加适当旁路电容器件对地滤波，以增强抗扰能力，增加有效采集距离，实现对变压器智能 电子组件实施可靠的在线] 第二方面，本实用新型提供了一种电力变压器，所述电力变压器中包括如上所述 的电力变压器智能终端装置。 [0051] 除非另作定义，本实用新型中使用的技术术语或者科学术语应当为本实用新型所 属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本实用新型中使用的“第一”、“第二”以 及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。“连 接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电性的连 接，不管是直接的还是间接的。“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描 述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也相应地改变。 8 8 CN 215575599 U 说明书 6/6页 [0052] 以上所述是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术 人员来说，在不脱离本实用新型所述原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进 和润饰也应视为本实用新型的保护范围。 9 9 CN 215575599 U 说明书附图 1/3页 图1 图2 10 10 CN 215575599 U 说明书附图 2/3页 图3 图4 图5 11 11 CN 215575599 U 说明书附图 3/3页 图6 12 12

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