CN102998360B - 基于电场感应的变压器绝缘油老化在线检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于电场感应的变压器绝缘油老化在线检测方法，首先将一对检测极板设置于变压器绝缘油中；然后获取检测极板在变压器内部交变电场中的感应电荷，通过电荷泵将感应电荷给储能电容充电，通过储能电容充电所需要的时间来计算检测极板感应电荷量，通过感应电荷来计算变压器油实际介电常数；最后判断变压器油实际介电常数与变压器油正常介电常数之间的差值是否超过预设阈值，如果否，则释放储能电容上的电能并返回，如果是，则变压器油老化。本发明采用设置于变压器绝缘油中的检测极板来感应电荷，从而反映极板间介质（变压器油）的介电常数，进而反映变压器油是否老化。该方法基于电场感应，因此该方法简单、快速实现了在线式检测，并且无需给传感器提供电源。

Description

基于电场感应的变压器绝缘油老化在线检测方法

技术领域

本发明涉及变压器老化状态检测技术领域，特别涉及基于电场感应的变压器绝缘油老化在线检测方法。

背景技术

现有的变压器绝缘油老化的检测方法主要有化学方法和电气方法两种。化学方法主要有油中溶解气体分析、液相色谱分析等；电气检测方法包括测量油的介质损耗因数、介电常数以及局部放电检测等方法。目前的检测装置多为离线式或者方法复杂，需要给各类传感器提供直流或交流电源。（王松林，“变压器绝缘老化诊断技术”，《变压器》，2011年第8期；郝建等，“应用频域介电谱法的变压器油纸绝缘老化状态评估”，《电网技术》，2011年7月；廖天明，“一种变压器绝缘油在线检测装置”，中国专利CN202189049U；张亚萍等，“一种变压器绝缘油的评价系统”，中国专利CN102269603A。）

在电场中放置一块金属导体，导体上就会产生感应电荷。这一原理通常被用来测量电场强度或用来作为取电装置。（肖正华等，“电场感应器”,《仪表技术与传感器》，1993年第3期；刘全越，“高压线路无线测温系统及感应电源的设计”，太原理工大学硕士论文，2008年。）而导体上感应电荷的多少与其中的绝缘介质的介电常数相关，变压器油老化后其介电常数变化明显。那么导体上感应电荷的多少也将变化明显。利用这一原理我们可以测出变压器油是否老化。

因此急需一种简单的、快速的便于实现在线式检测的判断变压器绝缘油是否老化的检测方法。

发明内容

有鉴于此，本发明所要解决的技术问题是提供一种简单的、快速的便于实现在线式检测的判断变压器绝缘油是否老化的检测方法。

本发明的目的是这样实现的：

本发明提供的基于电场感应的变压器绝缘油老化在线检测方法，包括以下步骤：

S1：将一对检测极板设置于变压器绝缘油中使得绝缘油介质处于检测极板之间；

S2：将检测极板置于变压器内部交变电场中使得检测极板上产生感应电荷；

S3：获取检测极板上的电压值；

S4：判断检测极板上的电压值是否小于预设电压值，如果是，则返回步骤S3中；

S5：如果电压值大于或等于预设电压值，则通过电荷泵将感应电荷给储能电容充电；

S6：记录储能电容充电至设定电压值所需要的时间；

S7：判断充电时间是否小于预设时间值，如果否，则返回步骤S3中；

S8：如果是，则记录次数N增加；

S9：判断记录次数N是否大于预设阈值，如果否，则返回步骤S3中；

S10：如果是，则判断变压器绝缘油为老化状态；

S11：释放储能电容上的电能并返回步骤S3。

进一步，当所述步骤S10中确定变压器绝缘油处于老化状态时，还执行以下步骤：

S101：通过储能电容的电容值和电压值计算出电荷数；

S102：通过电荷数计算出检测极板的检测介电常数；

S103：比较检测介电常数与该检测极板间的正常介电常数范围，如果检测介电常数处于正常介电常数范围内，则采用其他离线油样测试方法确定；

S104：如果检测介电常数处于正常介电常数范围外，则判断变压器绝缘油为老化状态并发出警示信号。

进一步，所述释放储能电容上的电能是通过放电控制器来实现。

进一步，所述正常介电常数范围为变压器绝缘油处于正常状态下的初始介电常数值的1.1倍内。

进一步，所述储能电容上的电压信号通过调理电路采集后再经过AD模块处理来获得。

进一步，所述步骤S10中获取的变压器油老化信号通过通讯模块传输到远程服务器上并存储。

本发明的优点在于：本发明采用设置于变压器绝缘油中的检测极板来感应电荷，从而反映极板间介质（变压器油）的介电常数，进而反映变压器油是否老化。该方法基于电场感应，因此该方法简单、快速实现了在线式检测，并且无需给传感器提供电源，该方法原理简单，检测参数少，不易受环境影响，检测方法稳定可靠。

附图说明

为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步的详细描述，其中：

图1为本发明实施例提供的基于电场感应的变压器绝缘油老化在线检测方法流程图；

图2为本发明实施例提供的基于电场感应的变压器绝缘油老化在线检测装置示意图。

具体实施方式

以下将结合附图，对本发明的优选实施例进行详细的描述；应当理解，优选实施例仅为了说明本发明，而不是为了限制本发明的保护范围。

图1为本发明实施例提供的基于电场感应的变压器绝缘油老化在线检测方法流程图，图2为本发明实施例提供的基于电场感应的变压器绝缘油老化在线检测装置示意图。

本发明提供的变压器绝缘油老化在线检测装置及其检测方法的原理如下：如果在电场中放置一块金属导体，导体上就会产生感应电荷。这一原理通常被用来测量电场强度或用来作为取电装置。而导体上感应电荷的多少与其中的绝缘介质的介电常数相关，变压器油老化后其介电常数变化明显。那么导体上感应电荷的多少也将变化明显。利用这一原理我们可以测出变压器油是否老化。

如图所示：本发明提供的本发明提供的基于电场感应的变压器绝缘油老化在线检测方法，包括以下步骤：

S1：将一对检测极板1设置于变压器绝缘油中使得绝缘油介质处于检测极板之间；

S2：将检测极板置于变压器内部交变电场中使得检测极板上产生感应电荷；

S3：获取检测极板上的电压值；

S4：判断检测极板上的电压值是否小于预设电压值，如果是，则返回步骤S3中；本发实施例中的预设电压值可以通过检测电路的人机接口输入或通过检测电路的通讯接口远程设定,这个电压一般由电荷泵性能决定。

S5：如果电压值大于或等于预设电压值，则通过电荷泵将感应电荷给储能电容充电；

S6：记录储能电容充电至设定电压值所需要的时间，这个预定电压值可以通过检测电路2的人机接口输入或通过检测电路的通讯接口远程设定；

S7：判断充电时间是否小于预设时间值，如果否，则返回步骤S3中；这个预设时间值可以通过检测电路2的人机接口输入或通过检测电路的通讯接口远程设定。

S8：如果是，则记录次数N增加；N根据经验一般取5，也可以通过检测电路的人机接口输入或通过检测电路的通讯接口远程设定。

S9：判断记录次数N是否大于预设阈值，如果否，则返回步骤S3中；

S10：如果是，则判断变压器绝缘油为老化状态；

当所述步骤S10中确定变压器绝缘油处于老化状态时，还执行以下步骤：

S101：通过储能电容的电容值和电压值计算出电荷数；

S102：通过电荷数计算出检测极板的检测介电常数；

S103：比较检测介电常数与该检测极板间的正常介电常数范围，如果检测介电常数处于正常介电常数范围内，则可以进一步采用其他离线油样测试方法确定。

S104：如果检测介电常数处于正常介电常数范围外，则判断变压器绝缘油为老化状态并发出警示信号。

S11：释放储能电容上的电能并返回步骤S3。

所述释放储能电容上的电能是通过放电控制器来实现，所述放电控制器为超低功耗模块，用于决定检测极板电荷释放时机；

所述正常介电常数范围通过以下步骤来进行确定：

通过获取变压器绝缘油处于初始正常状态下的介电常数值，根据经验所测介电常数小于初始介电常数的1.1倍为正常介电常数，也可以通过检测电路的人机接口输入或通过检测电路的通讯接口远程设定。

所述储能电容上的电压信号通过调理电路采集后再经过AD模块处理来获得。

所述步骤S10中获取的变压器油老化信号通过通讯模块传输到远程服务器上并存储。

步骤S10中计算介电常数的原理如下：对于储能电容来说，其电容值C一定，电容器电压U与电容器上电荷数Q成正比。电容器达到设定电压的时间短，说明通过电荷泵输出的电荷多。而对于感应极板（即检测极板）来说，在固定电场中，极板间距离d、面积S一定,极板间电压U一定，感应电荷Q的多少与极板间的介电常数                                                成正比。因而，通过储能电容上感应电荷Q可以计算变压器绝缘油介电常数，计算公式如下：

，其中为变压器油介电常数，为感应电荷，S为极板间相对面积，E为变压器内部交变电场强度。

以上所述仅为本发明的优选实施例，并不用于限制本发明，显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (6)

1.基于电场感应的变压器绝缘油老化在线检测方法，其特征在于：包括以下步骤：

S1：将一对检测极板设置于变压器绝缘油中使得绝缘油介质处于检测极板之间；

S2：将检测极板置于变压器内部交变电场中使得检测极板上产生感应电荷；

S3：获取检测极板上的电压值；

S4：判断检测极板上的电压值是否小于预设电压值，如果是，则返回步骤S3中；

S5：如果电压值大于或等于预设电压值，则通过电荷泵将感应电荷给储能电容充电；

S6：记录储能电容充电至设定电压值所需要的时间；

S7：判断充电时间是否小于预设时间值，如果否，则返回步骤S3中；

S8：如果是，则记录次数N增加；

S9：判断记录次数N是否大于预设阈值，如果否，则返回步骤S3中；

S10：如果是，则判断变压器绝缘油为老化状态；

S11：释放储能电容上的电能并返回步骤S3。

2.根据权利要求1所述的基于电场感应的变压器绝缘油老化在线检测方法，其特征在于：当所述步骤S10中确定变压器绝缘油处于老化状态时，还执行以下步骤：

S101：通过储能电容的电容值和电压值计算出电荷数；

S102：通过电荷数计算出检测极板的检测介电常数；

S103：比较检测介电常数与该检测极板间的正常介电常数范围，如果检测介电常数处于正常介电常数范围内，则采用其他离线油样测试方法确定；

S104：如果检测介电常数处于正常介电常数范围外，则判断变压器绝缘油为老化状态并发出警示信号。

3.根据权利要求1所述的基于电场感应的变压器绝缘油老化在线检测方法，其特征在于：所述释放储能电容上的电能是通过放电控制器来实现。

4.根据权利要求2所述的基于电场感应的变压器绝缘油老化在线检测方法，其特征在于：所述正常介电常数小于变压器绝缘油处于正常状态下的初始介电常数值的1.1倍。

5.根据权利要求1所述的基于电场感应的变压器绝缘油老化在线检测方法，其特征在于：所述储能电容上的电压信号通过调理电路采集后再经过AD模块处理来获得。

6.根据权利要求1所述的基于电场感应的变压器绝缘油老化在线检测方法，其特征在于：所述步骤S10中获取的变压器油老化信号通过通讯模块传输到远程服务器上并存储。