CN103674163A - 一种油浸式变压器储油系统的油位监测方法及监测系统 - Google Patents

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Abstract

本发明一种油浸式变压器储油系统的油位监测方法，包括如下步骤，1）在油浸式变压器上安装压力传感器采集压力信号计算变压器油的平均温度；2）根据变压器油的平均温度计算变压器油的膨胀体积；3）根据变压器油的膨胀体积及油浸式变压器储油系统的形状，计算储油系统的油位，得到对应的油位信号；当油位或油压超出设定的安全值时，监测终端发出报警信号。本发明一种基于本发明所述油位监测方法的油位监测系统，包括设置在变压器上的压力传感器，以及与压力传感器输出端连接的监测终端；监测终端用于将压力传感器采集到的压力信号转化为油位信号，并同时对油位信号和压力信号进行监控，当油位信号或压力信号超过安全值时，监测终端发出警报。

Description

一种油浸式变压器储油系统的油位监测方法及监测系统
技术领域
本发明涉及变压器油位的监测领域，尤其涉及一种油浸式变压器储油系统的油位监测方法及监测系统。
背景技术
现有技术中油浸式变压器储油系统的油位监测是变压器油枕底部安装油位表的表头，表头连接表杆，表杆的尾部安装有浮球，利用浮球的在油中的浮力带动连杆运动，连杆带动表头内的齿轮转动，齿轮带动油表指针转动，显示油枕油位，此种监测方式的缺点是精度不高。
近年来，随着电力技术的发展，对电力设备监测的要求越来越高，传统的机械式油浸式变压器储油系统的油位监测已经无法满足对油浸式变压器油位的精度要求，因此需要一种新的监测方式，压力原理的油位监测成为一种选择。但是由于变压器的结构特点，现有油位监测虽然是通过储油系统中对油压的监测来得出油位的数据，但实际上无法提供准确的油位数据；因为变压器是全密封结构，监测变压器的储油系统油位，就是监测变压器储油系统中可以收缩的空气胶囊（波纹管）的伸缩体积，因此变压器的最高油位对每台产品来说是一个定值，变压器压力的变化是由于变压器油温的变化而改变，因此通过压力的变化来计算变压器油体积的变化。现有技术中仅仅考虑油压中变压器油位的影响，通过油压直接根据压强关系计算油位的方法是无法准确得出储油系统中的油位值的，给生产和维护带来了严重的不良影响。
发明内容
本发明解决的问题在于提供一种油浸式变压器储油系统的油位监测方法及监测系统，油位检测精度高，适用范围广。
本发明是通过以下技术方案来实现：
本发明一种油浸式变压器储油系统的油位监测方法，包括如下步骤，
1）在油浸式变压器上安装压力传感器，并将采集到的压力信号传输到监测终端中，根据测得的压力P，通过公式（1）计算变压器油的平均温度
Figure BDA0000441039400000021
Figure BDA0000441039400000022
式中，ρ油为油温度20℃时变压器油的密度；h为变压器最高油位距离传感器安装位置高度；k为变压器油膨胀系数；
2）根据变压器油的平均温度通过公式（2）计算变压器油的膨胀体积V膨胀；
Figure BDA0000441039400000023
式中，Z油为油温度20℃时变压器油的总质量；
3）根据变压器油的膨胀体积及油浸式变压器储油系统的形状，计算储油系统的油位，得到对应的油位信号；当油位或油压超出设定的安全值时，监测终端发出报警信号。
优选的，本发明油位监测方法还包括如下选择压力传感器的步骤；
a.根据油浸式变压器上安装压力传感器的位置，依据公式（3）得到变压器油的压强P1，
P1=ρ油×g×h    （3）；
b.根据步骤a中计算得出的变压器油的压强P1和变压器试验要求中需要增加的密封压力P2，得到压力传感器的测量范围P测为P1和P2之和；
c.根据油浸式变压器的油温升变化范围，由公式（4）确定压力传感器的测量精度J，
J=0.01kTΔρ油gh    （4），
式中，TΔ为变压器的油温升变化范围；
d.根据步骤b中得到的测量范围P测和步骤c中得到的测量精度J，选择满足参数要求的压力传感器。
进一步，步骤c中，根据油浸式变压器的油温升变化范围，确定变压器油的密度变化范围；根据变压器油的密度变化范围，确定变压器油的压力变化范围，根据J=PΔ×1%得到压力传感器的测量精度；其中PΔ为油的压力变化范围。
优选的，本发明油位监测方法还包括将油位信号传输到上位机进行记录和分析的步骤。
本发明一种基于本发明所述油位监测方法的油浸式变压器储油系统油位监测系统，包括设置在变压器上的压力传感器，以及与压力传感器输出端连接的监测终端；监测终端用于将压力传感器采集到的压力信号转化为油位信号，并同时对油位信号和压力信号进行监控，当油位信号或压力信号超过安全值时，监测终端发出警报。
优选的，本发明油位监测系统还包括与监测终端的输出端连接的上位机，上位机用于记录和分析监测终端输出的油位信号。
优选的，压力传感器与监测终端之间的连接线采用4-20mA信号传输线。
与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：
本发明所述的油位监测方法，通过采集到的压力信号，先将其转化为温度变化参数，然后转变为变压器油的膨胀体积参数，最后根据对储油系统形状的对应体积的计算，建立了压力和油位之间的数学模型，从而能够准确的得出油位的数据；不仅考虑了油位变化带来的压强变化，还考虑了油箱的密封要求对通过压力监测油位的影响，利用膨胀体积的换算，实现了对压力信号直接测量的修正，保证了监测的精度，同时能够适应不同形状的储油系统，提高了产品的适用范围，为不同的电力用户提供准确的油位信息。
进一步的，通过对压力传感器的选型，能够更好的配合通过压力对油位的监测，只有尽可能的保证了采集数据的准确性，才能使得后续的处理步骤的计算精度，提高了监测的精度，同时也能够对实现对成本的良好控制。
进一步的，通过将油位信号向上位机的传输，能够更好的实现数据的保存和分析，为产品的升级和维护提高良好完整的参考依据。
本发明监测系统，利用压力传感器采集储油系统的压力，利用监测终端在实现对监测方法的植入，配合设置的触发调节，同时对油位信号和压力信号实现连续的监测，保证了变压器的安全，实现对变压器故障的监测。
进一步的，通过上位机的设置，完善了系统的功能，并且能够实现同时对多组产品的同时监测和记录。
进一步的，通过选定连接的型号，保证了数据传输的质量和稳定性，优化了系统的数据传输品质。
附图说明
图1为本发明所述监测系统的结构组成示意图。
图2为本发明所述监测方法的监测流程图。
图3为本发明所述传感器确定的流程图。
图中：1为压力传感器，2为监测终端，3为4-20mA信号传输线，4为上位机。
具体实施方式
下面结合具体的实施例对本发明做进一步的详细说明，所述是对本发明的解释而不是限定。
本发明一种油浸式变压器储油系统的油位监测系统，如图1所示，其包括设置在变压器上的压力传感器1，以及与压力传感器1输出端连接的监测终端2；监测终端2用于将压力传感器1采集到的压力信号转化为油位信号，并同时对油位信号和压力信号进行监控，当油位信号或压力信号超过安全值时，监测终端2发出警报。
优选的，监测终端2的输出端连接到用于记录和分析监测终端2输出的油位信号的上位机4；压力传感器1与监测终端2之间的连接线采用4-20mA信号传输线3。通过以下所述的油位监测方法实现对压力信号向油位信号的转换。
本发明一种油浸式变压器储油系统的油位监测方法，如图2所示，其包括如下步骤，
1）在油浸式变压器上安装压力传感器，并将采集到的压力信号传输到监测终端中，根据测得的压力P，通过公式（1）计算变压器油的平均温度
Figure BDA0000441039400000053
Figure BDA0000441039400000051
式中，ρ油为油温度20℃时变压器油的密度；h为变压器最高油位距离传感器安装位置高度；k为变压器油膨胀系数；
2）根据变压器油的平均温度通过公式（2）计算变压器油的膨胀体积V膨胀；
Figure BDA0000441039400000052
式中，Z油为油温度20℃时变压器油的总质量；
3）根据变压器油的膨胀体积及油浸式变压器储油系统的形状，计算储油系统的油位，得到对应的油位信号；当油位或油压超出设定的安全值时，监测终端发出报警信号。
优选的，还包括将油位信号传输到上位机进行记录和分析的步骤，实现对油浸式变压器储油系统油位的监测，同时可以监测变压器故障。
在进行油位测量时，先通过对压力传感器的选择步骤，提高采集精度，降低生产成本，配合不同的变压器，如图3所示，具体包括如下的步骤；
a.根据油浸式变压器上安装压力传感器的位置，依据公式（3）得到变压器油的压强P1，
P1=ρ油×g×h    （3）；
b.增加变压器密封试验时的压力要求，根据步骤a中计算得出的变压器油的压强P1和变压器试验要求中需要增加的密封压力P2，得到压力传感器的测量范围P测为P1和P2之和；
c.根据油浸式变压器的油温升变化范围，由公式（4）确定压力传感器的测量精度J，
J=0.01kTΔρ油gh    （4），
式中，TΔ为变压器的油温升变化范围；
d.根据步骤b中得到的测量范围P测和步骤c中得到的测量精度J，选择满足参数要求的压力传感器。
在步骤c中，先根据油浸式变压器的油温升变化范围TΔ，由ρΔ=TΔρ油k确定变压器油的密度变化范围ρΔ；再根据变压器油的密度变化范围ρΔ，由PΔ=ρΔgh确定变压器油的压力变化范围PΔ；最后根据变压器油的压力变化范围PΔ，由J=PΔ×1%确定压力传感器的测量精度。

Claims (7)

1.一种油浸式变压器储油系统的油位监测方法，其特征在于，包括如下步骤，
1）在油浸式变压器上安装压力传感器，并将采集到的压力信号传输到监测终端中，根据测得的压力P，通过公式（1）计算变压器油的平均温度
Figure FDA0000441039390000011
Figure FDA0000441039390000012
式中，ρ油为油温度20℃时变压器油的密度；h为变压器最高油位距离传感器安装位置高度；k为变压器油膨胀系数；
2）根据变压器油的平均温度通过公式（2）计算变压器油的膨胀体积V膨胀；
Figure FDA0000441039390000013
式中，Z油为油温度20℃时变压器油的总质量；
3）根据变压器油的膨胀体积及油浸式变压器储油系统的形状，计算储油系统的油位，得到对应的油位信号；当油位或油压超出设定的安全值时，监测终端发出报警信号。
2.根据权利要求1所述的一种油浸式变压器储油系统的油位监测方法，其特征在于，还包括如下选择压力传感器的步骤；
a.根据油浸式变压器上安装压力传感器的位置，依据公式（3）得到变压器油的压强P1，
P1=ρ油×g×h    （3）；
b.根据步骤a中计算得出的变压器油的压强P1和变压器试验要求中需要增加的密封压力P2，得到压力传感器的测量范围P测为P1和P2之和；
c.根据油浸式变压器的油温升变化范围，由公式（4）确定压力传感器的测量精度J，
J=0.01kTΔρ油gh    （4），
式中，TΔ为变压器的油温升变化范围；
d.根据步骤b中得到的测量范围P测和步骤c中得到的测量精度J，选择满足参数要求的压力传感器。
3.根据权利要求2所述的一种油浸式变压器储油系统的油位监测方法，其特征在于，步骤c中，根据油浸式变压器的油温升变化范围，确定变压器油的密度变化范围；根据变压器油的密度变化范围，确定变压器油的压力变化范围，根据J=PΔ×1%得到压力传感器的测量精度；其中PΔ为油的压力变化范围。
4.根据权利要求1所述的一种油浸式变压器储油系统的油位监测方法，其特征在于，还包括将油位信号传输到上位机进行记录和分析的步骤。
5.一种基于权利要求1所述监测方法的油浸式变压器储油系统油位监测系统，其特征在于，包括设置在变压器上的压力传感器，以及与压力传感器输出端连接的监测终端；监测终端用于将压力传感器采集到的压力信号转化为油位信号，并同时对油位信号和压力信号进行监控，当油位信号或压力信号超过安全值时，监测终端发出警报。
6.根据权利要求5所述的一种油浸式变压器储油系统的油位监测系统，其特征在于，还包括与监测终端的输出端连接的上位机，上位机用于记录和分析监测终端输出的油位信号。
7.根据权利要求5所述的一种油浸式变压器储油系统的油位监测系统，其特征在于，压力传感器与监测终端之间的连接线采用4-20mA信号传输线。
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