CN105301065A - 电力变压器呼吸器的在线监测装置 - Google Patents

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胡亚
王永会
侯先超
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State Grid Corp of China SGCC
Shiyan Power Supply Co of State Grid Hubei Electric Power Co Ltd
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State Grid Corp of China SGCC
Shiyan Power Supply Co of State Grid Hubei Electric Power Co Ltd
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Abstract

本发明提供了一种电力变压器呼吸器的在线监测装置，包括微处理器、电源管理单元，所述微处理器的信号输入端通过电容检测电路连接有电容传感器，微处理器的信号输出端连接有声光报警单元，所述电容传感器设置在呼吸器内，该电容传感器监测呼吸器内硅胶水分含量的变化，通过电容检测电路将监测数据传输给微处理器，微处理器通过声光报警单元发出信号。使用本发明所述的电力变压器呼吸器的在线监测装置，它采用两个电容传感器监测呼吸器中硅胶水分的含量和油杯中油位的变化。通过拨码开关选择监测时间间隔，当出现硅胶水分超过设定阈值或油杯油位过低时，发出声光报警。

Description

电力变压器呼吸器的在线监测装置
技术领域
本发明涉及一种检测装置，尤其是一种电力变压器呼吸器的在线监测装置。
背景技术
变压器类充油设备大都配有呼吸器，主要有两个方面功能：一是使变压器器身内的空气通过呼吸器与外界空气相通，当内部变压器油因升温膨涨时，呼出内部气体；内部变压器油降温时，吸入外部气体，始终保持器身内外气压相等。二是通过呼吸器内的干燥剂吸收进入变压器内空气中的水分，使变压器内绝缘油保持良好的电气性能，防止潮湿空气直接进入变压器油枕内降低或破坏变压器的绝缘强度。呼吸器安装在油枕与空气连通的管道末端，内部充有吸附剂，吸附剂常采用变色硅胶，其作用是吸收油枕空气中的水分，保持油枕内的空气干燥，防止变压器绝缘油受潮。当呼吸器在运行中出现硅胶严重变色等异常情况时，会影响到变压器的安全可靠运行，因此，做好呼吸器的维护工作尤为重要。传统的检测呼吸器是否存在故障的方式是维护人员到现场用肉眼进行观察，通过一定的工作经验来进行判断，这种方式，会存在多处疏忽与漏洞。
为了解决变压器呼吸器在线监测的问题，在授权公告号为：CN203241113U，授权公告日为：2013年10月16日，名称为：变压器呼吸器在线监测仪的发明专利中，公开了一种采用光电速度传感器为气体监测元件的监测仪，可通过该气体监测元件实时反应出呼吸器中空气流量的多少及对应的油位计浮动数值关系，能够判断呼吸器内假油位的问题，减轻工作人员的日常维护工作的难度。这种监测仪虽然能够从一定程度上解决呼吸器维护的问题，但是采用气体检测元件存在程序设定复杂的问题，产品使用成本高，对于维护人员的技术要求也就更高，因此不利于推广使用。
发明内容
本发明的目的是提供一种电力变压器呼吸器的在线监测装置，采用电容法的对呼吸器进行监测，便可以更及时地发现问题，由运维人员尽快处理，为变电安全运行提供更可靠保障，同时，此监测装置所使用的电容传感器及其相应的检测系统具有结构简单、使用安全、动态响应快、搞干扰性强和对被测对象限制少等特点。
为了解决上述技术问题，本发明的技术方案如下：电力变压器呼吸器的在线监测装置，包括微处理器、电源管理单元，其特征在于：所述微处理器的信号输入端通过电容检测电路连接有电容传感器，微处理器的信号输出端连接有声光报警单元，所述电容传感器设置在呼吸器内，该电容传感器监测呼吸器内硅胶水分含量的变化，通过电容检测电路将监测数据传输给微处理器，微处理器通过声光报警单元发出信号。
上述方案中，当出现硅胶水分超过设定阈值时，监测装置发出声光报警。
对上述技术方案的改进：所述微处理器的信号输入端还连接有一个电容传感器，该电容传感器也设置在呼吸器内，监测呼吸器油杯中油位的变化。
上述方案中，增加的电容传感器可监测呼吸器油杯中油位的变化，当出现油杯油位过低时，监测装置发出声光报警。
对上述技术方案的进一步改进：所述微处理器上连接有显示单元和窗口激活单元，以便及时发现异常。
在上述方案中，通过窗口发出的激光脉冲信号，可唤醒显示电路，从而显示出当前硅胶水分及油位参数。
对上述技术方案的进一步改进：所述微处理器上连接有存储单元。
在上述技术方案中，每次检测的硅胶水分和油杯中油位的参数及检测时间都将存储在SD卡中，以便运维人员进行分析判断。
对上述技术方案的进一步改进：所述微处理器采用的是STM32F103系列单片机。
上述技术方案中，微处理器选用STM32F103系列单片机，利用STM32F103的RTC实时时钟模块，在相应软件配置下，提供时钟和日历，同时也为系统唤醒提供中断；利用STM32F103的FSMC接口控制液晶显示模块；利用STM32F103的SDIO接口控制SD卡模块，利用STM32F103通用IO接口实现声光报警和窗口激活。
对上述技术方案的进一步改进：所述监测装置的电源管理单元采用可充电锂离子电池作为储能单元，温差二极管发电作为供电电源。
上述方案中，温差二极管起到供电作用，锂电子电池可以存储能源，材料易得，结构简单。
以上的技术方案中，电容检测电路可选用精度高、低功耗、低电压供电、采用I2C或其他通讯方式与微处理器通讯、可同时检测两路电容的单芯片电路；窗口激活单元可选用光电转换电路，把窗口照射过来的激光脉冲转换为电信号，唤醒微处理器点亮ICD；声光报警单元可选用多色LED发光二极管和蜂鸣器；显示单元可采用彩色LCD触摸屏，实现人机对话，显示呼吸器中硅胶水分的含量和油杯中油位的变化；SD存储单元可采用微型SD卡，记录每次检测呼吸器中硅胶水分的含量和油杯中油位的变化及相应时间与日历。
有益效果：
使用本发明所述的电力变压器呼吸器的在线监测装置，它采用两个电容传感器监测呼吸器中硅胶水分的含量和油杯中油位的变化。通过拨码开关选择监测时间间隔，当出现硅胶水分超过设定阈值或油杯油位过低时，发出声光报警，而且每次检测的硅胶水分和油杯中油位的参数及检测时间都将存储在SD卡中，也可以通过窗口发出的激光脉冲信号，唤醒显示电路，从而显示出当前硅胶水分及油位参数，以便运维人员进行分析判断，以便及时发现异常。同时，选用充电锂离电池和温差发电系统作为供电单元，节能、环保，增加供电单元的可靠性。
附图说明
图1为本发明的电气连接示意图。
具体实施方式
如图1所示的本发明电力变压器呼吸器的在线监测装置，包括微处理器、电源管理单元，所述微处理器的信号输入端通过电容检测电路连接有两个电容传感器，微处理器的信号输出端连接有声光报警单元，所述的两个电容传感器分别设置在呼吸器内，电容传感器1监测呼吸器内硅胶水分含量的变化，电容传感器2监测呼吸器油杯中油位的变化，通过电容检测电路将监测数据传输给微处理器，微处理器通过声光报警单元发出信号；微处理器上还连接有显示单元、窗口激活单元、存储单元。
本发明的工作原理如下：
基于电容法测量监测呼吸器工作状态，即用电容传感器测量呼吸器中硅胶潮湿度及油杯内油量在线测量。电容传感器探头通常包括两个小的长方形平板，板间有一个小间隙，间隙中固体及液体浓度的改变会改变其绝缘系数，从而改变系统的电容。此监测系统利用呼吸器内油水介电常数差异的物理特性，采用变介电常数传感器原理，将介电常数的变化转变为电容量的变化，通过检测电路将电容值的微小变化转换成电压信号，将传感器探头置于呼吸器中，当电容传感器探头的结构及外形尺寸一定时，电容量满足：
C=ke
式中，k为常数，由电容探头的结构、尺寸确定；e为呼吸器中硅胶及油杯内混合介电常数。
由电容器特点可知，当电容器的两个极板之间介电质增大时，e会随之增大，电容器的电容量也随之变大。由此，随着变压器“呼吸”的进行，呼吸器中硅胶含水量及油杯内油量的不同，则电容探头的电容值就不同，这样就可以把介电常数的变化转化为电容的变化，实现上述原理。
本发明的创新点就在于它采用两路电容传感器，分别检测呼吸器硅胶水分的含量及油位的升降，从而对呼吸器的状态实现在线监测。当呼吸器内硅胶水分含量变化时，相当于电容器间介质的常数发生了变化，通过检测电容器电容参数的大小，从而判断硅胶是否受潮；同样的方法可以检测呼吸器中油杯内油量的变化。运用这种方法检测呼吸器的工作状态，减轻运维人员劳动强度，提高了检测可靠性，因此有利于推广使用。

Claims (10)

1.电力变压器呼吸器的在线监测装置，包括微处理器、电源管理单元，其特征在于：所述微处理器的信号输入端通过电容检测电路连接有电容传感器，微处理器的信号输出端连接有声光报警单元，所述电容传感器设置在呼吸器内，该电容传感器监测呼吸器内硅胶水分含量的变化，通过电容检测电路将监测数据传输给微处理器，微处理器通过声光报警单元发出信号。
2.根据权利要求1所述的电力变压器呼吸器的在线监测装置，其特征在于：所述微处理器的信号输入端还连接有一个电容传感器，该电容传感器也设置在呼吸器内，监测呼吸器油杯中油位的变化。
3.根据权利要求1或2所述的电力变压器呼吸器的在线监测装置，其特征在于：所述微处理器上连接有显示单元和窗口激活单元。
4.根据权利要求1或2所述的电力变压器呼吸器的在线监测装置，其特征在于：所述微处理器上连接有存储单元。
5.根据权利要求3所述的电力变压器呼吸器的在线监测装置，其特征在于：所述微处理器上连接有存储单元。
6.根据权利要求1或2或5所述的电力变压器呼吸器的在线监测装置，其特征在于：所述微处理器采用的是STM32F103系列单片机。
7.根据权利要求3所述的电力变压器呼吸器的在线监测装置，其特征在于：所述微处理器采用的是STM32F103系列单片机。
8.根据权利要求4所述的电力变压器呼吸器的在线监测装置，其特征在于：所述微处理器采用的是STM32F103系列单片机。
9.根据权利要求1或2或5或7或8所述的电力变压器呼吸器的在线监测装置，其特征在于：所述监测装置的电源管理单元采用可充电锂离子电池作为储能单元，温差二极管发电作为供电电源。
10.根据权利要求3所述的电力变压器呼吸器的在线监测装置，其特征在于：所述监测装置的电源管理单元采用可充电锂离子电池作为储能单元，温差二极管发电作为供电电源。
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