CN105301281A

CN105301281A - 变压器油流流速的监测方法及监测装置

Info

Publication number: CN105301281A
Application number: CN201410231035.6A
Authority: CN
Inventors: 王志鹏; 王天正; 张健; 俞华; 陈昱同; 李艳鹏; 高鹏; 马丽强
Original assignee: 国网山西省电力公司电力科学研究院
Priority date: 2014-05-28
Filing date: 2014-05-28
Publication date: 2016-02-03

Abstract

本发明提供一种变压器油流流速的监测方法及监测装置，其中，所述监测方法包括：获取预设时间内变压器油流的流量，将获取的变压器油流流量和预设流量值比较，若所述获取的变压器油流流量大于等于预设流量值，则发出报警信息。上述监测方法能够在变压器发生故障之前实现对变压器的故障预警，提高对变压器故障预警的准确率。

Description

变压器油流流速的监测方法及监测装置

技术领域

[0001] 本发明涉及电路技术，尤其涉及一种变压器油流流速的监测方法及监测装置。

背景技术

[0002] 目前，变压器中变压器油和绝缘纸之间存在摩擦，在变压器运行过程中，将会产生一定的电荷，造成局部放电现象，导致变压器内甲烷、乙炔（C 2H2)等特征气体含量的急剧增加，导致变压器运行不安全。

[0003] 现有技术中，通过对变压器内油气色谱的在线监测，获知变压器内油气的含量，以有效预防变压器的故障。例如，通过各种特征气体的含量变化判断变压器的运行情况和趋势。如图1所示，变压器油气监测装置通过油样采集单元采集变压器内油气，进而通过油气分离单元、色谱分离单元和气体检测单元获取变压器内油气的油气色谱，根据油气色谱可获知变压器的运行情况。

[0004] 此外，现有技术中还获取变压器内油温和微水的监测以配合油气色谱使用。

[0005] 然而，上述的油气色谱、油温和微水的监测对变压器故障的预测不准确，无法实现对变压器故障的预警。

发明内容

[0006] 针对现有技术中的缺陷，本发明提供一种变压器油流流速的监测方法及监测装置，用于在变压器发生故障之前实现对变压器故障的预警，提高对变压器故障预警的准确率。

[0007] 第一方面，本发明提供一种变压器的油流流速的监测方法，包括：

[0008] 获取预设时间段内变压器油流的流量；

[0009] 将获取的变压器油流流量和预设流量值比较；

[0010] 若所述获取的变压器油流流量大于等于预设流量值，则发出报警信息。

[0011] 可选地，所述获取预设时间段内变压器油流的流量，包括：

[0012] 检测预设时间内变压器油流的平均流速V ;

[0013] 根据Q。= Sv，获取预设时间内变压器油流的平均流量Q。；

[0014] 根据

获得预设时间内变压器油流的流量Qt;

[0015] 其中，S为所述变压器油流的横截面积，t。预设时间段内的起始时刻，h预设时间段内的终止时刻。

[0016] 第二方面，本发明提供一种变压器油流流速的监测装置，包括：

[0017] 用于获取变压器油流流量的油流流速测量单元，

[0018] 用于根据所述油流流速测量单元获取的变压器油流流量确定是否报警的报警单元；

[0019] 所述油流流速测量单元与所述报警单元连接。

[0020] 可选地，所述装置还包括：用于将油流流速测量单元输出的模拟信号转换为数字信号的模数转换单元；

[0021] 所述模数转换单元的输入端连接所述油流流速测量单元，所述模数转换单元的输出端连接所述报警单元。

[0022] 可选地，所述装置还包括：整形单元；

[0023] 所述整形单元的输入端连接所述模数转换单元的输出端，所述整形单元的输出端连接所述报警单元。

[0024] 可选地，所述装置还包括：用于将电信号转换为光信号的光电传感器，和用于记录所述变压器油流流量的数据采集控制单元；

[0025] 所述光电传感器的输入端连接所述模数转换单元的输出端，所述光电传感器的输出端连接数据采集控制单元。

[0026] 可选地，所述油流流速测量单元为涡街流量计。

[0027] 可选地，所述报警单元包括：电源变压器、报警指示灯、报警驱动、报警扬声器；

[0028] 所述电源变压器输入端连接交变电源，输出端分别连接所述报警指示灯、所述报警驱动和所述报警扬声器；

[0029] 所述报警驱动的输入端连接所述整形单元的输出端，所述报警驱动的输出端连接报警指示灯和所述报警扬声器。

[0030] 可选地，所述整形电路包括：第一反相器和第二反相器；所述第一反相器的输出端连接所述第二反相器的输入端。

[0031] 可选地，在光电传感器中，与发光二极管串联的第一电阻为510欧，与NPN型复合三极管的发射极相连的第二电阻为2000欧。

[0032] 由上述技术方案可知，本发明的变压器油流流速的监测方法及监测装置，通过预设时间段内变压器油流的流量，进而采用获取的变压器油流流量和预设流量值进行比较，在变压器油流流量大于等于预设流量值时发出报警信息。上述监测方法能够在变压器发生故障之前实现对变压器故障的预警，提高对变压器故障预警的准确率。

附图说明

[0033] 图1为现有技术中变压器油气监测装置的结构示意图；

[0034] 图2为发明一实施例提供的变压器油流流速的监测方法的流程示意图；

[0035] 图3为本发明一实施例提供的变压器油流流速的监测装置的结构示意图；

[0036] 图4为本发明另一实施例提供的涡街流量计的结构示意图；

[0037] 图5为本发明另一实施例提供的变压器油流流速的监测装置的结构示意图；

[0038] 图6为本发明另一实施例提供的整形单元的结构示意图；

[0039] 图7为本发明另一实施例提供的报警单元的结构示意图；

[0040] 图8为本发明另一实施例提供的光电传感器的结构示意图。

具体实施方式

[0041] 图2示出了发明一实施例提供的变压器油流流速的监测方法的流程示意图，如图 2所示，本实施例的变压器油流流速的监测方法如下所述。

[0042] 201、获取预设时间段内变压器油流的流量；

[0043] 202、将获取的变压器油流流量和预设流量值比较；

[0044] 203、若所述获取的变压器油流流量大于等于预设流量值，则发出报警信息。

[0045] 举例来说，前述步骤201可包括下述的图中未示出的子步骤2011至子步骤2013 :

[0046] 2011、检测预设时间内变压器油流的平均流速V ;

[0047] 2012、根据Q。= Sv，获取预设时间内变压器油流的平均流量Q。；

[0048] 2013、根据

获得预设时间内变压器油流的流量Qt ;

[0049] 其中，S为所述变压器油流的横截面积，t。预设时间段内的起始时刻，h预设时间段内的终止时刻。

[0050] 上述通过对变压器油油流的流速、截面积和时间的关系，获得变压器油油流的分布情况，对变压器故障发生的趋势可进行分析，做到预防变压器油流带电故障的发生。

[0051] 本实施例的变压器油流流速的监测方法，通过预设时间段内变压器油流的流量，进而采用获取的变压器油流流量和预设流量值进行比较，在变压器油流流量大于等于预设流量值时发出报警信息。上述监测方法能够在变压器发生故障之前实现对变压器故障的预警，提高对变压器故障预警的准确率。

[0052] 图3示出了本发明一实施例提供的变压器油流流速的监测装置的结构示意图，如图3所示，本实施例的变压器油流流速的监测装置可包括：油流流速测量单元30和报警单元31 ;所述油流流速测量单元30与所述报警单元31电连接；

[0053] 其中，油流流速测量单元30用于获取变压器油流流量，报警单元31可根据所述油流流速测量单元30获取的变压器油流流量确定是否报警的报警单元。

[0054] 也就是说，所述油流流速测量单元30用于实时获取变压器油流的流量；报警单元 31用于将所述油流流速测量单元获取的变压器油流流量和预设流量值比较，若所述获取的变压器油流流量大于等于预设流量值，则发出报警信息。

[0055] 油流流速测量单元30可以随时监测变压器油介质的流动情况。在本实施例中，所述油流流速测量单元30可为应力式涡街流量计，如图4所示，涡街流量计可包括流量计本体301、检测放大器302、屏蔽罩303 ;

[0056] 流量计本体301中流量元件将获取的变压器内油流的交变电荷信号输出至检测放大器，检测放大器302交变电荷信号放大并转换为脉冲信号；屏蔽罩用于将检测放大器 302和流量元件的连接进行屏蔽，防止外界干扰。

[0057] 在具体应用过程中，流量计本体301中流量元件可为压晶元件。

[0058] 上述涡街流量计的工作原理简单说明如下：流量计本体301中的流量元件插入管道流体中，在流量元件的下游产生漩涡，由于漩涡分离在流量计本体301两侧产生交变应力，流量元件受交变应力作用产生交变电荷，检测放大器302将交变电荷进行变换处理后，输出漩涡的脉冲信号/电流信号。

[0059] 上述的涡街流量计具有精度高、测量范围宽且可靠性高、压力损失小等优点。涡街流量计的性能指标如下表一所示。

[0060] 表 1

[0062] 上述的涡街流量计，在雷诺数为42 X 10至67 X 10范围内，都有良好的线性度，按这个雷诺数范围计算，涡街流量计的最大量程比可达300:1。在一定的雷诺数范围内，旋涡分离的频率仅与流体工作状态下的体积流量成正比。而对被测流体压力、温度、粘度和组分变化不敏感。

[0063] 此外，上述的涡街流量计具有屏蔽罩，使得涡街流量计的抗电磁干扰能力强，可靠性高。进一步地，涡街流量计可以测量液体、气体和蒸汽流量，其输出与流体流速成正比的脉冲信号，不存在零漂问题。

[0064] 在一种可能的实现方式中，前述图3所示的变压器的油流流速的监测装置还可包括：模数转换单元整形单元；

[0065] 其中，用于将油流流速测量单元30输出的模拟信号转换为数字信号的模数转换单元33，

[0066] 所述模数转换单元33的输入端连接所述油流流速测量单元30,所述模数转换单元33的输出端连接所述报警单元31。

[0067] 优选地，在图3所示的监测装置的基础上，本实施例中的变压器油流流速的监测装置还包括：整形单元34和模数转换单元33,如图5所示。

[0068] 其中，述模数转换单元33的输入端连接所述油流流速测量单元30,所述模数转换单元33的输出端连接整形单元34的输入端，所述整形单元34的输出端连接所述报警单元 31。

[0069] 举例来说，整形单元34包括：第一反相器341和第二反相器342,如图6所示，所述第一反相器341的输出端连接所述第二反相器342的输入端。所述第一反相器341的输入端作为整形单元34的输入端，所述第二反相器342的输出端作为整形单元34的输出端。

[0070] 上述的第一反相器341和第二反相器342对模数转换单元输出的电信号进行整形，当输入的电信号时低于某一个值时，通过整形电路输出'〇' ；当输入的电信号高于某一个值时，通过整形电路输出'1'。这样就通过两个反相器输出了一个规则的方波脉冲信号送给报警单元中的报警驱动。

[0071] 另外，如图7所示，报警单元31包括：电源变压器311、报警指示灯312、报警驱动 313、报警扬声器314 ;

[0072] 所述电源变压器311输入端连接交变电源（即变电站内的占用电源），输出端分别连接所述报警指示灯312、所述报警驱动313和所述报警扬声器314 ;

[0073] 所述报警驱动313的输入端连接所述整形单元34的输出端，所述报警驱动313的输出端连接报警指示灯312和所述报警扬声器314。

[0074] 应说明的是，报警驱动313中集成有芯片，且该芯片中存储有与预设流量值对应的脉冲信号，当报警驱动313接收的脉冲信号的最大值大于预设流量值对应的脉冲信号时，报警驱动313导通报警指示灯312和报警扬声器314的连接，使得报警指示灯312和报警扬声器314向变压器工作人员发出变压器故障的预警。

[0075] 在具体应用中，报警驱动可集成AT89C51单片机。报警驱动输出触点相当于一个开关，当变压器油流流速超过预设流量值时，报警驱动启动，报警扬声器和指示灯发出相应的信号。

[0076] 在具体应用中，前述图5所示的变压器油流流速的监测装置还包括：用于将电信号转换为光信号的光电传感器35 (如图8所示），和用于记录所述变压器油流流量的数据采集控制单元36 ;

[0077] 其中，所述光电传感器35的输入端连接所述模数转换单元33的输出端，所述光电传感器35的输出端连接数据采集控制单元36。

[0078] 本实施例中的光电传感器35用于将模数转换单兀33输出的信号进行转换，以便较好的存储在数据采集控制单元36中，方便工作人员实时查看并对比变压器内油流流速的变化，获得变压器的实际工作状态，实现数据的实时远程监控。也就是说，数据采集控制单元中存储的所有数据在IEC61850的统一通讯规约下，为变压器的故障状态评估提供全面集成的数据支持和远程的通讯方式。

[0079] 应说明的是，在本实施例的光电传感器中，与发光二极管串联的第一电阻（Rl)为 510欧，与NPN型复合三极管的发射极相连的第二电阻（R2)为2000欧。

[0080] 图5中所示的包括光电传感器和数据采集控制单元的监测装置可为智能化一体装置，能够实现实时监控变压器内油流带电的状态。

[0081] 上述变压器油流流速的监测装置能够有效避免变压器油流带电的故障发生，可为变压器的使用状态评估提供更为有效的数据，进而实现了对油流流速和流量的同步动态监测，并设置相关的油流流度的限制，实现了预警功能。此外，变压器油流流速的监测装置结构简单，安装方便，可大范围推广使用。

[0082] 本实施例的监测装置还可结合现有技术中的变压器油气监测装置，使得变压器油流流速的实时数据和油气色谱的实时数据等都存储在数据采集控制单元中，实现工作人员对数据的实时分析和监控。

[0083] 最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明的权利要求保护的范围。

Claims

1. 一种变压器油流流速的监测方法，其特征在于，包括：获取预设时间段内变压器油流的流量；将获取的变压器油流流量和预设流量值比较；若所述获取的变压器油流流量大于等于预设流量值，则发出报警信息。

2. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述获取预设时间段内变压器油流的流量，包括：检测预设时间内变压器油流的平均流速v; 根据Qc=Sv，获取预设时间内变压器油流的平均流量Q。；根据0严£ ，获得预设时间内变压器油流的流量Qt ; 其中，S为所述变压器油流的横截面积，t。预设时间段内的起始时刻，h预设时间段内的终止时刻。

3.-种变压器油流流速的监测装置，其特征在于，包括：用于获取变压器油流流量的油流流速测量单元；用于根据所述油流流速测量单元获取的变压器油流流量确定是否报警的报警单元；所述油流流速测量单元与所述报警单元连接。

4. 根据权利要求3所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：用于将油流流速测量单元输出的模拟信号转换为数字信号的模数转换单元；所述模数转换单元的输入端连接所述油流流速测量单元，所述模数转换单元的输出端连接所述报警单元。

5. 根据权利要求3所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：整形单元；所述整形单元的输入端连接所述模数转换单元的输出端，所述整形单元的输出端连接所述报警单元。

6. 根据权利要求3所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：用于将电信号转换为光信号的光电传感器，和用于记录所述变压器油流流量的数据采集控制单元；所述光电传感器的输入端连接所述模数转换单元的输出端，所述光电传感器的输出端连接数据采集控制单元。

7. 根据权利要求3至6任一所述的装置，其特征在于，所述油流流速测量单元为涡街流量计。

8. 根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述报警单元包括：电源变压器、报警指示灯、报警驱动、报警扬声器；所述电源变压器输入端连接交变电源，输出端分别连接所述报警指示灯、所述报警驱动和所述报警扬声器；所述报警驱动的输入端连接所述整形单元的输出端，所述报警驱动的输出端连接报警指示灯和所述报警扬声器。

9. 根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述整形电路包括：第一反相器和第二反相器；所述第一反相器的输出端连接所述第二反相器的输入端。

10. 根据权利要求6所述的装置，其特征在于，在光电传感器中，与发光二极管串联的第一电阻为510欧，与NPN型复合三极管的发射极相连的第二电阻为2000欧。