CN105675058B - 横向波纹管储油柜油位及漏油检测装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种横向波纹管储油柜油位及漏油检测装置及方法，压力和位移监测单元设置在波纹管上，温湿度监测单元和光纤传感器均设置在储油柜内，且光纤传感器在储油柜的底部，储油柜的空腔侧设置有超声波检测器，超声波检测器和光纤传感器均设置有发射端和接收端，且光纤传感器的发射端和接收端通过光纤连接，压力和位移监测单元、超声波检测器和光纤传感器与主控制单元连接，至少两个主控制单元通过无线通讯单元与短信平台和后台监控中心连接，本发明采用超声波技术和光的反射和折射原理监测横向波纹管储油柜内的油面状况及漏油状况，利用无线通信技术将监测结果传给变压器巡检人员和相关负责人，为变压器的定期检修和维护提供相关参考依据。
Description
技术领域：
本发明涉及一种电力检测设备，特别是涉及一种横向波纹管储油柜油位及漏油检测装置及方法。
背景技术：
储油柜是油浸电力变压器配套关键性组件，也是电力变压器必备的保护性器件，目前变压器储油柜的类型主要有：胶囊式储油柜、隔膜式储油柜、波纹管式储油柜等。但无论对于哪种储油柜，目前都没有一套成熟监测系统，实时监测储油柜内工作状况，如：油液面高度、胶囊破裂状况、湿度状况、补偿体积等。
传统的变压器油枕计油表出现问题时，未能及时反映真实的油面，导致工作人员做出错误的判断；同时当变压器油枕漏油速度慢时，不能及时发现问题，均需要人工手动进行检查，反应报警速度慢，同时人员不能二十四小时不停进行检测，不能保证油枕的实时安全。
发明内容：
本发明所要解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供一种采用超声波技术和光的反射和折射原理监测横向波纹管储油柜内的油面状况及漏油状况，并利用无线通信技术将监测结果传给变压器巡检人员和相关负责人的横向波纹管储油柜油位及漏油检测装置。
本发明的技术方案是：一种横向波纹管储油柜油位及漏油检测装置，包括超声波检测器、光纤传感器、主控制单元，温湿度监测单元与压力和位移监测单元，所述压力和位移监测单元设置在波纹管上，所述温湿度监测单元和光纤传感器均设置在储油柜内，且光纤传感器在储油柜的底部，储油柜的空腔侧设置有超声波检测器，所述超声波检测器和光纤传感器均设置有发射端和接收端，且光纤传感器的发射端和接收端通过光纤连接，所述压力和位移监测单元、超声波检测器和光纤传感器与主控制单元连接，至少两个主控制单元通过无线通讯单元与短信平台和后台监控中心连接，所述主控制单元与复位控制开关通过导线连接，复位控制开关上设置有显示器和按键。
所述主控制单元设置在密封防水壳体内，且密封防水壳体内设置有电源和蜂鸣器，复位控制开关通过活动卡体设置在储油柜上。
所述无线通迅单元为GSM网络，所述压力和位移监测单元为位移监测传感器，所述主控制单元包括信息处理模块和处理器。
一种横向波纹管储油柜油位及漏油检测方法，其步骤是；a、超声波检测器发射出超声波，在被测传声介质中传播至液面，经液面反射后，反射回波被接收传感器所接收，测量出超声波从发射到接收回波所经过的时间t，并把检测时间输送到主控制单元，光纤传感器把接收端接收到光信息、发射端发射时的光信息和位置信息传输到主控制单元，压力和位移监测单元把检测的波纹管位置信息传输到主控制单元，所述温湿度监测单元把检测到的环境信息传输到主控制单元；
b、主控制单元把接收到的时间信息根据公式S=vt/2进行处理，并结合接收到的环境信息通过公式v=331.4+0.60T进行修正，计算出传感器至液面的距离L，进而得出液面的高度；
c、主控制单元把接收端和发射端两端的光信息相互干涉，得出接收端光信息与发射端光信息相位或振幅的差别，主控制单元根据相位或振幅差别的大小并结合时间确定漏油的速率；
d、主控制单元把修正后的油位信息和检测到漏油速率通过无线通迅单元传输到后台监控中心和短信平台，并通过显示器进行显示，当油位信息与设定的油位信息有差别或和检测到有漏油速率时，通过报警单元进行报警，人员通过复位控制开关进行数据设置及复位操作。
所述光纤传感器设置在易漏油处，光纤传感器为直线状或螺旋状，变压器油没有泄露，发射光纤的信号全部被反射回来并且被光纤接收器接收，变压器油淹没了传感器，光线折射发生改变，导致光线发散，回到光纤传感器的光线量减少，并对光的相位和振幅产生影响。
所述压力和位移监测单元设置在波纹管上，所述温湿度监测单元和光纤传感器均设置在储油柜内，且光纤传感器在储油柜的底部，储油柜的空腔侧设置有超声波检测器，所述超声波检测器和光纤传感器均设置有发射端和接收端，且光纤传感器的发射端和接收端通过光纤连接，所述压力和位移监测单元、超声波检测器和光纤传感器与主控制单元连接，至少两个主控制单元通过无线通讯单元与短信平台和后台监控中心连接，所述主控制单元与复位控制开关通过导线连接，复位控制开关上设置有显示器和按键。
所述主控制单元设置在密封防水壳体内，且密封防水壳体内设置有电源和蜂鸣器，复位控制开关通过活动卡体设置在储油柜上。
所述无线通迅单元为GSM网络，所述压力和位移监测单元为位移监测传感器，所述主控制单元包括信息处理模块和处理器。
本发明的有益效果是：
1、本发明采用超声波技术和光的反射和折射原理横向波纹管储油柜内的油面状况及漏油状况，利用无线通信技术将监测结果传给变压器巡检人员和相关负责人，为变压器的定期检修和维护提供相关参考依据。
2、本发明将超声波传感器和储油柜底部通过耦合剂粘接为一体，形成一个新的超声波传感器，称为非接触式超声波传感器，因而穿透能力强，尤其是在对光不透明的固体中，超声波可穿透几十米的长度，碰到杂质或界面就会有显著的反射，可以用在胶囊式、波纹管式、隔膜式等变压器油枕内的油面监测，安装简单方便。
3、本发明通过光纤传感器对变压器储油柜胶囊破裂情况进行判断，如果没有变压器油泄露，发射光纤的信号全部被反射回来并且被光纤接收器接收。如果变压器油淹没了传感器，光线折射发生改变，导致光线发散，回到光纤传感器的光线量减少，导致回路不平衡并引发报警信号。
4、本发明采用密封防水结构，电源部分采用防雷设计，超声波探头采用收发分体，在短距离测量时，收发分体探头盲区小，位移传感器、压力传感器实时监测储油柜内波纹管位置的变化和压力情况，进而监测补偿体积，，判断波纹管是否机械卡死等故障。
5、本发明无线通信模块采用GSM网络，通过无线的方式把现场采集到的数据传到数据中心或负责人手机上，实现远程监控，节省人力、物力、财力，及时发现问题，降低财产损失，可以定时传输数据，出现故障时及时上传数据，可以建立数据库，长期监测变压器储油柜的运行状况。
6、本发明复位控制开关与主控制单元通过导线连接，分开安装，方便现场巡视人员，查看现场设备的运行情况和控制采集器数据采集，现场查看和操作复位，无需用梯子上到高处，可以直接查看和操作。
附图说明：
图1为横向波纹管储油柜油位及漏油检测装置的电气连接框图。
图2为波纹管油枕油位及漏油检测装置的结构示意图。
具体实施方式：
实施例：参见图1和图2，图中，1-储油柜，2-密封防水壳体，3-波纹管，4-排气口，5-呼吸口，6-注油口，7-变压器接口,8-储油腔。
一种横向波纹管储油柜油位及漏油检测装置，包括超声波检测器、光纤传感器、主控制单元，温湿度监测单元与压力和位移监测单元，压力和位移监测单元设置在波纹管3上，温湿度监测单元和光纤传感器均设置在储油柜1内，且光纤传感器在储油柜1的底部，储油柜1的空腔侧设置有超声波检测器，超声波检测器和光纤传感器均设置有发射端和接收端，且光纤传感器的发射端和接收端通过光纤连接，压力和位移监测单元、超声波检测器和光纤传感器与主控制单元连接，至少两个主控制单元通过无线通讯单元与短信平台和后台监控中心连接，主控制单元与复位控制开关通过导线连接，复位控制开关上设置有显示器和按键。
主控制单元设置在密封防水壳体2内，且密封防水壳2体内设置有电源和蜂鸣器，复位控制开关通过活动卡体设置在储油柜1上。
无线通迅单元为GSM网络，压力和位移监测单元为位移监测传感器，主控制单元包括信息处理模块和处理器。
一种横向波纹管储油柜油位及漏油检测方法，其步骤是；a、超声波检测器发射出超声波，在被测传声介质中传播至液面，经液面反射后，反射回波被接收传感器所接收，测量出超声波从发射到接收回波所经过的时间t，并把检测时间输送到主控制单元，光纤传感器把接收端接收到光信息、发射端发射时的光信息和位置信息传输到主控制单元，压力和位移监测单元把检测的波纹管位置信息传输到主控制单元，温湿度监测单元把检测到的环境信息传输到主控制单元；
b、主控制单元把接收到的时间信息根据公式S=vt/2进行处理，并结合接收到的环境信息通过公式v=331.4+0.60T进行修正，计算出传感器至液面的距离L，进而得出液面的高度；
c、主控制单元把接收端和发射端两端的光信息相互干涉，得出接收端光信息与发射端光信息相位或振幅的差别，主控制单元根据相位或振幅差别的大小并结合时间确定漏油的速率；
d、主控制单元把修正后的油位信息和检测到漏油速率通过无线通迅单元传输到后台监控中心和短信平台，并通过显示器进行显示，当油位信息与设定的油位信息有差别或和检测到有漏油速率时，通过报警单元进行报警，人员通过复位控制开关进行数据设置及复位操作。
光纤传感器设置在易漏油处，光纤传感器为直线状或螺旋状，变压器油没有泄露，发射光纤的信号全部被反射回来并且被光纤接收器接收，变压器油淹没了传感器，光线折射发生改变，导致光线发散，回到光纤传感器的光线量减少，并对光的相位和振幅产生影响。
压力和位移监测单元设置在波纹管3上，温湿度监测单元和光纤传感器均设置在储油柜1内，且光纤传感器在储油柜1的底部，储油柜1的空腔侧设置有超声波检测器，超声波检测器和光纤传感器均设置有发射端和接收端，且光纤传感器的发射端和接收端通过光纤连接，压力和位移监测单元、超声波检测器和光纤传感器与主控制单元连接，至少两个主控制单元通过无线通讯单元与短信平台和后台监控中心连接，主控制单元与复位控制开关通过导线连接，复位控制开关上设置有显示器和按键。
主控制单元设置在密封防水壳体2内，且密封防水壳体2内设置有电源和蜂鸣器，复位控制开关通过活动卡体设置在储油柜1上。
无线通迅单元为GSM网络，压力和位移监测单元为位移监测传感器，主控制单元包括信息处理模块和处理器。
波纹管油枕检测时，主控制单元设置在油枕上，光纤传感器设置在油枕内易漏油处，光纤传感器的发射端发射光信号，光信号经过光纤通道被光纤传感器的接收端接收，当光线被漏油淹没，光纤传感器接收端接收到的光信号并与光纤传感器发射端发射的光信号进行相互干涉，当两个光信息不同时，得到油枕漏油，超声波检测器储与油柜粘接，温度检测单元设置在油枕内，压力和位移监测单元设置在波纹补偿器的膨胀节上，通过超声波的发射与接收时间差，结合环境及波纹管位置的变化和压力情况进行补偿操作，得到油位信息，主控制单元把漏油信息和油位信息通过无线传输到短信平台和后台控制中心。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。
Claims (6)
1.一种横向波纹管储油柜油位及漏油检测装置，包括超声波检测器、光纤传感器、主控制单元，温湿度监测单元与压力和位移监测单元，其特征是：所述压力和位移监测单元设置在波纹管上，所述温湿度监测单元和光纤传感器均设置在储油柜内，且光纤传感器在储油柜的底部，储油柜的空腔侧设置有超声波检测器，所述超声波检测器和光纤传感器均设置有发射端和接收端，且光纤传感器的发射端和接收端通过光纤连接，所述压力和位移监测单元、超声波检测器和光纤传感器与主控制单元连接，至少两个主控制单元通过无线通讯单元与短信平台和后台监控中心连接，所述主控制单元与复位控制开关通过导线连接，复位控制开关上设置有显示器和按键,所述主控制单元设置在密封防水壳体内，且密封防水壳体内设置有电源和蜂鸣器，复位控制开关通过活动卡体设置在储油柜上,所述无线通讯单元为GSM网络，所述压力和位移监测单元为位移监测传感器，所述主控制单元包括信息处理模块和处理器。
2.一种横向波纹管储油柜油位及漏油检测方法，其步骤是；a、超声波检测器发射出超声波，在被测传声介质中传播至液面，经液面反射后，反射回波被接收传感器所接收，测量出超声波从发射到接收回波所经过的时间t，并把检测时间输送到主控制单元，光纤传感器把接收端接收到光信息、发射端发射时的光信息和位置信息传输到主控制单元，压力和位移监测单元把检测的波纹管位置信息传输到主控制单元，温湿度监测单元把检测到的环境信息传输到主控制单元；
b、主控制单元把接收到的时间信息根据公式S=vt/2进行处理，并结合接收到的环境信息通过公式v=331.4+0.60T进行修正，计算出传感器至液面的距离L，进而得出液面的高度；
c、主控制单元把接收端和发射端两端的光信息相互干涉，得出接收端光信息与发射端光信息相位或振幅的差别，主控制单元根据相位或振幅差别的大小并结合时间确定漏油的速率；
d、主控制单元把修正后的油位信息和检测到漏油速率通过无线通迅单元传输到后台监控中心和短信平台，并通过显示器进行显示，当油位信息与设定的油位信息有差别或/和检测到有漏油速率时，通过报警单元进行报警，人员通过复位控制开关进行数据设置及复位操作。
3.根据权利要求2所述的横向波纹管储油柜油位及漏油检测方法，其特征是：所述光纤传感器设置在易漏油处，光纤传感器为直线状或螺旋状，变压器油没有泄露，发射光纤的信号全部被反射回来并且被光纤接收器接收，变压器油淹没了传感器，光线折射发生改变，导致光线发散，回到光纤传感器的光线量减少，并对光的相位和振幅产生影响。
4.根据权利要求2所述的横向波纹管储油柜油位及漏油检测方法，其特征是：所述压力和位移监测单元设置在波纹管上，所述温湿度监测单元和光纤传感器均设置在储油柜内，且光纤传感器在储油柜的底部，储油柜的空腔侧设置有超声波检测器，所述超声波检测器和光纤传感器均设置有发射端和接收端，且光纤传感器的发射端和接收端通过光纤连接，所述压力和位移监测单元、超声波检测器和光纤传感器与主控制单元连接，至少两个主控制单元通过无线通讯单元与短信平台和后台监控中心连接，所述主控制单元与复位控制开关通过导线连接，复位控制开关上设置有显示器和按键。
5.根据权利要求4所述的横向波纹管储油柜油位及漏油检测方法，其特征是：所述主控制单元设置在密封防水壳体内，且密封防水壳体内设置有电源和蜂鸣器，复位控制开关通过活动卡体设置在储油柜上。
6.根据权利要求2所述的横向波纹管储油柜油位及漏油检测方法，其特征是：所述无线通讯单元为GSM网络，所述压力和位移监测单元为位移监测传感器，所述主控制单元包括信息处理模块和处理器。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20171128 Termination date: 20190228 |
|
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |