CN106404318A - 一种室内配电变压器渗漏油监视系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种室内配电变压器渗漏油监视系统，包括集油装置、硬件电路和移动终端，其中：集油装置，用于收集变压器渗漏出来的变压器油；硬件电路，包括液位传感器，对集油装置中的油位信息进行采集，处理后传输至移动终端；移动终端，通过无线方式获取油位信息，并以图形化界面呈现巡检人员。本发明提供的室内配电变压器渗漏油监视系统，对于安装在室内的配电变压器可以起到很好的渗漏油监视作用，提高巡检人员工作效率，增加变压器在运行过程中的安全性和可靠性。

Description

一种室内配电变压器渗漏油监视系统

技术领域

本发明属于配电自动化技术领域，特别是一种室内配电变压器渗漏油监视系统。

技术背景

配电变压器是配电网的主要装置，变压器的正常工作关系到配电网的安全。变压器长期运行中密封件受环境和气温的影响以及变压器在运行过程中产生的振动现象，导致在运行一段时间后变压器不同结构之间的连接可能会出现松动，焊点的虚焊、铸件的砂眼、安装工艺粗糙、密封垫质量差、板式蝶阀质量欠佳等缺陷可能被放大。特别在气温骤变时，变压器因错过运维人员的巡视周期和巡视时间，会出现漏油或喷油现象，使得变压器损坏，甚至导致重大事故的发生。

现有的油浸式配电变压器大多都没有配套的渗漏油监视系统，主要依靠人员的巡视来发现出现渗漏油故障的变压器，而许多配电变压器安装的环境相对比较偏僻，给巡检带来很大不便。

发明内容

本发明的目的在于提供一种室内配电变压器渗漏油监视系统，从而对安装在室内的配电变压器起到很好的渗漏油监视作用，提高巡检人员效率，增加变压器在运行过程中的安全性和可靠性。

实现本发明目的的技术解决方案为：一种室内配电变压器渗漏油监视系统，包括集油装置、硬件电路和移动终端，其中：

集油装置，用于收集变压器渗漏出来的变压器油；

硬件电路，包括液位传感器，对集油装置中的油位信息进行采集，处理后传输至移动终端；

移动终端，通过无线方式获取油位信息，并以图形化界面呈现。

进一步地，所述集油装置包含集油漏斗、集油漏斗支柱和集油桶，所述集油漏斗的进液口大于变压器油箱的底面，即变压器油箱的底面投影在集油漏斗进液口之内；所述集油漏斗支柱为三根对称焊接在集油漏斗上的金属支柱，支柱的另一端固定在地面；所述集油桶的桶盖开有两个孔，一个用于插入集液漏斗的出液口，另一个用于放入液位传感器。

进一步地，所述硬件电路包括油位信息采集模块、单片机控制模块、GSM模块、数码管显示模块和电源模块，其中单片机控制模块分别与油位信息采集模块、GSM模块、数码管显示模块连接，GSM模块与移动终端通过无线方式连接；电源模块为整个系统提供电源，单片机控制模块从油位信息采集模块获取原始的油位信息，并将原始油位信息映射到实际的油位高度。

进一步地，所述移动终端提供一个用于分析漏油量和漏油速度的油位监视图形界面，该图形界面包括一个以折线图形式表示的集油桶油位高度图，所述折线图横坐标为时间、纵坐标为油位高度，图形界面底部包含集油桶油位高度信息和漏油速度信息，漏油速度其中Δh表示液位高度变化量，Δt表示时间变化量。

进一步地，所述油位信息采集模块包括液位传感器、电流电压变换电路、电压隔离电路和A/D芯片，液位传感器将集油桶内的油位高度转换成4～20mA的电流信号，该电流信号作为电流电压变化电路的电流输入，电流电压转换电路将液位传感器的电流信号转换成电压信号，电压隔离电路使用一个运算放大器构成一个电压跟随电路，使输出的负载变化不影响输入端的工作情况，电压隔离电路的输入为电流电压变换电路输出的电压信号，电压隔离电路的输出电压输出到A/D芯片，作为A/D芯片测量的电压，A/D芯片将油位高度信息转换成数字量输入至单片机控制模块。

进一步地，所述GSM模块通过RS232串口与单片机控制模块相连，将液位高度信号通过GSM或者GPRS的方式传递给移动终端。

进一步地，所述电源模块包括一个24V蓄电池和一个24V转5V的开关电源，24V的蓄电池作为液位传感器的输入和开关电源的输入，开关电源的5V电源输出作为硬件电路的供电电源。

进一步地，所述单片机控制模块内设置波动抑制单元，波动抑制单元完成在油位测量过程中的波动抑制，波动抑制单元工作过程如下：

在信号采集部分，连续读取油位信息采集模块的5个数据，取这5个数据的均值，再将这5个数据分别与均值比较，如果与均值之差的绝对值大于2，则将这个数用均值代替，最后再取这5个数的均值作为最终的油位信息采集模块输出结果；在信号输出部分，单片机保存连续两个历史液位值data1和data2，只有当判断新获取到的液位高度data与这两个历史值都不相等的时候，才发送此次新获取的液位高度信息给移动终端，并且将data1赋值给data2、data赋值给data1来更新历史液位值。

本发明与现有技术相比，其显著优点在于：(1)将油位信息通过GSM或GPRS方式传递给巡检人员所持有的移动设备，让巡检人员可以在远程获知变压器是否发生渗漏油以及渗漏油的严重度；(2)通过移动端接收软件，使巡检人员通过图形化的界面可以很直观的获取变压器的渗漏油情况，很大程度上提高巡检人员对变压器渗漏油故障诊断的效率；(3)通过单片机控制模块有效地抑制了油位测量过程中的波动，对安装在室内的配电变压器起到很好的渗漏油监视作用，提高巡检人员效率，增加变压器在运行过程中的安全性和可靠性。

附图说明

图1为本发明室内配电变压器渗漏油监视系统的结构示意图。

图2为本发明中硬件电路的结构框图。

图3为单片机控制模块中波动抑制单元的信号采集流程图。

图4为单片机控制模块中波动抑制单元的信号输出流程图。

图5为移动终端的油位监视界面图。

具体实施例

以下结合附图对本发明的具体实施进行说明，应当理解，此处所描述的实施示例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。

结合图1，本发明室内配电变压器渗漏油监视系统，包括集油装置、硬件电路和移动终端，其中：集油装置，用于收集变压器渗漏出来的变压器油；硬件电路，包括液位传感器，对集油装置中的油位信息进行采集，处理后传输至移动终端；移动终端，通过无线方式获取油位信息，并以图形化界面呈现。

进一步地，所述集油装置包含集油漏斗、集油漏斗支柱和集油桶，所述集油漏斗的进液口大于变压器油箱的底面，即变压器油箱的底面投影在集油漏斗进液口之内；所述集油漏斗支柱为三根对称焊接在集油漏斗上的金属支柱，支柱的另一端固定在地面；所述集油桶的桶盖开有两个孔，一个用于插入集液漏斗的出液口，另一个用于放入液位传感器，集油桶高度为30-50cm，截面为直径为20-30cm的圆。

进一步地，所述移动终端提供一个用于分析漏油量和漏油速度的油位监视图形界面，该图形界面包括一个以折线图形式表示的集油桶油位高度图，所述折线图横坐标为时间、纵坐标为油位高度，图形界面底部包含集油桶油位高度信息和漏油速度信息，漏油速度其中Δh表示液位高度变化量，Δt表示时间变化量。观察人员可以通过折线图的走势判断所监视的变压器的渗漏油情况，也可以直接通过油位高度信息或者漏油速度信息判断当前变压器的状态。

结合图2，所述硬件电路包括以下五个模块：油位信息采集模块、单片机控制模块、GSM模块、数码管显示模块和电源模块，其中单片机控制模块分别与油位信息采集模块、GSM模块、数码管显示模块连接，GSM模块与移动终端通过无线方式连接；电源模块为整个系统提供电源，单片机控制模块从油位信息采集模块获取原始的油位信息，并将原始油位信息映射到实际的油位高度。

(1)油位信息采集模块

所述油位信息采集模块包括液位传感器、电流电压变换电路、电压隔离电路和A/D芯片，液位传感器将集油桶内的油位高度转换成4～20mA的电流信号，该电流信号作为电流电压变化电路的电流输入，电流电压转换电路将液位传感器的电流信号转换成电压信号，电压隔离电路使用一个运算放大器构成一个电压跟随电路，使输出的负载变化不影响输入端的工作情况，电压隔离电路的输入为电流电压变换电路输出的电压信号，电压隔离电路的输出电压输出到A/D芯片，作为A/D芯片测量的电压，A/D芯片将油位高度信息转换成数字量输入至单片机控制模块。

(2)GSM模块

所述GSM模块通过RS232串口与单片机控制模块相连，将液位高度信号通过GSM或者GPRS的方式传递给移动终端。

(3)数码管显示模块

所述数码管显示模块采用两位7段数码管，将油位高度信息实时显示出来，让巡检人员可以在安装此系统的变压器旁就可以直接观察到油位的信息，与手机端接收的信息有互补的功能，也能在装置调试时通过数码管上的油位高度信息直观反映出测量结果是否正确。

(4)电源模块

所述电源模块包括一个24V蓄电池和一个24V转5V的开关电源，24V的蓄电池作为液位传感器的输入和开关电源的输入，开关电源的5V电源输出作为硬件电路的供电电源。

(5)单片机控制模块

所述单片机控制模块内设置波动抑制单元，波动抑制单元完成在油位测量过程中的波动抑制，波动抑制单元工作过程如下：

结合图3，在信号采集部分，连续读取油位信息采集模块的5个数据，取这5个数据的均值，再将这5个数据分别与均值比较，如果与均值之差的绝对值大于2，则将这个数用均值代替，最后再取这5个数的均值作为最终的油位信息采集模块输出结果；结合图5，在信号输出部分，单片机保存连续两个历史液位值data1和data2，只有当判断新获取到的液位高度data与这两个历史值都不相等的时候，才发送此次新获取的液位高度信息给移动终端，并且将data1赋值给data2、data赋值给data1来更新历史液位值。

举例说明：本系统采用的A/D芯片为8位A/D转换芯片，所以输出的数据范围为0-255，集油桶最大高度为50cm，则要在单片机内部通过程序将从A/D芯片获取到的大小为0-255的信号转换成大小为0-50的实际液位高度。由于液位传感器本身的测量波动以及油位信息采集部分的温飘会使测量结果产生波动，在单片机控制部分，通过内部程序进行了测量结果波动的抑制，在A/D芯片数据的获取部分，连续读取5组数据，取这5组数据的均值作为最终的A/D输出结果；在信号输出部分，通过一定的迟滞算法抑制波动，即单片机保存连续两个历史液位值，只有当新获取到的液位高度与这两个历史值都不相等的时候才发送此次获取的液位高度信息给移动终端，并且更新历史液位值。

实施例1

本实施例先从总体介绍本发明结构，再按照信号的流向，顺序的将整个室内配电变压器渗漏油监视系统进行实例叙述。

如图1所示的一种室内配电变压器渗漏油监视系统，包括集油装置、硬件电路和移动终端，所述集油装置包括集油漏斗、集油漏斗支柱和集油桶，所述集油漏斗的进液口放置在变压器油箱之下，所述集油漏斗支柱为三根对称焊接在集油漏斗上的金属支柱，用于支撑集油漏斗，所述集油桶在集油漏斗之下，用于收集集油漏斗出液口流出的变压器油；

所述硬件电路包括油位信息采集模块、单片机控制模块、GSM模块、数码管显示模块和电源模块；所述移动终端提供了一个便于分析漏油量和漏油速度的图形界面，包括一个以折线图形式表示的集油桶液位高度图，此折线图横坐标为时间，纵坐标为液位高度，油位监视界面底部包含集油桶液位高度信息和漏油速度信息。

如图2所示，所述硬件电路包括油位信息采集模块、单片机控制模块、GSM模块、数码管显示模块和电源模块，油位信号通过油位信息采集模块转换成数字信号输入单片机控制模块，单片机控制模块接收到油位信息采集模块传递过来的油位信号后，主要进行以下工作，首先，单片机控制模块通过图3所示方法，对从油位信息采集模块传递过来的数据进行抖动抑制，接着，单片机将抖动抑制后的信号转换成实际油位高度，并同时将实际油位高度信息显示在数码管显示模块、以及输出到波动抑制单元，再接着单片机控制模块通过图4所示的方法进行输出信号的波动抑制，以及将油位高度信号通过GSM模块输出。

如图5所示，移动终端接收到硬件电路发送过来的油位高度信息后，会进行如下的工作，首先，移动终端会利用新接收的到的油位高度数据更新整个油位高度折线图，并且在折线图的横坐标上附上接收到此新的油位高度信号的时间，然后移动终端还会根据新接收到的油位高度信息更新油位高度显示栏的数据，利用最新的两个油位高度和时间间隔计算漏油速度，并且将此漏油速度更新界面中的漏油速栏的数据。

综上，本发明提供的室内配电变压器渗漏油监视系统，对于安装在室内的配电变压器可以起到很好的渗漏油监视作用，能够提高巡检人员的工作效率，增加变压器在运行过程中的安全性和可靠性。

Claims (8)

1.一种室内配电变压器渗漏油监视系统，特征在于，包括集油装置、硬件电路和移动终端，其中：

集油装置，用于收集变压器渗漏出来的变压器油；

硬件电路，包括液位传感器，对集油装置中的油位信息进行采集，处理后传输至移动终端；

移动终端，通过无线方式获取油位信息，并以图形化界面呈现。

2.根据权利要求1所述的室内配电变压器渗漏油监视系统，其特征在于，所述集油装置包含集油漏斗、集油漏斗支柱和集油桶，所述集油漏斗的进液口大于变压器油箱的底面，即变压器油箱的底面投影在集油漏斗进液口之内；所述集油漏斗支柱为三根对称焊接在集油漏斗上的金属支柱，支柱的另一端固定在地面；所述集油桶的桶盖开有两个孔，一个用于插入集液漏斗的出液口，另一个用于放入液位传感器。

3.根据权利要求1所述的室内配电变压器渗漏油监视系统，其特征在于，所述硬件电路包括油位信息采集模块、单片机控制模块、GSM模块、数码管显示模块和电源模块，其中单片机控制模块分别与油位信息采集模块、GSM模块、数码管显示模块连接，GSM模块与移动终端通过无线方式连接；电源模块为整个系统提供电源，单片机控制模块从油位信息采集模块获取原始的油位信息，并将原始油位信息映射到实际的油位高度。

4.根据权利要求1所述的室内配电变压器渗漏油监视系统，其特征在于，所述移动终端提供一个用于分析漏油量和漏油速度的油位监视图形界面，该图形界面包括一个以折线图形式表示的集油桶油位高度图，所述折线图横坐标为时间、纵坐标为油位高度，图形界面底部包含集油桶油位高度信息和漏油速度信息，漏油速度其中Δh表示液位高度变化量，Δt表示时间变化量。

5.根据权利要求3所述的室内配电变压器渗漏油监视系统，其特征在于，所述油位信息采集模块包括液位传感器、电流电压变换电路、电压隔离电路和A/D芯片，液位传感器将集油桶内的油位高度转换成4～20mA的电流信号，该电流信号作为电流电压变化电路的电流输入，电流电压转换电路将液位传感器的电流信号转换成电压信号，电压隔离电路使用一个运算放大器构成一个电压跟随电路，使输出的负载变化不影响输入端的工作情况，电压隔离电路的输入为电流电压变换电路输出的电压信号，电压隔离电路的输出电压输出到A/D芯片，作为A/D芯片测量的电压，A/D芯片将油位高度信息转换成数字量输入至单片机控制模块。

6.根据权利要求3所述的室内配电变压器渗漏油监视系统，其特征在于，所述GSM模块通过RS232串口与单片机控制模块相连，将液位高度信号通过GSM或者GPRS的方式传递给移动终端。

7.根据权利要求3所述的室内配电变压器渗漏油监视系统，其特征在于，所述电源模块包括一个24V蓄电池和一个24V转5V的开关电源，24V的蓄电池作为液位传感器的输入和开关电源的输入，开关电源的5V电源输出作为硬件电路的供电电源。

8.根据权利要求3所述的室内配电变压器渗漏油监视系统，其特征在于，所述单片机控制模块内设置波动抑制单元，波动抑制单元完成在油位测量过程中的波动抑制，波动抑制单元工作过程如下：

在信号采集部分，连续读取油位信息采集模块的5个数据，取这5个数据的均值，再将这5个数据分别与均值比较，如果与均值之差的绝对值大于2，则将这个数用均值代替，最后再取这5个数的均值作为最终的油位信息采集模块输出结果；在信号输出部分，单片机保存连续两个历史液位值data1和data2，只有当判断新获取到的液位高度data与这两个历史值都不相等的时候，才发送此次新获取的液位高度信息给移动终端，并且将data1赋值给data2、data赋值给data1来更新历史液位值。