CN108444566A - 基于压力传感和温度修正的变压器油位计 - Google Patents

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张鑫
王伟
段明辉
姚创
冯军基
魏菊芳
王洋
朱旭亮
文清丰
王楠
刘力卿
马昊
李琳
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    • H01F2027/406—Temperature sensor or protection

Abstract

本发明涉及一种基于压力传感和温度修正的变压器油位计，其主要技术特点是：包括油位计本体、油位计表盘、压力传感器温度传感器及油位计测量电路，油位计本体通过法兰固定于变压器储油柜外壁的下端，油位计表盘安装在油位计本体外侧，压力传感器装安装在法兰的下部，温度传感器装安装在法兰的上部，油位计测量电路安装在油位计本体内并通过电源及信号电缆与外部设备相连接。本发明安装在变压器储油柜侧壁底部，通过压力传感器测取变压器储油柜内油的压力，并通过温度传感器对油的密度进行修正，从而实现对变压器胶囊式或隔膜式储油柜油位的准确测量及实时监测功能，起到远程监视油位的作用，其测量准确且精度高，同时实现了油位远程读取功能。

Description

基于压力传感和温度修正的变压器油位计
技术领域
本发明属于变压器技术领域，尤其是一种基于压力传感和温度修正的变压器油位计。
背景技术
目前在运的大型电力变压器主要是油浸式变压器，变压器油在变压器运行中起到绝缘和冷却的作用。若变压器油位过高，有可能在高温或重负载时导致油箱内压力过大，造成溢油或压力释放阀动作；若变压器油位过低，有可能使高压部分失去油的保护而裸露，造成击穿或放电；同时，油位还可以反映油箱密封情况，便于及时发现渗油或漏油。因此，及时准确监测油位对变压器安全运行十分重要。
变压器油位计是指示储油柜中油面高度的装置。目前，变压器油位计主要有浮子指针式和油管式两种，一般装设于储油柜侧壁，均为机械指示表计，其存在以下缺点：(1)无法远程监视油位，只能通过运维人员到变压器所在位置就地读取油位计获取油位信息；(2)故障率高，经常因为油管式油位计胶囊破损、浮子指针式油位计浮球卡涩等原因导致出现“假油位”。
申请人以“油位计”为关键词检索，检索到专利文献“一种变压器储油柜的油位计结构”(专利公开号：CN106092267A)，该专利介绍了一种由连杆、浮球和胶囊构成的新型油位计结构，原理简单、可靠性高，但是仍为机械式油位计，无法实现远程油位监控；其他检索结果同样未见可以实现远程监测功能的油位计。以“油位计+压力”为关键词检索，检索到专利文献“用于测量变压器储油柜油位的巡检仪”(CN107367313A)，该专利提出了一种通过压力检测油位的装置，但是并非用于变压器的油位计，而是一种巡检仪。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种测量准确、可靠性高且能够实现油位远程读取功能的基于压力传感和温度修正的变压器油位计。
本发明解决其技术问题是采取以下技术方案实现的：
一种基于压力传感和温度修正的变压器油位计，包括油位计本体、油位计表盘、压力传感器温度传感器及油位计测量电路，所述油位计本体通过法兰固定于变压器储油柜外壁的下端，所述油位计表盘安装在油位计本体外侧，所述压力传感器装安装在法兰的下部，所述温度传感器装安装在法兰的上部，所述油位计测量电路安装在油位计本体内并通过电源及信号电缆与外部设备相连接。
所述油位计测量电路包括油位计算模块、油位显示与传送模块，所述油位计算模块与温度计算模块、压力传感器及油位显示与传送模块相连接，所述压力传感器、温度计算模块、油位计算模块、油位显示与传送模块通过电源及信号电缆与外部电源相连接，所述油位计算模块通过电源及信号电缆与校准信号相连接，所述油位显示与传送模块通过电源及信号电缆与油位计表盘相连接用于油位显示。
所述油位显示与传送模块还通过通过电源及信号电缆与变压器监控后台系统相连接进行远程监测。
所述电源及信号电缆包括绝缘铜导线和通信电缆，所述绝缘铜导线用于连接外部电源，所述通信电缆用于连接油位计算模块、油位显示与传送模块。
所述压力传感器由压电陶瓷片构成。
所述温度传感器为油杯，在油杯内充满同型号变压器油且与变压器储油柜内的油隔绝，在油杯内浸有测温用热电偶。
本发明的优点和效果：
1、本发明安装在变压器储油柜侧壁底部，通过压力传感器测取变压器储油柜内油的压力，并通过温度传感器对油的密度进行修正，从而实现对变压器胶囊式或隔膜式储油柜油位的准确测量及实时监测功能，起到远程监视油位的作用，其测量准确且精度高。
2、本发明采用静态器件且无转动的机械部件，替代了油位计胶囊或浮球等机械转动部件，降低了装置故障率，提高了可靠性能；同时液位还可通过变压器监控后台进行液位显示，实现了油位远程读取功能。
附图说明
图1是本发明的结构示意图；
图2是本发明的结构剖视图；
图3是本发明的测量电路方框图；
图4为本发明的应用安装示意图；
图中，1-油位计本体；2-油位计表盘；3-电源及信号电缆；4-压力传感器；5-温度传感器；6-储油柜侧壁；7-法兰；A1-储油柜；A2-油位计；A3-注放油管；A4-注放油阀；A5-呼吸器；A6-本体油箱。
具体实施方式
以下结合附图对本发明实施例做进一步详述：
一种基于压力传感和温度修正的变压器油位计，如图1、图2及图4所示，包括油位计本体1、油位计表盘2、压力传感器4、温度传感器5、法兰7、电源及信号线缆3及油位计测量电路。本发明适用于配有胶囊式或隔膜式储油柜的变压器，所述油位计本体通过法兰固定于变压器储油柜外壁6的下端；所述油位计表盘安装在油位计本体的外侧用于本地显示油位，油位计表盘可以采用电磁指针式表计，也可以采用LED或液晶屏幕显示。所述压力传感器装安装在法兰的下部，一侧接触储油柜内的变压器油，一侧与外界空气连通，压力传感器不仅可以将油压转换为电信号，用于测量储油柜内油的压力，而且起到隔绝变压器油的作用，使油位计本体构成一不含油的腔体，该压力传感器由压电陶瓷片构成(也可以采用其他原理的传感器)，所述温度传感器装安装在法兰的上部，其主体为一油杯，油杯内充满同型号变压器油，但与变压器储油柜内的油隔绝，该油杯内浸有测温用热电偶，温度传感器的感温形式可以选用Pt100铂电阻，也可采用其他原理。所述油位计测量电路安装在油位计本体内的腔体内并通过电源及信号电缆与外部设备相连接。
如图3所示，所述油位计测量电路包括油位计算模块、油位显示与传送模块，所述油位计算模块与温度计算模块、压力传感器及油位显示与传送模块相连接，该测量电路包括如下四个接口：电源接口、校准信号接口、本地油位信号接口、后台系统油位信号接口，测量电路的上述接口使用电源及信号电缆与外部设备相连接，其中，外部电源通过接口1(电源接口)与压力传感器、温度计算模块、油位计算模块、油位显示与传送模块相连接为上述模块供电；油位计算模块通过接口2(校准信号接口)与校准信号相连接，油位显示与传送模块通过接口3本地油位信号接口)与本地油位计表盘相连接用于油位显示，油位显示与传送模块通过接口4(后台系统油位信号接口)与变压器监控后台系统相连接进行显示。上述接口中，电源接口采用绝缘铜导线连接，其余信号接口采用通信电缆连接并采用RS485全双工通讯协议传输。
本发明的安装应用如图3所示，储油柜A1与本体油箱A6相连通并且储油柜位于本体油箱的上端，在储油柜的上端设有呼吸器A5，在储油柜侧端底部设有注放油管A2，在注放油管底部设有注放油阀A4，本发明的油位计A3垂直安装在注放油管下端。本发明可以根据实际运维需要设置最高最低油位(如图中Hmin和Hmax处)，通过变压器监控后台系统设置油位上下限的报警，因此，其测量的范围广泛。
本发明的油位测量原理如下：
如图4所示，注放油管与变压器本体油箱及储油柜组成一个连通器，油位计压力传感器可以测取储油柜内油的压强。其压强可以表示为：
P＝ρgh
其中P为压力传感器处的压强，ρ为变压器油的密度，g为重力加速度，h为油位高度。
可见压强主要与密度和油位高度有关。变压器油的密度与温度密切相关。以我国油浸式变压器常用的克拉玛依25#油为例
ρ＝ρ20+γ(t-20)
γ＝-0.000648(g/cm3)/℃
ρ20＝0.895g/cm3
其中t为储油柜内油的温度。
由于储油柜油基本不参与变压器内部油循环，其各处温度基本一致，因此通过油位计中温度传感器测得的油温可以代表储油柜整体油温。
需要强调的是，本发明所述的实施例是说明性的，而不是限定性的，因此本发明并不限于具体实施方式中所述的实施例，凡是由本领域技术人员根据本发明的技术方案得出的其他实施方式，同样属于本发明保护的范围。

Claims (6)

1.一种基于压力传感和温度修正的变压器油位计，其特征在于：包括油位计本体、油位计表盘、压力传感器温度传感器及油位计测量电路，所述油位计本体通过法兰固定于变压器储油柜外壁的下端，所述油位计表盘安装在油位计本体外侧，所述压力传感器装安装在法兰的下部，所述温度传感器装安装在法兰的上部，所述油位计测量电路安装在油位计本体内并通过电源及信号电缆与外部设备相连接。
2.根据权利要求1所述的基于压力传感和温度修正的变压器油位计，其特征在于：所述油位计测量电路包括油位计算模块、油位显示与传送模块，所述油位计算模块与温度计算模块、压力传感器及油位显示与传送模块相连接，所述压力传感器、温度计算模块、油位计算模块、油位显示与传送模块通过电源及信号电缆与外部电源相连接，所述油位计算模块通过电源及信号电缆与校准信号相连接，所述油位显示与传送模块通过电源及信号电缆与油位计表盘相连接用于油位显示。
3.根据权利要求2所述的基于压力传感和温度修正的变压器油位计，其特征在于：所述油位显示与传送模块还通过通过电源及信号电缆与变压器监控后台系统相连接进行远程监测。
4.根据权利要求1至3任一项所述的基于压力传感和温度修正的变压器油位计，其特征在于：所述电源及信号电缆包括绝缘铜导线和通信电缆，所述绝缘铜导线用于连接外部电源，所述通信电缆用于连接油位计算模块、油位显示与传送模块。
5.根据权利要求1至3任一项所述的基于压力传感和温度修正的变压器油位计，其特征在于：所述压力传感器由压电陶瓷片构成。
6.根据权利要求1至3任一项所述的基于压力传感和温度修正的变压器油位计，其特征在于：所述温度传感器为油杯，在油杯内充满同型号变压器油且与变压器储油柜内的油隔绝，在油杯内浸有测温用热电偶。
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