CN108597817A - 一种油浸式变压器在线监测方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及电力变压器在线监测技术领域，公开了一种油浸式变压器在线监测方法，其技术方案要点是包括下列步骤：（1）油浸式变压器顶部的温度传感器检测油箱内顶层油的温度；（2）油浸式变压器附近的温度传感器检测环境温度；（3）每一秒温度传感器所测的顶层油温值与变压器油的闪点进行比较；每一秒的环境温度值与预先设定的最高允许环境温度值相比较；每一秒的顶层油温值与每一秒的环境温度值相减；（4）报警装置收到异常信号时进行报警。该方法具有提高监测油浸式变压器异常状况准确性的效果。

Description

一种油浸式变压器在线监测方法

技术领域

本发明涉及电力变压器在线监测技术领域，更具体地说，它涉及一种油浸式变压器在线监测方法。

背景技术

油浸式电力变压器油温度的高低直接关系到油浸式电力变压器的使用寿命以及输变电系统的运行安全，因此需要对油浸式电力变压器油的温度进行监测。通过对变压器油的温度与环境温度进行监测分析，以判断变压器油的温度是否正常，进而得出变压器工作状态是否出现异常的结论。

当油浸式变压器内出现散热器工作不正常、铁芯局部短路、绕组局部匝间短路等异常状态时，会导致变压器油温升高。当变压器油温超过环境温度一个固定值或环境温度超过一个最高值时，油温异常。

一般通过温度传感器检测油温和环境温度；但现有技术中检测油温和环境温度的传感器均分别有一个，且这两个温度传感器均在固定位置，有时局部油温和局部环境温度会偏高或偏低，从而容易出现所测温度不准确的情况，导致监测油浸式变压器异常状况的准确性较低。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的是提供一种油浸式变压器在线监测方法，该方法具有提高监测油浸式变压器异常状况准确性的效果。

本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：一种油浸式变压器在线监测方法，包括下列步骤：

（1）监测油箱内顶层油的温度：通过油箱内的第一温度传感器检测，且在气缸驱动下，第一温度传感器水平来回移动，气缸的活塞杆伸缩一次的时间为N1秒；第一温度传感器每一秒输出所检测的第一检测值；

（2）监测环境温度：通过油浸式变压器附近的第二温度传感器检测，且在电机驱动下，第二温度传感器绕电机的输出轴转动，电机输出轴转动一周的时间为N2秒，N2=N1=N；第二温度传感器每一秒输出所检测的第二检测值；

（3）处理模块：所述处理模块与第一温度传感器和第二温度传感器均通信连接，且用于接收第一检测值和第二检测值，并将第一检测值和第二检测值分别预存为第一预存值和第二预存值；每一秒第一预存值与变压器油的闪点进行比较，若达到闪点，则输出顶层油温的异常信号A；每过X秒，处理模块分别算出前N秒内N个第一预存值和N个第二预存值的平均值，算出的值分别为第一计算值和第二计算值；第二计算值与预先设定的最高允许环境温度值相比较，若超过最高允许环境温度值，则输出环境温度的异常信号B；第一计算值与第二计算值相减，若所得差值超过预先设定的最大允许差值，则输出顶层油温与环境温度差值的异常信号C；

（4）报警装置：所述报警装置与处理模块通信连接且用于接收异常信号A、异常信号B和异常信号C，报警装置接收到异常信号A、异常信号B或异常信号C时进行报警。

通过采用上述技术方案，将每一秒的第一预存值和闪点比较，判断变压器内是否起火，以及将第二计算值和最高允许环境温度值比较，判断油浸式变压器工作是否异常；且第一计算值与第二计算值相减相减，若所得差值超过预先设定的最大允许差值，则认为变压器运行异常；且第一计算值与第二计算值分别为前N秒内N个第一预存值和N个第二预存值的平均值，气缸活塞杆和电机输出轴的运动周期也为N秒，进而第一温度传感器和第二温度传感器在N秒内均处于不同位置，大大提高了第一计算值与第二计算值的准确性，减小了判断误差，提高了监测油浸式变压器异常状况准确性；另外，报警装置进行报警，及时提醒工作人员发现异常情况。

优选的，步骤（1）中，有两个第一温度传感器检测顶层油温且均被气缸驱动移动，步骤（3）中，第一预存值为两个第一温度传感器所测的第一检测值的平均值，且经处理模块分析，若连续Y秒，每一秒两个第一检测值的差值均超出预先设定的允许差值范围，则输出第一温度传感器的异常信号D；步骤（2）中，有两个第二温度传感器检测环境温度且均被电机驱动转动，步骤（3）中，第二预存值为两个第二温度传感器所测的第二检测值的平均值，且经处理模块分析，若连续Y秒，每一秒两个第二检测值的差值均超出预先设定的允许差值范围，则输出第二温度传感器的异常信号E。

通过采用上述技术方案，第一温度传感器和第二温度传感器均有两个，并且第一预存值和第二预存值分别为两个第一检测值和两个第二检测值的平均值，进一步提高了算出的第一计算值和第二计算值的准确性；另一方面，对两个第一检测值的差值，以及两个第二检测值的差值均与原定的差值范围进行比对，进而辨别出第一温度传感器或第二温度传感器的异常情况，减少了因温度传感器损坏而造成第一计算值或第二计算值出现较大偏差的情况，进一步提高了监测油浸式变压器异常状况的准确性。

优选的，所述报警装置通过声光系统报警；报警装置与绑定的手机端通信连接，报警装置报警时，报警信号发送到绑定的手机端。

通过采用上述技术方案，声光系统报警更为全面有效，更易于发现异常状况；报警信号发送到绑定的手机端，当出现工作人员暂时不在工作地的情况时，通过手机端便于工作人员更及时发现和处理问题。

优选的，在步骤（1）前，通过油位传感器监测油浸式变压器油箱内的油位，判断油位高度是否超出设定范围，若超出，则油位传感器输出油位的异常信号F，并由报警装置接收。

通过采用上述技术方案，对变压器内油位进行判断，从而不易发生检测顶层油温时出现较大误差而导致判断结果错误的情况。

优选的，在步骤（1）前，还通过摄像头监控油浸式变压器油箱内油的状况，生成油样图形，图样分析器自动将油样图形与合格油样品比对颜色，且判断油内杂质含量，对油箱内的油是否变质进行在线判断，若判断结果为油样图形的颜色与合格油样颜色差别超出合格范围或杂质含量超标，则输出油质的异常信号G，并由报警装置接收。

通过采用上述技术方案，监测油质，进一步使检测顶层油温更准确，不易发生因油变质而导致所测顶层油温值偏差较大的情况。

优选的，监测油质时，通过油浸式变压器油箱内的照射灯和靠近照射灯的摄像头捕捉油样图形；照射灯和摄像头有多组且分布在变压器油箱内的顶部，监测油质得出的结果均由多个摄像头捕捉成图形后分析的平均结果。

通过采用上述技术方案，照射灯和摄像头的配合简便有效地采集变压器油箱内油的图像；监测的油样颜色和油内杂质含量结果均为多个数据的平均结果，从而使判断油箱内油是否变质更加准确。

优选的，步骤（4）中，自动灭火装置与处理模块通信连接且用于接收异常信号A，自动灭火装置接收到异常信号A时对变压器进行灭火。

通过采用上述技术方案，自动灭火装置利于第一时间阻止火势蔓延，及时地保护变压器。

综上所述，本发明具有以下有益效果：

1、第一计算值与第二计算值分别为前N秒内N个第一预存值和N个第二预存值的平均值，大大提高了第一计算值与第二计算值的准确性，减小了判断误差，提高了监测油浸式变压器异常状况准确性；

2、对两个第一检测值的差值，以及两个第二检测值的差值均与原定的差值范围进行比对，减少了因温度传感器损坏而造成第一计算值或第二计算值出现较大偏差的情况，进一步提高了监测油浸式变压器异常状况的准确性。

具体实施方式

一种油浸式变压器在线监测方法，包括下列步骤：

（1）监测油箱内顶层油的温度：通过油箱内的第一温度传感器检测，且在气缸驱动下，第一温度传感器水平来回移动，气缸的活塞杆伸缩一次的时间为N1秒；第一温度传感器每一秒输出所检测的第一检测值；

（2）监测环境温度：通过油浸式变压器附近的第二温度传感器检测，且在电机驱动下，第二温度传感器绕电机的输出轴转动，电机输出轴转动一周的时间为N2秒，N2=N1=N；第二温度传感器每一秒输出所检测的第二检测值；

（3）处理模块：所述处理模块与第一温度传感器和第二温度传感器均通信连接，且用于接收第一检测值和第二检测值，并将第一检测值和第二检测值分别预存为第一预存值和第二预存值；每一秒第一预存值与变压器油的闪点进行比较，若达到闪点，则输出顶层油温的异常信号A；每过X秒，处理模块分别算出前N秒内N个第一预存值和N个第二预存值的平均值，算出的值分别为第一计算值和第二计算值；第二计算值与预先设定的最高允许环境温度值相比较，若超过最高允许环境温度值，则输出环境温度的异常信号B；第一计算值与第二计算值相减，若所得差值超过预先设定的最大允许差值，则输出顶层油温与环境温度差值的异常信号C；

（4）报警装置：所述报警装置与处理模块通信连接且用于接收异常信号A、异常信号B和异常信号C，报警装置接收到异常信号A、异常信号B或异常信号C时进行报警。

其中N2=N1=N=10，X=1。

在步骤（3）中，每一秒的第一预存值和闪点比较，每一秒处理模块算出的第二计算值和最高允许环境温度值比较，从而分别判断油箱内油是否起火以及变压器所工作的环境温度是否超过最高允许值，使变压器的工作更安全。本实施例中，油浸式变压器油的闪点和最高允许环境温度值分别为135°C和40°C。

步骤（4）中，自动灭火装置与处理模块通信连接且用于接收异常信号A，自动灭火装置接收到异常信号A时对变压器进行灭火。当第一预存值达到闪点时，变压器断电，且自动灭火装置进行灭火，及时地保护变压器。自动灭火装置通过泡沫灭火系统进行灭火，泡沫灭火系统更有效地在第一时间进行灭火和阻止火势蔓延。

报警装置收到异常信号A或异常信号B或异常信号C时进行报警，及时提醒工作人员发现异常情况。另外，报警装置与绑定的手机端通信连接，报警装置报警时，报警信号发送到绑定的手机端，当出现工作人员暂时不在工作地的情况时，通过手机端便于工作人员更及时发现和处理问题。

报警装置通过声光系统报警，声光系统报警更为全面有效，更易于发现异常状况。另一方面，通过显示屏具体显示出异常状况，工作人员通过显示屏直观地了解具体异常情况。

查看步骤（3）：每一秒所算出的第一计算值减去每一秒所算出第二计算值，若所得差值超过预先设定的最大允许差值，则认为变压器运行异常。第一计算值和第二计算值分别为前10秒内10个第一预存值和10个第二预存值的平均值，气缸活塞杆和电机输出轴的运动周期均为10秒，进而第一温度传感器和第二温度传感器在10秒内均处于不同位置，大大提高了第一计算值与第二计算值的准确性，减小了判断误差，提高了监测油浸式变压器异常状况准确性。

N=10，取10秒为气缸活塞杆和电机输出轴的运动周期，气缸和电机运作较为平稳也易于控制。每一秒计算前10秒的十个第一预存值和十个第二预存值的平均值，所得第一计算值和第二计算值较为合适且准确，能很好地降低某一秒局部温度偏差的影响，且使第一计算值和第二计算值均由第一温度传感器和第二温度传感器在不同位置所测而得出。

X=1，每1秒算出一个第一计算值和一个第二计算值的频率易于实现，并在每一秒内均能发现异常，发现异常较为及时。

在步骤（1）中，有两个第一温度传感器检测顶层油温且均被气缸驱动移动，即该两个第一温度传感器均固定于气缸的活塞杆，且该两个第一温度传感器之间的距离为40mm，从而既便于两个第一温度传感器的安装，也使二者能保持合适距离而对顶层油的不同位置进行同时检测。

步骤（3）中，第一预存值为两个第一温度传感器所测的第一检测值的平均值，且经处理模块分析，若连续Y秒，每一秒两个第一检测值的差值均超出预先设定的允许差值范围，则输出第一温度传感器的异常信号D，并由报警装置接收。

在步骤（2）中，电机通过转动板带动第二温度传感器转动。有两个第二温度传感器检测环境温度且均被转动板带动转动；转动板为条状且转动板的长度方向垂直于电机的输出轴，电机的输出轴固定连接于转动板的中部，该两个第二温度传感器分别固定于转动板的两端。转动板的长度为1m，从而既减少转动板的占用空间，也使该两个第二温度传感器能保持合适距离而对环境的不同位置进行同时检测。

步骤（3）中，第二预存值为两个第二温度传感器所测的第二检测值的平均值，且经处理模块分析，若连续Y秒，每一秒两个第二检测值的差值均超出预先设定的允许差值范围，则输出第二温度传感器的异常信号E，并由报警装置接收。

第一温度传感器和第二温度传感器均有两个，并且第一预存值和第二预存值分别为两个第一检测值和两个第二检测值的平均值，进一步提高了算出的第一计算值和第二计算值的准确性。

另一方面，对两个第一检测值的差值，以及两个第二检测值的差值均与原定的差值范围进行比对，进而辨别出第一温度传感器或第二温度传感器的异常情况，减少了因温度传感器损坏而造成第一计算值或第二计算值出现较大偏差的情况，进一步提高了监测油浸式变压器异常状况的准确性。

取Y=5，从而较为准确地判断出第一温度传感器或第二温度传感器损坏情况，且发现该情况较为及时。

在步骤（1）前，还通过油位传感器监测油浸式变压器油箱内的油位，判断油位高度是否超出设定范围，若超出，则油位传感器输出油位的异常信号F，并由报警装置接收。此外，还通过监控油浸式变压器油箱内油的状况，生成油样图形，图样分析器自动将油样图形与合格油样品比对颜色，且判断油内杂质含量，对油箱内的油是否变质进行在线判断，若判断结果为油样图形的颜色与合格油样颜色差别超出合格范围或杂质含量超标，则输出油质的异常信号G，并由报警装置接收。

对油位和油质进行判断，从而不易发生检测顶层油温时出现较大误差而导致判断结果错误的情况。

监测油质时，通过油浸式变压器油箱内的照射灯和靠近照射灯的摄像头捕捉油样图形，照射灯和摄像头有五组且分布在变压器油箱内的顶部，其中四组分别靠近油箱顶部的四个角，另一组位于油箱顶部的中部。油质监测得出的结果均由五个摄像头捕捉成图形后分析的平均结果，且油样图形捕捉和分析的频率为6秒一次，前后两次检测间隔时间较为合适，也使检测油质的工作稳定进行。照射灯和摄像头的配合简便有效地采集变压器油箱内油的图像；在线监测的油样颜色和油内杂质含量结果均为五组数据的平均结果，从而使判断油箱内油是否变质更加准确。

上述实施例仅仅是对本发明的解释，其并不是对本发明的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本发明的权利要求范围内都受到专利法的保护。

Claims (7)

1.一种油浸式变压器在线监测方法，其特征是：包括下列步骤：

（1）监测油箱内顶层油的温度：通过油箱内的第一温度传感器检测，且在气缸驱动下，第一温度传感器水平来回移动，气缸的活塞杆伸缩一次的时间为N1秒；第一温度传感器每一秒输出所检测的第一检测值；

（2）监测环境温度：通过油浸式变压器附近的第二温度传感器检测，且在电机驱动下，第二温度传感器绕电机的输出轴转动，电机输出轴转动一周的时间为N2秒，N2=N1=N；第二温度传感器每一秒输出所检测的第二检测值；

（3）处理模块：所述处理模块与第一温度传感器和第二温度传感器均通信连接，且用于接收第一检测值和第二检测值，并将第一检测值和第二检测值分别预存为第一预存值和第二预存值；每一秒第一预存值与变压器油的闪点进行比较，若达到闪点，则输出顶层油温的异常信号A；每过X秒，处理模块分别算出前N秒内N个第一预存值和N个第二预存值的平均值，算出的值分别为第一计算值和第二计算值；第二计算值与预先设定的最高允许环境温度值相比较，若超过最高允许环境温度值，则输出环境温度的异常信号B；第一计算值与第二计算值相减，若所得差值超过预先设定的最大允许差值，则输出顶层油温与环境温度差值的异常信号C；

（4）报警装置：所述报警装置与处理模块通信连接且用于接收异常信号A、异常信号B和异常信号C，报警装置接收到异常信号A、异常信号B或异常信号C时进行报警。

2.根据权利要求1所述的一种油浸式变压器在线监测方法，其特征是：步骤（1）中，有两个第一温度传感器检测顶层油温且均被气缸驱动移动，步骤（3）中，第一预存值为两个第一温度传感器所测的第一检测值的平均值，且经处理模块分析，若连续Y秒，每一秒两个第一检测值的差值均超出预先设定的允许差值范围，则输出第一温度传感器的异常信号D；步骤（2）中，有两个第二温度传感器检测环境温度且均被电机驱动转动，步骤（3）中，第二预存值为两个第二温度传感器所测的第二检测值的平均值，且经处理模块分析，若连续Y秒，每一秒两个第二检测值的差值均超出预先设定的允许差值范围，则输出第二温度传感器的异常信号E。

3.根据权利要求1所述的一种油浸式变压器在线监测方法，其特征是：所述报警装置通过声光系统报警；报警装置与绑定的手机端通信连接，报警装置报警时，报警信号发送到绑定的手机端。

4.根据权利要求1所述的一种油浸式变压器在线监测方法，其特征是：在步骤（1）前，通过油位传感器监测油浸式变压器油箱内的油位，判断油位高度是否超出设定范围，若超出，则油位传感器输出油位的异常信号F，并由报警装置接收。

5.根据权利要求4所述的一种油浸式变压器在线监测方法，其特征是：在步骤（1）前，还通过摄像头监控油浸式变压器油箱内油的状况，生成油样图形，图样分析器自动将油样图形与合格油样品比对颜色，且判断油内杂质含量，对油箱内的油是否变质进行在线判断，若判断结果为油样图形的颜色与合格油样颜色差别超出合格范围或杂质含量超标，则输出油质的异常信号G，并由报警装置接收。

6.根据权利要求5所述的一种油浸式变压器在线监测方法，其特征是：监测油质时，通过油浸式变压器油箱内的照射灯和靠近照射灯的摄像头捕捉油样图形；照射灯和摄像头有多组且分布在变压器油箱内的顶部，监测油质得出的结果均由多个摄像头捕捉成图形后分析的平均结果。

7.根据权利要求1所述的一种油浸式变压器在线监测方法，其特征是：步骤（4）中，自动灭火装置与处理模块通信连接且用于接收异常信号A，自动灭火装置接收到异常信号A时对变压器进行灭火。