CN110514948A - 一种变压器有载开关在线监测装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种变压器有载开关在线监测装置，包括油气分离模块、气体检测模块、油检测模块，主控制模块、通信模块；油气分离模块的入口与变压器有载开关气体继电器相通，油气分离模块的出气口与气体检测模块相通，油气分离模块的出油口与油检测模块相通；主控制模块经控制线路连接油气分离模块、气体检测模块、油检测模块、通信模块。本发明可以实现对变压器有载开关内部产生气体的实时监测，从而能够判断开关故障，预防事故的发生。可以实现对开关绝缘油的检测，判断绝缘油的绝缘性能能否满足绝缘强度要求。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于电力变压器的监测装置，具体涉及一种变压器有载开关在线监测装置。
背景技术
变压器在电力系统中承担着电压变换，电能分配和转移的任务，变压器的正常运行是电力系统安全、可靠地经济运行和供用电的重要保证。变压器有载开关作为变压器的重要组成部分之一，其安全性和可靠性直接影响变压器的使用性能。在变压器运行中有载开关需要通过不断的切换触头来改变电压。在开关动作过程中会产生拉弧放电，触头接触会产生热效应，在高温和放电等综合作用下，开关油室中会产生游离碳和特性气体，比如氢气、一氧化碳、甲烷、乙炔等，从而影响变压器的绝缘强度，当开关内的气体和温度达到一定程度甚至会发生爆炸。但是目前还没有对载开关实时监测的设备，对于变压器有载开关产生的气体和绝缘油的检测还停留在手工取样、化验阶段。中国专利ZL98237897.1的中国专利公开了导气盒，它是一种从变压器气体继电器中取气体和油样的装置，靠人工来完成，存在取样精度差、操作不方便、易渗漏等问题。为了减少巡检人员的工作量和巡视成本，急需要一种可以实现对开关运行状态进行实时监测和评估的智能检测装置。
本申请对于目前变压器有载开关没有监测装置的现状，开发一种变压器有载开关在线监测装置，可以实现对变压有载开关中气体和绝缘油进行智能检测，对变压器有载开关运行状态进行实时监测和评估。
发明内容
为解决上述问题，本发明采用的技术方案为提供一种变压器有载开关在线监测装置，对变压器有载开关运行状态进行实时监测分析，对有载开关内产生的气体和绝缘油性能进行检测和评估。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：一种变压器有载开关在线监测装置，包括油气分离模块、气体检测模块、油检测模块，主控制模块、通信模块；所述的油气分离模块的入口与变压器有载开关气体继电器相通，油气分离模块的出气口与气体检测模块相通，油气分离模块的出油口与油检测模块相通；主控制模块经控制线路连接油气分离模块、气体检测模块、油检测模块、通信模块；主控制模块控制油气分离模块的出气口与气体检测模块之间以及油气分离模块的出油口与油检测模块之间的通断，气体检测模块、油检测模块将检测数据上传至主控制模块进行分析处理。
变压器有载开关内的油和气体通过油气分离模块实现油和气体分离，主控制模块控制油气分离模块的出气口与气体检测模块之间的阀门，使气体通过气体检测模块，实现对气体中部分气体的含量监测；主控制模块控制油气分离模块的出油口与油检测模块之间的阀门，变压器油通过油检测模块，对油的绝缘性能进行检测；检测完成后的油储存在油收集器中；主控制模块实现对气体含量和油的绝缘性能的数据处理和分析；通信模块可以实现与主控室通信，或者其他方式的信号传输，实现远程监测。
所述的油气分离模块包括集气盒及设置于其内侧壁沿高度方向分布的上油位传感器及下油位传感器，上油位传感器及下油位传感器经控制线路连接主控制模块；集气盒的入口设置于其顶面并与变压器有载开关气体继电器相通，有载开关气体继电器与开关油室相通，开关内的绝缘油和产生的气体可以通过管路到达集气盒；集气盒的出气口设置于其侧面并与气体检测模块相通，集气盒的出油口设置于其底面并与油检测模块相通。
有载开关内部绝缘油和产生的气体进入油气分离模块，集气盒将油和气体分离；实现油气分离靠自重，油由于密度比较大进入集气盒以后位于集气盒的底部，气体比较轻位于集气盒的上部。
所述的气体检测模块包括气体检测器，气体检测器的入口经第一导气管路和第一排气阀接至集气盒的出气口；气体检测器的第一出口经第二导气管路接第二排气阀的一端；气体检测器的第二出口经第三导气管路接循环气泵的一端；第二排气阀、循环气泵的另一端与大气相通；气体检测器、第一排气阀、第二排气阀、循环气泵经控制线路连接主控制模块。
集气盒内的上油位传感器及下油位传感器用于检测油位，当油位下降到下油位传感器位置，认为集气盒内气体可以采集检测，即将第一排气阀打开，气体从集气盒的出气口进入气体检测器；当油位到达上油位传感器位置时，将第一排气阀关闭，取气完毕。
所述的气体检测器通过红外吸收光谱检测气体中乙炔含量，包括红外光谱发射器及红外激光气体传感器。红外激光气体传感器可以检测到乙炔的数据曲线，并将其上传至主控制模块。
所述的油检测模块包括绝缘油检测器、油收集器，绝缘油检测器的入口经第一导油管路和第一排油阀接至集气盒的出油口；绝缘油检测器的出口经第二导油管路和第二排油阀接至油收集器的入口；绝缘油检测器、第一排油阀、第二排油阀经控制线路连接主控制模块。
所述绝缘油检测器通过高压直流脉冲放电时间法对绝缘油的介电强度进行检测，包括油杯、放电尖端、放电平面、直流高压发生器、脉冲监测电路。
所述的主控制模块包括控制系统、数码显示单元、启动按钮；所述控制系统通过接收上油位传感器及下油位传感器的信号控制气体检测模块、油检测模块的启动和关闭并对气体检测模块、油检测模块上传的气体含量数据、绝缘油的介电强度数据进行分析处理；所述数码显示单元显示监测数据和处理结果；所述启动按钮一键启动变压器有载开关在线监测装置，实现对变压器有载开关油和气体的自动检测。
所述的通信模块一端与所述主控制模块相联，另一端与变压器有载开关气体继电器、变电站主控室、网络平台、无线网络平台相联，起信号传输的作用。
为避免变压器油进入气体检测器，所述的上油位传感器所处高度低于集气盒的出气口的高度。
所述的气体检测器还包括氢气浓度传感器、一氧化碳浓度传感器。
本发明所涉及的有载开关在线监测适用于不同电压等级的变压器有载开关，对于现在在网运行的变压器和新制造的变压器都可以安装使用，具有安全、精确、智能、便捷等优点，确保变压器有载开关安全运行。
本发明具有如下优点：
本发明应用提供的一种变压器有载开关在线监测装置，可以解决目前变压器有载开关故障频发的问题，可以实现对变压器有载开关内部产生气体的实时监测，从而能够判断开关故障，预防事故的发生。可以实现对开关绝缘油的检测，判断绝缘油的绝缘性能能否满足绝缘强度要求。本发明提供的在线监测装置具有使用安全、测量准确、维护方便、经济可靠等优点，可以显著的减少变电站巡检成本，预防变压器有载开关故障的发生。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
其中，1、集气盒，2、第一排油阀，3、绝缘油检测器，4、第二排油阀，5、油收集器，6、第二排气阀，7、气体检测器，8、循环气泵，9、第一排气阀，10、主控制模块，11、通信模块。
具体实施方式
下面结合附图以及具体实施方式对本发明作进一步详细说明：
结合图1所示，一种变压器有载开关在线监测装置，包括油气分离模块、气体检测模块、油检测模块，主控制模块10、通信模块11；所述的油气分离模块的入口与变压器有载开关气体继电器相通，油气分离模块的出气口与气体检测模块相通，油气分离模块的出油口与油检测模块相通；主控制模块10经控制线路连接油气分离模块、气体检测模块、油检测模块、通信模块11；主控制模块10控制油气分离模块的出气口与气体检测模块之间以及油气分离模块的出油口与油检测模块之间的通断，气体检测模块、油检测模块将检测数据上传至主控制模块10进行分析处理。
所述的油气分离模块包括集气盒1及设置于其内侧壁沿高度方向分布的上油位传感器及下油位传感器，上油位传感器及下油位传感器经控制线路连接主控制模块10；集气盒1的入口设置于其顶面并与变压器有载开关气体继电器相通，有载开关气体继电器与开关油室相通，开关内的绝缘油和产生的气体可以通过管路到达集气盒1；集气盒1的出气口设置于其侧面并与气体检测模块相通，集气盒1的出油口设置于其底面并与油检测模块相通。
有载开关内部绝缘油和产生的气体进入油气分离模块，集气盒1将油和气体分离；实现油气分离靠自重，油由于密度比较大进入集气盒以后位于集气盒1的底部，气体比较轻位于集气盒1的上部。
为避免变压器油进入气体检测器7，所述的上油位传感器所处高度低于集气盒1的出气口的高度。
所述的气体检测模块包括气体检测器7，气体检测器7的入口经第一导气管路和第一排气阀9接至集气盒1的出气口；气体检测器7的第一出口经第二导气管路接第二排气阀6的一端；气体检测器7的第二出口经第三导气管路接循环气泵8的一端；第二排气阀6、循环气泵8的另一端与大气相通；气体检测器7、第一排气阀9、第二排气阀6、循环气泵8经控制线路连接主控制模块10。集气盒1内的上油位传感器及下油位传感器用于检测油位，当油位下降到下油位传感器位置，认为集气盒1内气体可以采集检测，即将第一排气阀9打开，气体从集气盒1的出气口进入气体检测器7；当油位到达上油位传感器位置时，将第一排气阀9关闭，取气完毕。
所述的气体检测器7通过红外吸收光谱检测气体中乙炔含量，包括红外光谱发射器及红外激光气体传感器。红外激光气体传感器可以检测到乙炔的数据曲线，并将其上传至主控制模块10。所述的气体检测器7还可以包括氢气浓度传感器、一氧化碳浓度传感器以检测相应气体含量。
所述的油检测模块包括绝缘油检测器3、油收集器5，绝缘油检测器3的入口经第一导油管路和第一排油阀2接至集气盒1的出油口；绝缘油检测器3的出口经第二导油管路和第二排油阀4接至油收集器1的入口；绝缘油检测器3、第一排油阀2、第二排油阀4经控制线路连接主控制模块10。所述绝缘油检测器3通过高压直流脉冲放电时间法对绝缘油的介电强度进行检测，包括油杯、放电尖端、放电平面、直流高压发生器、脉冲监测电路。
所述的主控制模块10包括控制系统、数码显示单元、启动按钮；所述控制系统通过接收上油位传感器及下油位传感器的信号控制气体检测模块、油检测模块的启动和关闭并对气体检测模块、油检测模块上传的气体含量数据、绝缘油的介电强度数据进行分析处理；所述数码显示单元显示监测数据和处理结果；所述启动按钮一键启动变压器有载开关在线监测装置，实现对变压器有载开关油和气体的自动检测。
所述的通信模块11一端与所述主控制模块10相联，另一端与变压器有载开关气体继电器、变电站主控室、网络平台、无线网络平台相联，起信号传输的作用。
变压器有载开关内的油和气体通过油气分离模块实现油和气体分离，主控制模块控制油气分离模块的出气口与气体检测模块之间的第一排气阀门9，使气体通过气体检测模块，实现对气体中部分气体的含量监测；主控制模块控制油气分离模块的出油口与油检测模块之间的第一排油阀门2，变压器油通过油检测模块，对油的绝缘性能进行检测；检测完成后的油储存在油收集器5中；主控制模块10实现对气体含量和油的绝缘性能的数据处理和分析；通信模块11可以实现与主控室通信，或者其他方式的信号传输，实现远程监测。
具体原理如下：
有载开关内部绝缘油和产生的气体通过管路到达油气分离模块，集气盒1将油和气体分离，当开关气体继电器内气体达到一定量，开关气体继电器报警，将该报报警信号传给主控制模块10，立即启动该监测装置开始检测气体和绝缘油。第二排气阀6关闭，循环气泵8启动，第一排气阀9开启，集气盒1中的气体到达气体检测器7，气体检测器7对气体含量进行检测并将检测的数据传到主控制模块10，气体检测完成后，通过循环气泵8将集气盒1中的气体排出，该气体并不能完全排空，当集气盒1中上油位传感器感应到油位到一定高度就可以关闭第一排气阀9，集气盒1内剩余的空气通过出油口与绝缘油一起排出。
第一排气阀9关闭，第二排气阀6打开，循环气泵8将气体检测器7中的气体排空，第二排气阀6关闭，循环气泵8关闭。
集气盒中的气体排出之后第一排油阀2打开，第二排油阀4关闭，当排到绝缘油检测器3内的绝缘油体积达到一定值，关闭第一排油阀2，绝缘油检测器3对绝缘有的介电强度进行检测，检测完成后第二排油阀4打开，将绝缘油检测器3中的油排出，完成油的介电强度的检测。
当所述监测装置再次接收到检测信号后，第二排油阀4排油阀二打开，将导油管中的油排出一定量之后关闭，集气盒1中油和气体再次分离，实现监测装置的循环测量。监测的数据在主控制模块10处理后，可以在数码显示单元上显示具体的数值，作为现场巡检人员评估有载开关运行状态的主要依据。监测的数据还可以通过通信模块11传输到变电站主控室，网络平台等，实现远程或无线监测。
Claims (10)
1.一种变压器有载开关在线监测装置，其特征在于，包括油气分离模块、气体检测模块、油检测模块，主控制模块、通信模块；所述的油气分离模块的入口与变压器有载开关气体继电器相通，油气分离模块的出气口与气体检测模块相通，油气分离模块的出油口与油检测模块相通；主控制模块经控制线路连接油气分离模块、气体检测模块、油检测模块、通信模块；主控制模块控制油气分离模块的出气口与气体检测模块之间以及油气分离模块的出油口与油检测模块之间的通断，气体检测模块、油检测模块将检测数据上传至主控制模块进行分析处理。
2.根据权利要求1所述的变压器有载开关在线监测装置，其特征在于，所述的油气分离模块包括集气盒及设置于其内侧壁沿高度方向分布的上油位传感器及下油位传感器，上油位传感器及下油位传感器经控制线路连接主控制模块；集气盒的入口设置于其顶面并与变压器有载开关气体继电器相通，集气盒的出气口设置于其侧面并与气体检测模块相通，集气盒的出油口设置于其底面并与油检测模块相通。
3.根据权利要求2所述的变压器有载开关在线监测装置，其特征在于，所述的气体检测模块包括气体检测器，气体检测器的入口经第一导气管路和第一排气阀接至集气盒的出气口；气体检测器的第一出口经第二导气管路接第二排气阀的一端；气体检测器的第二出口经第三导气管路接循环气泵的一端；第二排气阀、循环气泵的另一端与大气相通；气体检测器、第一排气阀、第二排气阀、循环气泵经控制线路连接主控制模块。
4.根据权利要求3所述的变压器有载开关在线监测装置，其特征在于，所述的气体检测器通过红外吸收光谱检测气体中乙炔含量，包括红外光谱发射器及红外激光气体传感器。
5.根据权利要求2所述的变压器有载开关在线监测装置，其特征在于，所述的油检测模块包括绝缘油检测器、油收集器，绝缘油检测器的入口经第一导油管路和第一排油阀接至集气盒的出油口；绝缘油检测器的出口经第二导油管路和第二排油阀接至油收集器的入口；绝缘油检测器、第一排油阀、第二排油阀经控制线路连接主控制模块。
6.根据权利要求5所述的变压器有载开关在线监测装置，其特征在于，所述绝缘油检测器通过高压直流脉冲放电时间法对绝缘油的介电强度进行检测，包括油杯、放电尖端、放电平面、直流高压发生器、脉冲监测电路。
7.根据权利要求1所述的变压器有载开关在线监测装置，其特征在于，所述的主控制模块包括控制系统、数码显示单元、启动按钮；所述控制系统通过接收上油位传感器及下油位传感器的信号控制气体检测模块、油检测模块的启动和关闭并对气体检测模块、油检测模块上传的气体含量数据、绝缘油的介电强度数据进行分析处理；所述数码显示单元显示监测数据和处理结果；所述启动按钮一键启动变压器有载开关在线监测装置，实现对变压器有载开关油和气体的自动检测。
8.根据权利要求1所述的变压器有载开关在线监测装置，其特征在于，所述的通信模块一端与所述主控制模块相联，另一端与变压器有载开关气体继电器、变电站主控室、网络平台、无线网络平台相联，起信号传输的作用。
9.根据权利要求2所述的变压器有载开关在线监测装置，其特征在于，所述的上油位传感器所处高度低于集气盒的出气口的高度。
10.根据权利要求3所述的变压器有载开关在线监测装置，其特征在于，所述的气体检测器还包括氢气浓度传感器、一氧化碳浓度传感器。
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