CN111811727B - 电力少油设备油压在线监测系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及电力少油设备油压在线监测系统，包括监测装置、图像采集模块、监测服务器、图像处理模块、通讯模块、可视化模块、存储器以及时钟模块。监测装置用于检测少油设备油压数据，和传统的油压检测不同，本方案中是将油压的变化量转换成溢出液的变化量，再将溢出液的变化量转换成浸湿区域的面积量，从而使其可以用图像识别技术精准的测量出油压变化量。

Description

电力少油设备油压在线监测系统

技术领域

本发明涉及技术领域，具体涉及一种电力少油设备油压在线监测系统。

背景技术

变压器套管、油浸式电流互感器、电压互感器、油式电抗器、油式电容器、油式断路器等电力少油设备在我国电力系统中应用广泛，在长期运行中电力少油设备内部可能会出现局部放电、油过热、油中电弧、火花放电等故障，早期故障缺陷如果不能被及时发现会继续劣化，继而可能导致设备绝缘击穿，性能下降，甚至发生破裂、爆炸、起火等重大安全事故。因此，对电力少油设备的绝缘状况进行监测，在设备存在隐患缺陷时，快速准确的对其进行诊断和评估，对电网的安全运行意义重大。目前，电力系统运行人员对此类设备的检测一般采用人工定期巡检和试验检测，检测方法主要有绝缘油色谱分析、局部放电检测、红外测温、脉冲电流法等，这些方法效率低、周期长、难以实现带电在线监测。目前，针对电力少油设备的有效在线监测手段几乎没有，传统检测手段主要是油色谱法和末屏接地电流法。油色谱检测法存在的问题是：由于电力少油设备内部油量少，油色谱检测法实际应用需要一边取油一边充油，可能会带来设备密封和负压问题，而且油色谱分析仪价格昂贵、体积大、检测周期长，需要油气分离；末屏接地电流法存在的问题是，抗干扰能力差、准确性和灵敏度低。

现有技术的缺陷在于：电力少油设备的异常现象主要体现在部放电、油过热、油中电弧、火花放电等方面，才监测过程中可以利用声光热等特征进行监测，其监测是较为容易的，除此之外还存在另一种现象，就是油压升高，造成油压升高的原因主要在运行温度上升以及受热分解产生气体造成的，例如油浸纸绝缘套管在出现放电或放热现象时就会造成油和纸的分解，使得设备内压力改变，因此对于油压的检测也极为重要，然而少油设备其本身含油量低，其油压变化指数也相对微弱，发生故障时，油压的该变量微弱，该变量甚至比一些压力传感器的误差范围更小，因此，传统的压力传感器无法有效监测。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种电力少油设备油压在线监测系统，其技术核心是通过放大油压变化量，使其在检测过程中数据的读取更为可靠，提升监测系统的灵敏度。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

一种电力少油设备油压在线监测系统，包括：

用于检测少油设备油压数据的监测装置，所述监测装置包括测量柱，所述测量柱内设液位柱，所述液位柱顶部与测量柱侧壁导通形成一个溢出口，液位柱底部与少油设备的油压腔导通，液位柱内注入一段测量液，初始状态下，所述测量液的液位高度与溢出口齐平，所述测量柱在溢出口所在侧贴一层试纸，使得测量液溢出后在试纸上形成一个浸湿区域；

还包括一个用于检测该浸湿区域的图像检测模块，所述图像检测模块通过一通讯模块将采集到的图像数据上传至监测服务器，以及与监测服务器连接的存储器、图像处理模块和可视化模块；

所述存储器存储有浸湿区域面积与油压变化量的关系模型，所述图像处理模块用于识别检测图像中的浸湿区域面积，并匹配所述关系模型得出油压变化量并通过所述可视化模块显示。

和传统的油压检测相比，由于微量变化无法检测到，本方案将油压的变化量转换为液体的溢出量，并转换成溢出液体在试纸上的浸湿区域，以图像识别技术计算浸湿区域的面积，从而建立浸湿区域面积与油压变化量之间的模型关系，通过该模型关系可以清楚简单的测量出油压变化量。

进一步的，所述关系模型为：

定义时间T内，试纸浸湿区域面积为S，少油设备内油压变化量为△P，多次测试得到S与△P的关系对应表，则有：

油压变化模型为△P=kS，其中k为校正系数，不同试纸与测量液的组合校正系数k取值不同，将该模型存入所述存储器供监测服务器和图像处理模块的调用；

则有单位时间内油压变化量△p=△P/T。通过单位时间内油压变化量△p也就是平均变化量可以更好的量化少油设备的工作状态，以提高检测精度。

进一步的，所述监测装置还包括与测量柱的液位柱导通的调压腔，所述调压腔水平设置与测量柱一体成型为L状，调压腔一端设置有与少油设备的油压腔导通的接头，所述调压腔顶部设置有调压阀，用于调节初始状态下使测量液的液位高度与溢出口齐平。调压阀的作用主要是调节油压与液位柱以及调压腔之间形成一个动态平衡，使其初始状态下等于大气压，以保证液位柱的初始高度与溢出口齐平。

进一步的，所述液位柱顶部向上延伸在测量柱顶部形成一个注液口，所述溢出口位于注液口下方，所述注液口包括漏斗状的喇叭口，喇叭口靠近溢出口侧沿漏斗状斜面向下延伸形成一个挡块，使得注液过程中测量液沿溢出口对侧的液位柱内壁流入。该设计是为了避免设备维护过程中，注液过程中避免液体从溢出口流出污染测量柱的侧壁造成试纸无法粘贴的问题

进一步的，所述测量柱的溢出口所在侧为矩形，所述溢出口位于测量柱矩形侧的中间，矩形侧；两侧分别设置有一块护板，该矩形侧的宽度满足最大溢流量时浸湿区域仍不超出试纸的左右边缘。

进一步的，所述监测服务器配置有时钟模块，为所述图像检测模块采集的图像时间提供时间信息。也就是说整个系统采用统一的时钟计算，通过时钟信息可以清楚的获取浸湿区域与时间关系，便于精确技术单位时间内的变化量。

进一步的，所述测量柱和调压腔安装在一个恒温箱内，所述测量柱贴试纸的对侧在恒温箱内壁固定所述图像检测模块，所述图像检测模块是一个高清摄像机。

进一步的，同一电力系统中的多个少油设备各配置有一组由测量柱和和调压腔组成的监测装置，多个测量柱并列安装在同一恒温箱内，并由同一个高清摄像机获取对应的检测图像。

进一步的，所述测量液与试纸的组合包括：

有色液体与白纸，酸性或碱性液体与PH试纸，纯净水与浅色纸，纯净水与牛皮纸。理论上而言，任何液体和纸张浸湿区域形成的图像都区别于干燥状态下，本方案中为了浸湿区域的显著性，提高了几组可变色的组合以提高浸湿区域的特性。

进一步的，所述接头为卡头或螺纹接头，接头直接与少油设备的油压腔导通，或通过管道与油压腔导通。

本发明的有益效果是：和传统的油压监测相比，本方案不去直接检测油压的变化量，而是将其转换成溢出液与浸湿区域的关系，通过图像识别进行检测，尤其是采用像素点的图像面积识别，可大幅度提高识别精度，可以在细微的变化量获得油压的变化数据，从而提供稳定可靠的数据监控。

附图说明

图1是本发明的系统框图；

图2是监测装置的结构示意图；

图3是测量柱矩形侧示意图；

图4是注液口的结构示意图。

具体实施方式

下面结合具体实施例进一步详细描述本发明的技术方案，但本发明的保护范围不局限于以下所述。

参考图1所示，一种电力少油设备油压在线监测系统，包括监测装置、图像采集模块、监测服务器、图像处理模块、通讯模块、可视化模块、存储器以及时钟模块。

监测装置用于检测少油设备油压数据，和传统的油压检测不同，本方案中是将油压的变化量转换成溢出液的变化量，再将溢出液的变化量转换成浸湿区域的面积量，从而使其可以用图像识别技术精准的测量出油压变化量。

参考图2所示，监测装置包括测量柱2，测量柱2内设液位柱3，液位柱3内注入一段测量液4，以及与测量柱2的液位柱3导通的调压腔9的液位柱3导通的调压腔9，调压腔9顶部设置有调压阀12，用于调节初始状态下使测量液4的液位高度与溢出口5齐平。

如图2所示，调压腔9水平设置与测量柱2一体成型为L状，调压腔9的另一端设置有接头10，其中，调压腔9与接头10出口之间形成一个液位差，以保证液位柱3内的测量液4回流以后直接流入调压腔9内，而不会倒灌至少油设备的油压腔内。接头10为卡头或螺纹接头，接头10直接与少油设备的油压腔导通，或通过管道与油压腔导通。

为了实现油压变化量到溢流液的转换，在一个方面，液位柱3顶部与测量柱2侧壁导通形成一个溢出口5，液位柱3底部通过调压腔9与少油设备的油压腔导通，初始状态下，测量液4的液位高度与溢出口5齐平，测量柱2在溢出口5所在侧贴一层试纸6，使得测量液4溢出后在试纸6上形成一个浸湿区域。

在另一个方面，为了降低环境误差，测量柱2和调压腔9安装在一个恒温箱1内，测量柱2贴试纸6的对侧在恒温箱1内壁固定图像检测模块，图像检测模块是一个高清摄像机8，一般原则下该高清摄像机8还应设置一个补偿灯光。当同一个电力系统中存在多个少油设备时，同一电力系统中的多个少油设备各配置有一组由测量柱2和和调压腔9组成的监测装置，多个测量柱2并列安装在同一恒温箱1内，并由同一个高清摄像机8获取对应的检测图像。值得强调的是，当多个少油设备距离较远时，例如超过1米则不适用上述安装结构，其原因在于路径较远造成管路长度增加，微量的油压变化不足以造成测量液4的溢流。

参考图3所示，测量柱2的溢出口5所在侧为矩形，溢出口5位于测量柱2矩形侧的中间，矩形侧；两侧分别设置有一块护板11，该矩形侧的宽度满足最大溢流量时浸湿区域仍不超出试纸6的左右边缘。

在另一个方面，为了实现设备的维护，这里的维护主要是指试纸6污染以后以及测量液4多次溢出后造成液位高度不达标时，需要更换试纸6以及增加测量液4的情况。在液位柱3顶部向上延伸在测量柱2顶部形成一个注液口7，溢出口5位于注液口7下方，注液口7包括漏斗状的喇叭口71，喇叭口71靠近溢出口5侧沿漏斗状斜面向下延伸形成一个挡块72，起结构可参考图4所示，使得注液过程中测量液4沿溢出口5对侧的液位柱3内壁流入。

以上，则完成了油压变化量的转换，图像检测模块用于检测该浸湿区域的图像，图像检测模块通过一通讯模块将采集到的图像数据上传至监测服务器，存储器存储有浸湿区域面积与油压变化量的关系模型，图像处理模块用于识别检测图像中的浸湿区域面积，并匹配关系模型得出油压变化量并通过可视化模块显示。其中，时钟模块为图像检测模块采集的图像时间提供时间信息。

在另一个方面，本实施例还提供了一个油压变化量与浸湿区域面积的关系模型，该关系模型的建模方法如下：

定义时间T内，试纸6浸湿区域面积为S，少油设备内油压变化量为△P，多次测试得到S与△P的关系对应表，则有：

油压变化模型为△P=kS，其中k为校正系数，不同试纸6与测量液4的组合校正系数k取值不同，将该模型存入存储器供监测服务器和图像处理模块的调用；

则有单位时间内油压变化量△p=△P/T。

在实际监测过程中，主要会出现以下几种情况：

测量液4短时间内大量溢出，也就是溢出量超过监测阈值，则需要立马对设备以及监测装置进行维护。

测量液4长时间持续少量溢出，且为超过监测阈值，该状态下只需记录单位时间的变化量即可，当长时间维持该状态下以后，造成测量液4液位下降后则需要定期维护增加测量液4。

测量液4断续溢出，则模式下则需要统计每次溢出量（根据浸湿区域面积），当溢出量总和超过阈值时，则需要需要立马对设备以及监测装置进行维护。其原因在于测量液4溢出后，如果少油设备油压恢复，液位比然下降，则造成下一次的溢出量时，比如包括一段空的液位柱上升，因此需要累计之前的溢出量进行统计。该模式下需要试纸6与测量液4的组合具有可逆性，也就是试纸6干燥后恢复原色，可采用纯净水与牛皮纸的组合。

除此之外，根据不同使用场合，测量液4与试纸6的组合包括：有色液体与白纸，酸性或碱性液体与PH试纸，纯净水与浅色纸。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当理解本发明并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文所述构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本发明的精神和范围，则都应在本发明所附权利要求的保护范围内。

Claims (9)

1.一种电力少油设备油压在线监测系统，其特征在于，包括：

用于检测少油设备油压数据的监测装置，所述监测装置包括测量柱(2)，所述测量柱(2)内设液位柱(3)，所述液位柱(3)顶部与测量柱(2)侧壁导通形成一个溢出口(5)，液位柱(3)底部与少油设备的油压腔导通，液位柱(3)内注入一段测量液(4)，初始状态下，所述测量液(4)的液位高度与溢出口(5)齐平，所述测量柱(2)在溢出口(5)所在侧贴一层试纸(6)，使得测量液(4)溢出后在试纸(6)上形成一个浸湿区域；

还包括一个用于检测该浸湿区域的图像检测模块，所述图像检测模块通过一通讯模块将采集到的图像数据上传至监测服务器，以及与监测服务器连接的存储器、图像处理模块和可视化模块；

所述存储器存储有浸湿区域面积与油压变化量的关系模型，所述图像处理模块用于识别检测图像中的浸湿区域面积，并匹配所述关系模型得出油压变化量并通过所述可视化模块显示；

所述关系模型为：

定义时间T内，试纸(6)浸湿区域面积为S，少油设备内油压变化量为△P，多次测试得到S与△P的关系对应表，则有：

油压变化模型为△P＝kS，其中k为校正系数，不同试纸(6)与测量液(4)的组合校正系数k取值不同，将该模型存入所述存储器供监测服务器和图像处理模块的调用；

则有单位时间内油压变化量△p＝△P/T。

2.根据权利要求1所述的电力少油设备油压在线监测系统，其特征在于，所述监测装置还包括与测量柱(2)的液位柱(3)导通的调压腔(9)，所述调压腔(9)水平设置与测量柱(2)一体成型为L状，调压腔(9)一端设置有与少油设备的油压腔导通的接头(10)，所述调压腔(9)顶部设置有调压阀(12)，用于调节初始状态下使测量液(4)的液位高度与溢出口(5)齐平。

3.根据权利要求2所述的电力少油设备油压在线监测系统，其特征在于，所述液位柱(3)顶部向上延伸在测量柱(2)顶部形成一个注液口(7)，所述溢出口(5)位于注液口(7)下方，所述注液口(7)包括漏斗状的喇叭口(71)，喇叭口(71)靠近溢出口(5)侧沿漏斗状斜面向下延伸形成一个挡块(72)，使得注液过程中测量液(4)沿溢出口(5)对侧的液位柱(3)内壁流入。

4.根据权利要求3所述的电力少油设备油压在线监测系统，其特征在于，所述测量柱(2)的溢出口(5)所在侧为矩形，所述溢出口(5)位于测量柱(2)矩形侧的中间，矩形侧；两侧分别设置有一块护板(11)，该矩形侧的宽度满足最大溢流量时浸湿区域仍不超出试纸(6)的左右边缘。

5.根据权利要求4所述的电力少油设备油压在线监测系统，其特征在于，所述监测服务器配置有时钟模块，为所述图像检测模块采集的图像时间提供时间信息。

6.根据权利要求5所述的电力少油设备油压在线监测系统，其特征在于，所述测量柱(2)和调压腔(9)安装在一个恒温箱(1)内，所述测量柱(2)贴试纸(6)的对侧在恒温箱(1)内壁固定所述图像检测模块，所述图像检测模块是一个高清摄像机(8)。

7.根据权利要求6所述的电力少油设备油压在线监测系统，其特征在于，同一电力系统中的多个少油设备各配置有一组由测量柱(2)和和调压腔(9)组成的监测装置，多个测量柱(2)并列安装在同一恒温箱(1)内，并由同一个高清摄像机(8)获取对应的检测图像。

8.根据权利要求7所述的电力少油设备油压在线监测系统，其特征在于，所述测量液(4)与试纸(6)的组合包括：

有色液体与白纸，酸性或碱性液体与PH试纸，纯净水与浅色纸，纯净水与牛皮纸。

9.根据权利要求8所述的电力少油设备油压在线监测系统，其特征在于，所述接头(10)为卡头或螺纹接头，接头(10)直接与少油设备的油压腔导通，或通过管道与油压腔导通。

Images