CN112461330B - 用于金属波纹储油柜变压器的油位状态判断方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于金属波纹储油柜变压器的油位状态判断方法及系统，本发明方法包括获取金属波纹储油柜变压器的多组实测油温、油位数据；将实测油温、油位数据拟合得到拟合曲线H；将金属波纹储油柜变压器的历史最低油温T_min、历史最高油温T_max通过拟合曲线H获取最低油位H_l、最高油位H_h，并进行缺油和满油评估以指导对金属波纹储油柜变压器进行补油或放油。本发明利用在线监测装置获取变压器的油位及油温，大幅减少了人工巡视工作量；通过数据拟合获取变压器当前的真实油温油位曲线，并在此基础上进行判断，避免了基于原出厂曲线造成的误判和漏判；对变压器油位进行预测，能及时发现缺油和满油风险缺陷，提前进行处理。

Description

用于金属波纹储油柜变压器的油位状态判断方法及系统

技术领域

本发明涉及电力工程及智能运检领域，具体涉及一种用于金属波纹储油柜变压器的油位状态判断方法及系统。

背景技术

电力变压器是电力系统的核心设备，一旦发生故障将造成不可估量的损失。绝大部分电力变压器均采用矿物油作为绝缘材料，因此在运行维护过程中开展对变压器油位的监测，确保内部有充足的绝缘油是保证变压器安全运行的关键。

变压器油位与变压器当前油温、变压器的储油柜形式等因素有关，金属波纹式储油柜由于其不需要呼吸器、维护工作量小，是当前使用范围较广的储油柜形式之一。目前对变压器油位的监视和判断主要是对变压器当前的油位进行巡视，并依据厂家的提供的油温油位曲线对当前油位是否符合标准进行判断。当前的判断主要存在以下问题：一是人员读取油位的随机误差较大，与运维人员的水平和责任心直接相关；二是厂家提供的油温油位曲线多选用通用曲线，与变压器的实际曲线相差甚远，容易导致误判或漏判；三是无法实时的对油位状态进行判断，时效性滞后。错误的判断变压器油位状态，可能导致变压器在低温、低负载时出现缺油或高温、高负载时出现喷油等严重后果。

因此，准确的判断变压器当前油位的状态对于包括金属波纹储油柜变压器在内的电力变压器的安全稳定运行具有重要意义。

发明内容

本发明要解决的技术问题：针对现有技术的上述问题，提供一种用于金属波纹储油柜变压器的油位状态判断方法及系统，本发明利用在线监测装置获取变压器的油位及油温，大幅减少了人工巡视工作量；通过数据拟合获取变压器当前的真实油温油位曲线，并在此基础上进行判断，避免了基于原出厂曲线造成的误判和漏判；对变压器油位进行预测，能及时发现缺油和满油风险缺陷，提前进行处理。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：

一种用于金属波纹储油柜变压器的油位状态判断方法，包括：

1)获取金属波纹储油柜变压器的多组实测油温、油位数据(T_i,H_i)，其中T_i为第i个实测油温，H_i为第i个实测油位；将实测油温、油位数据(T_i,H_i)拟合得到拟合曲线H；记录储油柜的最低油位指示H_min、最高油位指示H_max，获取金属波纹储油柜的油位刻度区间长度H₀＝H_max-H_min；

2)将金属波纹储油柜变压器的历史最低油温T_min通过拟合曲线H获取当前变压器状态下可能出现的最低油位H_l、历史最高油温T_max通过拟合曲线H获取当前变压器状态下可能出现的最高油位H_h；

3)根据最低油位H_l、最高油位H_h对金属波纹储油柜变压器进行缺油和满油评估以指导对金属波纹储油柜变压器进行补油或放油。

可选地，步骤1)中拟合得到拟合曲线H的函数表达式为H＝AT+B，其中H为油位，T为油温，A和B为拟合参数。

可选地，步骤3)包括：

3.1)根据最低油位H_l、油位刻度区间长度H₀计算缺油风险指数r₁，根据最高油位H_h、最大油位值H_max计算满油风险指数r₂；

3.2)根据缺油风险指数r₁、满油风险指数r₂对金属波纹储油柜变压器进行缺油和满油评估以指导对金属波纹储油柜变压器进行补油或放油。

可选地，步骤3.1)中根据最低油位H_l、油位刻度区间长度H₀计算缺油风险指数r₁的函数表达式为r₁＝H_l/H₀。

可选地，步骤3.1)中根据最高油位H_h、最大油位值H_max计算满油风险指数r₂的函数表达式为r₂＝H_h/H_max。

可选地，步骤3.2)包括：若缺油风险指数r₁满足r₁＞b，判定金属波纹储油柜变压器正常情况下缺油风险较低；若缺油风险指数r₁满足：a＜r₁≤b，判定金属波纹储油柜变压器正常情况下存在一定的缺油风险；若缺油风险指数r₁和最低油位H_l满足：r₁＜a且H_l＞H_min，判定金属波纹储油柜变压器正常情况下缺油风险较高；若最低油位H_l满足：H_l≤H_min，判定金属波纹储油柜变压器正常情况下缺油风险极高，需进行补油；若满油风险指数r₂满足：r₂＜c，判定金属波纹储油柜变压器正常情况下满油风险较低；若满油风险指数r₂满足：c≤r₂＜d，判定金属波纹储油柜变压器正常情况下存在一定满油风险；若满油风险指数r₂满足：d≤r₂＜1，判定金属波纹储油柜变压器正常情况下满油风险较高；若满油风险指数r₂满足：r₂≥1，判定金属波纹储油柜变压器正常情况下满油风险极高，需进行放油，且参数a、b、c、d的大小按照从小到大排序，H_min为金属波纹储油柜变压器的最小油位值。

可选地，参数a取值为0.1，参数b取值为0.2。

可选地，参数c取值为0.8，参数d取值为0.9。

此外，本发明还提供一种用于金属波纹储油柜变压器的油位状态判断系统，包括计算机设备，该计算机设备包括相互连接的微处理器和存储器，所述微处理器被编程或配置以执行所述用于金属波纹储油柜变压器的油位状态判断方法的步骤，或者所述存储器中存储有被编程或配置以执行所述用于金属波纹储油柜变压器的油位状态判断方法的计算机程序。

此外，本发明还提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质中存储有被编程或配置以执行所述用于金属波纹储油柜变压器的油位状态判断方法的计算机程序。

和现有技术相比，本发明具有下述优点：

1、本发明的检测输入数据为金属波纹储油柜变压器的多组实测油温、油位数据(T_i,H_i)，利用在线监测装置获取变压器的油位及油温，大幅减少了人工巡视工作量。

2、本发明通过将实测油温、油位数据(T_i,H_i)拟合得到拟合曲线H，利用计算机进行数据拟合获取变压器当前的真实油温油位曲线，并在此基础上进行判断，避免了基于原出厂曲线造成的误判和漏判。

3、本发明包括将金属波纹储油柜变压器的历史最低油温T_min通过拟合曲线H获取最低油位H_l、历史最高油温T_max通过拟合曲线H获取最高油位H_h；根据最低油位H_l、最高油位H_h对金属波纹储油柜变压器进行缺油和满油评估以指导对金属波纹储油柜变压器进行补油或放油，通过对变压器油位进行预测，能及时发现缺油和满油风险缺陷，提前进行处理。

附图说明

图1为本发明实施例方法的基本流程图。

图2为本发明实施例方法的详细流程图。

具体实施方式

如图1所示，本实施例用于金属波纹储油柜变压器的油位状态判断方法包括：

1)获取金属波纹储油柜变压器的多组实测油温、油位数据(T_i,H_i)，其中T_i为第i个实测油温，H_i为第i个实测油位；将实测油温、油位数据(T_i,H_i)拟合得到拟合曲线H；记录储油柜的最低油位指示H_min、最高油位指示H_max，获取金属波纹储油柜的油位刻度区间长度H₀＝H_max-H_min；

2)将金属波纹储油柜变压器的历史最低油温T_min通过拟合曲线H获取当前变压器状态下可能出现的最低油位H_l、历史最高油温T_max通过拟合曲线H获取当前变压器状态下可能出现的最高油位H_h；

3)根据最低油位H_l、最高油位H_h对金属波纹储油柜变压器进行缺油和满油评估以指导对金属波纹储油柜变压器进行补油或放油。

随着智能运检技术的发展，目前已有技术可以通过图像识别、压力监测等方法实现变压器油位的在线监测，同时也可实时监测变压器的油温，实时油位的判断，对于油温和油位的在线监测方法，本发明不做限定。本实施例用于金属波纹储油柜变压器的油位状态判断方法需要解决的技术问题是：基于油温、油位的在线监测结果，提出针对使用金属波纹储油柜的变压器油位的预测及评估，为提前预测变压器运行风险提供依据。

需要说明的是，本实施例对于获取金属波纹储油柜变压器的多组实测油温、油位数据(T_i,H_i)的在线监测装置不限定其具体原理，可以采用压力传感监测油位，也可采用图像识别技术识别油位表油位，油温可以采用变压器现有的温度计远传，只需保证监测结果符合相关行业技术标准要求即可。

作为一种可选的实施方式，本实施例步骤1)中获取金属波纹储油柜变压器的多组实测油温、油位数据(T_i,H_i)具体是指获取一定温度范围内变压器的油温、油位数据，一定温度范围是指要获取不同油温下的油位数据，且保证最低油温和最高油温之间有一定的温宽(一般不小于10℃)，数据组一般不小于10组，温度范围越宽、数据组越多，则状态预测越准。

本实施例中，步骤1)中拟合得到拟合曲线H的函数表达式为H＝AT+B，其中H为油位，T为油温，A和B为拟合参数。根据金属波纹储油柜的基本原理，通过理论计算和实验验证可得到油温与油位的关系为线性关系，因此在大量实际离散数据的基础上，采用线性拟合可得到最接近于当前真实情况的变压器油温油位曲线。本实施例中具体采用最小二乘法进行拟合得到拟合曲线H。

步骤2)中输入的历史最低油温T_min和历史最高油温T_max，可通过查阅运行记录或调用在线监测历史数据得到，历史最低油温T_min和历史最高油温T_max是指金属波纹储油柜变压器投运以来出现过的变最低及最高油温，若投运时间小于1年，可以同地区同型号的金属波纹储油柜变压器近似代替。将金属波纹储油柜变压器的历史最低油温T_min通过拟合曲线H获取当前变压器状态下可能出现的最低油位H_l、历史最高油温T_max通过拟合曲线H获取当前变压器状态下可能出现的最高油位H_h。

如图2所示，本实施例步骤3)包括：

3.1)根据最低油位H_l、油位刻度区间长度H₀计算缺油风险指数r₁，根据最高油位H_h、最大油位值H_max计算满油风险指数r₂；

3.2)根据缺油风险指数r₁、满油风险指数r₂对金属波纹储油柜变压器进行缺油和满油评估以指导对金属波纹储油柜变压器进行补油或放油。

本实施例中，步骤3.1)中根据最低油位H_l、油位刻度区间长度H₀计算缺油风险指数r₁的函数表达式为r₁＝H_l/H₀。

本实施例中，步骤3.1)中根据最高油位H_h、最大油位值H_max计算满油风险指数r₂的函数表达式为r₂＝H_h/H_max。

其中，最大油位值H_max为金属波纹储油柜变压器的设备参数，可通过金属波纹储油柜变压器的储油柜上读取(储油柜上能显示的最大油位刻度值)，此外还可以读取最小油位值H_min(储油柜上能显示的最小油位刻度值)，根据最大油位值H_max减去最小油位值H_min的结果即为金属波纹储油柜变压器的油位刻度区间长度H₀。

如图2所示，步骤3.2)包括：若缺油风险指数r₁满足r₁＞b，判定金属波纹储油柜变压器正常情况下缺油风险较低；若缺油风险指数r₁满足：a＜r₁≤b，判定金属波纹储油柜变压器正常情况下存在一定的缺油风险；若缺油风险指数r₁和最低油位H_l满足：r₁＜a且H_l＞H_min，判定金属波纹储油柜变压器正常情况下缺油风险较高；若最低油位H_l满足：H_l≤H_min，判定金属波纹储油柜变压器正常情况下缺油风险极高，需进行补油；若满油风险指数r₂满足：r₂＜c，判定金属波纹储油柜变压器正常情况下满油风险较低；若满油风险指数r₂满足：c≤r₂＜d，判定金属波纹储油柜变压器正常情况下存在一定满油风险；若满油风险指数r₂满足：d≤r₂＜1，判定金属波纹储油柜变压器正常情况下满油风险较高；若满油风险指数r₂满足：r₂≥1，判定金属波纹储油柜变压器正常情况下满油风险极高，需进行放油，且参数a、b、c、d的大小按照从小到大排序，H_min为金属波纹储油柜变压器的最小油位值。

作为一种可选的实施方式，本实施例中参数a取值为0.1，参数b取值为0.2。若r₁＞0.2，表示变压器正常情况下缺油风险较低；若0.1＜r₁≤0.2，表示变压器正常情况下存在一定的缺油风险；若r₁＜0.1且H_l＞H_min，表示变压器正常情况下缺油风险较高；若H_l≤H_min，表示变压器正常情况下缺油风险极高，应及时进行补油。

作为一种可选的实施方式，本实施例中参数c取值为0.8，参数d取值为0.9。若r₂＜0.8，表示变压器正常情况下满油风险较低；若0.8≤r₂＜0.9，表示变压器正常情况下存在一定满油风险；若0.9≤r₂＜1，表示变压器正常情况下满油风险较高；若r₂≥1，表示变压器正常情况下满油风险极高，应适当放油。

综上所述，本实施例用于金属波纹储油柜变压器的油位状态判断方法利用在线监测结果，通过最小二乘法对当前状态下的油温油位曲线进行拟合，获取变压器的真实油温油位曲线；根据历史的油温预测变压器可能出现的最低和最高油位；在此基础上对变压器的缺油和满油风险进行评估，从而有效指导现场对变压器进行补油或放油。利用在线监测装置获取变压器的油位及油温，大幅减少了人工巡视工作量；通过数据拟合获取变压器当前的真实油温油位曲线，并在此基础上进行判断，避免了基于原出厂曲线造成的误判和漏判；对变压器油位进行预测，能及时发现缺油和满油风险缺陷，提前进行处理。

此外，本实施例还提供一种用于金属波纹储油柜变压器的油位状态判断系统，包括计算机设备，该计算机设备包括相互连接的微处理器和存储器，所述微处理器被编程或配置以执行前述用于金属波纹储油柜变压器的油位状态判断方法的步骤，或者所述存储器中存储有被编程或配置以执行前述用于金属波纹储油柜变压器的油位状态判断方法的计算机程序。

此外，本实施例还提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质中存储有被编程或配置以执行前述用于金属波纹储油柜变压器的油位状态判断方法的计算机程序。

本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可读存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种用于金属波纹储油柜变压器的油位状态判断方法，其特征在于，包括：

1)获取金属波纹储油柜变压器的多组实测油温、油位数据(T_i,H_i)，其中T_i为第i个实测油温，H_i为第i个实测油位；将实测油温、油位数据(T_i,H_i)拟合得到拟合曲线H；记录金属波纹储油柜的最低油位指示H_min、最高油位指示H_max，获取金属波纹储油柜的油位刻度区间长度H₀＝H_max-H_min；

2)将金属波纹储油柜变压器的历史最低油温T_min通过拟合曲线H获取当前变压器状态下可能出现的最低油位H_l、历史最高油温T_max通过拟合曲线H获取当前变压器状态下可能出现的最高油位H_h；

3)根据最低油位H_l、最高油位H_h对金属波纹储油柜变压器进行缺油和满油评估以指导对金属波纹储油柜变压器进行补油或放油，包括：3.1)根据最低油位H_l、油位刻度区间长度H₀，利用函数表达式r₁＝H_l/H₀计算缺油风险指数r₁，根据最高油位H_h、最大油位值H_max，利用函数表达式r₂＝H_h/H_max计算满油风险指数r₂；3.2)根据缺油风险指数r₁、满油风险指数r₂对金属波纹储油柜变压器进行缺油和满油评估以指导对金属波纹储油柜变压器进行补油或放油：若缺油风险指数r₁满足r₁＞b，判定金属波纹储油柜变压器正常情况下缺油风险较低；若缺油风险指数r₁满足：a＜r₁≤b，判定金属波纹储油柜变压器正常情况下存在一定的缺油风险；若缺油风险指数r₁和最低油位H_l满足：r₁＜a且H_l＞H_min，判定金属波纹储油柜变压器正常情况下缺油风险较高；若最低油位H_l满足：H_l≤H_min，判定金属波纹储油柜变压器正常情况下缺油风险极高，需进行补油；若满油风险指数r₂满足：r₂＜c，判定金属波纹储油柜变压器正常情况下满油风险较低；若满油风险指数r₂满足：c≤r₂＜d，判定金属波纹储油柜变压器正常情况下存在一定满油风险；若满油风险指数r₂满足：d≤r₂＜1，判定金属波纹储油柜变压器正常情况下满油风险较高；若满油风险指数r₂满足：r₂≥1，判定金属波纹储油柜变压器正常情况下满油风险极高，需进行放油，其中a、b、c、d为小于1的参数，且参数a、b、c、d的大小按照从小到大排序，H_min为金属波纹储油柜变压器的最小油位值。

2.根据权利要求1所述的用于金属波纹储油柜变压器的油位状态判断方法，其特征在于，步骤1)中拟合得到拟合曲线H的函数表达式为H＝AT+B，其中H为油位，T为油温，A和B为拟合参数。

3.根据权利要求1所述的用于金属波纹储油柜变压器的油位状态判断方法，其特征在于，参数a取值为0.1，参数b取值为0.2。

4.根据权利要求1所述的用于金属波纹储油柜变压器的油位状态判断方法，其特征在于，参数c取值为0.8，参数d取值为0.9。

5.一种用于金属波纹储油柜变压器的油位状态判断系统，包括计算机设备，该计算机设备包括相互连接的微处理器和存储器，其特征在于，所述微处理器被编程或配置以执行权利要求1～4中任意一项所述用于金属波纹储油柜变压器的油位状态判断方法的步骤，或者所述存储器中存储有被编程或配置以执行权利要求1～4中任意一项所述用于金属波纹储油柜变压器的油位状态判断方法的计算机程序。

6.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质中存储有被编程或配置以执行权利要求1～4中任意一项所述用于金属波纹储油柜变压器的油位状态判断方法的计算机程序。

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