CN112461331A - 基于油压油密检测的变压器真实油位检测装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了基于油压油密检测的变压器真实油位检测装置及方法，所述检测装置包括油压油密采样阀、放大处理模块、A/D转换模块、中央控制模块和显示模块；所述油压油密采样阀用于采集放油管底部的油压信号和油密信号；所述放大处理模块与油压油密采样阀通信连接，用于接收油压信号和油密信号，并对油压信号和油密信号进行滤波放大处理；所述A/D转换模块与放大处理模块通信连接，用于将油压信号和油密信号进行A/D转换；所述中央控制模块与A/D转换模块通信连接，所述中央控制模块用于计算变压器油位；所述显示模块与中央控制模块通信连接，用于实时显示变压器油位。本发明解决了现有油位指示装置不能真实反映储油柜油位的问题。
Description
技术领域
本发明涉及电气设备技术领域，具体涉及基于油压油密检测的变压器真实油位检测装置及方法。
背景技术
变压器油是变压器中起到冷却与绝缘作用的重要组成部分，油位的高低影响到变压器的安全运行。变压器的油位指示装置是变压器的重要非电量保护装置之一，为油位报警的必要配置。目前，油位指示装置主要包括传统油位计和红外测温成像法。
油浸式变压器上配置的传统油位计(管式油位计和指针式油位计)常常发生会因为其表计卡涩、浮球漏油、胶囊褶皱、胶囊破损等情况导致无法显示真实油位情况，油浸式变压器上配置的传统油位计在现场不停电的情况下缺少有效的计量校验手段，一旦油位计故障失效，将引起“假油位”现象。“假油位”现象会导致巡检人员错判油位，一方面会造成不必要的停电补放油检修，另一方面会延误油位异常缺陷的发现，严重危害变压器及电网的安全运行。
红外测温成像法，其通过温度分布来确定储油柜油位的真实高度，该方法操作安全方便，但测量结果易受环境温度、气象条件和观察视角的影响，有些情况下无法进行准确判断。
发明内容
本发明的目的在于提供基于油压油密检测的变压器真实油位检测装置，解决现有油位指示装置不能真实反映储油柜油位的问题。
此外，本发明还提供基于上述检测装置的检测方法。
本发明通过下述技术方案实现：
基于油压油密检测的变压器真实油位检测装置，包括油压油密采样阀、放大处理模块、A/D转换模块、中央控制模块和显示模块；
所述油压油密采样阀安装在放油管底部的法兰盘上，所述油压油密采样阀与放油管连通，所述油压油密采样阀用于采集放油管底部的油压信号和油密信号；
所述放大处理模块与油压油密采样阀通信连接，用于接收油压信号和油密信号，并对油压信号和油密信号进行滤波放大处理；
所述A/D转换模块与放大处理模块通信连接，用于将油压信号和油密信号进行A/D转换；
所述中央控制模块与A/D转换模块通信连接，所述中央控制模块内存储有变压器油位计算模型，所述中央控制模块接收到经过A/D转换后的油压信号和油密信号后，调用变压器油位计算模型计算变压器油位；
所述显示模块与中央控制模块通信连接，用于实时显示变压器油位。
本发明所述油压油密采样阀具有较高的检测灵敏度和抗干扰性能的优点，能够避免红外测温成像法的测量结果易受环境温度、气象条件和观察视角的影响；同时能够避免油位计的测量不准确性。
本发明所述油压油密采样阀为可拆卸式结构，便于更换安装。
综上，本发明采用油压油密采样阀进行采样，具有较高的检测灵敏度和抗干扰性能，而且安装方便，可实现变压器不停电检测，安全风险低、成本低；适用于所有类型油浸式变压器真实油位的精确测量。解决了现有油位指示装置不能真实反映储油柜油位的问题。
进一步地，油压油密采样阀包括壳体，所述壳体的顶部为开口端，所述壳体的开口端与法兰盘可拆卸式连接，所述壳体内设置有油压传感器和油密传感器，所述油压传感器和油密传感器均与放大处理模块通信连接。
进一步地，壳体与法兰盘之间采用螺栓连接；所述壳体与法兰盘之间设置有密封圈。
进一步地，油压传感器采用扩散硅压力变送器结构，检测精度为0.05％级；所述油密传感器采用超声波换能器，频率为2Mhz。
进一步地，油压油密采样阀通过屏蔽电缆与放大处理模块通信连接。
进一步地，放大处理模块的工作频带为1MHz～5MHz，放大增益为50dB。
进一步地，还包括与中央控制模块通信连接的指纹曲线数据库，所述指纹曲线数据库存储有不同类型变压器的以油压、油密和油位构成的曲线图。
本发明测量装置内部油位-油压-油密指纹数据库选取40℃曲线数据。变压器油的热障冷缩系数为0.07％，在温差10℃时，变压器油体积变化率为0.7％，相应的变压器油密度变化率为-0.7％。测量时，通过输入变压器油温信息进行测量数据温度转换，通过查表(指纹曲线数据库)测出变压器真实油位，掌握设备实际运行状态信息。同时记录变压器油同温度下体积变化情况，为主变状态评价提供必要的数据支撑。
指纹曲线数据库与上述变压器油位计算模型是独立的。上述变压器油位计算模型可直接计算出真实油位；而指纹曲线数据库中是提前录入了设备在40℃时，油位、油压、油密标准曲线，通过数值比对，得出变压器真实油位。
这两种方法可以看成：一种是计算法；一种是查表法。
进一步地，还包括与中央控制模块通信连接的存储模块和报警模块；
所述存储模块用于存储实时的油压信号和油密信号以及对应的油位；
所述报警模块用于当所计算油位在油位合理范围之外时发出警报。
进一步地，显示模块为LED显示屏。
基于油压油密检测的变压器真实油位检测装置的检测方法，包括以下步骤：
S1、将油压油密采样阀安装在放油管底部的法兰盘上，并将油压油密采样阀与放大处理模块通信连接；
S2、油压油密采样阀实时采集放油管底部的油压信号和油密信号；
S3、油压信号和油密信号依次经过放大处理模块和A/D转换模块进行滤波放大处理、A/D转换后输入中央控制模块；
S4、中央控制模块接收到A/D转换模块输入的油压信号和油密信号后，调用变压器油位计算模型计算变压器油位，并将计算结果反馈在显示模块上。
本发明与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：
1、本发明采用油压油密采样阀进行采样，具有较高的检测灵敏度和抗干扰性能，而且安装方便，可实现变压器不停电检测，安全风险低、成本低。
2、适用于所有类型油浸式变压器真实油位的精确测量。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明实施例的限定。在附图中：
图1为油压油密采样阀安装于放油管底部的结构示意图；
图2为本发明检测的原理框图。
附图中标记及对应的零部件名称：
1-放油管，2-法兰盘，3-壳体，4-油压传感器，5-油密传感器。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本发明作进一步的详细说明，本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明，并不作为对本发明的限定。
实施例1：
如图1-图2所示，基于油压油密检测的变压器真实油位检测装置，包括油压油密采样阀、放大处理模块、A/D转换模块、中央控制模块和显示模块；
所述油压油密采样阀安装在放油管1底部的法兰盘2上，所述油压油密采样阀与放油管1连通，所述油压油密采样阀包括壳体3，所述壳体3的顶部为开口端，所述壳体3的开口端与法兰盘2之间通过螺栓连接，所述壳体3与法兰盘2之间设置有密封圈，所述壳体3内设置有油压传感器4和油密传感器5，所述油压传感器4和油密传感器5均通过屏蔽电缆与放大处理模块通信连接，所述油压传感器4和油密传感器5分别用于采集放油管1底部的油压信号和油密信号；
所述放大处理模块与油压油密采样阀通信连接，用于接收油压信号和油密信号，并对油压信号和油密信号进行滤波放大处理；
所述A/D转换模块与放大处理模块通信连接，用于将油压信号和油密信号进行A/D转换；
所述中央控制模块与A/D转换模块通信连接，所述中央控制模块内存储有变压器油位计算模型，所述中央控制模块接收到经过A/D转换后的油压信号和油密信号后，调用变压器油位计算模型计算变压器油位；
所述显示模块与中央控制模块通信连接，用于实时显示变压器油位。
在本实施例中，所述油压传感器4采用扩散硅压力变送器结构，检测精度为0.05％级；所述油密传感器5采用超声波换能器，频率为2Mhz；所述放大处理模块的工作频带为1MHz～5MHz，放大增益为50dB，所述显示模块为LED显示屏。
本实施例所述变压器油位计算模型如下：
式中，h为变压器油位，p为放油管底端的油压强，ρ为放油管底端的油密度。
H为油柱高度，通过H＝ρg/p，可直接计算出油柱高度。同样的，不同变压器，大小形状均有差异，不同的油柱高度对应油位h是不同的，h＝f(H)，这个函数是基于变压器本身参数来确定的。
不同条件下，压传感器4和油密传感器5会输出不同的模拟信号，根据上述计算模型可获得不同的油位。
上述计算模型的原理为：当变压器油位发生变化时，储油柜放油管底部位置变压器油压、油密会发生一定的变化。对于固定结构的变压器，必然存在上述所示的函数；上述函数的获取是基于一定结构变压器获得的。
密度传感器采用超声波式超声波换能器，压电晶片选择2Mhz频率；
压强传感器采用扩散硅压力变送器结构，检测精度0.05％级。
本实施例的检测方法包括以下步骤：
S1、将油压油密采样阀安装在放油管1底部的法兰盘2上，并将油压油密采样阀与放大处理模块通信连接；
S2、油压油密采样阀实时采集放油管1底部的油压信号和油密信号；
S3、油压信号和油密信号依次经过放大处理模块和A/D转换模块进行滤波放大处理、A/D转换后输入中央控制模块；
S4、中央控制模块接收到A/D转换模块输入的油压信号和油密信号后，调用变压器油位计算模型计算变压器油位，并将计算结果反馈在显示模块上。
在本实施例中，通过在放油管底部安装油压油密采样阀，用于实时采集放油管底部的油压信号和油密信号，采集的油压信号和油密信号依次进行滤波放大处理、A/D转换后，在中央控制模块计算获得变压器真实油位，同时还可将该油位折算到储油柜油位计表盘刻度，实现油位计的校验，采用油压油密采样阀进行采样，具有较高的检测灵敏度和抗干扰性能，而且安装方便，可实现变压器不停电检测，安全风险低、成本低。适用于所有类型油浸式变压器真实油位的精确测量。
实施例2：
如图1-图2所示，本实施例基于实施例1，还包括与中央控制模块通信连接的指纹曲线数据库，所述指纹曲线数据库存储有不同类型变压器的以油压、油密和油位构成的曲线图。
本实施例的油位-油压-油密指纹数据库选取40℃曲线数据。变压器油的热障冷缩系数为0.07％，在温差10℃时，变压器油体积变化率为0.7％，相应的变压器油密度变化率为-0.7％。测量时，通过输入变压器油温信息进行测量数据温度转换，通过查表(指纹曲线数据库)测出变压器真实油位，掌握设备实际运行状态信息。同时记录变压器油同温度下体积变化情况，为主变状态评价提供必要的数据支撑。
在本实施例中，通过温度转化，将实测数据与变压器油位指纹数据库进行比对，进一步判断出变压器的真实油位。
指纹曲线数据库与上述变压器油位计算模型是独立的。上述变压器油位计算模型可直接计算出真实油位；而指纹曲线数据库中是提前录入了设备在40℃时，油位、油压、油密标准曲线，通过数值比对，得出变压器真实油位。
这两种方法可以看成：一种是计算法；一种是查表法。
实施例3：
如图1-图2所示，本实施例基于实施例1，还包括与中央控制模块通信连接的存储模块和报警模块；
所述存储模块用于存储实时的油压信号和油密信号以及对应的油位；
所述报警模块用于当所计算油位在油位合理范围之外时发出警报，具体地，在中央控制模块内设置有油位的上限值和下限值，当计算的油位高于上限值或低于下限值时，发出报警信号。
在本实施例中，主要针对油位异常作出相应决策：当所计算油位在油位合理范围之外时，不足，说明变压器严重缺油，需立即停电补油以避免设备损坏；超出，说明变压器呼吸系统不畅，变压器呼吸器堵塞导致了内部压力异常增大，需要立即处理该类型缺陷。
以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.基于油压油密检测的变压器真实油位检测装置，其特征在于，包括油压油密采样阀、放大处理模块、A/D转换模块、中央控制模块和显示模块；
所述油压油密采样阀安装在放油管(1)底部的法兰盘(2)上，所述油压油密采样阀与放油管(1)连通，所述油压油密采样阀用于采集放油管(1)底部的油压信号和油密信号；
所述放大处理模块与油压油密采样阀通信连接，用于接收油压信号和油密信号，并对油压信号和油密信号进行滤波放大处理；
所述A/D转换模块与放大处理模块通信连接，用于将油压信号和油密信号进行A/D转换；
所述中央控制模块与A/D转换模块通信连接，所述中央控制模块内存储有变压器油位计算模型，所述中央控制模块接收到经过A/D转换后的油压信号和油密信号后，调用变压器油位计算模型计算变压器油位；
所述显示模块与中央控制模块通信连接，用于实时显示变压器油位。
2.根据权利要求1所述的基于油压油密检测的变压器真实油位检测装置，其特征在于，所述油压油密采样阀包括壳体(3)，所述壳体(3)的顶部为开口端，所述壳体(3)的开口端与法兰盘(2)可拆卸式连接，所述壳体(3)内设置有油压传感器(4)和油密传感器(5)，所述油压传感器(4)和油密传感器(5)均与放大处理模块通信连接。
3.根据权利要求2所述的基于油压油密检测的变压器真实油位检测装置，其特征在于，所述壳体(3)与法兰盘(2)之间采用螺栓连接；所述壳体(3)与法兰盘(2)之间设置有密封圈。
4.根据权利要求2所述的基于油压油密检测的变压器真实油位检测装置，其特征在于，所述油压传感器(4)采用扩散硅压力变送器结构，检测精度为0.05％级；所述油密传感器(5)采用超声波换能器，频率为2Mhz。
5.根据权利要求1所述的基于油压油密检测的变压器真实油位检测装置，其特征在于，所述油压油密采样阀通过屏蔽电缆与放大处理模块通信连接。
6.根据权利要求1所述的基于油压油密检测的变压器真实油位检测装置，其特征在于，所述放大处理模块的工作频带为1MHz～5MHz，放大增益为50dB。
7.根据权利要求1所述的基于油压油密检测的变压器真实油位检测装置，其特征在于，还包括与中央控制模块通信连接的指纹曲线数据库，所述指纹曲线数据库存储有不同类型变压器的以油压、油密和油位构成的曲线图。
8.根据权利要求1所述的基于油压油密检测的变压器真实油位检测装置，其特征在于，还包括与中央控制模块通信连接的存储模块和报警模块；
所述存储模块用于存储实时的油压信号和油密信号以及对应的油位；
所述报警模块用于当所计算油位在油位合理范围之外时发出警报。
9.根据权利要求1-8任一项所述的基于油压油密检测的变压器真实油位检测装置，其特征在于，所述显示模块为LED显示屏。
10.基于权利要求1-9任一项所述的基于油压油密检测的变压器真实油位检测装置的检测方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、将油压油密采样阀安装在放油管(1)底部的法兰盘(2)上，并将油压油密采样阀与放大处理模块通信连接；
S2、油压油密采样阀实时采集放油管(1)底部的油压信号和油密信号；
S3、油压信号和油密信号依次经过放大处理模块和A/D转换模块进行滤波放大处理、A/D转换后输入中央控制模块；
S4、中央控制模块接收到A/D转换模块输入的油压信号和油密信号后，调用变压器油位计算模型计算变压器油位，并将计算结果反馈在显示模块上。
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