CN112747804A - 光电式非接触电力变压器油枕油位监测装置及方法 - Google Patents
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Abstract
一种光电式非接触电力变压器油枕油位监测装置及方法，通过胶囊与胶囊法兰连接密封，激光测距传感器与胶囊法兰连接，激光感应头位于胶囊内，排气管与胶囊联通，胶囊位于油枕内自由悬浮，当油枕油位发生变化时胶囊排气或进气，胶囊底部与胶囊法兰之间的距离发生变化，通过激光测距传感器将测得的该变化数据实时传输至监控系统。本发明克服了原传统油枕表计测量油位不能达到实时监测，测量数据误差大，不能自动诊断和判断故障的问题，具有结构简单，在不与变压器油直接接触的情况下测量油位，测量数据真实可靠，实时监测，自动诊断或判断故障，操作简单方便的特点。
Description
技术领域
本发明属于变压器监测技术领域，涉及一种光电式非接触电力变压器油枕油位监测装置及方法。
背景技术
电力系统的高压及超高压电力变压器都是油浸式变压器，变压器绝缘油具有散热及绝缘的重要作用，绝缘油发生大量泄漏或油枕胶囊破裂会导致变压器铁心线圈暴露在空气中或绝缘油受潮等，将造成电力变压器绝缘损坏、燃烧爆炸等严重后果。通过监视与变压器本体相连油枕的油位变化是判断变压器油量是否漏油及是否存在内部故障的重要手段，也是电力变压器日常巡检和检修工作的主要内容之一。
现有的变压器油位是通过油枕内浮子带动外部机械指针式表计进行指示，其缺点是：
机械式油位表计仅能指示相对油位高度，现场依靠目测观察，没有数据输出，不能接入智能化监控系统，无法实现变压器油位实时监控；
机械式油位表精度低，不能精确量化反映变压器油枕的油位变化，不利于实现变压器缓慢漏油、油枕胶囊破裂等异常状态的早期监测；
由于高压电力变压器故障发展迅速，而变压器油位受运维人员巡检周期限制，不能及时发现设备异常，实际无法起到提前预控设备重大缺陷的作用；
浮子与油位指示表计必须安装于油枕油箱底部，通过开孔将机械动作传导到指示表计，在长期运行后易发生密封老化、变压器绝缘油泄漏；
浮子容易被油枕柔性的胶囊裹住，导致无法上下浮动，造成油位指示失真；
浮子长期运行，易发生连杆断裂、浮子漏油失去浮力，造成表计不能正常指示油位，或刺破胶囊造成绝缘油受潮的风险；
机械式油位表须安装在高于变压器的油枕上，大型电力变压器上距离地面5-6米以上，运行人员巡检时，通过目视难以准确读出精确度数，无法与历史同期运行情况进行精确量化比较。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种光电式非接触电力变压器油枕油位监测装置及方法，结构简洁可靠，采用胶囊与胶囊法兰连接密封，激光测距传感器与胶囊法兰连接，激光感应头位于胶囊内，排气管与胶囊联通，胶囊位于油枕内自由悬浮，当油枕油位发生变化时胶囊排气或进气，胶囊底部与胶囊法兰之间的距离发生变化，激光测距传感器将测得的该变化数据实时传输至监控系统，在不与变压器油直接接触的情况下测量油位，测量数据真实可靠，可进行连续实时监测，操作简单方便。
为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：一种光电式非接触电力变压器油枕油位监测装置，它包括与胶囊法兰连接的激光测距传感器和排气管，以及与胶囊法兰连接的胶囊，排气管与胶囊连通，胶囊内充满空气，激光测距传感器的激光感应头位于胶囊内，激光感应头发出的激光竖直朝向胶囊的底部；当胶囊排气或进气时，激光测距传感器测量胶囊底部的高度变化，并将数据传输至监控系统。
所述胶囊位于油枕内，自由漂浮于油面上，胶囊法兰与油枕法兰配合密封。
所述油枕内的油温发生变化时，胶囊内的空气从排气管排出或吸入，胶囊底部与胶囊法兰之间的距离发生变化。
所述胶囊底部至胶囊法兰下侧面的高度为H，油枕内的油面高度为X，油枕腔体底部至胶囊法兰下侧面的距离为D，则X=D-H，当X发生变化时，则H相应发生变化，随即被激光测距传感器所测得。
所述激光测距传感器通过有线或无线将数据传输给监控系统。
所述激光测距传感器测得的数值超出监控系统设定的数值时，则监控系统发出报警。
如上所述的光电式非接触电力变压器油枕油位监测装置的监测方法，它包括如下步骤：
S1，安装胶激光测距传感器，将激光测距传感器安装在胶囊法兰上与其密封，激光测距传感器的激光感应头位于胶囊内与胶囊垂直；激光测距传感器与监控系统电气连接；
S2，安装排气管，将排气管一端与胶囊法兰连接，另一端与空气过滤器连接；
S3，安装胶囊，将胶囊置于油枕内，胶囊的端口与已安装好排气管和传感器的胶囊法兰的下侧面连接密封，在将胶囊法兰与油枕法兰连接密封；
S4，充气，从空气过滤器向排气管冲入微正压干燥空气，干燥空气沿排气管进入到胶囊内，使胶囊充分展开漂浮在油枕内的油面上后停止充气；
S5，监测，当变压器工况发生变化，油温升高或降低时，油枕内的油位发生变化，此时，胶囊内的空气从排气管排出，或者新鲜空气从排气管进入胶囊内，胶囊底部离胶囊法兰之间的距离发生变化，激光测距传感器将测得该变化的数值传输至监测系统，实时显示在监控系统中；当该数值超出监测系统设定值时，监控系统报警。
一种光电式非接触电力变压器油枕油位监测装置，它包括与胶囊法兰连接的激光测距传感器和排气管，以及与胶囊法兰连接的胶囊，排气管与胶囊连通，胶囊内充满空气，激光测距传感器的激光感应头位于胶囊内，激光感应头发出的激光竖直朝向胶囊的底部；当胶囊排气或进气时，激光测距传感器测量胶囊底部的高度变化，并将数据传输至监控系统。简单方便，通过胶囊与胶囊法兰连接密封，激光测距传感器与胶囊法兰连接，激光感应头位于胶囊内，排气管与胶囊联通，胶囊位于油枕内自由悬浮，当胶囊排气或进气时，油位发生变化，胶囊底部于胶囊法兰之间的距离发生变化，通过激光测距传感器将测得的该变化数据实时传输至监控系统，在不与变压器油直接接触的情况下测量油位，测量数据真实可靠，可进行连续实时监测，操作简单方便。
在优选的方案中，胶囊位于油枕内，自由漂浮于油面上，胶囊法兰与油枕法兰配合密封。结构简单，安装时，胶囊位于油枕内，避免了采用机械表计或连通器监测油位时需要在油枕油位线下部开孔，造成老化或油渗漏风险，有效保护保护胶囊，避免老化或被硬物刺破；消除了油枕漏油和胶囊呼吸时体积变化对机械表计干扰的影响，监测数据真实可靠；该结构使得变压器油不与油枕外部的空气接触。
在优选的方案中，油枕内的油温发生变化时，胶囊内的空气从排气管排出，胶囊底部与胶囊法兰之间的距离发生变化。结构简单，在油温发生变化时，油位相应发生变化，油位发生变化时胶囊底部与胶囊法兰之间的距离发生变化。
在优选的方案中，胶囊底部至胶囊法兰下侧面的高度为H，油枕内的油面高度为X，油枕腔体底部至胶囊法兰下侧面的距离为D，则X=D-H，当X发生变化时，则H相应发生变化，随即被激光测距传感器所测得。原理简单清晰，使用时，油枕腔体底部至胶囊法兰下侧面的距离为D，该数值为固定数值，在油面高度X不发生变化时，则H值不发生变化；H值由激光测距传感器所测得，测量方法可精确检测到油枕±0.1毫米以上精度的油位变化，检测精度较现有机械式表计提高十倍以上，为量化分析变压器健康状态提供数据支撑。
在优选的方案中，激光测距传感器通过有线或无线将数据传输给监控系统。结构简单，使用时，根据激光测距传感器可根据监测系统布线要求，采用有线或无线形式实现数据传输，可灵活选择。
在优选的方案中，激光测距传感器测得的数值超出监控系统设定的数值时，则监控系统发出报警。结构简单，使用时，激光测距传感器测得的数值，也即是油位发生变化的真实数值，当该数值超出监控系统设定的数值时，意味着变压器存在漏油现象或运行状态异常，通过报警及时提醒，实现自动诊断或判断故障。
在优选的方案中，如上光电式非接触电力变压器油枕油位监测装置的监测方法，它包括如下步骤：
S1，安装胶激光测距传感器，将激光测距传感器安装在胶囊法兰上与其密封，激光测距传感器的激光感应头位于胶囊内与胶囊垂直；激光测距传感器与监控系统电气连接；
S2，安装排气管，将排气管一端与胶囊法兰连接，另一端与空气过滤器连接；
S3，安装胶囊，将胶囊置于油枕内，胶囊的端口与已安装好排气管和传感器的胶囊法兰的下侧面连接密封，在将胶囊法兰与油枕法兰连接密封；
S4，充气，从空气过滤器向排气管冲入微正压干燥空气，干燥空气沿排气管进入到胶囊内，使胶囊充分展开漂浮在油枕内的油面上后停止充气；
S5，监测，当变压器工况发生变化，油温升高或降低时，油枕内的油位发生变化，此时，胶囊内的空气从排气管排出，或者新鲜空气从排气管进入胶囊内，胶囊底部离胶囊法兰之间的距离发生变化，激光测距传感器将测得该变化的数值传输至监测系统，实时显示在监控系统中；当该数值超出监测系统设定值时，监控系统报警。该方法不仅可以对旧变压器进行改造，且改造方便快捷，队员结构影响较小，实现了对变压器油枕油位实时监测，减小了传统表计油位读取指针数据的误差，实现自动诊断或判断故障，且在故障发生时即刻报警。
一种光电式非接触电力变压器油枕油位监测装置及方法，通过胶囊与胶囊法兰连接密封，激光测距传感器与胶囊法兰连接，激光感应头位于胶囊内，排气管与胶囊联通，胶囊位于油枕内自由悬浮，当胶囊排气或进气时，油位发生变化，胶囊底部与胶囊法兰之间的距离发生变化，通过激光测距传感器将测得的该变化数据实时传输至监控系统。本发明克服了原传统机械式油枕表计测量油位依赖人工读数，数据误差大且间隔较长，不能自动诊断和判断故障的问题，具有结构简洁，在不与变压器油直接接触的情况下测量油位，测量数据真实可靠，实时监测，自动诊断或判断故障，操作简单方便的特点。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明：
图1为本发明的结构示意图。
图2为本发明的安装示意图。
图3为本发明的使用状态图。
图4为本发明油位检测信息传递流程图。
图中：胶囊法兰1，激光测距传感器2，排气管3，胶囊4。
具体实施方式
如图1~图4中，一种光电式非接触电力变压器油枕油位监测装置，它包括与胶囊法兰1连接的激光测距传感器2和排气管3，以及与胶囊法兰1连接的胶囊4，排气管3与胶囊4连通，胶囊4内充满空气，激光测距传感器2的激光感应头位于胶囊4内，激光感应头发出的激光竖直朝向胶囊4的底部；当胶囊4排气或进气时，激光测距传感器2测量胶囊4底部的高度变化，并将数据传输至监控系统。简单方便，通过胶囊4与胶囊法兰1连接密封，激光测距传感器2与胶囊法兰1连接，激光感应头位于胶囊4内，排气管3与胶囊4联通，胶囊4位于油枕内自由悬浮，当胶囊4排气或进气时，油位发生变化，胶囊4底部于胶囊法兰1之间的距离发生变化，通过激光测距传感器2将测得的该变化数据实时传输至监控系统，在不与变压器油直接接触的情况下测量油位，测量数据真实可靠，实时监测，操作简单方便。
优选的方案中，所述胶囊4位于油枕内，自由漂浮于油面上，胶囊法兰1与油枕法兰配合密封。结构简单，安装时，胶囊4位于油枕内，避免了采用联通器或机械表计监测时需要在油枕油位线下部开孔，造成油枕胶囊老化或绝缘油渗漏风险，有效保护保护胶囊4，避免老化或被硬物刺破；消除了油枕漏油和胶囊呼吸时体积变化对机械表计干扰的影响，监测数据真实可靠；该结构使得变压器油不与油枕外部的空气接触。
优选的方案中，所述油枕内的油温发生变化时，胶囊4内的空气从排气管3排出，胶囊4底部与胶囊法兰1之间的距离发生变化。结构简单，在油温发生变化时，油位相应发生变化，油位发生变化时胶囊4底部与胶囊法兰1之间的距离发生变化。
优选地，影响变压器油枕油位变化的情况主要包括变压器漏油、变压器负荷发生变化、变压器内部故障及变压器环境温度变化。本方案均可对以上原因引起的油位变化进行精确、实时监测。
优选的方案中，所述胶囊4底部至胶囊法兰1下侧面的高度为H，油枕内的油面高度为X，油枕腔体底部至胶囊法兰1下侧面的距离为D，则X=D-H，当X发生变化时，则H相应发生变化，随即被激光测距传感器2所测得。结构简单，使用时，油枕腔体底部至胶囊法兰1下侧面的距离为D，该数值为固定数值，在油面高度X不发生变化时，则H值不发生变化；H值由激光测距传感器2所测得，测量方法可精确检测到油枕±0.1毫米以上的油位变化，检测精度较现有机械式表计提高十倍以上，为量化分析变压器健康状态提供数据支撑。
优选的方案中，所述激光测距传感器2通过有线或无线将数据传输给监控系统。结构简单，使用时，根据激光测距传感器2根据监测系统布线情况，可采用有线或无线形式实现数据传输，可灵活选择。
优选的方案中，所述激光测距传感器2测得的数值超出监控系统设定的数值时，则监控系统发出报警。结构简单，使用时，激光测距传感器2测得的数值，也即是油位发生变化的真实数值，当该数值超出监控系统设定的数值时，意味着变压器存在漏油现象或运行状态异常，通过报警及时提醒，实现自动诊断或判断故障。
优选的方案中，如上所述的光电式非接触电力变压器油枕油位监测装置的监测方法，它包括如下步骤：
S1，安装胶激光测距传感器，将激光测距传感器安装在胶囊法兰上与其密封，激光测距传感器的激光感应头位于胶囊内与胶囊垂直；激光测距传感器与监控系统电气连接；
S2，安装排气管，将排气管一端与胶囊法兰连接，另一端与空气过滤器连接；
S3，安装胶囊，将胶囊置于油枕内，胶囊的端口与已安装好排气管和传感器的胶囊法兰的下侧面连接密封，在将胶囊法兰与油枕法兰连接密封；
S4，充气，从空气过滤器向排气管冲入微正压干燥空气，干燥空气沿排气管进入到胶囊内，使胶囊充分展开漂浮在油枕内的油面上后停止充气；
S5，监测，当变压器工况发生变化，油温升高或降低时，油枕内的油位发生变化，此时，胶囊内的空气从排气管排出，或者新鲜空气从排气管进入胶囊内，胶囊底部离胶囊法兰之间的距离发生变化，激光测距传感器将测得该变化的数值传输至监测系统，实时显示在监控系统中；当该数值超出监测系统设定值时，监控系统报警。该方法不仅可以对旧变压器进行改造，且改造方便快捷，队员结构影响较小，实现了对变压器油枕油位实时监测，减小了传统表计油位读取指针数据的误差，实现自动诊断或判断故障，且在故障发生时即刻报警。
如上所述的光电式非接触电力变压器油枕油位监测装置及方法，安装使用时，胶囊4与胶囊法兰1连接密封，激光测距传感器2与胶囊法兰1连接，激光感应头位于胶囊4内，排气管3与胶囊4联通，胶囊4位于油枕内自由悬浮，当胶囊4排气或进气时，油枕内油位发生变化，胶囊4底部于胶囊法兰1之间的距离发生变化，激光测距传感器2将测得的该变化数据实时传输至监控系统，在不与变压器油直接接触的情况下测量油位，测量数据真实可靠，实时监测，操作简单方便。
安装时，胶囊4位于油枕内，避免了采用联通器或机械表计监测时需要在油枕油位线下部开孔，造成胶囊老化或绝缘油渗漏风险，有效保护保护胶囊4，避免老化或被硬物刺破；消除了油枕漏油和胶囊呼吸时体积变化对机械表计干扰的影响，监测数据真实可靠；该结构使得变压器油不与油枕外部的空气接触。
在油温发生变化时，油位相应发生变化，油位发生变化时胶囊4底部与胶囊法兰1之间的距离发生变化。
使用时，油枕腔体底部至胶囊法兰1下侧面的距离为D，该数值为固定数值，在油面高度X不发生变化时，则H值不发生变化；H值由激光测距传感器2所测得，测量方法可精确检测到油枕±0.1毫米以上的油位变化，检测精度较现有机械式表计提高十倍以上，为量化分析变压器健康状态提供数据支撑。
使用时，根据激光测距传感器2根据监测系统布线情况，可采用有线或无线形式实现数据传输，可灵活选择。
使用时，激光测距传感器2测得的数值，也即是油位发生变化的真实数值，当该数值超出监控系统设定的数值时，意味着变压器存在漏油现象或运行状态异常，通过报警及时提醒，实现自动诊断或判断故障。
上述的实施例仅为本发明的优选技术方案，而不应视为对于本发明的限制，本申请中的实施例及实施例中的特征在不冲突的情况下，可以相互任意组合。本发明的保护范围应以权利要求记载的技术方案，包括权利要求记载的技术方案中技术特征的等同替换方案为保护范围。即在此范围内的等同替换改进，也在本发明的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种光电式非接触电力变压器油枕油位监测装置，其特征是：它包括与胶囊法兰（1）连接的激光测距传感器（2）和排气管（3），以及与胶囊法兰（1）连接的胶囊（4），排气管（3）与胶囊（4）连通，胶囊（4）内充满空气，激光测距传感器（2）的激光感应头位于胶囊（4）内，激光感应头发出的激光竖直朝向胶囊（4）的底部；当胶囊（4）排气或进气时，激光测距传感器（2）测量胶囊（4）底部的高度变化，并将数据传输至监控系统。
2.根据权利要求1所述的光电式非接触电力变压器油枕油位监测装置，其特征是：所述胶囊（4）位于油枕内，自由漂浮于油面上，胶囊法兰（1）与油枕法兰配合密封。
3.根据权利要求2所述的光电式非接触电力变压器油枕油位监测装置，其特征是：所述油枕内的油温发生变化时，胶囊（4）内的空气从排气管（3）排出，胶囊（4）底部与胶囊法兰（1）之间的距离发生变化。
4.根据权利要求3所述的光电式非接触电力变压器油枕油位监测装置，其特征是：所述胶囊（4）底部至胶囊法兰（1）下侧面的高度为H，油枕内的油面高度为X，油枕腔体底部至胶囊法兰（1）下侧面的距离为D，则X=D-H，当X发生变化时，则H相应发生变化，随即被激光测距传感器（2）所测得。
5.根据权利要求1所述的光电式非接触电力变压器油枕油位监测装置，其特征是：所述激光测距传感器（2）通过有线或无线将数据传输给监控系统。
6.根据权利要求5所述的光电式非接触电力变压器油枕油位监测装置，其特征是：所述激光测距传感器（2）测得的数值超出监控系统设定的数值时，则监控系统发出报警。
7.根据权利要求1~6任一项所述的光电式非接触电力变压器油枕油位监测装置的监测方法，其特征是，它包括如下步骤：
S1，安装胶囊，将胶囊（4）置于油枕内，胶囊（4）的端口与胶囊法兰（1）下侧面连接密封，在将胶囊法兰（1）与油枕法兰连接密封；
S2，安装胶激光测距传感器，将激光测距传感器（2）安装在胶囊法兰（1）上与其密封，激光测距传感器（2）的激光感应头位于胶囊（4）内与胶囊（4）垂直；激光测距传感器（2）与监控系统电性连接；
S3，安装排气管，将排气管（3）一端与胶囊法兰（1）连接，另一端与空气过滤器连接；
S4，充气，从空气过滤器向排气管（3）冲入空气，空气沿排气管（3）进入到胶囊（4）内，当胶囊（4）内的气体充满漂浮在油枕内的油面上后停止充气；
S5，监测，当变压器工况发生变化，油温升高或降低时，油枕内的油压发生变化，此时，胶囊（4）内的空气从排气管（3）排出，或者新鲜空气从排气管（3）进入胶囊（4）内，胶囊（4）底部离胶囊法兰（1）之间的距离发生变化，激光测距传感器（2）将测得该变化的数值传输至监测系统，实时显示在监控系统中；当该数值超出监测系统设定值时，监控系统报警。
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