阅读说明：本技术 一种变压器本体储油柜油位智能在线监测系统及方法 (Intelligent online monitoring system and method for oil level of oil conservator of transformer body ) 是由 郭焕辉 吴延明 陈钰 马健 王之飞 于潇涵 孙朝勇 李云贤 张波 范云罡 柴书胜 于 2020-11-09 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种变压器本体储油柜油位智能在线监测系统及方法,系统包括包括压力油位变送器、信号隔离装置和无线信号收发装置,所述压力油位变送器设置在与变压器本体储油柜连接的注放油管路中,且始终低于被测最低油位的位置,用于检测变压器储油柜内变压器油量的大小,将油位压力信号转换成电信号输出至信号隔离装置；所述信号隔离装置用于将压力油位变送器输入的电信号通过半导体器件调制变换并进行隔离转换,再进行解调变换回隔离前的原信号向前传输至无线信号收发装置；所述无线信号收发装置将信号隔离装置传送的电信号发送给后台服务器。本发明能够对变压器储油柜运行状态进行监测,有效杜绝了隐患发展而引发变压器跳闸事故的发生。(The invention discloses an intelligent online oil level monitoring system and method for an oil conservator of a transformer body, wherein the system comprises a pressure oil level transmitter, a signal isolation device and a wireless signal transceiver, wherein the pressure oil level transmitter is arranged in an oil injection and discharge pipeline connected with the oil conservator of the transformer body and is always lower than the lowest oil level to be detected, and is used for detecting the oil mass of the transformer in the oil conservator of the transformer, converting an oil level pressure signal into an electric signal and outputting the electric signal to the signal isolation device; the signal isolation device is used for modulating and converting an electric signal input by the pressure oil level transmitter through a semiconductor device, carrying out isolation conversion, demodulating and converting the electric signal into an original signal before isolation, and transmitting the original signal to the wireless signal transceiver forwards; and the wireless signal receiving and transmitting device sends the electric signals transmitted by the signal isolation device to the background server. The transformer oil conservator running state monitoring system can monitor the running state of the transformer oil conservator, and effectively avoids the occurrence of transformer tripping accidents caused by the development of hidden dangers.)

一种变压器本体储油柜油位智能在线监测系统及方法

技术领域

本发明涉及一种变压器本体储油柜油位智能在线监测系统及方法，属于变压器监测技术领域。

背景技术

储油柜是变压器的主要组部件之一，其作用一是补偿绝缘油因温度变化而产生的体积膨胀或收缩，保证充油设备在充满油的环境下正常运行。二是通过内部与空气隔绝的装置，起到防止变压器油吸潮氧化而降低其绝缘性能的作用。储油柜油位是电力变压器重要运行参数之一，也是运维人员重点巡视项目，油位的正常是保证变压器安全运行的前提。

目前，变压器储油柜的油位广泛采用磁针式油位表来显示。它以浮球为传感元件，浮球漂浮在油面上紧贴胶囊下壁，随油面上升下降而发生上下位移，再通过连杆、齿轮、磁耦合器等传动元件，将储油柜的油位用指针在表盘上指示出来。巡视人员现场通过肉眼观察获取油位信息。

但是，现行的油位监测方式的缺点在于：(一)、只能远方传输变压器储油柜高、低油位报警信号，不具备远传具体油位信息的功能，对于大量的无人值守变电站，每年生产运维部门需要对每台变压器进行上百次油位例行巡视，工作任务量大。(二)、由于油位计设计安装于高处，加之设备区光线暗、巡视通道狭窄等因素限制，巡视人员现场通过肉眼观察获取的油位，往往存在一定误差。(三)、油位计在长期运行后容易出现油位指示不正确的典型故障，此外，储油柜胶囊破裂、波纹管机械卡涩等原因也会导致油位计指示异常。当出现油位计的油位指示与储油柜实际油位不一致的假油位故障时，传统的离线监测方式无法及时识别并消除，运行阶段尚无较好的快速识别缺陷的手段。

发明内容

为了解决现有技术的不足，本发明提出了一种变压器本体储油柜油位智能在线监测系统及方法，能够远程实时准确获取变压器本体储油柜油位信息，实现变压器储油柜运行状态监测，有效杜绝隐患发展而引发变压器跳闸事故的发生。

本发明解决其技术问题采取的技术方案是：

一方面，本发明实施例提供的一种变压器本体储油柜油位智能在线监测系统，包括压力油位变送器、信号隔离装置和无线信号收发装置，

所述压力油位变送器设置在与变压器本体储油柜连接的注放油管路中，且始终低于被测最低油位的位置，用于检测变压器储油柜内变压器油量的大小，将油位压力信号转换成电信号输出至信号隔离装置；

所述信号隔离装置用于将压力油位变送器输入的电信号通过半导体器件调制变换并进行隔离转换，再进行解调变换回隔离前的原信号向前传输至无线信号收发装置；

所述无线信号收发装置将信号隔离装置传送的电信号发送给后台服务器。

作为本实施例一种可能的实现方式，所述压力油位变送器包括压力传感器和信号变换部分，所述压力传感器采用隔离型扩散硅敏元件作为测量元件，感受不同油位下变压器油产生的压力，利用其压阻效应将压力量转换为电信号，通过输出电信号的变化间接反映油位的变化；所述信号变换部分将传感器产生的电信号，经放大、处理、变换，并校正其线性度和温度响应后转换成4-20mA的输出电流。

作为本实施例一种可能的实现方式，所述信号隔离装置采用一进二出信号隔离器。

作为本实施例一种可能的实现方式，所述信号隔离装置设置在变压器就地端子箱内。

作为本实施例一种可能的实现方式，所述无线信号收发装置包括无线发射装置和无线接收装置，所述无线发射装置将信号隔离装置传送的电信号发射，经过无线网络传输后，被无线信号接收装置接收并储存在后台服务器的数据库中。

作为本实施例一种可能的实现方式，所述无线网络包括2G/3G/4G/5G无线网络。

作为本实施例一种可能的实现方式，所述监测装置还包括安装有监测软件的应用终端，所述应用终端用于变压器本体储油柜油位数据的显示、存储、分析、查询和预警。

作为本实施例一种可能的实现方式，所述监测软件用于对变压器本体储油柜油位实时及历史数据进行大数据分析，诊断变压器储油柜运行状况；如果外界温度变化而变压器储油柜油位曲线出现小范围内的规律性波动，则判定变压器储油柜运行状况良好；如果外界温度变化而变压器储油柜油位曲线出线平、直或者许久不变，则判定变压器储油柜存在呼吸不畅情况；如果变压器储油柜油位曲线瞬间下降，则判定变压器储油柜出现渗漏情况。

另一方面，本发明实施例提供的一种变压器本体储油柜油位智能在线监测方法，包括以下步骤：

压力油位变送器检测变压器储油柜内变压器油量的大小，将压力信号转换成电信号输出；

信号隔离装置对压力油位变送器输入的电信号进行调制变换、隔离转换、解调变换回隔离前的变压器本体储油柜油位原信号；

无线信号收发装置通过无线网络实时发射、接收油位信号；

后台服务器存储变压器本体储油柜油位检测数据；

应用终端中的监测软件实现变压器本体储油柜油位数据的显示、存储、分析、查询和预警等功能，自动绘制实时油位曲线及历史曲线；

调阅变压器本体储油柜油位实时及历史曲线；根据实时及历史曲线变化趋势，进行大数据分析，诊断变压器储油柜运行状况；

如果外界温度变化而变压器储油柜油位曲线出现小范围内的规律性波动，则判定变压器储油柜运行状况良好；

如果外界温度变化而变压器储油柜油位曲线出现平、直或者许久不变，则判定变压器储油柜存在呼吸不畅情况；

如果变压器储油柜油位曲线瞬间下降，则判定变压器储油柜出现渗漏情况。

本发明实施例的技术方案可以具有的有益效果如下：

本发明实现了变压器本体储油柜实时油位信息的准确监测，并且能将油位信息通过无线网络实时传送至后台服务器及监控和移动终端等应用终端，无需铺设通信电缆，方便调控中心大数据管理，根本解决了常用油位计只能检测开关量(高低油位)，只能就地观察油位，变压器本体油位信息无有效远方在线监测手段的问题。

本发明基于压差式油位传感器的变压器本体油位监测系统，与原有的浮力式油位监测系统相结合，首次实现了基于两种不同原理的变压器本体储油柜油位监测系统的双重化配置，有效避免了浮力式油位计因内部机械卡涩等原因产生假油位的现象，保证了变压器本体油位监测信息更加准确。

本发明首次通过油位在线监测实现变压器本体储油柜的状态监测，通过油位信息的远方实时采集，跟踪变压器油位变化趋势，结合环境、负荷等其他参数进行大数据分析，间接实现变压器本体储油柜运行状态的有效预判，针对性的开展设备状态检修，杜绝了隐患扩大而引发变压器跳闸事故的发生。

附图说明：

图1是根据一示例性实施例示出的一种变压器本体储油柜油位智能在线监测系统的原理框图；

图2是本发明的一应用场景示意图；

图3是本发明所述信号隔离装置的示意图；

图4是根据一示例性实施例示出的一种变压器本体储油柜油位智能在线监测方法的流程图。

具体实施方式

下面结合附图与实施例对本发明做进一步说明：

为能清楚说明本方案的技术特点，下面通过具体实施方式，并结合其附图，对本发明进行详细阐述。下文的公开提供了许多不同的实施例或例子用来实现本发明的不同结构。为了简化本发明的公开，下文中对特定例子的部件和设置进行描述。此外，本发明可以在不同例子中重复参考数字和/或字母。这种重复是为了简化和清楚的目的，其本身不指示所讨论各种实施例和/或设置之间的关系。应当注意，在附图中所图示的部件不一定按比例绘制。本发明省略了对公知组件和处理技术及工艺的描述以避免不必要地限制本发明。

如图1至图3所示，本发明实施例提供的一种变压器本体储油柜油位智能在线监测系统，包括压力油位变送器、信号隔离装置和无线信号收发装置，

所述压力油位变送器设置在与变压器本体储油柜连接的注放油管路中，且始终低于被测最低油位的位置，用于检测变压器储油柜内变压器油量的大小，将油位压力信号转换成电信号输出至信号隔离装置；

所述信号隔离装置用于将压力油位变送器输入的电信号通过半导体器件调制变换并进行隔离转换，再进行解调变换回隔离前的原信号向前传输至无线信号收发装置；

所述无线信号收发装置将信号隔离装置传送的电信号发送给后台服务器。

作为本实施例一种可能的实现方式，所述压力油位变送器包括压力传感器和信号变换部分，所述压力传感器采用隔离型扩散硅敏元件作为测量元件，感受不同油位下变压器油产生的压力，利用其压阻效应将压力量转换为电信号，通过输出电信号的变化间接反映油位的变化；所述信号变换部分将传感器产生的电信号，经放大、处理、变换，并校正其线性度和温度响应后转换成4-20mA的输出电流。

作为本实施例一种可能的实现方式，所述信号隔离装置采用一进二出信号隔离器。所述信号隔离器，一是具备光电隔离的变送输出功能，提高了输入、输出、电源之间的电器隔离性能可以很好的保护下级的控制回路，同时便于上级传感器回路的维修；二是具备输入信号的一对多变换隔离输出功能，扩展独立使用范围；三是具备就地数字显示功能，将传感器输出的4-20mA小电流模拟量信号进行转换，方便油位值的就地读取。

作为本实施例一种可能的实现方式，所述信号隔离装置设置在变压器就地端子箱内。

作为本实施例一种可能的实现方式，所述无线信号收发装置包括无线发射装置和无线接收装置，所述无线发射装置将信号隔离装置传送的电信号发射，经过无线网络传输后，被无线信号接收装置接收并储存在后台服务器的数据库中。

作为本实施例一种可能的实现方式，所述无线网络包括2G/3G/4G/5G无线网络。所述无线发射装置，利用GPRS/CDMA技术，通过2G/3G/4G/5G无线网络进行远距离数据发射；所述无线接收装置，实现数据接收并储存在服务器及相应的数据库中，供远程终端如手机、平板电脑或站端后台监控等实时调阅数据。

作为本实施例一种可能的实现方式，所述监测装置还包括安装有监测软件的应用终端，所述应用终端用于变压器本体储油柜油位数据的显示、存储、分析、查询和预警。应用终端不仅可以实现变压器本体储油柜油位数据的显示、存储、分析、查询、预警等功能，而且可以自动绘制实时油位曲线及历史曲线，实时监测油位状态及趋势，方便调控中心进行大数据管理。

作为本实施例一种可能的实现方式，所述监测软件用于对变压器本体储油柜油位实时及历史数据进行大数据分析，诊断变压器储油柜运行状况；如果外界温度变化而变压器储油柜油位曲线出线平、直或者许久不变，则判定变压器储油柜存在呼吸不畅情况；如果变压器储油柜油位曲线瞬间下降，则判定变压器储油柜出现渗漏情况。

如图4所示，本发明实施例提供的一种变压器本体储油柜油位智能在线监测方法，包括以下步骤：

压力油位变送器检测变压器储油柜内变压器油量的大小，将压力信号转换成电信号输出；

信号隔离装置对压力油位变送器输入的电信号进行调制变换、隔离转换、解调变换回隔离前的变压器本体储油柜油位原信号；

无线信号收发装置通过无线网络实时发射、接收油位信号；

后台服务器存储变压器本体储油柜油位检测数据；

应用终端中的监测软件实现变压器本体储油柜油位数据的显示、存储、分析、查询和预警等功能，自动绘制实时油位曲线及历史曲线；

调阅变压器本体储油柜油位实时及历史曲线；根据实时及历史曲线变化趋势，进行大数据分析，诊断变压器储油柜运行状况；

如果外界温度变化而变压器储油柜油位曲线出现小范围内的规律性波动，则判定变压器储油柜运行状况良好；

如果外界温度变化而变压器储油柜油位曲线出现平、直或者许久不变，则判定变压器储油柜存在呼吸不畅情况；

如果变压器储油柜油位曲线瞬间下降，则判定变压器储油柜出现渗漏情况。

以上所述只是本发明的优选实施方式，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的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也被视作为本发明的保护范围。