CN113865654A - 一种油浸式变压器智能化远程监测*** - Google Patents

一种油浸式变压器智能化远程监测*** Download PDF

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邓云辉
梁柏强
朱锐锋
王军玉
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Abstract

本发明公开了一种油浸式变压器智能化远程监测***，油浸式变压器智能化远程监测***，包括后台监测服务器和至少一油浸式变压器，所述油浸式变压器包括：雷达距离装、测温装置、报警装置、第一无线收发装置和处理模块。所述后台监测服务器包括：第二无线收发装置和服务主机，用于将所述报警信息发送相应的移动终端。本发明采用雷达距离装置来监视变压器油枕油位情况，配合变压器油温，进行油位变化曲线的分析，判断当前变压器油位和油温是否处于正常范围，若出现异常自动报警及时提醒工作人员进行排查，通过远程监测的试工，实时了无人值守，大大降低了人力成本和漏查情况。

Description

一种油浸式变压器智能化远程监测***
技术领域
本发明涉及互变压器技术领域，具体为一种油浸式变压器智能化远程监测***。
背景技术
现有变压器油枕油位的监测方式主要有油位表和透明油位管，通过悬浮原理，采用浮球来显示主变压器油枕油位的情况。浮球一般采用空心结构，这种方式下当浮球有漏进油时就会失去浮力而失效，从而产生假油位。或者由于连杆或滑壁卡死、受阻，也会产生假油位。部分油位表具备油位高告警或者油位低告警功能。当需要查看变压器油位状态时，只能通过人工到现场查看。
随着电网规模的不断扩大，变电站数量越来越多，变压器作为变电站的心脏，其重要性不言而喻。变压器内部的油具有冷却及绝缘作用，对主变来说作用非常。而变压器的油枕能够对主变压器内部的油位进行调整，起到储存及补充的作用，保护主变压器的安稳运行。由于主变压器的油枕油位必须要保持在一定正常范围内，因此对主变压器油枕油位的监视十分重要。
随着变电站数量逐渐增多，传统的人工巡视稽查油枕油位的方式，耗时费力，且无法及时察觉到主变油枕油位的变化。对于出现渗漏油的变压器设备，或者存在呼吸器通道不顺畅的缺陷隐患，需要增加巡视查看油位状态变化情况。尤其是出现变压器渗漏油缺陷时，只能通过渗漏油每分钟滴数和历史巡查油位变化趋势，人工主观分析判断缺陷等级。传统油位监测方式与方法耗费人力大，效率低，对油位的数据难以做到实时的监控和自动分析，对于重大和紧急情况难以做到第一时间迅速反应。
发明内容
鉴于上述现有技术的不足之处，本发明的目的在于提供一种油浸式变压器智能化远程监测***。
为解决以上技术问题，本发明采取了以下技术方案：
一种油浸式变压器智能化远程监测***，包括后台监测服务器和至少一油浸式变压器：
所述油浸式变压器包括：
雷达距离装置，设置于油浸式变压器的顶部，用于监测油浸式变压器的液位高度；
测温装置，设置于油浸式变压器中，用于检测油浸式变压器的油温；
报警装置，用于输出报警信息；
第一无线收发装置，用于发送报警信息；
处理模块，用于将所述液位高度数据和油温数据进行处理，判断变压器的油位油温是否异常，当异常时使报警装置输出报警信息，并使第一无线收发装置向后台监测服务器发送所述报警信息；
所述后台监测服务器包括：
第二无线收发装置，用于接收所述报警信息；
服务主机，用于将所述报警信息发送相应的移动终端。
作为本发明的改进，所述处理模块，具体用于将所述液位高度数据和油温数据拟合生成油位油温有关系曲线图，并与其存储的油位油温有关系数据对比，判断变压器的油位油温波动是否在预设范围内；当判断油位油温波动超出预设范围时，使报警装置输出报警信息。
作为本发明的改进，所述处理模块控制雷达距离装和测温装置每隔预设时间检测油浸式变压器的液位高度和油温。
作为本发明进一步的改进，所述油浸式变压器还包括看门狗电路，所述看门狗电路与处理模块连接。
作为本发明进一步的改进，所述处理模块包括处理器、晶振、第一电阻、第二电阻、第一电容和第二电容，所述处理器的复位脚通过第一电阻连接+5V供电端、也通过第二电阻接地，所述晶振的一端连接处理器的XTAL1脚，也通过第一电容接地，所述晶振的另一端连接处理器的XTAL2脚，也通过第二电容接地。
作为本发明进一步的改进，所述雷达距离装置包括液位测量芯片，所述液位测量芯片的SCL脚连接处理器P0.0脚，液位测量芯片的SCL脚连接处理器P1.4脚。
作为本发明更进一步的改进，第一无线收发装置包括GPRS通信芯片，所述GPRS通信芯片的SDA1脚连接处理器的P2.6脚，所述GPRS通信芯片的CLK1脚连接处理器的P2.7脚，所述GPRS通信芯片的SDA2脚连接处理器的P3.0脚，所述GPRS通信芯片的CLK2脚连接处理器的P3.1脚。
作为本发明又进一步的改进，所述报警装置包括开关管、第三电阻、第四电阻、第五电阻、继电器、二极管和警示灯，所述开关管的基极通过第三电阻连接处理器的P4.0脚、也通过第四电阻连接+12V供电端，所述开关管的发射极接地，开关管的集电极连接警示灯的负极和二极管的正极、也通过继电器线圈连接+12V供电端，警示灯的正极通过第五电阻连接二极管的负极和+12V供电端。
作为本发明再进一步的改进，所述油浸式变压器还包括电源模块，所述电源模块用于提供+12V、+5V电压为雷达距离装置、测温装置、报警装置、第一无线收发装置和处理模块供电。
作为本发明再进一步的改进，所述电源模块包括DC-DC转换器、线性稳压器、第六电阻、电源指示灯、第三电容、第四电容、第五电容和第六电容，所述DC-DC转换器的+5V脚连接VCC供电端、也通过第三电容连接DC-DC转换器的GND1脚，C-DC转换器的+12V脚为-12V供电端、连接线性稳压器的Vin脚，线性稳压器的Vin脚通过第四电容接地，所述线性稳压器的Vout脚为+5V供电端、通过第六电阻连接电源指示灯的正极，电源指示灯的负极接地。
本发明采用雷达距离装置来监视变压器油枕油位情况，配合变压器油温，进行油位变化曲线的分析，判断当前变压器油位和油温是否处于正常范围，若出现异常自动报警及时提醒工作人员进行排查，通过远程监测的试工，实时了无人值守，大大降低了人力成本和漏查情况。
附图说明
图1为本发明提供的油浸式变压器的结构示意图。
图2为本发明提供的油浸式变压器智能化远程监测***的框图。
图3为本发明提供的油浸式变压器智能化远程监测***的油浸式变压器的电路原理图。
附图标注说明：
后台监测服务器1、油浸式变压器2、雷达距离装置21、测温装置22、报警装置23、第一无线收发装置24、处理模块25、第二无线收发装置11、服务主机12、处理器U1、晶振Y1、第一电阻R1、第二电阻R2、第一电容C1、第二电容C2、液位测量芯片U2、GPRS通信芯片U3、开关管Q1、第三电阻R3、第四电阻R4、第五电阻R5、继电器KM1、二极管D1、警示灯D2、电源模块26、DC-DC转换器U4、线性稳压器U5、第六电阻R6、电源指示灯D3、第三电容C3、第四电容C4、第五电容C5、第六电容C6。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
需要说明的是，当部件被称为“装设于”、“固定于”或“设置于”另一个部件上，它可以直接在另一个部件上或者可能同时存在居中部件。当一个部件被称为是“连接于”另一个部件，它可以是直接连接到另一个部件或者可能同时存在居中部件。
还需要说明的是，本发明实施例中的左、右、上、下等方位用语，仅是互为相对概念或是以产品的正常使用状态为参考的，而不应该认为是具有限制性的。
请参阅图1和图2，本发明提供的油浸式变压器2智能化远程监测***包括后台监测服务器1和至少一油浸式变压器2，通过后台监测服务器1来监测油浸式变压器2的工况（如油位、油温等）。
其中，所述油浸式变压器2包括：雷达距离装置21、测温装置22、报警装置23、第一无线收发装置24和处理模块25，所述雷达距离装置21、测温装置22、报警装置23、第一无线收发装置24均与处理模块25连接。
具体的，所述雷达距离装置21、测温装置22设置于油浸式变压器2的油枕中，用来监测变压器油枕的油位、油温，从而能够满足变压器内部的油位及时调整的要求。所述后台监测服务器1包括第二无线收发装置11和服务主机12，主要实现数据云管理及工作指令的管控。
本实施例中，雷达距离装置21，设置于油浸式变压器2的顶部，用于监测油浸式变压器2的液位高度；测温装置22，设置于油浸式变压器2中，用于检测油浸式变压器2的油温；报警装置23，用于输出报警信息；第一无线收发装置24，用于发送报警信息；处理模块25，用于将所述液位高度数据和油温数据进行处理，判断变压器的油位油温是否异常，当异常时使报警装置23输出报警信息，并使第一无线收发装置24向后台监测服务器1发送所述报警信息。
所述第二无线收发装置11，用于接收所述报警信息；服务主机12，用于将所述报警信息发送相应的移动终端。其中，所述移动终端为工作人员的手机、平板电脑等，当其接收到报警信息时，可及时定位报警的变压器位置进行故障处理。
本发明采用雷达距离装置21来监视变压器油枕油位情况，配合变压器油温，进行油位变化曲线的分析，判断当前变压器油位和油温是否处于正常范围，若出现异常自动报警及时提醒工作人员进行排查，通过远程监测的试工，实时了无人值守，大大降低了人力成本和漏查情况。
较佳地，所述处理模块25，具体用于将所述液位高度数据和油温数据拟合生成油位油温有关系曲线图，并与其存储的油位油温有关系数据对比，判断变压器的油位油温波动是否在预设范围内；当判断油位油温波动超出预设范围时，使报警装置23输出报警信息。
进一步地，所述处理模块25控制雷达距离装和测温装置22每隔预设时间检测油浸式变压器2的液位高度和油温，通过周期性的反馈油位和油温数据的方式，可及时分析和辨别故障。
譬如，在日常主变压器运行维护中，可设定每小时测量一次油枕的油温和油位，通过通过处理模块25生成每日油位-油温曲线图，通过周期性检测的方式，可以得出线性的油位、油温信息，从而能分析预判故障，如是否发生漏油。当判断变压器渗漏油时，可通过服务主机12发处理器U1发送调整测量频率的控制指令，如提高监测频率，从而更精确的分析故障发展趋势。当然调节监测频率也可有移动终端侧发出，经后台监测服务器1转发处理模块25，本发明对此不作限制。
请一并参阅图3，所述处理模块25包括处理器U1、晶振Y1、第一电阻R1、第二电阻R2、第一电容C1和第一电容C1，所述处理器U1的复位脚通过第一电阻R1连接+5V供电端、也通过第二电阻R2接地，所述晶振Y1的一端连接处理器U1的XTAL1脚，也通过第一电容C1接地，所述晶振Y1的另一端连接处理器U1的XTAL2脚，也通过第一电容C1接地。
所述处理器U1可采用型号为STM32F103的微处理器U1，其采用32位、速度72MHz 的CPU硬件基础，移植UC-OS实时操作***，搭建成的高性能软硬件平台。处理器U1在收到测距信息之后，与测温装置22反馈的油温信息进行拟合成油位-油温关系曲线，并与变压器厂家规定的油位-油温关系曲线进行对比分析，判断当前变压器的油位是否在波动范围之内，当出现异常时，发出告警信号。
所述雷达距离装置21包括液位测量芯片U2，所述液位测量芯片U2的SCL脚连接处理器U1P0.0脚，液位测量芯片U2的SCL脚连接处理器U1P1.4脚。液位测量芯片U2可采用型号为CK-LM7801的智能雷达液位计，主要通过发射较窄的微冲脉波，这种脉波以光速在空间传播，遇到被测介质表面，部分能量会被反射回来，被智能雷达液位计锁接收，从而进一步计算出智能雷达液位计到被测介质表面的距离，其测试结果准确可靠。同时，智能雷达液位计本身尺寸不大，便于安装，同时不受腐蚀、泡沫、水蒸气等影响，较为稳定，同时测量盲区较小，即使在狭小空间下也能取得良好的测量效果。
请继续参阅图3，第一无线收发装置24包括GPRS通信芯片U3，所述GPRS通信芯片U3的SDA1脚连接处理器U1的P2.6脚，所述GPRS通信芯片U3的CLK1脚连接处理器U1的P2.7脚，所述GPRS通信芯片U3的SDA2脚连接处理器U1的P3.0脚，所述GPRS通信芯片U3的CLK2脚连接处理器U1的P3.1脚。
所述GPRS通信芯片U3可采用型号为 LTE-LTE-364的GPRS通信芯片U3，将采集到的发送至后台监测服务器1。所述油浸式变压器2还包括看门狗电路，防止装置死机和误发信，通讯模块可采用GPRS信号将采集的数据直接上传到云服务。
所述报警装置23包括开关管Q1、第三电阻R3、第四电阻R4、第五电阻R5、继电器KM1、二极管D1和警示灯D2，所述开关管Q1的基极通过第三电阻R3连接处理器U1的P4.0脚、也通过第四电阻R4连接+12V供电端，所述开关管Q1的发射极接地，开关管Q1的集电极连接警示灯D2的负极和二极管D1的正极、也通过继电器KM1线圈连接+12V供电端，警示灯D2的正极通过第五电阻R5连接二极管D1的负极和+12V供电端。
所述开关管Q1采用NPN三极管，当处理器U1的P4.0脚输出高电平，三极管导通使警示灯D2点亮。其中，所述警示灯D2可采用带闪烁功能的三色警示灯D2，通过灯光方式提示工作人员。并且所述报警装置23还可包括蜂鸣器，通过光和声音两种提示方式报警，提高报警效率。
请继续参阅图3，所述油浸式变压器2还包括电源模块26，所述电源模块26用于提供+12V、+5V电压为雷达距离装置21、测温装置22、报警装置23、第一无线收发装置24和处理模块25供电，为各模块提供工作所需电压。
具体地，所述电源模块26包括DC-DC转换器U4、线性稳压器U5、第六电阻R6、电源指示灯D3、第三电容C3、第四电容C4、第五电容C5和第六电容C6，所述DC-DC转换器U4的+5V脚连接VCC供电端、也通过第三电容C3连接DC-DC转换器U4的GND1脚，C-DC转换器的+12V脚为-12V供电端、连接线性稳压器U5的Vin脚，线性稳压器U5的Vin脚通过第四电容C4接地，所述线性稳压器U5的Vout脚为+5V供电端、通过第六电阻R6连接电源指示灯D3的正极，电源指示灯D3的负极接地。
所述DC-DC转换器U4可采用AC/DC 5V12V可输出5V和12V的电压，所述线性稳压器U5可采用型号的L78M05ABDT-TR稳压器，所述线性稳压器U5的输出商输出5V电压。
综上所述，本发明采用智能雷达液位计，更加精准方便监视变压器油位，并且能够定时自动地采集实时变压器油位。并且采用雷达测距与GPRS通讯功能的整合，处理模块处理的数据可上传到云服务器中，实现了无人值守的效果，大大降低了人力成本。所述处理模块随时随地即时查询到实时的油位数据并进行线性分析和实现告警功能，也使得故障处理更加及时，极大降低了用人成本和运维风险。
可以理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，而所有这些改变或替换都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。

Claims (10)

1.一种油浸式变压器智能化远程监测***，其特征在于，包括后台监测服务器和至少一油浸式变压器：
所述油浸式变压器包括：
雷达距离装置，设置于油浸式变压器的顶部，用于监测油浸式变压器的液位高度；
测温装置，设置于油浸式变压器中，用于检测油浸式变压器的油温；
报警装置，用于输出报警信息；
第一无线收发装置，用于发送报警信息；
处理模块，用于将所述液位高度数据和油温数据进行处理，判断变压器的油位油温是否异常，当异常时使报警装置输出报警信息，并使第一无线收发装置向后台监测服务器发送所述报警信息；
所述后台监测服务器包括：
第二无线收发装置，用于接收所述报警信息；
服务主机，用于将所述报警信息发送相应的移动终端。
2.根据权利要求1所述的油浸式变压器智能化远程监测***，其特征在于，所述处理模块，具体用于将所述液位高度数据和油温数据拟合生成油位油温有关系曲线图，并与其存储的油位油温有关系数据对比，判断变压器的油位油温波动是否在预设范围内；当判断油位油温波动超出预设范围时，使报警装置输出报警信息。
3.根据权利要求1所述的油浸式变压器智能化远程监测***，其特征在于，所述处理模块控制雷达距离装和测温装置每隔预设时间检测油浸式变压器的液位高度和油温。
4.根据权利要求1所述的油浸式变压器智能化远程监测***，其特征在于，所述油浸式变压器还包括看门狗电路，所述看门狗电路与处理模块连接。
5.根据权利要求4所述的油浸式变压器智能化远程监测***，其特征在于，所述处理模块包括处理器、晶振、第一电阻、第二电阻、第一电容和第二电容，所述处理器的复位脚通过第一电阻连接+5V供电端、也通过第二电阻接地，所述晶振的一端连接处理器的XTAL1脚，也通过第一电容接地，所述晶振的另一端连接处理器的XTAL2脚，也通过第二电容接地。
6.根据权利要求1所述的油浸式变压器智能化远程监测***，其特征在于，所述雷达距离装置包括液位测量芯片，所述液位测量芯片的SCL脚连接处理器P0.0脚，液位测量芯片的SCL脚连接处理器P1.4脚。
7.根据权利要求6所述的油浸式变压器智能化远程监测***，其特征在于，第一无线收发装置包括GPRS通信芯片，所述GPRS通信芯片的SDA1脚连接处理器的P2.6脚，所述GPRS通信芯片的CLK1脚连接处理器的P2.7脚，所述GPRS通信芯片的SDA2脚连接处理器的P3.0脚，所述GPRS通信芯片的CLK2脚连接处理器的P3.1脚。
8.根据权利要求7所述的油浸式变压器智能化远程监测***，其特征在于，所述报警装置包括开关管、第三电阻、第四电阻、第五电阻、继电器、二极管和警示灯，所述开关管的基极通过第三电阻连接处理器的P4.0脚、也通过第四电阻连接+12V供电端，所述开关管的发射极接地，开关管的集电极连接警示灯的负极和二极管的正极、也通过继电器线圈连接+12V供电端，警示灯的正极通过第五电阻连接二极管的负极和+12V供电端。
9.根据权利要求8所述的油浸式变压器智能化远程监测***，其特征在于，所述油浸式变压器还包括电源模块，所述电源模块用于提供+12V、+5V电压为雷达距离装置、测温装置、报警装置、第一无线收发装置和处理模块供电。
10.根据权利要求9所述的油浸式变压器智能化远程监测***，其特征在于，所述电源模块包括DC-DC转换器、线性稳压器、第六电阻、电源指示灯、第三电容、第四电容、第五电容和第六电容，所述DC-DC转换器的+5V脚连接VCC供电端、也通过第三电容连接DC-DC转换器的GND1脚，C-DC转换器的+12V脚为-12V供电端、连接线性稳压器的Vin脚，线性稳压器的Vin脚通过第四电容接地，所述线性稳压器的Vout脚为+5V供电端、通过第六电阻连接电源指示灯的正极，电源指示灯的负极接地。
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