CN112504397A - 一种变压器油位状态的判别方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种变压器油位状态的判别方法及系统。所述变压器油位状态的判别方法，包括：根据变压器的出厂油位曲线得到油温油位函数；获取所述变压器的实际油温和实际油位；根据所述实际油温和所述油温油位函数得到标准油位；将所述实际油位与所述标准油位进行比较，若所述实际油位的偏差超过预设范围则判定所述实际油位异常，产生报警信号。本发明可以实现变压器油位状态的实时自动监测，加速异常响应，提高判别精度，减少误判。

Description

一种变压器油位状态的判别方法及系统

技术领域

本发明实施例涉及变压器状态监测技术领域，尤其涉及一种变压器油位状态的判别方法及系统。

背景技术

变压器是变电站的核心器件，有变换电压、传输电能的作用。变压器的工作状态对于整个变电站能否正常运转至关重要。变压器油充满变压器整个箱体内部，起到了绝缘、散热以及消弧的作用。

对变压器日常巡视中，对油位的观察，一贯使用的方法是通过观察储油柜油位计与油温表的数据，结合厂家提供的油位曲线，判断该变压器油位是否在正常的区域。现有的人工巡视是按照巡视计划来实行，巡视时间点较为离散，需要工作人员步行至现场检查，造成时间浪费，以及油位异常无法快速响应的问题；人工对比油温油压数据耗时较长，且易引起油位的误判。因此，现有的油位状态判别方法存在油位异常响应慢和容易误判的问题。

发明内容

本发明实施例提供了一种变压器油位状态的判别方法及系统，以实现变压器油位状态的实时自动监测，加速异常响应，提高判别精度，减少误判。

第一方面，本发明实施例提供了一种变压器油位状态的判别方法，所述变压器油位状态的判别方法包括以下步骤：

根据变压器的出厂油位曲线得到油温油位函数；

获取所述变压器的实际油温和实际油位；

根据所述实际油温和所述油温油位函数得到标准油位；

将所述实际油位与所述标准油位进行比较，若所述实际油位的偏差超过预设范围则判定所述实际油位异常，产生报警信号。

可选地，所述将所述实际油位与所述标准油位进行比较，若所述实际油位的偏差超过预设范围则判定所述实际油位异常，包括：

用所述实际油位减去所述标准油位，得到油位差值；

将所述油位差值的绝对值与误差系数进行比较，若所述油位差值的绝对值大于所述误差系数，则判定所述实际油位异常。

可选地，所述将所述实际油位与所述标准油位进行比较，若所述实际油位的偏差超过预设范围则判定所述实际油位异常，包括：

用所述实际油位减去所述标准油位，得到油位差值；

用所述油位差值的绝对值除以误差系数得到判断系数；

若所述判断系数大于1，则判定所述实际油位异常。

可选地，所述产生报警信号，包括：发出电子警告标识牌。

可选地，所述变压器油位状态的判别方法，还包括：采用显示屏显示所述实际油位。

可选地，所述变压器油位状态的判别方法，还包括：

在所述变压器运行预设时间段后，对所述油位曲线进行调整得到调整曲线；

根据所述调整曲线调整所述油温油位函数，得到油温油位函数的标准数据库。

第二方面，本发明实施例提供了一种变压器油位状态的判别系统，所述变压器油位状态的判别系统包括：

传感模块，所述传感模块安装在变压器上，用于采集所述变压器的实际油温和实际油位，并转化为电信号输出；

测控柜，所述测控柜与所述传感模块电连接，用于根据所述电信号解析出油温信号和油位信号并输出；

控制器，所述控制器与所述测控柜电连接，用于实现如权利要求1-6任意所述的方法；

后台监控机，所述后台监控机与所述控制器电连接，用于根据所述报警信号进行报警。

可选地，所述后台监控机还与所述测控柜电连接；所述后台监控机还用于显示所述油位信号。

可选地，所述传感模块包括：

油位传感单元，安装于所述变压器的储油柜，用于采集所述变压器的实际油位；

油温传感单元，安装于所述变压器的箱体内部，用于采集所述变压器的实际油温。

可选地，所述油位传感单元包括浮球连杆和位置传感器；所述浮球连杆位于所述储油柜中；所述位置传感器与所述浮球连杆连接，用于采集所述浮球连杆的位置信号代表所述变压器的实际油位；

所述油温传感单元包括热电阻和变送器；所述热电阻位于所述变压器的箱体内部；所述变送器与所述热电阻连接，用于采集所述热电阻的电阻信号代表所述变压器的实际油温。

本发明实施例提供的变压器油位状态的判别方法，根据变压器的出厂油位曲线得到油温油位函数，在得到实际油温后，可以通过油温油位函数直接获取标准油位的数值，无需工作人员对比油位曲线，使标准油位获取更准确便捷，节省了获取时间。在获得准确的标准油位后，再将实际油位与标准油位进行比较，根据实际油位的偏差是否超过预设范围判断实际油位是否异常，可以降低误判的概率。并且，该判别方法可以由控制器完成，便于实现变压器油位的实时自动检测，在油位异常时快速发出报警。因此，与现有技术相比，本发明实施例可以实现变压器油位状态的实时自动监测，加速异常响应，提高判别精度，减少误判。

附图说明

图1是本发明实施例提供的一种变压器油位状态的判别方法的流程示意图；

图2是本发明实施例提供的一种储油柜油位曲线示意图；

图3是本发明实施例提供的另一种变压器油位状态的判别方法的流程示意图；

图4是本发明实施例提供的又一种变压器油位状态的判别方法的流程示意图；

图5是本发明实施例提供的一种变压器油位状态的判别系统的结构示意图；

图6是本发明实施例提供的一种控制器的结构示意图；

图7是本发明实施例提供的另一种变压器油位状态的判别系统的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。

本发明实施例提供了一种变压器油位状态的判别方法，该判别方法适用于油浸式电力变压器运行过程中的油位监测，可以由变压器油位状态的判别系统来执行。图1是本发明实施例提供的一种变压器油位状态的判别方法的流程示意图。如图1所示，该变压器油位状态的判别方法包括以下步骤：

S110、根据变压器的出厂油位曲线得到油温油位函数。

其中，变压器在出厂时，厂家会提供储油柜油位曲线，如图2所示，以向使用人员提供正常情况下，变压器油位随油温变化的参考规律。参见图2，储油柜油位曲线并非平直的直线，即变压器的油温和油位之间并非线性关系，因此，若要获得实际油温下的标准油位，有必要得到油温油位函数(油温油位函数记为q(x)；其中，x表示油温，q表示油位)。示例性地，可以采用曲线拟合或插值等方式求取油温油位函数q(x)。

S120、获取变压器的实际油温和实际油位。

其中，变压器的实际油温可以通过温度传感器或红外分析仪等设备获取；实际油位可以通过位置传感器等设备来获取。相比于传统的人工观察储油柜油位计获取油位和根据油温表获取油温，本实施例提供的方法得到的实际油温和实际油位更准确，更趋近于实际值，并且不受人工巡检的限制，可以随时监测变压器油温和油位状态。

S130、根据实际油温和油温油位函数得到标准油位。

可选地，在得到油温油位函数后，可以将函数关系进行记录，在获得实际油温后，将实际油温带入到油温油位函数可以计算得到标准油位。或者，在得到油温油位函数后，可以根据温度测量的精度，将每个温度和其对应的标准油位进行记录，形成油温油位表，在得到实际油温后，可以通过查表获取标准油位。综上所述，本发明实施例可以针对每个实际温度快速准确的得到其对应的标准油位。

S140、将实际油位与标准油位进行比较，若实际油位的偏差超过预设范围则判定实际油位异常，产生报警信号。

其中，当变压器油位过高时，在变压器满载或过载运行时油会溢出，如果是全密封设置，会增加油箱内的压力；若油位过低，会造成高压套管中油位的降低，套管内放电，引起安全事故。

因此，如图2所示，正常状态下，实际油位(如圆点所示)相对于标准油位的上下偏差均不能超过预设范围μ；一旦实际油位的偏差超过预设范围μ，即认定为异常状态点(如三角点所示)。其中，预设范围应综合数据获取方法的精确性和环境等影响因素来确定。在实际油位位于异常状态点时，需产生报警信号，提醒工作人员处理故障，防止故障的进一步扩大。示例性地，产生报警信号的方式可以是声光报警或发出电子警告标识牌等。

本发明实施例提供的变压器油位状态的判别方法，根据变压器的出厂油位曲线得到油温油位函数，在得到实际油温后，可以通过油温油位函数直接获取标准油位的数值，无需工作人员对比油位曲线，使标准油位获取更准确便捷，节省了获取时间。在获得准确的标准油位后，再将实际油位与标准油位进行比较，根据实际油位的偏差是否超过预设范围判断实际油位是否异常，可以降低误判的概率。并且，该判别方法可以由控制器完成，便于实现变压器油位的实时自动检测，在油位异常时快速发出报警。因此，本发明实施例可以实现变压器油位状态的实时自动监测，加速异常响应，提高判别精度，减少误判。

在上述各实施例的基础上，可选地，在获取到变压器的实际油温之后，还可以根据变压器的运行状态判断实际油温是否在安全范围内，当实际油温异常时，直接进行报警，通知工作人员尽快排查和处理故障。

在上述各实施例的基础上，可选地，还可以采用显示屏显示实际油位，以实现油位状态的可视化。示例性地，可以在获取到变压器的实际油位后，无论实际油位异常与否，都直接将数据传输至显示屏进行显示；可以以数据点、曲线或文字等方式进行显示。或者可以仅显示异常时的油位数据。以便于工作人员直观的获取变压器的油位状况。优选地，可以将实际油温和实际油位均进行显示，实现油温油位综合状态的可视化，最终形成曲线图或数据表进行储存，以便于出现故障或日常检修时查验分析数据。

在上述各实施例的基础上，判定实际油位异常的方式有多种，以下就其中的几种进行说明，但不作为对本申请的限定。

图3是本发明实施例提供的另一种变压器油位状态的判别方法的流程示意图。参见图3，在一种实施方式中，可选地，将实际油位与标准油位进行比较，若实际油位的偏差超过预设范围则判定实际油位异常，包括：

S210、用实际油位减去标准油位，得到油位差值。

S220、将油位差值的绝对值与误差系数进行比较，若油位差值的绝对值大于误差系数，则判定实际油位异常。

本发明实施例中，仅需要减法运算和比较两个步骤即可确定实际油位是否异常，判断方法简洁方便。

图4是本发明实施例提供的又一种变压器油位状态的判别方法的流程示意图。参见图4，在另一种实施方式中，可选地，将实际油位与标准油位进行比较，若实际油位的偏差超过预设范围则判定实际油位异常，包括：

S310、用实际油位减去标准油位，得到油位差值；

S320、用油位差值的绝对值除以误差系数得到判断系数；

其中，由于在不同温度下或者变压器不同的运行条件下，误差系数可能不同，用油位差值的绝对值除以误差系数得到判断系数可以保证在进行判断时，只需将判断系数与1进行比较，判断条件并不会随着误差系数的变化而变化。

S330、若判断系数大于1，则判定实际油位异常。

其中，当判断系数大于1时，表明实际油位相对于标准油位的偏差值已经超过了误差系数，可判定实际油位异常。

在上述各实施例的基础上，可选地，随着变压器的运行时间增加，变压器的运行特性或发生变化，同样，油位曲线也可能会发生变化。因此，该变压器油位状态的判别方法还包括：

在变压器运行预设时间段后，对油位曲线进行调整得到调整曲线；根据调整曲线调整油温油位函数，得到油温油位函数的标准数据库。

其中，预设时间段的值可以根据实际情况进行设置，比如，变压器的服役时间较长，在投入使用的前几年中，变压器的特性不会发生太大变化，预设时间段可以以年为单位进行设置，比如每两年对油位曲线进行一次调整；在运行多年后，由于运行环境恶劣和器件老化的影响，变压器特性会发生较大变化，此时可以缩短预设时间段的值。

由于油位曲线发生变化，油温油位函数必定相应的变化，而同样的油温下根据油温油位函数得到的标准油位也会发生变化。若计算得到的标准油位出现了偏差，可能会造成油位状态的误判。因此，随着变压器的运行，形成并保存油温油位函数的标准数据库，有利于提高实际油位状态判别的精确性。并且，形成标准数据库有利于研究变压器的老化特性。

本发明实施例还提供了一种变压器油位状态的判别系统，可用于实现上述各实施例所提供的变压器油位状态的判别方法，具有相应的有益效果。

图5是本发明实施例提供的一种变压器油位状态的判别系统的结构示意图。如图5所示，该变压器油位状态的判别系统包括：传感模块110、测控柜120、控制器130和后台监控机140。

其中，传感模块110安装在变压器200上，用于采集变压器200的实际油温和实际油位，并转化为电信号输出；测控柜120与传感模块110电连接，用于根据电信号解析出油温信号和油位信号并输出；控制器130与测控柜120电连接，用于实现如本发明任意实施例所提供的变压器油位状态的判别方法；后台监控机140与控制器130电连接，用于根据报警信号进行报警。

可选地，传感模块110输出的电信号可以是电流信号。

本发明实施例提供的变压器油位状态的判别系统，通过控制器130根据变压器的出厂油位曲线得到油温油位函数，在得到实际油温后，通过油温油位函数直接获取标准油位的数值，无需工作人员对比油位曲线，使标准油位获取更准确便捷，节省了获取时间。在获得准确的标准油位后，控制器130再将实际油位与标准油位进行比较，根据实际油位的偏差是否超过预设范围判断实际油位是否异常，可以降低误判的概率。并且，该系统可以实现变压器油位的实时自动检测，在油位异常时快速发出报警。因此，本发明实施例可以实现变压器油位状态的实时自动监测，加速异常响应，提高判别精度，减少误判。

图6是本发明实施例提供的一种控制器的结构示意图。在上述各实施例的基础上，本实施例对控制器的具体结构进行说明，可选地，控制器包括：采集单元310、第一计算单元320、第二计算单元330、函数单元340和比较单元350。

其中，采集单元310分别与第一计算单元320和函数单元340电连接；采集单元310用于接收由测控柜输出的油温信号和油位信号，并将油位信号传输给第一计算单元320，将油温信号传送给函数单元340。函数单元340与第一计算单元320电连接；函数单元340用于根据变压器的出厂油位曲线得到油温油位函数，并将油温信号带入油温油位函数得到实际油位传送给第一计算单元320。第一计算单元320与第二计算单元330电连接；第一计算单元320用于用油位信号减去实际油位得到油位差值并传送给第二计算单元330。第二计算单元330与比较单元350电连接；第二计算单元330用于计算油位差值的绝对值，并使用该绝对值除以误差系数得到判断系数并传送给比较单元350。比较单元350用于比较判断系数和1的大小，并根据比较结果输出输出信号给后台监控机。可选地，当判断系数大于1时，判定油位信号异常。比较单元350可以仅在油位信号异常时输出异常状态信号作为报警信号；在油位信号正常时不输出，后台监控机默认此时油位信号正常。比较单元350也可以在油位信号正常时输出正常状态信号，在油位信号异常时输出异常状态信号。

本实施例这样设置，可以准确的判断在当前油温下，油位信号是否处于正常状态并将结果输出。

图7是本发明实施例提供的另一种变压器油位状态的判别系统的结构示意图。如图7所示，在上述各实施例的基础上，本实施例对传感模块110的结构和安装位置进行了说明。可选地，传感模块110包括：油位传感单元111和油温传感单元112。

其中，油位传感单元111安装于变压器200的储油柜210，用于采集变压器200的实际油位；油温传感单元112安装于变压器200的箱体内部220，用于采集变压器200的实际油温。将油位传感单元111和油温传感单元112分别安装于变压器200中的不同位置，有利于更准确地获取变压器的实际油位和实际油温。

进一步地，油位传感单元111包括浮球连杆1111和位置传感器1112；浮球连杆1111位于储油柜210中；位置传感器1112与浮球连杆1111连接，用于采集浮球连杆1111的位置信号代表变压器200的实际油位。其中，浮球连杆1111的位置标志着变压器油的液面位置。位置传感器1112采集浮球连杆1111的位置信号后转化为电流信号输出。

油温传感单元112包括热电阻1121和变送器1122；热电阻1121位于变压器200的箱体内部220；变送器1122与热电阻1121连接，用于采集热电阻1121的电阻信号代表变压器200的实际油温。其中，热电阻1121的电阻值会随着油温的变化而变化，因此可以采用热电阻1121的电阻信号来代表变压器200的实际油温。变送器1122采集热电阻1121的电阻信号后转化为电流信号输出。

继续参见图7，在上述各实施方式的基础上，可选地，后台监控机140还与测控柜120电连接；后台监控机120还用于显示油位信号。其中，测控柜120将解析出的油位信号传送给后台监控机120，后台监控机120上可以包括显示屏，用于显示油位信息，以实现油位信息的可视化，便于工作人员直观地获得油位的状态。同时，测控柜120也可以将油温信息传送给后台监控机120进行显示，以实现油温油位信息的综合可视化。

注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims (10)

1.一种变压器油位状态的判别方法，其特征在于，包括：

根据变压器的出厂油位曲线得到油温油位函数；

获取所述变压器的实际油温和实际油位；

根据所述实际油温和所述油温油位函数得到标准油位；

将所述实际油位与所述标准油位进行比较，若所述实际油位的偏差超过预设范围则判定所述实际油位异常，产生报警信号。

2.根据权利要求1所述的变压器油位状态的判别方法，其特征在于，所述将所述实际油位与所述标准油位进行比较，若所述实际油位的偏差超过预设范围则判定所述实际油位异常，包括：

用所述实际油位减去所述标准油位，得到油位差值；

将所述油位差值的绝对值与误差系数进行比较，若所述油位差值的绝对值大于所述误差系数，则判定所述实际油位异常。

3.根据权利要求1所述的变压器油位状态的判别方法，其特征在于，所述将所述实际油位与所述标准油位进行比较，若所述实际油位的偏差超过预设范围则判定所述实际油位异常，包括：

用所述实际油位减去所述标准油位，得到油位差值；

用所述油位差值的绝对值除以误差系数得到判断系数；

若所述判断系数大于1，则判定所述实际油位异常。

4.根据权利要求1所述的变压器油位状态的判别方法，其特征在于，所述产生报警信号，包括：发出电子警告标识牌。

5.根据权利要求1所述的变压器油位状态的判别方法，其特征在于，还包括：采用显示屏显示所述实际油位。

6.根据权利要求1所述的变压器油位状态的判别方法，其特征在于，还包括：

在所述变压器运行预设时间段后，对所述油位曲线进行调整得到调整曲线；

根据所述调整曲线调整所述油温油位函数，得到油温油位函数的标准数据库。

7.一种变压器油位状态的判别系统，其特征在于，包括：

传感模块，所述传感模块安装在变压器上，用于采集所述变压器的实际油温和实际油位，并转化为电信号输出；

测控柜，所述测控柜与所述传感模块电连接，用于根据所述电信号解析出油温信号和油位信号并输出；

控制器，所述控制器与所述测控柜电连接，用于实现如权利要求1-6任意所述的方法；

后台监控机，所述后台监控机与所述控制器电连接，用于根据所述报警信号进行报警。

8.根据权利要求7所述的变压器油位状态的判别系统，其特征在于，所述后台监控机还与所述测控柜电连接；所述后台监控机还用于显示所述油位信号。

9.根据权利要求7所述的变压器油位状态的判别系统，其特征在于，所述传感模块包括：

油位传感单元，安装于所述变压器的储油柜，用于采集所述变压器的实际油位；

油温传感单元，安装于所述变压器的箱体内部，用于采集所述变压器的实际油温。

10.根据权利要求9所述的变压器油位状态的判别系统，其特征在于，所述油位传感单元包括浮球连杆和位置传感器；所述浮球连杆位于所述储油柜中；所述位置传感器与所述浮球连杆连接，用于采集所述浮球连杆的位置信号代表所述变压器的实际油位；

所述油温传感单元包括热电阻和变送器；所述热电阻位于所述变压器的箱体内部；所述变送器与所述热电阻连接，用于采集所述热电阻的电阻信号代表所述变压器的实际油温。

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