一种变压器油位监测配套装置及其工作方法
【专利摘要】本发明涉及一种变压器油位监测配套装置及其工作方法，包括：油位电气量测试装置、微处理器、蓝牙模块、移动终端、后台监控主机，油位电气量测试装置通过通信电缆连接后台监控主机，油位电气量测试装置、微处理器、蓝牙模块、移动终端依次连接；本发明将变压器油位的物理量直接转变为变压器油位的电气量，省去了中间的模数转换等环节，提高了测量精度与准确度。实现了就地观测、移动终端监测与后台监控主机监测三种手段，既能弥补了现有监控主机信息采集量的不足，增加了变压器油位信息量；又能使用移动终端，通过蓝牙模块配对连接后，就可以达到在变电站附近只需一名电气工作人员操作就可以遥信对位，校验就地与远方信息是否一致。
【专利说明】
一种变压器油位监测配套装置及其工作方法
技术领域
[0001]本发明涉及一种变压器油位监测配套装置及其工作方法，属于电力应用技术领域。
【背景技术】
[0002]在变电站中，油浸变压器应用较为广泛，变压器油是变压器的绝缘和散热介质，35kV及以上电压等级或者容量较大的1kV油浸变压器中，油位计显示的油枕(既储油柜)中变压器油的油面高低，称为变压器油位，受温度、渗漏油等因素影响，变压器油位会发生变化。
[0003]油位计的刻度显示油位高于油枕容量的90%和低于油枕容量的10%时，定义为变压器的油位异常。目前，油位的监测完全取决于运行人员，由运行人员根据巡视周期定期观察油位计刻度。此法存在以下缺陷:1、定期巡视，不能实时监测油位。2、定期巡视，不能及时发现油位异常。3、当发现油位偏高或偏低时，运行人员必须缩短巡视周期，增加了人力、财力投入。
[0004]在变压器运行过程中，油温的变化导致油位的变化，为此，大型油浸变压器需要提供储油柜油箱来实现油位随油温的补偿。由于储油柜油箱是不透明的金属制品，现有的油位的显示指示需要通过油位计来实现，为准确判断变压器油位的真实情况，主变出厂时一般都附有一个油温油位关系对照表，即平常所说的油温油位关系线。它为我们现场设备安装、运行巡视、油位观测提供了重要的参考依据。
[0005]目前，从现有的巡视表中可以得知，巡视任务繁重，而如果巡视过程中，运行人员发现油位偏高或者偏低，为避免油位异常发生，则必须根据设备情况适当缩短巡视周期，工作量成倍增加，人、财、物投入加大，电网维护成本大大增加。当前的油位监测方式被动、滞后，不能实时反映变压器油位状况，而信息的滞后容易酿成事故，对电网的安全构成隐患，因此，已渐渐难以满足要求。
[0006]电力设备长期运行时，为了监测设备运行可靠性，需要对设备进行校验，遥测、遥信等信息量核对，但是在实际工作中，至少由两人进行，其中一人在设备处调试，一人在后台监控主机查看，两人通过电话联系，这种工作造成了人力、物力的资源浪费。
[0007]随着新技术的层出不穷和新设备的不断投入，电网开始进入数字化、信息化、互动化、智能化时代。
【发明内容】
[0008]针对现有技术的不足，本发明提供了一种变压器油位监测配套装置。
[0009]本发明还提供了上述变压器油位监测配套装置的工作方法。
[0010]本发明的技术方案为:
[0011]—种变压器油位监测配套装置，包括:油位电气量测试装置、微处理器、蓝牙模块、移动终端、后台监控主机，所述油位电气量测试装置通过通信电缆连接所述后台监控主机，所述油位电气量测试装置、所述微处理器、所述蓝牙模块、所述移动终端依次连接；
[0012]所述油位电气量测试装置用于测量变压器油位的物理量，并将变压器油位的物理量直接转化成变压器油位的电气量，并分别发送至所述微处理器及所述后台监控主机；
[0013]所述后台监控主机用于显示变压器油位的电气量；
[0014]所述微处理器处理变压器油位的电气量，并通过所述蓝牙模块将变压器油位的电气量发送至所述移动终端；
[0015]所述移动终端用于显示变压器油位的电气量。
[0016]此处设计的优势在于，本发明将变压器油位的物理量直接转变为变压器油位的电气量，省去了中间的模数转换等环节，提高了测量精度与准确度。实现了就地观测、移动终端监测与后台监控主机监测三种手段，既能弥补了现有监控主机信息采集量的不足，增加了变压器油位信息量;又能使用移动终端，通过蓝牙模块配对连接后，就可以达到在变电站附近只需一名电气工作人员操作就可以遥信对位，校验就地与远方信息是否一致。
[0017]根据本发明优选的，所述油位电气量测试装置包括:U型连通管一、浮球装置、U型连通管二，所述U型连通管一的一端与储油柜油箱底部的开口连通，所述U型连通管一的另一端连通所述浮球装置的底部，所述浮球装置的上部连通所述U型连通管二的一端，所述浮球装置的高度大于或等于所述储油柜油箱的高度；
[0018]所述浮球装置包括:浮球、连杆、可变电阻器，所述浮球装置内竖直设置有连杆，所述浮球上设有一个贯穿的孔，所述浮球通过所述孔平滑套装在所述连杆上，所述浮球的一侧通过滑片连接可变电阻器的动片引脚，所述可变电阻器的定片引脚连接所述微处理器，所述浮球的另一侧连接所述微处理器。
[0019]所述油位电气量测试装置的工作原理为:浮球密度小于油密度，浮于油面处，浮球上下浮动时带动滑片，进而改变接入可变电阻器部分的电阻，滑片滑动满足运行中变压器最高油位与最低油位的限制，因此，接入可变电阻器部分的电阻值在测定的最大值与最小值之间变化，施加一额定电压，电流值也随之变化，并满足线性曲线关系，可实现油位物理量转换至电气量，作为信号输出，路径一输出至浮球装置中的微处理器，路径二通过通信电缆输出至后台监控主机。
[0020]根据本发明优选的，所述油位电气量测试装置还包括:U型连通管三、呼吸器一、呼吸器二，所述U型连通管二的另一端连接呼吸器一，所述U型连通管三的一端与储油柜油箱上部的开口连通，所述U型连通管三的另一端连接呼吸器二。
[0021]此处设计的优势在于，变压器油中微水的含量是确定变压器绝缘质量的参数，水分会破坏变压器油的绝缘性能，对变压器的安全稳定运行构成隐患，呼吸器一及呼吸器二的设置减少了空气中的水分进入变压器油中，另外，变压器油在温度低或负荷少的情况下，油冷缩时吸收空气中的水分，通过浮球的浮动监测所述呼吸器一及呼吸器二是否畅通。
[0022]应用连通器的原理，S卩:底部互相连通的容器，注入同一种液体，连通器内各容器的液面总是保持在同一水平面上。因此，浮球即能显示储油柜油箱内的油位。
[0023]根据本发明优选的，所述U型连通管一上设置有阀门。
[0024]此处设计的优势在于，阀门的设置用于隔离浮球装置中的油与储油柜油箱中的油，满足了浮球装置检验、试验的准确性要求。
[0025]根据本发明优选的，所述后台监控主机上设有数字显示模块。
[0026]数字显示模块用于显示变压器油位的电气量。
[0027]根据本发明优选的，所述浮球装置的外表面设置有刻度。
[0028]此处设计的优势在于，通过刻度即可读出油面的高度。
[0029]根据本发明优选的，所述微处理器的型号为Arduino。
[0030]Arduino是一款便捷灵活的开源电子原型平台，构建于开源simple I/O介面版，并且具有使用Java、C语言的Processing/Wiring开发环境。Arduino包含两个主要的部分:硬件部分是可以用来做电路连接的Arduino电路板；另外一个则是Arduino IDE，即计算机中的程序开发环境。在计算机的IDE环境中利用数据库中的代码，编写、调试本发明油位监测装置的程序代码，将程序烧录到Arduino电路板后，即可实现移动终端中监测变压器油位的电气量信号的功能。
[0031 ]根据本发明优选的，所述蓝牙模块为HC-05主从一体模块，蓝牙模块上的VCC、GND、TXD、RXD四个引脚分别连接至所述微处理器的VCC、GND、RXD、TXD四个引脚，VCC为电源引脚、GND为接地引脚、TXD为发送引脚、RXD为接收引脚。
[0032]HC-05主从一体模块是一款高性能的蓝牙串口模块，可用于各种带蓝牙功能的电脑、手机等其他设备。
[0033]本发明利用蓝牙这种无线技术标准，使用2.4-2.485GHz的ISM波段的UHF无线电波，与变电站内50Hz交流电设备干扰小，通讯距离可实现本发明装置与平板、手机等移动设备的数据交换，从而快捷、精准、有效地实现了检测变压器油位状态的目的。
[0034]根据本发明优选的，所述移动终端为手机。
[0035]上述变压器油位监测配套装置的工作方法，具体步骤包括:
[0036](I)当变压器油热胀冷缩时，所述浮球随油面上下浮动，所述浮球的浮动带动所述滑片上下滑动，改变所述可变电阻器的接入电阻部分的电阻，油位物理量转换至电气量，并产生油位信号；
[0037](2)所述步骤(I)产生的油位信号发送至所述微处理器，所述微处理器通过所述蓝牙模块将油位信号发送至所述移动终端;与此同时，所述步骤(I)产生的油位信号还发送至所述后台监控主机；
[0038](3)所述移动终端显示变压器油位的电气量，所述后台监控主机显示变压器油位的电气量。
[0039]首先，油位信号是连续的十进制电气量，将此电气量信号接线至Arduino电路板的选定的输入接口上，利用Arduino程序库编写此输入接口的相关程序代码，在计算机的Arduino IDE环境中下载到Arduino里，以实现信号的输入及处理。完成变压器油位信号的采集回路连线;然后，设置蓝牙模块，利用Arduino程序库编写蓝牙模块通信的程序代码，在计算机的ArduinoIDE环境中下载到Arduino里，将蓝牙模块上的VCC、GND、TXD、RXD四个引脚分别连接至所述微处理器Arduino的VCC、GND、RXD、TXD四个引脚，实现了蓝牙模块与微处理器的数据传输，可以实现将变压器油位信号通过蓝牙信号传输出去;第三，在移动终端上安装并打开现已应用较为广泛的蓝牙串口软件，如“Bluetoothspp”软件，连接HC-05主从一体模块，配对连接成功后，刷新蓝牙串口软件，即可实现油位信息的接收、查看。在此基础上，可以编写程序，自定义蓝牙串口软件的用户界面，使得变压器油位信息的显示更加直观、方便;变电站电力工作人员校验油位电气量测试装置长期运行的可靠性，以及核对、校验就地信息与远方信息是否一致时，手持所述移动终端，携带至变压器处，即可实现一人就能完成变压器油位电气量测试装置的校验，解决了以往需要一人现场设备调试、一人后台遥信检查的弊端;另外，产生油位信号的另一路径通过通信电缆发送至所述后台监控主机，在后台监控主机上安装及运行数字显示软件，将此变压器油位的电气量信息数字显示于后台监控主机屏幕上。变电站电力工作人员巡视时，通过查看后台监控主机上的信息即可实现变压器油位的监测。
[0040]本发明的有益效果为:
[0041]1、本发明将变压器油位的物理量直接转变为变压器油位的电气量，省去了中间的模数转换等环节，提高了测量精度与准确度。实现了就地观测、移动终端监测与后台监控主机监测三种手段，既能弥补了现有监控主机信息采集量的不足，补充增加了变压器油位信息监测量;又能使用移动终端，通过蓝牙模块配对连接后，就可以达到在变电站附近只需一名电气工作人员操作就可以遥信对位，校验就地与远方信息是否一致的目的。
[0042]2、本发明所述呼吸器一及呼吸机二的设置减少了空气中的水分进入变压器油中，另外，变压器油在冷缩时或者膨胀时，通过观测浮球的上下浮动，来间接监测所述呼吸器一及呼吸机二是否存在不畅通的情况。
【附图说明】
[0043]图1为本发明的结构框图；
[0044]图2为本发明所述油位电气量测试装置的结构连接图；
[0045]图3为本发明所述浮球装置的结构示意图；
[0046]其中，1、油位电气量测试装置，2、微处理器，3、蓝牙模块，4、移动终端，5、后台监控主机，6、U型连通管一，7、浮球装置，8、U型连通管二，9、浮球，10、连杆，11、可变电阻器，12、呼吸器一，13、U型连通管三，14、呼吸器二，15、阀门。
【具体实施方式】
[0047]下面结合说明书附图和实施例对本发明作进一步限定，但不限于此。
[0048]实施例1
[0049]—种变压器油位监测配套装置，包括:油位电气量测试装置1、微处理器2、蓝牙模块3、移动终端4、后台监控主机5，所述油位电气量测试装置I通过通信电缆连接所述后台监控主机5，所述油位电气量测试装置1、所述微处理器2、所述蓝牙模块3、所述移动终端4依次连接;本发明的结构框图如图1所示。
[0050]所述油位电气量测试装置I用于测量变压器油位的物理量，并将变压器油位的物理量直接转化成变压器油位的电气量，并分别发送至所述微处理器2及所述后台监控主机5；
[0051]所述后台监控主机5用于显示变压器油位的电气量；
[0052]所述微处理器2处理变压器油位的电气量，并通过所述蓝牙模块将变压器油位的电气量发送至所述移动终端4;
[0053]所述移动终端4用于显示变压器油位的电气量。
[0054]此处设计的优势在于，本发明将变压器油位的物理量直接转变为变压器油位的电气量，省去了中间的模数转换等环节，提高了测量精度与准确度。实现了就地观测、移动终端监测与后台监控主机监测三种手段，既能弥补了现有监控主机信息采集量的不足，增加了变压器油位信息量;又能使用移动终端4，通过蓝牙模块配对连接后，就可以达到在变电站附近只需一名电气工作人员操作就可以遥信对位，校验就地与远方信息是否一致。
[0055]所述油位电气量测试装置I包括:U型连通管一 6、浮球装置7、U型连通管二 8，所述U型连通管一 6的一端与储油柜油箱底部的开口连通，所述U型连通管一 6的另一端连通所述浮球装置7的底部，所述浮球装置7的上部连通所述U型连通管二 8的一端，所述浮球装置7的高度大于或等于所述储油柜油箱的高度;本发明所述油位电气量测试装置的结构连接图如图2所示。
[0056]所述浮球装置7包括:浮球9、连杆10、可变电阻器11，所述浮球装置7内竖直设置有连杆10，所述浮球9上设有一个贯穿的孔，所述浮球9通过所述孔平滑套装在所述连杆10上，所述浮球9的一侧通过滑片连接可变电阻器11的动片引脚，所述可变电阻器11的定片引脚连接所述微处理器2，所述浮球9的另一侧连接所述微处理器2。本发明所述浮球装置7的结构示意图如图3所示。
[0057]所述油位电气量测试装置的工作原理为:浮球9密度小于油密度，浮于油面处，浮球9上下浮动时带动滑片，进而改变接入可变电阻器11部分的电阻，滑片滑动满足运行中变压器最高油位与最低油位的限制，因此，接入可变电阻器11部分的电阻值在测定的最大值与最小值之间变化，施加一额定电压，电流值也随之变化，并满足线性曲线关系，可实现油位物理量转换至电气量，作为信号输出，路径一输出至浮球装置7中的微处理器2，路径二通过通信电缆输出至后台监控主机5。
[0058]所述油位电气量测试装置还包括:U型连通管三13、呼吸器一 12、呼吸器二 14，所述U型连通管二 8的另一端连接呼吸器一 12，所述U型连通管三13的一端与储油柜油箱上部的开口连通，所述U型连通管三13的另一端连接呼吸器二 14。
[0059]此处设计的优势在于，变压器油中微水的含量是确定变压器绝缘质量的参数，水分会破坏变压器油的绝缘性能，对变压器的安全稳定运行构成隐患，呼吸器一 12及呼吸器二 14的设置减少了空气中的水分进入变压器油中，另外，变压器油在温度低或负荷少的情况下，油冷缩时吸收空气中的水分，通过浮球9的浮动监测所述呼吸器一 12及呼吸器二 14是否畅通。
[0060]应用连通器的原理，S卩:底部互相连通的容器，注入同一种液体，连通器内各容器的液面总是保持在同一水平面上。因此，浮球9即能显示储油柜油箱内的油位。
[0061 ] 所述U型连通管一 6上设置有阀门15。
[0062]此处设计的优势在于，阀门15的设置用于隔离浮球装置中的油与储油柜油箱中的油，满足了浮球装置检验、试验的准确性要求。
[0063]所述后台监控主机5上设有数字显示模块。
[0064]数字显示模块用于显示变压器油位的电气量。
[0065]所述浮球装置7的外表面设置有刻度。
[0066]此处设计的优势在于，通过刻度即可读出油面的高度。
[0067]所述微处理器2的型号为Arduino。
[0068]Arduino是一款便捷灵活的开源电子原型平台，构建于开源simple I/O介面版，并且具有使用Java、C语言的Processing/Wiring开发环境。Arduino包含两个主要的部分:硬件部分是可以用来做电路连接的Ar du i no电路板；另外一个则是Ar du ino IDE，即计算机中的程序开发环境。在计算机的IDE环境中利用数据库中的代码，编写、调试本发明油位监测装置的程序代码，将程序烧录到Arduino电路板后，即可实现移动终端4中监测变压器油位的电气量信号的功能。
[0069]所述蓝牙模块3为HC-05主从一体模块，蓝牙模块3上的VCC、GND、TXD、RXD四个引脚分别连接至所述微处理器2的VCC、GND、RXD、TXD四个引脚，VCC为电源引脚、GND为接地引脚、TXD为发送引脚、RXD为接收引脚。
[0070]HC-05主从一体模块是一款高性能的蓝牙串口模块，可用于各种带蓝牙功能的电脑、手机等其他设备。
[0071]本发明利用蓝牙这种无线技术标准，使用2.4-2.485GHz的ISM波段的UHF无线电波，与变电站内50Hz交流电设备干扰小，通讯距离可实现变电站本发明与平板、手机等移动设备的数据交换，从而快捷、精准、有效地实现了检测变压器油位状态的目的。
[0072]所述移动终端4为手机。
[0073]实施例2
[0074]实施例1所述的一种变压器油位监测配套装置的工作方法，具体步骤包括:
[0075](I)当变压器油热胀冷缩时，所述浮球9随油面上下浮动，所述浮球9的浮动带动所述滑片上下滑动，改变所述可变电阻器11的接入电阻部分的电阻，油位物理量转换至电气量，并产生油位信号；
[0076](2)所述步骤(I)产生的油位信号发送至所述微处理器2，所述微处理器2通过所述蓝牙模块3将油位信号发送至所述移动终端4;与此同时，所述步骤(I)产生的油位信号还发送至所述后台监控主机5;
[0077](3)所述移动终端4显示变压器油位的电气量，所述后台监控主机5显示变压器油位的电气量。
【主权项】
1.一种变压器油位监测配套装置，其特征在于，包括:油位电气量测试装置、微处理器、蓝牙模块、移动终端、后台监控主机，所述油位电气量测试装置通过通信电缆连接所述后台监控主机，所述油位电气量测试装置、所述微处理器、所述蓝牙模块、所述移动终端依次连接； 所述油位电气量测试装置用于测量变压器油位的物理量，并将变压器油位的物理量直接转化成变压器油位的电气量，并分别发送至所述微处理器及所述后台监控主机； 所述后台监控主机用于显示变压器油位的电气量； 所述微处理器处理变压器油位的电气量，并通过所述蓝牙模块将变压器油位的电气量发送至所述移动终端； 所述移动终端用于显示变压器油位的电气量。2.根据权利要求1所述的一种变压器油位监测配套装置，其特征在于，所述油位电气量测试装置包括:U型连通管一、浮球装置、U型连通管二，所述U型连通管一的一端与储油柜油箱底部的开口连通，所述U型连通管一的另一端连通所述浮球装置的底部，所述浮球装置的上部连通所述U型连通管二的一端，所述浮球装置的高度大于或等于所述储油柜油箱的高度； 所述浮球装置包括:浮球、连杆、可变电阻器，所述浮球装置内竖直设置有连杆，所述浮球上设有一个贯穿的孔，所述浮球通过所述孔平滑套装在所述连杆上，所述浮球的一侧通过滑片连接可变电阻器的动片引脚，所述可变电阻器的定片引脚连接所述微处理器，所述浮球的另一侧连接所述微处理器。3.根据权利要求2所述的一种变压器油位监测配套装置，其特征在于，所述油位电气量测试装置还包括:U型连通管三、呼吸器一、呼吸器二，所述U型连通管二的另一端连接呼吸器一，所述U型连通管三的一端与储油柜油箱上部的开口连通，所述U型连通管三的另一端连接呼吸器二。4.根据权利要求2所述的一种变压器油位监测配套装置，其特征在于，所述U型连通管一上设置有阀门。5.根据权利要求1所述的一种变压器油位监测配套装置，其特征在于，所述后台监控主机上设有数字显示模块。6.根据权利要求1所述的一种变压器油位监测配套装置，其特征在于，所述微处理器的型号为Arduino。7.根据权利要求1所述的一种变压器油位监测配套装置，其特征在于，所述蓝牙模块为HC-05主从一体模块，蓝牙模块上的VCC、GND、TXD、RXD四个引脚分别连接至所述微处理器的VCC, GND、RXD、TXD四个引脚，VCC为电源引脚、GND为接地引脚、TXD为发送引脚、RXD为接收弓丨脚。8.根据权利要求1所述的一种变压器油位监测配套装置，其特征在于，所述移动终端为手机。9.权利要求1-8任一所述的一种变压器油位监测配套装置的工作方法，其特征在于，具体步骤包括: (I)当变压器油热胀冷缩时，所述浮球随油面上下浮动，所述浮球的浮动带动所述滑片上下滑动，改变所述可变电阻器的接入电阻部分的电阻，油位物理量转换至电气量，并产生油位信号； (2)所述步骤(I)产生的油位信号发送至所述微处理器，所述微处理器通过所述蓝牙模块将油位信号发送至所述移动终端;与此同时，所述步骤(I)产生的油位信号还发送至所述后台监控主机； (3)所述移动终端显示变压器油位的电气量，所述后台监控主机显示变压器油位的电气量。
【文档编号】G05D9/12GK105843267SQ201610428224
【公开日】2016年8月10日
【申请日】2016年6月13日
【发明人】郭亚峰, 刘现义, 乌大鹏, 王华玺, 李建国, 李伟, 周晓琴, 石巧莉, 郑增辉, 陈伟玲
【申请人】国网山东省电力公司聊城供电公司, 国家电网公司