介质损耗在线检测系统的制作方法

本发明涉及介质损耗检测技术领域，具体涉及一种介质损耗在线检测系统。

背景技术：

随着对电能需求量的增大，电力系统电压等级不断地提高，设备容量不断地增大，人们对供电可靠性提出了越来越高的要求。从近年来充油设备的事故情况来看，许多事故是在无任何先兆的情况下发生的，这从一方面说明了目前的常规试验项目和实验周期仍存在一定的局限性，一些事故先兆信息不能及时被捕捉到。因此，电力运行各发供电单位都希望对大型电力设备能开展有效、及时的监测手段。

为确保充油类电气设备的安全运行，国内外开发了许多的监测方法，其中检测绝缘油中溶解气体的含量等监测技术已经比较成熟，成功地预防了很多充油设备的严重事故。然而，充油类电气设备油质的其他特征属性，例如能同时敏感地反应绝缘油受潮、污染和老化的介质损耗因素在目前依然没有比较好的监测手段。

现有技术中，介质损耗的检测通常情况下是在充油设备放油口进行手动取油样，把相关油样带回标准实验室后，放入电容式油杯中加热到90℃，通过高压电桥的传统方式进行化验、检测。这样的检测方式存在以下几个方面的问题：不能在线实时检测；检测油样的周期比较长；样品容易被污染；测试温度高、电压高，存在安全风险。

技术实现要素：

本发明所要解决的是现有的介质损耗检测方法检测周期长、样品易被污染以及安全风险高的问题。

本发明通过下述技术方案实现：

一种介质损耗在线检测系统，包括第一手动阀、油泵、电动机、盛样容器、介质损耗传感器、控制器以及显示终端；所述第一手动阀的一端通过管道连接绝缘油充油设备，所述第一手动阀的另一端通过管道连接所述油泵的一端，所述油泵的另一端通过管道连接所述盛样容器；所述介质损耗传感器用于检测所述盛样容器中的绝缘油样品介质损耗，并将绝缘油样品介质损耗发送至所述控制器；所述控制器用于控制所述电动机对所述油泵进行驱动，并控制所述显示终端显示绝缘油样品介质损耗。

本发明提供的介质损耗在线检测系统，通过第一手动阀和油泵把绝缘油样品抽至盛样容器，由介质损耗传感器对盛样容器中的绝缘油样品进行介质损耗检测，并由控制器送至显示终端显示绝缘油样品介质损耗数据。进一步，控制器还将油泵等状态信号送至显示终端进行显示。本系统是在常温、低电压下对绝缘油介质损耗进行实时监测，安全风险性低，可以及时反应绝缘油的受潮、污染和老化情况，避免因充油设备介质损耗过高而造成充油设备故障，造成经济损失。

可选的，所述介质损耗在线检测系统还包括第二手动阀；所述第二手动阀的一端通过管道连接所述盛样容器，所述第二手动阀的另一端设置有放油口。通过设置所述第二手动阀，可以手动对盛样容器中的绝缘油样品进行放油处理，控制盛样容器中的绝缘油样品多少，防止盛样容器中的绝缘油样品溢出。

可选的，所述盛样容器还通过管道连接绝缘油充油设备且所述盛样容器为低进高出容器。将盛样容器设置为与绝缘油充油设备连接，可以将绝缘油样品自动回收至绝缘油充油设备，既能防止盛样容器中的绝缘油样品溢出，又避免绝缘油样品浪费。

可选的，所述介质损耗在线检测系统还包括温度传感器；所述温度传感器用于检测绝缘油样品温度，并将绝缘油样品温度发送至所述控制器。将该温度值及该温度值下测得的介质损耗值代入介质损耗值-温度函数关系式（该函数关系式根据绝缘油样品在标准实验室的介质损耗值-温度曲线获得，并可以通过显示终端操作界面写入所述控制器），从而获得绝缘油样品在90摄氏度下的介质损耗值，并送至显示终端显示。

可选的，所述介质损耗在线检测系统还包括设置在所述第一手动阀和所述油泵之间的过滤器。通过设置过滤器，可以减少绝缘油样品中的杂质成分，提高检测结果精度。

可选的，所述介质损耗在线检测系统还包括用于监测所述过滤器滤网堵塞情况的压差监测装置，所述压差监测装置在监测到所述过滤器滤网堵塞超过预设阈值时向所述控制器发送报警触发信号。通过设置压差监测装置，可以监测过滤器滤网堵塞情况，防止过滤器长期工作后堵塞不能将绝缘油样品输送至盛样容器。

可选的，所述介质损耗在线检测系统还包括电磁阀；所述电磁阀设置在所述过滤器和所述油泵之间，由所述控制器控制。通过设置电磁阀，在未进行介质损耗测量的时间段内，控制器控制电磁阀线圈失电使得电磁阀关断，同时油泵停运，能有效地切断油路，增加过滤器滤网的使用周期及寿命，并防止盛样容器中的油样倒流导致油泵反转而损坏油泵。进一步，电磁阀线圈失电和油泵停运期间可节约一定的电力消耗。

可选的，所述介质损耗在线检测系统还包括压力传感器；所述压力传感器用于检测绝缘油样品压力，并将绝缘油样品压力发送至所述控制器。通过设置压力传感器，可以实时检测绝缘油样品压力，待绝缘油样品压力稳定后，再由介质损耗传感器检测绝缘油样品介质损耗，以提高检测结果精度。

可选的，所述介质损耗在线检测系统还包括第三手动阀和第四手动阀；所述第三手动阀设置在所述第一手动阀和绝缘油充油设备之间，所述第四手动阀的一端通过管道连接所述第一手动阀和所述第三手动阀之间的管道，所述第四手动阀的另一端设置有放油口。通过将第一手动阀关闭、将第三手动阀和第四手动阀打开，方便从绝缘油充油设备手动取样，在标准实验室检测绝缘油样品介质损耗，从而获得绝缘油样品介质损耗-温度曲线。

可选的，所述介质损耗在线检测系统还包括第五手动阀；所述第五手动阀的一端通过管道连接绝缘油充油设备，所述第五手动阀的另一端设置有放油口。通过将第五手动阀打开，方便从绝缘油充油设备手动取样，在标准实验室检测绝缘油样品介质损耗，从而获得绝缘油样品介质损耗-温度曲线。

本发明与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：

本发明提供的介质损耗在线检测系统，在常温、低电压环境下对绝缘油样品介质损耗进行实时在线检测，安全风险性低，可以及时反应绝缘油的受潮、污染和老化情况，避免因充油设备介质损耗过高而造成充油设备故障，造成经济损失。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明实施例的限定。在附图中：

图1是本发明一种实施例的介质损耗在线检测系统的结构示意图；

图2是本发明实施例的介质损耗传感器的电路图；

图3是本发明实施例的介质损耗传感器的时序图；

图4是本发明另一种实施例的介质损耗在线检测系统的结构示意图；

图5是本发明又一种实施例的介质损耗在线检测系统的结构示意图；

图6是本发明又一种实施例的介质损耗在线检测系统的结构示意图；

图7是本发明再一种实施例的介质损耗在线检测系统的结构示意图。

附图中标记及对应的零部件名称：

10-绝缘油充油设备，11-第一手动阀，12-油泵，13-电动机，14-盛样容器，15-介质损耗传感器，16-控制器，17-显示终端，18-第二手动阀，21-温度传感器，22-过滤器，23-压差监测装置，24-电磁阀，26-压力传感器，31-第三手动阀，32-第四手动阀，41-第五手动阀。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本发明作进一步的详细说明，本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明，并不作为对本发明的限定。

实施例1

图1是本实施例的介质损耗在线检测系统的结构示意图，所述介质损耗在线检测系统包括第一手动阀11、油泵12、电动机13、盛样容器14、介质损耗传感器15、控制器16以及显示终端17。

具体地，所述第一手动阀11的一端通过管道连接绝缘油充油设备10，所述第一手动阀11的另一端通过管道连接所述油泵12的一端，所述油泵12的另一端通过管道连接所述盛样容器14。所述第一手动阀11可以为手动球阀，进一步，考虑绝缘油样品不受污染，连接用的管道为不锈钢管道。

所述介质损耗传感器15用于检测所述盛样容器14中的绝缘油样品介质损耗，并将绝缘油样品介质损耗发送至所述控制器16。具体地，图2是所述介质损耗传感器15的电路图，将绝缘油样品等效为损耗电阻R_SENS和介质电容C_SENS并联，并对绝缘油样品施加激励电压V_EXC。具体地，所述介质损耗传感器15包括第一放大器OP1、第二放大器OP2、第一电阻R1、第二电阻R2、电容C、第一比较器COMP₀、第二比较器COMP_th以及异或电路XOR。各器件的连接关系如图2所示，在此不再赘述。由于激励电压V_EXC在一个时间段内是不变的，在这段时间段内，所述第一放大器OP1的输出电压V_OP根据传感器的电流方向处于上升或下降状态，所述介质损耗传感器15的时序图如图3所示。

所述电容C和所述第一放大器OP1组成积分电路，所述第一电阻R1、所述第二电阻R2以及所述第二放大器OP2组成反相电路，即所述第二放大器OP2的输出电压V_th的符号与激励电压V_EXC相反。所述第二比较器COMP_th产生一个方波电压信号VC_th，其幅度等于激励电压V_EXC，其周期T_C=（T_C1+T_C2+T_C3+T_C4），与损耗电阻R_SENS成正比，根据电路图和系统时序图得出如下公式：

T_C=4×（R2÷R1）×C×R_SENS×[1-（C_SENS×R2÷R1÷C）]

当电压换相时，介质电容C_SENS发生电荷转移，通过所述第一放大器OP1的输出电压V_OP的垂直边缘影响到斜坡信号。所述异或电路XOR产生一个方波信号V_XOR，这使损耗电阻R_SENS和介质电容C_SENS值可以通过以下公式计算：

R_SENS=（T_C2+T_C4）×R1÷2÷R2÷C

C_SENS=R2×C×（T_C2+T_C4-T_C1-T_C3）÷R1÷（2T_C2+2T_C4）

因此，根据方波信号V_XOR的波形可以计算出绝缘油样品介质损耗：

Tgδ=（T_C2+T_C4+T_C1+T_C3）÷2÷π÷（T_C2+T_C4-T_C1-T_C3）。

继续参考图1，所述控制器16用于控制所述电动机13对所述油泵12进行驱动，并控制所述显示终端17显示绝缘油样品介质损耗。所述控制器16可以控制所述显示终端17实时显示绝缘油样品介质损耗的单个数据，也可以控制所述显示终端17显示绝缘油样品介质损耗随时间变化的曲线。所述控制器16可以由MCU（微处理器）及其外围电路实现，例如，所述控制器16可以为赛康科技公司的WSTM-CTU-SC03控制终端。由所述控制器16控制所述显示终端17显示绝缘油样品介质损耗和控制所述电动机13工作为现有技术，在此不再赘述。

在本实施例中，所述介质损耗在线检测系统还包括第二手动阀18。所述第二手动阀18的一端通过管道连接所述盛样容器14，所述第二手动阀18的另一端设置有放油口。通过设置所述第二手动阀18，在所述盛样容器14中的绝缘油样品达到一定量时，通过打开所述第二手动阀18，对所述盛样容器14中的绝缘油样品进行手动放样，避免所述盛样容器14中的绝缘油样品溢出。

采用本实施例的介质损耗在线检测系统检测绝缘油介质损耗时，打开所述第一手动阀11，由所述控制器16控制所述电动机13工作，所述电动机13驱动所述油泵12，绝缘油样品被输送至所述盛样容器14。所述介质损耗传感器15检测所述盛样容器14中绝缘油样品介质损耗，并将获得的绝缘油样品介质损耗发送至所述控制器16，所述控制器16控制所述显示终端17显示绝缘油样品介质损耗，并控制所述电动机13停止工作，所述油泵12相应停止工作，最后关闭所述第一手动阀11。

实施例2

图4是本实施例的介质损耗在线检测系统的结构示意图，与实施例1相比，区别在于：盛样容器14还通过管道连接绝缘油充油设备10且所述盛样容器14为低进高出容器，即所述盛样容器14与油泵12连接的进油口位置低于与绝缘油充油设备10连接的出油口位置。通过将所述盛样容器14设置为与绝缘油充油设备10连接，可以将绝缘油样品自动回收至绝缘油充油设备10，既能防止所述盛样容器14中的绝缘油样品溢出，又避免绝缘油样品浪费。

实施例3

图5是本实施例的介质损耗在线检测系统的结构示意图，与实施例1或者实施例2相比，区别在于：还包括温度传感器21。所述温度传感器21用于检测盛样容器14中绝缘油样品温度，并将绝缘油样品温度发送至所述控制器16。在所述介质损耗传感器15检测绝缘油样品介质损耗时，所述温度传感器21同时检测绝缘油样品温度。标准实验室测得的介质损耗值是在90摄氏度、1500V~2000V电压下测得的，每台充油设备的油品随温度变化的介质损耗是不一样的。在本实施例中，通过设置所述温度传感器21，可以获得绝缘油样品在常温环境下介质损耗对应的温度。将该温度值及该温度值下测得的介质损耗值代入介质损耗值-温度函数关系式（该函数关系式根据绝缘油样品在标准实验室的介质损耗值-温度曲线获得，并可以通过显示终端操作界面写入所述控制器），从而获得绝缘油样品在90摄氏度下的介质损耗值，并送至显示终端显示。本领域技术人员知晓如何在标准实验室获得介质损耗值-温度曲线，在此不再赘述。

在本实施例中，所述介质损耗在线检测系统还包括设置在第一手动阀11和油泵12之间的过滤器22。通过设置所述过滤器22，可以减少绝缘油样品中的杂质成分，提高检测结果精度。进一步，所述介质损耗在线检测系统还包括用于监测所述过滤器22滤网堵塞情况的压差监测装置23，所述压差监测装置23在监测到所述过滤器22滤网堵塞超过预设阈值时向所述控制器16发送报警触发信号。通过设置所述压差监测装置23，可以监测过滤器滤网堵塞情况，防止过滤器长期工作后堵塞不能将绝缘油样品输送至盛样容器14。

所述介质损耗在线检测系统还可以包括电磁阀24。所述电磁阀24设置在所述过滤器22和所述油泵12之间，由所述控制器16控制。在所述控制器16控制所述电动机13工作时，同时控制所述电磁阀24打开；在所述控制器16控制所述电动机13停止工作时，同时控制所述电磁阀24关断。所述介质损耗在线检测系统还可以包括压力传感器26，所述压力传感器26用于检测绝缘油样品压力，并将绝缘油样品压力发送至所述控制器16。通过设置所述压力传感器16，可以实时检测绝缘油样品压力，待绝缘油样品压力稳定后，再由介质损耗传感器15检测绝缘油样品介质损耗，以提高检测结果精度。

实施例4

图6是本实施例的介质损耗在线检测系统的结构示意图，与实施例3相比，区别在于：还包括第三手动阀31和第四手动阀32。所述第三手动阀31设置在所述第一手动阀11和绝缘油充油设备10之间，所述第四手动阀32的一端通过管道连接所述第一手动阀11和所述第三手动阀31之间的管道，所述第四手动阀32的另一端设置有放油口。通过将所述第一手动阀11关闭、将所述第三手动阀31和所述第四手动阀32打开，方便从绝缘油充油设备10手动取样，在标准实验室检测绝缘油样品介质损耗，从而获得绝缘油样品介质损耗-温度曲线。

实施例5

图7是本实施例的介质损耗在线检测系统的结构示意图，与实施例3相比，区别在于：还包括第五手动阀41。所述第五手动阀41的一端通过管道连接绝缘油充油设备10，所述第五手动阀41的另一端设置有放油口。通过将所述第五手动阀41打开，方便从绝缘油充油设备10手动取样，在标准实验室检测绝缘油样品介质损耗，从而获得绝缘油样品介质损耗-温度曲线。

以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。