一种基于通信网络的变压器故障监测装置的制作方法

本实用新型涉及变压器故障监测技术领域，特别是涉及一种基于通信网络的变压器故障监测装置。

背景技术：

变压器是配电网电能运输的核心设备，变压器的安全运行直接关系到电网的安全，变压器一旦发生故障，轻则损耗设备，重则发生重大停电或线路火灾事故造成巨大经济损失。为了避免因变压器故障而引发更大危害，实现变压器故障监测成为减少配电网故障的关键。变压器漏油故障是一种常见故障，一旦变压器出现漏油，后果十分严重，不仅影响外观、污染环境，还会对变压器对绝缘品质和使用寿命产生非常不利的影响。

现有技术中，变压器漏油一般通过液位传感器实时监测变压器油枕的油位，当变压器油箱漏油时，油枕中的变压器油通过油管给油箱实时注油导致油位下降，即液位传感器监测到油位下降时即发送报警信息给到监控中心，但是由于热胀冷缩的原理变压器的油位在正常情况会随着油温的变化而变化，即油温的变化会使油枕内的油位同步上升或下降，因此单纯的根据油枕的油位来监测变压器是否漏油，极易出现误报警的状况。

技术实现要素：

针对现有的根据液位传感器监测变压器是否漏油易出现误报警的技术问题，本实用新型提出一种基于通信网络的变压器故障监测装置。

一种基于通信网络的变压器故障监测装置，所述故障监测装置包括油位采集电路、油位状态检测电路、油温采集电路、油温状态检测电路以及报警电路，所述油位采集电路采集油枕的油位信号经过电流转电压电路后将油位信号传输到油位状态检测电路；所述油温采集电路采集变压器油的油温信号并将采集到的油温信号传输到油温状态检测电路，油温状态检测电路的开启通过油位状态检测电路控制，油温状态检测电路对温油信号的变化率进行检测后传输到报警电路；所述报警电路与监控中心和油位采集电路连接。

所述油位采集电路包括油位计u1和电流转电压电路，所述电流转电压电路包括电阻r4，电阻r4的一端与油位计u1、电容c5的一端、电阻r9的一端连接，电阻r9的另一端与运放器ar1的同相输入端连接，运放器ar1的输出端与电阻r8的一端、油位状态检测电路、报警电路连接，电阻r8的另一端与运放器ar1的反相输入端、电阻r7的一端连接；所述电阻r7的另一端、电阻r4的另一端、电容c5的另一端均接地。

所述油位状态检测电路包括油位下降检测电路和控制电路，所述油位下降检测电路的输入端与油位采集电路连接，油位下降检测电路的输出端与控制电路连接；所述油位下降检测电路接收油位采集电路的油位信号并与油位电压值进行比较，控制电路根据油位下降检测电路的比较结果对油温状态检测电路的开启进行控制。

所述油位下降检测电路包括运放器ar2，运放器ar2的反相输入端通过电阻r10与油位采集电路连接，运放器ar2的同相输入端与电阻r12的一端、可变电阻r11的一端连接；所述电阻r12的另一端与电源vcc6连接，可变电阻r11的另一端接地；

所述控制电路包括三极管q4，三极管q4的基极与电阻r13的一端、电阻r14的一端连接，三极管q4的集电极与继电器k1的一端、二极管d1的正极连接，继电器k1的另一端、二极管d1的负极与电源vcc1连接，且继电器k1对油温状态检测电路的开启进行控制；所述电阻r13的另一端与运放器ar2的输出端连接，电阻r14的另一端和三极管q4的发射极均接地。

所述油温采集电路包括温度传感器u2，温度传感器u2的vcc引脚通过电阻r1与电源vcc4连接，温度传感器u2的output引脚与电容c1的一端、电感l1的一端连接，电感l1的另一端与电容c2、油温状态检测电路连接，且电容c1的另一端、电容c2的另一端、温度传感器u2的gnd引脚均接地。

所述油温状态检测电路包括常开开关k1-1，且常开开关k1-1受油位状态检测电路的控制；常开开关k1-1的一端与油温采集电路连接，常开开关k1-1的另一端与电阻r6的一端连接，电阻r6的另一端与电容c4的一端、运放器ar5的同相输入端连接，运放器ar5的反相输入端与电阻r5的一端、电容c3的一端连接，运放器ar5的输出端与电容c3的另一端、报警电路连接，且电阻r5的另一端接地。

所述报警电路包括温升检测电路、温降检测电路和警报发送电路，温升检测电路和温降检测电路的输入端分别与油温状态检测电路的输出端连接，温升检测电路接收油温状态检测电路的油温信号后传输到警报发送电路，温降检测电路接收油温状态检测电路的油温信号后经过温降启动电路和油位降值比较电路后传输到警报发送电路，且温降启动电路对油位降值比较电路对开启进行控制。

所述温升检测电路包括三极管q1，三极管q1的基极通过电阻r21与油温状态检测电路的输出端连接，三极管q1的集电极与电源vcc2连接，三极管q1的发射极通过电阻r22与警报发送电路连接。

所述温降检测电路包括温降启动电路和油位降值比较电路，所述温降启动电路包括三极管q2，三极管q2的基极与油温状态检测电路的输出端连接，三极管q2的发射极通过电阻r2与电源vcc5连接，三极管q2的集电极与继电器k2的一端、二极管d2的负极连接，继电器k2的另一端、二极管d2的正极均接地。

所述油位降值比较电路包括常开开关k2-1，常开开关k2-1受温降启动电路的控制；常开开关k2-1的一端与油位采集电路的输出端连接，常开开关k2-1的另一端与电阻r15的一端、电阻r17的一端连接，电阻r15的另一端与电阻r16的一端、运放器ar4的反相输入端连接，电阻r17的另一端与电阻r18的一端、电容c6的一端连接，电阻r18的另一端与电阻r19的一端、运放器ar4的同相输入端连接，电容c6的另一端、电阻r19的另一端均接地；所述运放器ar4的输出端与电阻r16的另一端、运放器ar3的同相输入端连接，运放器ar3的反相输入端与可变电阻r20的调节端连接，可变电阻r20的一端与电源vcc3连接，可变电阻r20的另一端接地；所述运放器ar3的输出端与警报发送电路连接，且警报发送电路与监控中心连接。

本实用新型的有益效果：

通过油位计u1检测变压器油枕中的油位信号，通过电流转电压电路将采集到的油位信号转换为电压信号，油位状态检测电路接收转换后的电压信号并检测油枕中的油位是否下降，当油位下降时，运放器ar2输出高电平，三极管q4导通，继电器k1得电，常开开关k1-1关闭使得油温采集电路与油温状态检测电路接通；油温状态检测电路接收油温采集电路采集并滤波后的油温信号，利用油温状态检测电路检测油温的变化率，当运放器ar5输出高电平时，三极管q1和三极管q3均导通，蜂鸣器buz1启动，监控中心即接收到变压器漏油的报警信号；当运放器ar5输出低电平时，三极管q2导通，继电器k2得电，常开开关k2-1关闭使得油位采集电路与油位降值比较电路接通，当运放器ar3输出高电平时，三极管q3导通，警报发送电路发送变压器漏油的报警信号给到监控中心。采用油位和油温两个参数同时监测变压器的漏油状态，检测更精准，很好地解决了油位检测时的误报警问题，与监控中心相连接可以将报警信息第一时间发送，方便变压器及时维修，确保了变压器的安全运行。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为油温采集电路、油温状态检测电路以及报警电路的连接示意图。

图2为油位采集电路、油位状态检测电路以及报警电路的连接示意图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

一种基于通信网络的变压器故障监测装置，如图1和图2所示，所述故障监测装置包括油位采集电路、油位状态检测电路、油温采集电路、油温状态检测电路以及报警电路，所述油位采集电路的输出端与油位状态检测电路的输入端连接，油位状态检测电路对油温状态检测电路的开启进行控制；所述油温采集电路的输出端与油温状态检测电路的输入端连接，油温状态检测电路的输出端与报警电路的输入端连接；所述报警电路与油位采集电路的输出端连接，报警电路的输出端与监控中心连接。油位采集电路采集变压器油枕的油位信号经过电流转电压电路将采集到的油位信号转换为电压信号，并将转换后的电压信号传输到油位状态检测电路和报警电路；所述油温采集电路采集变压器油的油温信号并将油温信号传输到油温状态检测电路，当油位状态检测电路检测到油枕油位下降时，开启油温状态检测电路，之后油温状态检测电路对油温信号的变化率进行检测，油温升高时油温状态检测电路输出高电平开启报警电路，报警电路将报警信号传输到监控中心，提示变压器漏油；油温降低时油温状态检测电路输出低电平，报警电路中的温降检测电路开始接收油位采集电路所输出的转换后的电压信号，并检测油位采集电路某一时刻所采集到的与前一时刻所采集到的油位信号的差值，判断该差值是否超过变压器油由于温度下降所导致的体积收缩所对应的电压值，超过时即发送报警信号给到监控中心，提示变压器漏油，否则不发送报警信号。

所述油位采集电路包括油位计u1和电流转电压电路，本实施例中，所述油位计u1的型号为xm-l18-500-211-3112，输出信号类型为直流模拟电流信号，油位计u1的供电电源为24v。所述电流转电压电路通过电阻r4将油位计u1输出的模拟电流信号转换为电压信号，电容c5用于滤波，运放器ar1对电阻r4上的电压信号进行放大。所述电流转电压电路包括电阻r4，电阻r4的一端与油位计u1的信号输出端、电容c5的一端、电阻r9的一端连接，电阻r9的另一端与运放器ar1的同相输入端连接，运放器ar1的输出端与电阻r8的一端、油位状态检测电路的输入端、报警电路连接，电阻r8的另一端与运放器ar1的反相输入端、电阻r7的一端连接；所述电阻r7的另一端、电阻r4的另一端、电容c5的另一端均接地。

所述油位状态检测电路包括油位下降检测电路和控制电路，所述油位下降检测电路的输入端与油位采集电路的输出端连接，油位下降检测电路的输出端与控制电路的输入端连接；所述油位下降检测电路接收电流转电压电路转换后的电压信号并与油位电压值进行比较，控制电路根据油位下降检测电路的比较结果对油温状态检测电路的开启进行控制，当油位下降检测电路检测到转换后的电压信号低于油位电压值时，输出高电平给到控制电路，控制电路得电启动油温状态检测电路。所述油位电压值根据变压器未漏油时油枕的油位所对应的电压值设定。

所述油位下降检测电路包括运放器ar2，运放器ar2的反相输入端通过电阻r10与运放器ar1的输出端连接，运放器ar2的同相输入端与电阻r12的一端、可变电阻r11的一端连接；所述电阻r12的另一端与电源vcc6连接，可变电阻r11的另一端接地；可变电阻r11上的电压即为油位电压值，通过调节可变电阻r11的阻值可以调节油位电压值，且该油位电压值是由变压器未漏油时油枕的油位所对应的电压值乘以运放器ar1的放大倍数所得，即该油位电压值与电阻r4上的电压经运放器ar1放大后的电压相对应。若电流转电压电路转换后的电压信号大于可变电阻r11上的电压时，表示油枕油位上升，运放器ar2输出低电平，控制电路不导通；若电流转电压电路转换后的电压信号小于可变电阻r11上的电压时，表示油枕油位降低，运放器ar2输出高电平，控制电路导通进而启动油温状态检测电路。

所述控制电路包括三极管q4，三极管q4的基极与电阻r13的一端、电阻r14的一端连接，三极管q4的集电极与继电器k1的一端、二极管d1的正极连接，继电器k1的另一端、二极管d1的负极均与电源vcc1连接，且继电器k1对油温状态检测电路的开启进行控制；所述电阻r13的另一端与运放器ar2的输出端连接，电阻r14的另一端和三极管q4的发射极均接地。运放器ar2的输出端输出高电平时，三极管q4导通，继电器k1得电，进而控制油温状态检测电路导通。二极管d1为续流二极管，起到保护继电器k1的作用。

所述油温采集电路包括温度传感器u2，且温度传感器u2输出交流模拟电压信号；温度传感器u2采集变压器油的油温信号经π型滤波电路滤波后传输到油温状态检测电路。所述温度传感器u2的vcc引脚通过电阻r1与电源vcc4连接，温度传感器u2的output引脚与电容c1的一端、电感l1的一端连接，电感l1的另一端与电容c2、油温状态检测电路连接，且电容c1的另一端、电容c2的另一端、温度传感器u2的gnd引脚均接地。电容c1、电容c2、电感l1一起组成π型滤波电路。

所述油温状态检测电路接收滤波后的油温信号，利用同相积分电路计算滤波后的油温信号的变化率，当变压器油油温升高时，同相积分电路的运放器ar5输出高电平，当变压器油油温降低时，运放器ar5输出低电平；包括常开开关k1-1，且常开开关k1-1受继电器k1的控制，继电器k1得电时，常开开关k1-1使油温采集电路和油温状态检测电路接通；常开开关k1-1的一端与电感l1的另一端连接，常开开关k1-1的另一端与电阻r6的一端连接，电阻r6的另一端与电容c4的一端、运放器ar5的同相输入端连接，运放器ar5的反相输入端与电阻r5的一端、电容c3的一端连接，运放器ar5的输出端与电容c3的另一端、报警电路的输入端连接，且电阻r5的另一端接地，其中，电阻r6、电容c4、电阻r5、电容c3和运放器ar5一起组成了同相积分电路。

所述报警电路包括温升检测电路、温降检测电路和警报发送电路，温升检测电路的输入端和温降检测电路的输入端均与运放器ar5的输出端连接，温升检测电路的输出端和温降检测电路的输出端分别与警报发送电路连接，警报发送电路与监控中心连接，方便监控中心接收变压器漏油的报警信号及时维修。当运放器ar5输出高电平时，温升检测电路启动进而开启警报发送电路，向监控中心发送变压器漏油报警提示；当运放器ar5输出低电平时，温降检测电路导通，温降检测电路中的温降启动电路启动温降检测电路的油位降值比较电路，进而根据油位降值比较电路的输出控制警报发送电路的启动。

所述温升检测电路包括三极管q1，三极管q1的基极通过电阻r21与运放器ar5的输出端连接，三极管q1的集电极与电源vcc2连接，三极管q1的发射极通过电阻r22与警报发送电路连接。当运放器ar5输出高电平时，三极管q1导通，进而启动警报发送电路。

所述温降检测电路包括温降启动电路和油位降值比较电路，所述温降启动电路包括三极管q2，三极管q2的基极与运放器ar5的输出端连接，三极管q2的发射极通过电阻r2与电源vcc5连接，三极管q2的集电极与继电器k2的一端、二极管d2的负极连接，继电器k2的另一端、二极管d2的正极均接地。运放器ar5的输出端输出低电平时，三极管q2导通，继电器k2得电，进而控制油位降值比较电路导通。二极管d2为续流二极管，起到保护继电器k2的作用。

所述油位降值比较电路包括常开开关k2-1，所述常开开关k2-1的一端与油位采集电路的输出端连接，常开开关k2-1的另一端与电阻r15的一端、电阻r17的一端连接，电阻r15的另一端与电阻r16的一端、运放器ar4的反相输入端连接，电阻r17的另一端与电阻r18的一端、电容c6的一端连接，电阻r18的另一端与电阻r19的一端、运放器ar4的同相输入端连接，电容c6的另一端、电阻r19的另一端均接地；所述运放器ar4的输出端与电阻r16的另一端、运放器ar3的同相输入端连接，运放器ar3的反相输入端与可变电阻r20的调节端连接，可变电阻r20的一端与电源vcc3连接，可变电阻r20的另一端接地；所述运放器ar3的输出端与警报发送电路连接，且警报发送电路与监控中心连接，其中，电阻r17与电容c6组成延时电路，电阻r15、电阻r16、电阻r18、电阻r19和运放器ar4组成减法计算电路。常开开关k2-1受继电器k2的控制，继电器k2得电时，常开开关k2-1使油位采集电路与油位降值比较电路接通；油位降值比较电路接收转换后的电压信号，利用减法运算电路计算某一时刻的油位信号与延时电路输出的上一时刻油位信号的差值，并将该差值与运放器ar3反相输入端的电压进行比较；运放器ar3反相输入端的电压等于变压器未漏油时变压器油冷缩时油位降低数值所对应的电压乘以运放器ar1的放大倍数所得，即运放器ar3反相输入端的电压与电阻r4上的电压经运放器ar1放大后的电压相对应，通过调节可变电阻r23可以调节运放器ar3反相输入端的电压。另外，变压器油冷缩时油位降低数值所对应的电压可以根据模拟变压器所在地的温度变化和变压器油的体积变化实验并计算得到，根据实验可以制作对照表并存储在单片机中，将温度传感器u2与单片机连接，单片机根据温度传感器u2所测得的温度计算温度变化值并参考对照表对应调节电源vcc3。

所述警报发送电路包括三极管q3，三极管q3的基极与电阻r22的另一端、运放器ar3的输出端连接，三极管q3的发射极接地，三极管q3的集电极与监控中心、蜂鸣器buz1的一端连接，蜂鸣器buz1的另一端通过电阻r3与电源vcc2连接。当三极管q1和三极管q3依次导通时，或者当运放器ar3输出高电平使三极管q3导通时，蜂鸣器buz1启动，同时变压器漏油的报警信号也被发送到监控中心。

本实用新型在使用时，首先通过油位计u1检测变压器油枕中的油位信号，通过电流转电压电路将采集到的油位信号转换为电压信号，油位状态检测电路接收转换后的电压信号并检测油枕中的油位是否下降，当油位下降时，运放器ar2输出高电平，三极管q4导通，继电器k1得电，常开开关k1-1关闭使得油温采集电路与油温状态检测电路接通；油温状态检测电路接收油温采集电路采集并滤波后的油温信号，利用同相积分电路检测油温的变化率，当运放器ar5输出高电平时，三极管q1和三极管q3均导通，蜂鸣器buz1启动，监控中心即接收到变压器漏油的报警信号；当运放器ar5输出低电平时，三极管q2导通，继电器k2得电，常开开关k2-1关闭使得油位采集电路与油位降值比较电路接通，减法计算电路根据接收到的油位信号和从延时电路接收的油位信号计算差值，利用运放器ar3将运放器ar4所输出的差值与运放器ar3反相输入端上的电压进行比较，运放器ar3输出高电平时，三极管q3导通，警报发送电路发送变压器漏油的报警信号给到监控中心。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。