一种变压器油位在线监测装置及方法与流程

本发明涉及变压器油位在线监测，尤其涉及一种变压器油位在线监测装置及方法。

背景技术：

1、电力变压器是电力系统中的关键设备，油浸式变压器因造价低、适应环境广泛、过负荷能力强等优点，在电力变压器中占比很大，油浸式变压器以油作为主要绝缘手段，并依靠油作冷却介质，将油位作为油浸式变压器的重要监测参数之一，及时发现油位异常并采取相应措施对于确保电力变压器安全稳定运行具有重要意义。

2、目前，运维人员多通过现场巡检读取油位计示数，准确性易受检测人员的经验影响，同时油位计易进水锈蚀、视窗受污染等因素而导致假油位，无法准确判断油位高度；特别是对于偏远地区新能源场站变压器等，位置偏远，往往存在日常运维管理成本高，油位采集差测问题，因变压器油位引起的电力故障时有发生。

3、申请号为202410599342.3的发明申请公开一种电力变压器油储油温在线监测装置及方法，涉及变压器油温监测技术领域。本技术方案主要在现有技术的变压器结构外部加装一组在线监测装置，通过对变压器主体和储储油柜内部的油温进行实时监控探测，结合adam油温预测算法对变压器主体内部的油温进行预测，及时控制呼吸器的排气通量，确保变压器主体内部各组件的工作安全，一方面可以预测变压器主体内部油温的变化规律，另一方面可以根据油温变化规律控制排量控制器和气阀调节机构，确保变压器设备整体的安全。但通过其方案可以获知，其无法应用于变压器油位的在线监测。

4、申请号为202110893605.8 的发明申请公开一种油浸式电力变压器在线监测装置及方法，采用其方案可以自动取油样检测油中醇类含量，以此判断油浸式变压器纸绝缘老化状态和剩余寿命，同时能够记录并分析数据，发出故障报警信号，能够对检测完成的废油回收处理，避免了人工操作带来的误差，降低了取样危险性，并具有检测在线化、环境友好的特性。但其方案可也存在无法应用于变压器油位的在线监测的问题。

5、现实中，需要一种针对变压器油位非接触式在线监测技术，对变压器油位进行远程在线监测。

技术实现思路

1、针对上述存在的问题，本发明的目的在于提供一种变压器油位在线监测装置及方法，可以远程实时监测变压器油位，及时发现油位异常并发出警报。

2、本发明的目的可以通过以下技术方案实现：一种变压器油位在线监测装置，包括：

3、超声波换能器一，所述超声波换能器一安装于储油柜底部，向储油柜内垂直向发射或接收超声波信号；

4、超声波换能器二，所述超声波换能器二安装于储油柜警戒油位外侧壁处，向储油柜内水平向发射或接收超声波信号；

5、在线监测器，所述在线监测器安装于变压器场地，所述在线监测器电连接超声波换能器一和超声波换能器二，

6、其中，所述在线监测器驱动超声波换能器一和超声波换能器二发射超声波信号，并接收处理超声波回波信号，获取储油柜油位高度数据和警戒高度数据，并实时传输给后台监测系统。

7、作为本发明再进一步地方案，所述在线监测器电路结构包括：mcu控制电路、接收电路和发射电路，其中：

8、所述mcu控制电路，用于发射电路提供间隔脉冲，采集接收电路的超声波回波信号，实时计算储油柜油位高度和警戒高度数据；

9、所述发射电路包括光耦隔离电路、mosfet驱动电路、推挽变换电路及阻抗匹配电路，用于产生高压激励脉冲驱动超声波换能器工作；

10、所述接收电路包括限幅电路、前置放大电路、巴特沃斯滤波电路及自动增益控制电路，用于对接收到的超声波回波进行处理。

11、作为本发明再进一步地方案，所述在线监测器电路还包括温度补偿电路、lcd显示电路、通信电路和报警电路。

12、一种应用于上述装置的变压器油位在线监测方法，包括： 使用超声波在线监测器电连接超声波换能器一和超声波换能器二；

13、把超声波换能器一在变压器储油柜底部，把超声波换能器二安装在变压器储油柜警戒油位外侧壁处；

14、利用在线监测器控制超声波换能器一和超声波换能器二发射超声波信号，采集处理超声波回波信号；

15、计算获取储油柜实时油位高度数据和警戒高度数据，并传输给后台监测系统。

16、作为本发明再进一步地方案：所述在线监测器依据超声波换能器一发射波信号与回波信号所经历的时间差进行油位实时高度计算； 所述在线监测器依据超声波换能器二的超声波发射波与回波的反射强度变化，获取警戒高度数据。

17、作为本发明再进一步地方案，所述依时间差进行油位实时高度计算，公式为：

18、（1）

19、其中， t为实时时间差， t 0为警戒油位时间差， t 1为满油位时间差， h为满油位与警戒油位的高度差。

20、作为本发明再进一步地方案，所述反射强度变化依据反射强度系数  r p  变化获取，所述反射强度系数  r p  计算公式为：

21、（2）

22、其中， p r为回波总能量，p为发射波总能量。

23、本发明的有益效果：

24、1、本发明通过在储油柜底部安装超声波换能器一，利用超声波非接触式监测变压器油位，可以准确测定油位变化情况，安装简单、测量精度高，利用在线监测器可以实时获取油位高度，为变电站变压器油位远程在线监测提供一种实用低成本方案。

25、2、本发明通过在储油柜警戒油位侧壁处安装超声波换能器二，可以对警戒油位进行二次警戒报警，有效避免单独使用超声波换能器一产生的故障，导致的意外情况，提高了整个设备运行的安全稳定性。

1.一种变压器油位在线监测装置，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的一种变压器油位在线监测装置，其特征在于，所述在线监测器（200）电路结构包括：mcu控制电路、接收电路和发射电路，其中：

3.根据权利要求2所述的一种变压器油位在线监测装置，其特征在于，所述在线监测器（200）电路还包括温度补偿电路、lcd显示电路、通信电路和报警电路。

4.一种应用权利要求1至3任一项所述装置的变压器油位在线监测方法，其特征在于，方法包括：

5.根据权利要求4所述的一种变压器油位在线监测方法，其特征在于：

6.根据权利要求5所述的一种变压器油位在线监测方法，其特征在于，依时间差进行油位实时高度h计算公式为：

7.根据权利要求5所述的一种变压器油位在线监测方法，其特征在于，反射强度变化依据反射强度系数 rp变化获取，反射强度系数 rp计算公式为：