一種電場(chǎng)測(cè)量變壓器套管內(nèi)油位的指示器及其測(cè)量方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于液位檢測(cè)技術(shù)領(lǐng)域，具體一種電場(chǎng)測(cè)量變壓器套管內(nèi)油位的指示器及其測(cè)量方法。
【背景技術(shù)】
[0002]變壓器是一種用來(lái)改變電壓和電流的電氣設(shè)備，在整個(gè)電力系統(tǒng)中發(fā)揮著相當(dāng)重要的作用，不僅需要數(shù)量多，而且要求運(yùn)行安全可靠，性能良好，變壓器的健康狀況是整個(gè)電網(wǎng)安全運(yùn)行的前提，一旦變壓器損壞停運(yùn)，就會(huì)給整個(gè)電力系統(tǒng)運(yùn)行造成損失。變壓器主要由鐵心、油箱、繞組和套管等部件組成。變壓器繞組是依靠套管將引線引出箱外的，套管起到對(duì)油箱的固定、絕緣和輸送電流到箱外的作用。不僅要長(zhǎng)期承受著工作電壓和電流，還承受著變壓器內(nèi)外部故障時(shí)所產(chǎn)生的各種過(guò)電壓和短路電流，運(yùn)行條件十分惡劣。近來(lái)來(lái)對(duì)變壓器的故障統(tǒng)計(jì)表明，套管故障占有較高比例。因此只有確保其密封性能、絕緣強(qiáng)度、熱穩(wěn)定性良好，才能保證其安全運(yùn)行。
[0003]油位是變壓器套管的重要檢測(cè)參數(shù)之一，及時(shí)發(fā)現(xiàn)油位過(guò)低或過(guò)高并采取相應(yīng)措施對(duì)于確保電力變壓器安全運(yùn)行具有重要意義。當(dāng)油位過(guò)高時(shí)，可能造成變壓器套管內(nèi)部油壓增大，同時(shí)還會(huì)造成溢油。當(dāng)油位過(guò)低，空氣進(jìn)入套管內(nèi)部可能造成絕緣水平降低而形成局部放電。由此可見，變壓器套管在運(yùn)行中要求有一定的油位，所以需要對(duì)油位經(jīng)常進(jìn)行檢測(cè)，以保證電站的正常工作。目前，對(duì)于變壓器套管等電力設(shè)備的液位主要通過(guò)紅外測(cè)溫進(jìn)行檢測(cè)。變壓器在投入運(yùn)行后，其自身的負(fù)載損耗和空載損耗將使變壓器油的溫度升高，從而變壓器套管會(huì)與周圍環(huán)境出現(xiàn)溫度差異，套管內(nèi)部有油部分和無(wú)油部分也會(huì)形成明顯的溫度差異。由于對(duì)套管內(nèi)部油位位置的精度要求不是很高，只要能知道大致位置在哪，便可以很好的消除油位異常帶來(lái)的安全隱患。所以利用紅外熱成像技術(shù)，可將高壓油發(fā)出的紅外輻射轉(zhuǎn)變?yōu)榭梢姷臒岱植紙D像，從而可以得到變壓器套管內(nèi)部的油位信息。但是這種測(cè)量方法只能在線測(cè)量，無(wú)法在斷電的情況下測(cè)量，反而在變壓器套管油位出現(xiàn)異常時(shí)，緊急斷電后，變壓器油溫度會(huì)和環(huán)境一致，由于不知道油位的最新位置從而無(wú)法重新安全上電進(jìn)行工作，這給實(shí)際生產(chǎn)帶來(lái)了很多的不便和安全隱患。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的是提供一種電場(chǎng)測(cè)量變壓器套管內(nèi)油位的指示器及其測(cè)量方法，利用變壓器油和空氣的介電常數(shù)不同，在有油和無(wú)油時(shí)檢測(cè)電極間的電容值不同來(lái)判斷油位的位置，測(cè)量過(guò)程通過(guò)上下移動(dòng)，多點(diǎn)測(cè)量，逐漸找到油位位置，實(shí)現(xiàn)了非帶電條件下非接觸式多點(diǎn)測(cè)量變壓器套管內(nèi)油位的目的，具有精度高、安全性高的特點(diǎn)。
為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是:
一種電場(chǎng)測(cè)量變壓器套管內(nèi)油位的指示器，包括電源單元，電源單元分別向單片機(jī)處理器、LCD顯示屏、電容數(shù)字轉(zhuǎn)換單元供電，電容檢測(cè)電極向電容數(shù)字轉(zhuǎn)換單元單向傳輸，電容數(shù)字轉(zhuǎn)換單元與單片機(jī)處理器相互傳輸，單片機(jī)處理器向LCD顯示屏單向傳輸。
[0005]所述的電容檢測(cè)電極是一對(duì)帶金屬屏蔽層的電容極板，分別采用平行板型電容電極和圓弧型電容電極，分別通過(guò)雙絞屏蔽線連接到電容數(shù)字轉(zhuǎn)換單元的電容輸入端，電容檢測(cè)電極外貼于變壓器套管壁上，通過(guò)上下移動(dòng)，多點(diǎn)測(cè)量來(lái)檢測(cè)油面位置。
[0006]所述的單片機(jī)處理器為低功耗單片機(jī)芯片MSP430F149，單片機(jī)處理器的時(shí)鐘工作頻率為8MHz。
[0007]所述的電容數(shù)字轉(zhuǎn)換單元主要器件為24位電容數(shù)字轉(zhuǎn)換芯片AD7745，該轉(zhuǎn)換芯片精度可達(dá)4fF，量程范圍為8pF。
[0008]一種電場(chǎng)測(cè)量變壓器套管內(nèi)油位的測(cè)量方法，其特征在于，包括以下步驟:
I)將電容檢測(cè)電極對(duì)分別緊貼在變壓器套管確定有油位置處的兩側(cè)；
2)啟動(dòng)電容數(shù)字轉(zhuǎn)換單元，將電容檢測(cè)電極間的電容值通過(guò)24位電容數(shù)字轉(zhuǎn)換芯片AD7745轉(zhuǎn)成數(shù)字量，通過(guò)I2C接口將數(shù)字量傳送給單片機(jī)；
3)在單片機(jī)收到數(shù)字量電容值后，通過(guò)計(jì)算和轉(zhuǎn)換，將電容值存儲(chǔ)并通過(guò)LCD顯示屏顯示當(dāng)前的電容值和有油的油位狀態(tài)；
4)將電容檢測(cè)電極對(duì)沿著變壓器套管逐漸上移，采用多點(diǎn)測(cè)量的方法重復(fù)上面的3個(gè)步驟，當(dāng)電容檢測(cè)電極從有油處移到無(wú)油處時(shí)，電容的變化量很大，通過(guò)電容值的變化，來(lái)判斷變壓器套管油位狀態(tài)的改變，并將電容值和油位狀態(tài)顯示在LCD顯示屏上。
[0009]本發(fā)明的有益效果是:
一種電場(chǎng)測(cè)量變壓器套管內(nèi)油位的指示器，本發(fā)明采用非接觸式多點(diǎn)測(cè)量變壓器套管電容來(lái)實(shí)現(xiàn)在掉電情況下對(duì)變壓器套管的油位進(jìn)行檢測(cè)，經(jīng)實(shí)際使用檢驗(yàn)，可以準(zhǔn)確的找到變壓器套管油面所在位置，為電力系統(tǒng)變壓器重新上電提供了安全保障。
【附圖說(shuō)明】
[0010]圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)原理框圖。
[0011]圖2為本發(fā)明的測(cè)量示意圖。
[0012]圖3為電容檢測(cè)電極(單側(cè))示意圖。
[0013]其中，I為單片機(jī)處理器；2為IXD顯示屏；3為電容數(shù)字轉(zhuǎn)換單元；4為電源單元；5為電容檢測(cè)電極。
【具體實(shí)施方式】
[0014]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。
[0015]如圖1、2所示，一種電場(chǎng)測(cè)量變壓器套管內(nèi)油位的指示器，包括電源單元4，電源單元4分別向單片機(jī)處理器1、IXD顯示屏2、電容數(shù)字轉(zhuǎn)換單元3供電，電容檢測(cè)電極5向電容數(shù)字轉(zhuǎn)換單元3單向傳輸，電容數(shù)字轉(zhuǎn)換單元3與單片機(jī)處理器I相互傳輸，單片機(jī)處理器I向IXD顯示2單向傳輸。
[0016]所述的電容檢測(cè)電極5是一對(duì)帶金屬屏蔽層的電容極板，分別采用平行板型電容電極和圓弧型電容電極，分別通過(guò)雙絞屏蔽線連接到電容數(shù)字轉(zhuǎn)換單元3的電容輸入端，電容檢測(cè)電極5外貼于變壓器套管壁上，通過(guò)上下移動(dòng)，多點(diǎn)測(cè)量來(lái)檢測(cè)油面位置。
[0017]所述的單片機(jī)處理器I為低功耗單片機(jī)芯片MSP430F149，單片機(jī)處理器的時(shí)鐘工作頻率為8MHz。
[0018]所述的電容數(shù)字轉(zhuǎn)換單元2主要器件為24位電容數(shù)字轉(zhuǎn)換芯片AD7745，該轉(zhuǎn)換芯片精度可達(dá)4fF，量程范圍為8pF。
[0019]一種電場(chǎng)測(cè)量變壓器套管內(nèi)油位的測(cè)量方法，包括以下步驟:
I)將電容檢測(cè)電極對(duì)分別緊貼在變壓器套管確定有油位置處的兩側(cè)；
2)啟動(dòng)電容數(shù)字轉(zhuǎn)換單元，將電容檢測(cè)電極間的電容值通過(guò)24位電容數(shù)字轉(zhuǎn)換芯片AD7745轉(zhuǎn)成數(shù)字量，通過(guò)I2C接口將數(shù)字量傳送給單片機(jī)；
3)在單片機(jī)收到數(shù)字量電容值后，通過(guò)計(jì)算和轉(zhuǎn)換，將電容值存儲(chǔ)并通過(guò)LCD屏顯示當(dāng)前的電容值和有油的油位狀態(tài)；
4)將電容檢測(cè)電極對(duì)沿著變壓器套管逐漸上移，采用多點(diǎn)測(cè)量的方法重復(fù)上面的3個(gè)步驟，當(dāng)電容檢測(cè)電極從有油處移到無(wú)油處時(shí)，電容的變化量很大，通過(guò)電容值的變化，來(lái)判斷變壓器套管油位狀態(tài)的改變，并將電容值和油位狀態(tài)顯示在LCD顯示屏上。
[0020]本發(fā)明的工作原理:利用變壓器油和空氣的介電常數(shù)不同，所以在有油和無(wú)油位置處的電容值大小不同，通過(guò)電容數(shù)字轉(zhuǎn)換單元將電容檢測(cè)電極對(duì)間的電容值轉(zhuǎn)換成數(shù)字量傳送給單片機(jī)，單片機(jī)通過(guò)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，最終將當(dāng)前的電容值以及油位狀態(tài)顯示在LCD顯示屏。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種電場(chǎng)測(cè)量變壓器套管內(nèi)油位的指示器，包括電源單元(4)，其特征在于，電源單元(4)分別向單片機(jī)處理器(1)、IXD顯示屏(2)、電容數(shù)字轉(zhuǎn)換單元(3)供電，電容檢測(cè)電極(5)向電容數(shù)字轉(zhuǎn)換單元(3)單向傳輸，電容數(shù)字轉(zhuǎn)換單元(3)與單片機(jī)處理器I相互傳輸，單片機(jī)處理器(I)向IXD顯示屏(2)單向傳輸。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種電場(chǎng)測(cè)量變壓器套管內(nèi)油位的指示器，其特征在于，所述的電容檢測(cè)電極(5)是一對(duì)帶金屬屏蔽層的電容極板，分別采用平行板型電容電極和圓弧型電容電極，分別通過(guò)雙絞屏蔽線連接到電容數(shù)字轉(zhuǎn)換單元(3 )的電容輸入端，電容檢測(cè)電極(5)外貼于變壓器套管壁上，通過(guò)上下移動(dòng)，多點(diǎn)測(cè)量來(lái)檢測(cè)油面位置。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種電場(chǎng)測(cè)量變壓器套管內(nèi)油位的指示器，其特征在于，所述的單片機(jī)處理器(I)為低功耗單片機(jī)芯片MSP430F149，單片機(jī)處理器的時(shí)鐘工作頻率為8MHzo
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種電場(chǎng)測(cè)量變壓器套管內(nèi)油位的指示器，其特征在于，所述的電容數(shù)字轉(zhuǎn)換單元(2)主要器件為24位電容數(shù)字轉(zhuǎn)換芯片AD7745，該轉(zhuǎn)換芯片精度可達(dá)4fF，量程范圍為8pF。
5.一種電場(chǎng)測(cè)量變壓器套管內(nèi)油位的測(cè)量方法，其特征在于，包括以下步驟: 1)將電容檢測(cè)電極對(duì)分別緊貼在變壓器套管確定有油位置處的兩側(cè)； 2)啟動(dòng)電容數(shù)字轉(zhuǎn)換單元，將電容檢測(cè)電極間的電容值通過(guò)24位電容數(shù)字轉(zhuǎn)換芯片AD7745轉(zhuǎn)成數(shù)字量，通過(guò)I2C接口將數(shù)字量傳送給單片機(jī)； 3)在單片機(jī)收到數(shù)字量電容值后，通過(guò)計(jì)算和轉(zhuǎn)換，將電容值存儲(chǔ)并通過(guò)LCD顯示屏顯示當(dāng)前的電容值和有油的油位狀態(tài)； 4)將電容檢測(cè)電極對(duì)沿著變壓器套管逐漸上移，采用多點(diǎn)測(cè)量的方法重復(fù)上面的3個(gè)步驟，當(dāng)電容檢測(cè)電極從有油處移到無(wú)油處時(shí)，電容的變化量很大，通過(guò)電容值的變化，來(lái)判斷變壓器套管油位狀態(tài)的改變，并將電容值和油位狀態(tài)顯示在LCD顯示屏上。
【專利摘要】一種電場(chǎng)測(cè)量變壓器套管內(nèi)油位的指示器，包括電源單元，電源單元分別向單片機(jī)處理器、LCD顯示屏、電容數(shù)字轉(zhuǎn)換單元供電，電容檢測(cè)電極向電容數(shù)字轉(zhuǎn)換單元單向傳輸，電容數(shù)字轉(zhuǎn)換單元與單片機(jī)處理器相互傳輸，單片機(jī)處理器向LCD顯示屏單向傳輸，利用變壓器油和空氣的介電常數(shù)不同，在有油和無(wú)油時(shí)檢測(cè)電極間的電容值不同來(lái)判斷油位的位置，測(cè)量過(guò)程通過(guò)上下移動(dòng)，多點(diǎn)測(cè)量，逐漸找到油位位置，實(shí)現(xiàn)了非帶電條件下非接觸式多點(diǎn)測(cè)量變壓器套管內(nèi)油位的目的，具有精度高、安全性高的優(yōu)點(diǎn)。
【IPC分類】G01F23-26
【公開號(hào)】CN104880235
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510352409
【發(fā)明人】李斌, 陳大煊
【申請(qǐng)人】西安華舜測(cè)量設(shè)備有限責(zé)任公司
【公開日】2015年9月2日
【申請(qǐng)日】2015年6月24日