專利名稱：一種油浸式變壓器油位監(jiān)測方法和系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及變壓器狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)，尤其涉及一種變壓器高壓套管油位監(jiān)測方法和系統(tǒng)。
背景技術：
變壓器是利用電磁感應的原理來改變交流電壓的裝置，根據(jù)冷卻方式的不同，可分為干式變壓器、油浸式變壓器、氟化物變壓器等類別。油浸式變壓器用油實現(xiàn)冷卻、絕緣等功能。變壓器油箱內(nèi)的油位過高將造成變壓器內(nèi)部油壓增大，且容易溢油，此時需要采取放油措施；油位過低將導致變壓器引線或鐵芯暴露于空氣中，造成內(nèi)部閃絡危險，且由于油與空氣接觸面增大，變壓器油的絕緣性將會迅速下降，此時需要采取補油措施。因此，油浸式變壓器油位監(jiān)測對變壓器的正常運行具有重要意義。為了實現(xiàn)油位監(jiān)測，變壓器上通常設置有高壓油位套管，通過監(jiān)測高壓套管的油位監(jiān)測變壓器油箱的油位。傳統(tǒng)的油位監(jiān)測通常采用油位表計進行實地查看，這種方式耗時耗力，且無法判定油位表計是否正常工作， 造成了變壓器運行隱患。此外，油位表計常會因阻塞等原因?qū)е聹y量不準。

發(fā)明內(nèi)容
有鑒于現(xiàn)有技術存在的不足，本發(fā)明的目的在于提供一種新的油浸式變壓器油位監(jiān)測方法與系統(tǒng)，該方法和系統(tǒng)利用紅外監(jiān)測技術和圖像技術，借助網(wǎng)絡傳輸設備，以實現(xiàn)油浸式變壓器油位的準確、實時監(jiān)測。為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明實施例提供的油浸式變壓器油位監(jiān)測方法包括紅外探測器采集變壓器高壓套管的溫度信息和圖像信息；將高壓套管的溫度信息和圖像信息通過傳輸設備傳輸?shù)奖O(jiān)控主機；監(jiān)控主機對獲得的溫度信息和圖像信息進行邊緣檢測，得到高壓套管模型；將高壓套管模型各點的溫度信息進行積分得到油位分界線；判斷油位分界線是否在預設范圍之夕卜，如果是，則觸發(fā)報警器。優(yōu)選地，監(jiān)控主機對獲得的溫度信息和圖像信息進行邊緣檢測之前進行預處理， 所述預處理包括濾波、消噪和/或去邊框處理。優(yōu)先地，所述方法還包括對高壓套管模型和油位分界線進行顯示的步驟。本發(fā)明還提供了一種油浸式變壓器油位監(jiān)測系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括紅外探測器、傳輸設備、監(jiān)控主機和報警器，所述紅外探測器通過傳輸設備將采集的高壓套管的溫度信息和圖像信息傳輸給所述監(jiān)控主機，所述監(jiān)控主機包括對所述溫度信息和圖像信息進行邊緣檢測的檢測器、對高壓套管模型各點溫度信息積分的積分器，以及判別油位分界線超過預設范圍的判決器；報警器接收到所述判決器的結(jié)果后報警。 優(yōu)選地，所述傳輸設備包括光纖信號發(fā)送機、中繼器和光纖信號接收機。
優(yōu)選地，所述系統(tǒng)還包括對高壓套管溫度信息和圖像信息進行濾波的濾波器和/ 或消噪器。
優(yōu)選地，所述監(jiān)控主機還包括對高壓套管模型和油位分界線進行顯示的顯示裝置。本發(fā)明實施例提供的技術方案由紅外探測器對油浸式變壓器的高壓套管的溫度信息和圖像信息進行采集，然后將采集的數(shù)據(jù)通過傳輸設備傳輸?shù)奖O(jiān)控主機，監(jiān)控主機的檢測器構(gòu)建出高壓套管模型后，通過積分器對高壓套管模型各點溫度信息進行積分，然后將積分結(jié)果輸入到判決器，判決器判決后通過報警器實現(xiàn)報警。與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明實施例利用紅外探測技術，將異地油浸式變壓器的高壓套管的情況通過傳輸線路收集到監(jiān)控主機，避免到實地查看帶來的高成本、不便捷問題，而且，通過監(jiān)控主機的處理，高壓套管的油位狀況可實時地再現(xiàn)于顯示器上，方便監(jiān)測，有利于及時發(fā)現(xiàn)和預防油位異常。此外，本發(fā)明實施例的報警器根據(jù)監(jiān)控主機的判決結(jié)果可自動實現(xiàn)報警，特別在無人值守的變電站中，該方式加快了油浸式變壓器出現(xiàn)異常的處理。


圖1為本發(fā)明的一個方法實施例的流程圖；圖2為本發(fā)明的一個系統(tǒng)實施例的結(jié)構(gòu)圖。
具體實施例方式本發(fā)明的主要思想是利用紅外檢測技術和圖像監(jiān)控系統(tǒng)，由紅外探測器采集油浸式變壓器的高壓套管的溫度信息和圖像信息，然后對這些信息由監(jiān)控主機進行一系列的處理，最后根據(jù)監(jiān)控主機的判決器結(jié)果報警，該技術方案避免了到實地通過油位表計進行油位套管油位的監(jiān)測，節(jié)約了成本、便利了操作，進而保證了油浸式變壓器的可能出現(xiàn)的安全
急 ^^ ο為了使本領域技術人員能進一步了解本發(fā)明的特征及技術內(nèi)容，下面先對本發(fā)明的實現(xiàn)原理進行介紹，然后結(jié)合附圖和實施例，對本發(fā)明的技術方案進行詳細描述。如前所述，油浸式變壓器通過油箱內(nèi)的油起到冷卻與絕緣作用，油量的變化通過高壓套管的油位進行反映。變壓器高壓套管的溫度與變壓器負荷大小、變壓器接入或切除冷卻裝置，以及晝夜溫差、日光的照射等情況有關，溫度發(fā)生變化，油量的體積將隨之發(fā)生變化溫度升高，油位上升；溫度降低，油位下降，因此，變壓器的油位始終在不斷變化。為調(diào)節(jié)變壓器的油位及保證變壓器內(nèi)部壓力平衡及安全運行，設置了變壓器高壓套管，其大小一般為變壓器油箱總油量的十分之一左右。變壓器運行過程下，變壓器高壓套管與周圍環(huán)境將出現(xiàn)溫度差異，套管內(nèi)部有油部分與無油部分也會形成明顯的溫度差異，這些差異在紅外圖像中表現(xiàn)為灰度差異。由于熱傳導效應存在，高壓套管內(nèi)部有油部分與無油部分的分界面并不十分明顯，不能直接用溫度閉值來進行簡單區(qū)分。但高壓套管內(nèi)部有油與無油分界面是整個高壓套管內(nèi)溫度變化率最大的地方，由此，即可借助該規(guī)律判定油浸式變壓器高壓套管內(nèi)的油位分界線。參見圖1，本發(fā)明提供的油浸式變壓器油位監(jiān)測方法包括步驟SlOl 紅外探測器采集變壓器高壓套管的溫度信息和圖像信息；電力系統(tǒng)的長期實踐經(jīng)驗表明，電力系統(tǒng)中許多故障前期都會以電力設備的局部或者整體熱狀態(tài)異常表現(xiàn)出來。紅外檢測技術利用紅外探測器獲得電力設備溫度值和溫度空間分布特征，進而利用這些信息分析設備中可能存在的故障或隱患，實現(xiàn)監(jiān)控；這里獲得高壓套管的圖像信息的目的是便于將溫度信息在高壓套管模型中體現(xiàn)出來。步驟S102 將高壓套管的溫度信息和圖像信息通過傳輸設備傳輸?shù)奖O(jiān)控主機；油浸式變壓器通常位于市郊或在曠野中，遠離監(jiān)控中心，為了對油浸式變壓器的高壓套管的油位進行監(jiān)測，必須將紅外探測器采集的數(shù)據(jù)通過傳輸設備傳回監(jiān)控主機，由監(jiān)控主機利用自身的硬件設備進行處理。這里的傳輸設備包括編碼器、傳輸線路、解碼器、 交換機通信設備，實際進行數(shù)據(jù)傳輸過程中可以采用就近的傳輸網(wǎng)，在現(xiàn)有的電力通信系統(tǒng)中，由于光通信的可靠性好、抗干擾能力強、傳輸帶寬大等優(yōu)點，已有使用光纖進行數(shù)據(jù)傳輸?shù)墓饩W(wǎng)絡，因此，本實施例優(yōu)選傳輸設備包括用光纖信號發(fā)送機、中繼器、光纖信號接收機等光通信設備。步驟S103 監(jiān)控主機對獲得的溫度信息和圖像信息進行邊緣檢測，得到高壓套管模型；將高壓套管模型各點的溫度信息進行微分得到油位分界線；判斷油位分界線是否在預設范圍之外，如果是，則觸發(fā)報警器。監(jiān)控主機是對上述紅外探測器采集的數(shù)據(jù)進行處理的核心部件，監(jiān)控主機先對獲得的溫度信息和圖像信息進行邊緣檢測，以得到高壓套管模型，這里采用的邊緣檢測方法在現(xiàn)有技術中已經(jīng)公開，這里不再贅敘。建立高壓套管模型后，溫度信息相應地賦予給高壓套管上的對應點，然后對高壓套管模型各點的溫度信息進行積分，積分運算的目的是判別出溫度信息中哪些點的變化率最大，因為變化率最大的地方很可能是油位分界線，該分界線以下是裝有油的高壓套管部分，分界線以上是沒有油的空置部分。微分運算可采用微分器完成，現(xiàn)有技術中實現(xiàn)微分功能的微分電路。在得到溫度變化情況后，可采用判決器將油位分界線與預設的油位范圍進行比較判別，如果該油位分界線在預設范圍之外，則觸發(fā)報警器報警。這里的判決過程亦可采用現(xiàn)有技術中的判決電路實現(xiàn)判別，這里不重復介紹。本實施例提供的技術方案由紅外探測器對油浸式變壓器的高壓套管的溫度信息和圖像信息進行采集，然后將采集的數(shù)據(jù)通過傳輸設備傳輸?shù)奖O(jiān)控主機，監(jiān)控主機的檢測器構(gòu)建出高壓套管模型后，通過積分器對高壓套管模型各點溫度信息進行積分，然后將積分結(jié)果輸入到判決器，判決器判決后通過報警器實現(xiàn)報警。與現(xiàn)有技術相比，本實施例至少取得如下技術效果(1)本實施例利用紅外探測技術，將異地油浸式變壓器的高壓套管的情況通過傳輸線路收集到監(jiān)控主機，避免到實地查看帶來的高成本、不便捷問題，實現(xiàn)了遠距離、非接觸、快速油位監(jiān)測；而且，可以通過監(jiān)控主機將歷次采集到的信息存儲起來，建立變壓器運行狀態(tài)的檔案數(shù)據(jù)庫，供電網(wǎng)管理人員隨時調(diào)用和參考，進而為及時排除系統(tǒng)故障、建立科學化供電管理體制提供基礎。(2)本實施例的報警器根據(jù)監(jiān)控主機的判決結(jié)果可自動實現(xiàn)報警，特別在無人值守的變電站中，該方式加快了油浸式變壓器出現(xiàn)異常的處理，滿足了實際應用中建設自動化、智能化電網(wǎng)的需求。上述實施例中監(jiān)控主機獲得高壓套管的溫度信息和圖像信息后，直接對這些數(shù)據(jù)通過檢測器進行邊緣檢測，構(gòu)建高壓套管模型的工作，實際上，由于變壓器通常位于監(jiān)控中心較遠，紅外探測器采集到的數(shù)據(jù)通過傳輸設備傳輸后，可能在數(shù)據(jù)中混入干擾信號，破壞數(shù)據(jù)的準確性。為此，本發(fā)明優(yōu)選在對溫度信息和圖像信息進行處理前，先進行預處理，預處理包括濾波、消噪和/或去邊框處理，濾波可采用現(xiàn)有技術中的濾波電路實現(xiàn)，消噪也可采用現(xiàn)有技術中的消噪器完成。上述實施例中高壓套管的溫度數(shù)據(jù)經(jīng)過監(jiān)控主機的處理后，生成指令控制報警器是否進行報警。這種方式雖能夠?qū)崿F(xiàn)自動報警，實現(xiàn)自動化監(jiān)測，但是，為了掌控變壓器高壓套管油位的變化，人們通常希望能夠形象地看見套管油位情況，為此，本發(fā)明優(yōu)選采用顯示器對高壓套管模型和油位分界線進行顯示。通過本實施例通過監(jiān)控主機的處理，高壓套管的油位狀況可實時地再現(xiàn)于顯示器上，方便監(jiān)測，有利于及時發(fā)現(xiàn)和預防油位異常，實現(xiàn)了油位變化的實時監(jiān)控，適應了“早預防、早發(fā)現(xiàn)、早處理”的電力供電要求。上述描述了本發(fā)明的方法實施例，相應地，本發(fā)明的還提供了油浸式變壓器油位監(jiān)測系統(tǒng)的實施例。參見圖2，該系統(tǒng)實施例包括紅外探測器201、傳輸設備202、監(jiān)控主機203和報警器204，紅外探測器201與傳輸設備202連接，傳輸設備202與監(jiān)控主機203連接，監(jiān)控主機203與報警器204連接，所述紅外探測器201通過傳輸設備202將采集的高壓套管的溫度信息和圖像信息傳輸給所述監(jiān)控主機203，所述監(jiān)控主機203包括對所述溫度信息和圖像信息進行邊緣檢測的檢測器、對高壓套管模型各點溫度信息微分的微分器，以及判別油位分界線超過預設范圍的判決器； 報警器204接收到所述判決器的結(jié)果后報警。如果傳輸數(shù)據(jù)采用光通信模式，傳輸設備202 可以包括光纖信號發(fā)送機2021、中繼器2022、光纖信號接收機2023 ；如果需要將高壓套管的油位變化情況實時呈現(xiàn)出來，上述系統(tǒng)實施例還可以包括顯示器205本裝置實施例提供的技術方案由紅外探測器對油浸式變壓器的高壓套管的溫度信息和圖像信息進行采集，然后將采集的數(shù)據(jù)通過傳輸設備傳輸?shù)奖O(jiān)控主機，監(jiān)控主機的檢測器構(gòu)建出高壓套管模型后，通過微分器對高壓套管模型各點溫度信息進行微分，然后將微分結(jié)果輸入到判決器，判決器判決后通過報警器實現(xiàn)報警。與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明實施例利用紅外探測技術，將異地油浸式變壓器的高壓套管的情況通過傳輸線路收集到監(jiān)控主機，避免到實地查看帶來的高成本、不便捷問題。而且，通過監(jiān)控主機的處理，高壓套管的油位狀況可實時地再現(xiàn)于顯示器上，方便監(jiān)測，有利于及時發(fā)現(xiàn)和預防油位異常。此外，本發(fā)明實施例的報警器根據(jù)監(jiān)控主機的判決結(jié)果可自動實現(xiàn)報警，特別在無人值守的變電站中，該方式加快了油浸式變壓器出現(xiàn)異常的處理。上述方法和系統(tǒng)實施例中，預設分界線范圍可根據(jù)變壓器監(jiān)控人員的工作經(jīng)驗， 設置變壓器油位的上下限值。上述實施例還可以包括一個數(shù)據(jù)庫，用于存在紅外探測器采集的變壓器的溫度信息，該數(shù)據(jù)庫的結(jié)構(gòu)可由以下內(nèi)容構(gòu)成設備ID、最高溫度、平均溫度、品質(zhì)描述、報警上限、報警下限、是否報警、寫庫時間操作。系統(tǒng)啟動時，依據(jù)數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)建立的實時庫，系統(tǒng)采樣溫度數(shù)據(jù)依據(jù)實時庫中設備ID把采樣溫度數(shù)據(jù)寫入對應的設備， 檢查該溫度是否超過報警上下限，如超過則報警。系統(tǒng)根據(jù)寫庫時間周期把溫度數(shù)據(jù)寫入到歷史數(shù)據(jù)庫中，便于以后報表、曲線查看。本發(fā)明所述的系統(tǒng)還可為以后實現(xiàn)設備溫度數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)功能和變電站自動化的數(shù)據(jù)接入提供數(shù)據(jù)接口。由上述監(jiān)測系統(tǒng)的功能可見，采樣溫度數(shù)據(jù)的組織方式和調(diào)度自動化系統(tǒng)方式基本一致，且已和設備建立了映射關系，根據(jù)不同調(diào)度系統(tǒng)和通道要求，當在轉(zhuǎn)發(fā)功能模塊中增加相應規(guī)約，即可為變電站自動化數(shù)據(jù)接入提供便利。以上所述的本發(fā)明實施方式，并不構(gòu)成對本發(fā)明保護范圍的限定。任何在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的修改、等同替換和改進等，均應包含在本發(fā)明的權(quán)利要求保護范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種油浸式變壓器油位監(jiān)測方法，其特征在于，該方法包括紅外探測器采集變壓器高壓套管的溫度信息和圖像信息；將高壓套管的溫度信息和圖像信息通過傳輸設備傳輸?shù)奖O(jiān)控主機；監(jiān)控主機對獲得的溫度信息和圖像信息進行邊緣檢測，得到高壓套管模型；將高壓套管模型各點的溫度信息進行微分得到油位分界線；判斷油位分界線是否在預設范圍之外， 如果是，則觸發(fā)報警器報警。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法還包括監(jiān)控主機對獲得的溫度信息和圖像信息進行邊緣檢測之前進行預處理，所述預處理包括濾波、消噪和/或去邊框處理。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法還包括對高壓套管模型和油位分界線進行顯示的步驟。
4.一種油浸式變壓器油位監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于，該系統(tǒng)包括紅外探測器、傳輸設備、監(jiān)控主機和報警器，所述紅外探測器通過傳輸設備將采集的高壓套管的溫度信息和圖像信息傳輸給所述監(jiān)控主機，所述監(jiān)控主機包括對所述溫度信息和圖像信息進行邊緣檢測的檢測器、對高壓套管模型各點溫度信息微分的微分器，以及判別油位分界線超過預設范圍的判決器；報警器接收到所述判決器的結(jié)果后報警。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述傳輸設備包括光纖信號發(fā)送機、中繼器和光纖信號接收機。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)還包括對高壓套管溫度信息和圖像信息進行濾波的濾波器和/或消噪器。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述監(jiān)控主機還包括對高壓套管模型和油位分界線進行顯示的顯示裝置。
全文摘要
本發(fā)明實施例提供了一種油浸式變壓器油位監(jiān)測方法。該方法包括紅外探測器采集變壓器高壓套管的溫度信息和圖像信息；將高壓套管的溫度信息和圖像信息通過傳輸設備傳輸?shù)奖O(jiān)控主機；監(jiān)控主機對獲得的溫度信息和圖像信息進行邊緣檢測，得到高壓套管模型；將高壓套管模型各點的溫度信息進行微分得到油位分界線；判斷油位分界線是否在預設范圍之外，如果是，則觸發(fā)報警器報警。本發(fā)明實施例還提供了一種油浸式變壓器油位監(jiān)測系統(tǒng)。本發(fā)明實施例技術方案可實現(xiàn)對變壓器油位遠程、實時、快速監(jiān)測。
文檔編號G01J5/00GK102494737SQ201110399919
公開日2012年6月13日 申請日期2011年12月6日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月6日
發(fā)明者任恒杰, 葉技, 方能助, 楊立明, 洪鳴, 陳高其 申請人:余姚市供電局