一种基于油位差值的变压器油位监测系统及判断方法与流程

1.本发明属于变压器绝缘油监测技术领域，特别涉及一种基于油位差值的变压器油位监测系统及判断方法。


背景技术：

2.电力变压器是电力系统中重要的输变电设备之一,连接多个电压等级,在电网中处于枢纽地位,其运行的安全可靠性直接影响电网的运行安全,提高电力变压器的运行可靠性,对整个电网的安全可靠运行具有十分重要的意义。
3.变压器运行中渗漏油现象比较普遍，油位在规定的范围内，仍可继续运行或安排计划检修，但若变压器油渗漏严重，或连续从破损处不断外溢，造成变压器油面过低，会造成瓦斯继电器发出报警或跳闸信号，影响供电可靠性。
4.现有的变压器油位测量是通过安装在储油柜内部的油位计来实现的，油位计的浮球浮在油面上，通过监测浮球位置来监测绝缘油油位。但变压器绝缘油体积会随温度变化而变化，储油柜的作用就是补偿这种变化，当绝缘油体积增大时，压迫胶囊通过吸湿器向外界呼出空气；绝缘油体积缩小时，在外界大气压作用下胶囊吸入空气。因此油位计监测的油位一直在随着绝缘油温度变化而变化，不是一个固定值，这样就使得变压器漏油初期无法通过油位的变化发现。此外绝缘油油位随温度反复变化，也使得运维人员不易掌握变压器油位变化趋势，无法准确判断油位计是否故障。


技术实现要素：

5.本发明的目的在于针对现有技术的不足，提出一种基于油位差值的变压器油位监测系统及判断方法，用以解决传统变压器油位监测时油液体积随温度变化出现波动，无法准确判断油位变化趋势的问题。
6.本发明的一个方面，提供一种基于油位差值的变压器油位监测系统，包括变器运行顶层油温测量单元；变压器绝缘油体积计算单元；变压器油位测量、换算单元；油位差判断单元，其中，
7.变压器运行顶层油温测量单元用于测量变压器运行时顶层油温，并将测量数值传递给变压器绝缘油体积计算单元；
8.变压器绝缘油体积计算单元用于将顶层油温代入变压器绝缘油体积随油温变化的数学模型中计算出绝缘油的体积v
算t
；
9.变压器油位测量、换算单元用于通过油位计测量变压器油位并换算成绝缘油体积v
测t
；
10.油位差判断单元用于计算测量的变压器绝缘油体积v
测t
与计算出的绝缘油体积v
算t
的差值来判断变压器否漏油及油位计是否工作正常。
11.优选的，所述变压器绝缘油体积随油温变化的数学模型为：
[0012][0013]
式中：
[0014]v算t
为在变压器上层油温为t℃下通过数学模型计算的的绝缘油体积；
[0015]v1
为变压器在25摄氏度温度下储油柜内的绝缘油体积；
[0016]v2
为变压器在25摄氏度温度下变压器器身内的绝缘油体积；
[0017]
k为绝缘油体积膨胀系数；
[0018]
n为用户决定的绝缘油温度梯度分布数量，n取值越大，模型越精确；
[0019]
ρi为温度为的绝缘油体积的分布系数；其中
[0020][0021]
本发明的另一方面，提供一种基于油位差值的变压器油位判断方法，包括以下步骤：
[0022]
步骤一：测量变压器运行时的上层油温t；
[0023]
步骤二：将上层油温t代入变压器绝缘油体积随油温变化的数学模型中计算变压器绝缘油体积v
算t
；
[0024]
其中变压器绝缘油体积随油温变化的数学模型如下：
[0025][0026]
其中:
[0027]v算t
为在变压器上层油温为t下通过数学模型计算的的绝缘油体积；
[0028]v1
为变压器在25摄氏度温度下储油柜内的绝缘油体积；
[0029]v2
为变压器在25摄氏度温度下变压器器身内的绝缘油体积；
[0030]
k为绝缘油体积膨胀系数；
[0031]
n为用户决定的绝缘油温度梯度分布数量；
[0032]
ρi为温度为的绝缘油体积的分布系数；其中
[0033][0034]
步骤三:通过油位计监测的油位，并换算成为绝缘油体积v
测t
；
[0035]v测t
＝v
测1
+v
测2
[0036]
其中：v
测1
为变压器在当前工况下储油柜内的绝缘油体积；v
测2
为变压器在当前工况下变压器器身内的绝缘油体积；
[0037]
步骤四：求得测量的变压器绝缘油体积与计算出的绝缘油体积之差加以判断并得出结论；
[0038]
δv＝v
测t
—v
算t
[0039]
＝v
测1-v1+v
测2-v2[0040]
上层油温t时，变压器器身内部绝缘油体积会随着变压器油温变化而变化，v
测2
与v2同步发生变化，因此
[0041]v测2-v2≈0.
[0042]
而变压器储油柜内绝缘油为死油，油温基本上为环境温度，温度变化范围小，体积基本上无变化，v
测1
与v1不随变压器运行工况的改变而变化；因此
[0043]
δv＝v
测1-v1[0044]
若油位差δv数值稳定，则判断为变压器油位正常；
[0045]
若油位差δv数值减小，则判断为变压器发生漏油；
[0046]
若油位差δv数值忽大忽小，则判断为油位计异常，发生故障。
[0047]
相比于现有技术，本发明具有以下有益效果：
[0048]
本发明提供的一种基于油位差值的变压器油位监测系统及判断方法，弥补了传统变压器油位监测随温度变化出现波动解决方案，解决了无法准确判断油位变化趋势的问题；采用本发明的系统和判断方法得出的油位差数值稳定，可准确判断出变压器油位异常，及导致油位异常的原因；本发明可广泛适用于带有储油柜和油位计的变压器，技术改造简单实用。
附图说明
[0049]
图1为本发明的系统原理图。
[0050]
上述附图中：1、变器运行顶层油温测量单元；2、变压器绝缘油体积计算单元；3、变压器油位测量、换算单元；4、油位差判断单元。
具体实施方式
[0051]
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0052]
参阅图1，图1为图1为本发明的系统原理图，作为本发明的一种优选实施例，本实施例提供一种基于油位差值的变压器油位监测系统，包括变器运行顶层油温测量单元1；变压器绝缘油体积计算单元2；变压器油位测量、换算单元3；油位差判断单元4，其中，
[0053]
变压器运行顶层油温测量单元1用于测量变压器运行时顶层油温，并将测量数值传递给变压器绝缘油体积计算单元2；
[0054]
变压器绝缘油体积计算单元2用于将顶层油温代入变压器绝缘油体积随油温变化的数学模型中计算出绝缘油的体积；
[0055]
变压器油位测量、换算单元3用于通过油位计测量变压器油位并换算成绝缘油体积；
[0056]
油位差判断单元4用于计算测量的变压器绝缘油体积与计算出的绝缘油体积的差值来判断变压器否漏油及油位计是否工作正常。
[0057]
具体的，所述变压器绝缘油体积随油温变化的数学模型为：
[0058][0059]
式中：
[0060]v算t
为在变压器上层油温为t℃下通过数学模型计算的的绝缘油体积；
[0061]v1
为变压器在25摄氏度温度下储油柜内的绝缘油体积；
[0062]v2
为变压器在25摄氏度温度下变压器器身内的绝缘油体积；
[0063]
k为绝缘油体积膨胀系数；
[0064]
n为用户决定的绝缘油温度梯度分布数量，n取值越大，模型越精确；
[0065]
ρi为温度为的绝缘油体积的分布系数；其中
[0066][0067]
通过对变压器上层油温、环境温度及油位持续监测，获取多组稳定数据；确定变压器绝缘油体积的分布系数ρ，建立上述数学模型。
[0068]
作为本发明的另一优选实施例，本实施例提供基于油位差值的变压器油位判断方法，包括以下步骤：
[0069]
步骤一：测量变压器运行时的上层油温t；
[0070]
步骤二：将上层油温t代入变压器绝缘油体积随油温变化的数学模型中计算变压器绝缘油体积v
算t
；
[0071]
其中变压器绝缘油体积随油温变化的数学模型如下：
[0072][0073]
其中:
[0074]v算t
为在变压器上层油温为t下通过数学模型计算的的绝缘油体积；
[0075]v1
为变压器在25摄氏度温度下储油柜内的绝缘油体积；
[0076]v2
为变压器在25摄氏度温度下变压器器身内的绝缘油体积；
[0077]
k为绝缘油体积膨胀系数；
[0078]
n为用户决定的绝缘油温度梯度分布数量；
[0079]
ρi为温度为的绝缘油体积的分布系数；其中
[0080][0081]
步骤三:通过油位计监测的油位，并换算成为绝缘油体积v
测t
；
[0082]v测t
＝v
测1
+v
测2
[0083]
其中：v
测1
为变压器在当前工况下储油柜内的绝缘油体积；v
测2
为变压器在当前工况下变压器器身内的绝缘油体积；
[0084]
步骤四：求得测量的变压器绝缘油体积与计算出的绝缘油体积之差加以判断并得出结论；
[0085]
δv＝v
测t
—v
算t
[0086]
＝v
测1-v1+v
测2-v2[0087]
上层油温t时，变压器器身内部绝缘油体积会随着变压器油温变化而变化，v
测2
与v2同步发生变化，因此
[0088]v测2-v2≈0.
[0089]
而变压器储油柜内绝缘油为死油，油温基本上为环境温度，温度变化范围小，体积基本上无变化，v
测1
与v1不随变压器运行工况的改变而变化；因此
[0090]
δv＝v
测1-v1[0091]
若油位差δv数值稳定，则判断为变压器油位正常；
[0092]
若油位差δv数值减小，则判断为变压器发生漏油；
[0093]
若油位差δv数值忽大忽小，则判断为油位计异常，发生故障。
[0094]
在变压器补油操作后，该油位差δv会变大并稳定在一个确定的数值；结合上述的方法，可以通过油位差δv的变化来判断变压器油位是否异常以及液位计是够工作正常，该方法排除了温度的干扰。
[0095]
最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

技术特征：
1.一种基于油位差值的变压器油位监测系统，其特征在于：包括变器运行顶层油温测量单元(1)；变压器绝缘油体积计算单元(2)；变压器油位测量、换算单元(3)；油位差判断单元(4)，其中，变压器运行顶层油温测量单元(1)用于测量变压器运行时顶层油温，并将测量数值传递给变压器绝缘油体积计算单元(2)；变压器绝缘油体积计算单元(2)用于将顶层油温代入变压器绝缘油体积随油温变化的数学模型中计算出绝缘油的体积v
算t
；变压器油位测量、换算单元(3)用于通过油位计测量变压器油位并换算成绝缘油体积v
测t
；油位差判断单元(4)用于计算测量的变压器绝缘油体积v
测t
与计算出的绝缘油体积v
算t
的差值来判断变压器否漏油及油位计是否工作正常。2.根据权利要求1所述的一种基于油位差值的变压器油位监测系统，其特征在于；所述变压器绝缘油体积随油温变化的数学模型为：式中：v
算t
为在变压器上层油温为t℃下通过数学模型计算的的绝缘油体积；v1为变压器在25摄氏度温度下储油柜内的绝缘油体积；v2为变压器在25摄氏度温度下变压器器身内的绝缘油体积；k为绝缘油体积膨胀系数；n为用户决定的绝缘油温度梯度分布数量，n取值越大，模型越精确；ρ
i
为温度为的绝缘油体积的分布系数；其中3.一种基于油位差值的变压器油位判断方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一：测量变压器运行时的上层油温t；步骤二：将上层油温t代入变压器绝缘油体积随油温变化的数学模型中计算变压器绝缘油体积v
算t
；其中变压器绝缘油体积随油温变化的数学模型如下：其中:v
算t
为在变压器上层油温为t下通过数学模型计算的的绝缘油体积；v1为变压器在25摄氏度温度下储油柜内的绝缘油体积；v2为变压器在25摄氏度温度下变压器器身内的绝缘油体积；k为绝缘油体积膨胀系数；n为用户决定的绝缘油温度梯度分布数量；
ρ
i
为温度为的绝缘油体积的分布系数；其中步骤三:通过油位计监测的油位，并换算成为绝缘油体积v
测t
；v
测t
＝v
测1
+v
测2
其中：v
测1
为变压器在当前工况下储油柜内的绝缘油体积；v
测2
为变压器在当前工况下变压器器身内的绝缘油体积；步骤四：求得测量的变压器绝缘油体积与计算出的绝缘油体积之差加以判断并得出结论；δv＝v
测t
—v
算t
＝v
测1-v1+v
测2-v2上层油温t时，变压器器身内部绝缘油体积会随着变压器油温变化而变化，v
测2
与v2同步发生变化，因此v
测2-v2≈0.而变压器储油柜内绝缘油为死油，油温基本上为环境温度，温度变化范围小，体积基本上无变化，v
测1
与v1不随变压器运行工况的改变而变化；因此δv＝v
测1-v1若油位差δv数值稳定，则判断为变压器油位正常；若油位差δv数值减小，则判断为变压器发生漏油；若油位差δv数值忽大忽小，则判断为油位计异常，发生故障。

技术总结
本发明公开了一种基于油位差值的变压器油位监测系统及判断方法，该系统包括变器运行顶层油温测量单元，用于测量变压器运行时顶层油温，并将测量数值传递给变压器绝缘油体积计算单元；变压器绝缘油体积计算单元，用于将顶层油温代入变压器绝缘油体积随油温变化的数学模型中计算出绝缘油的体积；变压器油位测量、换算单元，用于通过油位计测量变压器油位并换算成绝缘油体积；油位差判断单元，用于计算测量的变压器绝缘油体积与计算出的绝缘油体积的差值来判断变压器否漏油及油位计是否工作正常。本发明解决了无法准确判断油位变化趋势的问题；采用本发明的系统和判断方法得出的油位差数值稳定，可准确判断出变压器油位异常及导致油位异常的原因。常及导致油位异常的原因。常及导致油位异常的原因。


技术研发人员：马军 黄羽 屈文锋 张兆闯 寸中秋 刘乐
受保护的技术使用者：中国长江电力股份有限公司
技术研发日：2023.04.26
技术公布日：2023/8/9