一种少油设备智能监测、通讯与管理系统的制作方法

1.本发明涉及少油设备状态监测技术领域，具体涉及一种少油设备智能监测、通讯与管理系统。


背景技术：

2.电力系统变电站内存在大量少油设备(例如，变压器、电抗器、电流互感器(ta)、电压互感器(tv)和套管等)，少油设备协助电力系统实现输配电功能；随着设备的持续运行，少油设备内部的绝缘性能下降，会增加设备发生放电和发热的概率；更严重的可能会演变为设备故障和保障造成变电站大面积停电，对国民经济和生产造成严重负面影响。
3.近些年，通过加大对设备的维修力度，有效地减缓了设备故障故障的发生概率，但是设备小范围放电和发热无法直观感知，大部分设备存在绝缘降低的安全隐患，如果不能有效监管少油设备的状态，变电站和系统很有可能因为某一设备故障而导致瘫痪，造成不可弥补的事故。因此，研究少油设备状态的技术的意义重大，通过研究把握少油设备的内部运行状态，一方面可以降低发生故障概率，另一方面还可以为资产管理和寿命预估提供数据基础。
4.现有的，有通过温度、压力以及氢气传感器对少油设备的状态进行监测，但对于少油设备而言，其放热一般为局部放电以及局部故障引起的局部过热，在变压器油循环的过程中，温度传感器容易出现探测误区以及探测不准确的情况，从而造成错报以及漏报的情况，并在使用的过程中，氢气传感器只能测量某一点的氢气浓度，过程中认为变压器油中的氢气分布是均匀的，但实际中氢气的浓度分布并不均匀，这也造成了错报以及漏报的情况，同时，现有的监测设备在使用的过程中往往只发送一条故障信息，对具体的故障并没有进行分析，给设备的检修带来不便，因此，一种在使用过程中能够更加准确的对温度以及氢气进行检测，减少错报以及漏报概率，并在使用的过程中能够对故障情况进行具体分析的智能监测、通讯与管理系统，则是现有亟待解决的问题。


技术实现要素：

5.本发明的目的是提供一种少油设备智能监测、通讯与管理系统，以解决现有的少油设备监测设备在使用的过程中测量存在误差，容易出现错报以及漏报的情况，并在使用的过程中不能够对故障情况进行具体分析，不便于设备的高效检修的问题。
6.为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：一种少油设备智能监测、通讯与管理系统，其特征在于：包括监测管段、数据处理模块、信号传输模块以及管理终端，所述的监测管段与数据处理模块相连接，数据处理模块与信号传输模块相连接，信号传输模块与管理终端相连接，在监测管段中布置安装有压力传感器、混合器、温度传感器以及氢气传感器
7.进一步地，所述的压力传感器安装在混合器的前方，温度传感器以及氢气传感器安装在混合器的后方。
8.进一步地，所述的氢气传感器安装在监测管段的管道中心处。
9.进一步地，所述的混合器中设置有混合段、连通段以及扩径段。
10.进一步地，所述的混合段中布置有混合板。
11.进一步地，所述的压力传感器检测到压力变化达到预设值时，氢气传感器检测到氢气含量超标，向管理终端发送局部放电的故障信号。
12.进一步地，所述的压力传感器检测到压力变化达到预设值时，氢气传感器没有检测到氢气含量，向管理终端发送设备密封的故障信号。
13.进一步地，所述的温度传感器检测到温度温度变化达到预设值时，氢气传感器检测到氢气含量超标，向管理终端发送局部放电的故障信号。
14.进一步地，所述的温度传感器检测到温度温度变化达到预设值时，氢气传感器没有检测到氢气含量，向管理终端发送设备过载、过热、老化的故障信号。
15.本发明的有益效果：
16.1、通过设置压力、温度以及氢气传感器，能够实现对设备异常状态的检测，从而便于设备故障的及时发现与处理，有助于保证设备运行安全，保证生命财产安全，避免造成巨大的经济损失；
17.2、通过对压力、温度以及氢气传感器的检测数据进行分析，过程中能够确定故障的类型，从而使得过程中作业人员对设备的检修更加的具有针对性，从而提高检修的效率，对设备的安全运行起到积极的作用；
18.3、在监测管段中设置混合器，实现对变压器油的强制旋转，过程中一方面使得温度分布的更加的均匀，另一方面，在离心力的作用下，氢气气泡向中央汇集，从而提高了温度检测以及氢气浓度检测的准确性，避免出现误报、错报的情况，有益于设备的安全、稳定使用。
附图说明
19.图1是本发明结构以及各传感器安装示意图；
20.图2是本发明混合器处变压器油流动状态示意图；
21.图3是本发明故障监测、通讯与管理示意图。
22.图中各标记对应的名称：
23.1、监测管段；11、氢气泡a；12、氢气泡b；13、变压器油流向；2、混合器；21、混合段；211、混合板；212、变压器油旋转流向；22、连通段；23、扩径段；3、压力传感器；4、温度传感器；5、氢气传感器。
具体实施方式
24.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。
25.如图1-2所示，在电力系统少油设备的循环油管路上安装有监测管段1，在监测管段1中设置有混合器2，在混合器2的前端安装有压力传感器3，在混合器2的后端设置有温度传感器4与氢气传感器5。
26.在混合器2中设置有内径变小的混合段21，内径不变的连通段22以及内径扩大的扩径段23，在混合段21上设置有混合板211，氢气泡a11在混合器2前呈离散的状态，氢气泡
b12在混合段2后呈向中心汇聚的状态，并设置有氢气传感器5位于管道的中心处。
27.如图3所示，压力传感器3、温度传感器4以及氢气传感器5与数据处理模块相连接，数据处理模块与信号传输模块相连接，信号传输模块与管理终端相连接，当压力变化大于预设值且氢气含量超标，说明设备内发生了局部放电的故障，当压力变化大于预设值但氢气含量未超标，则考虑设备是否出现密封性的问题，当温度变化大于预设值且氢气含量超标，同样说明设备内发生了局部放电故障，该故障同时伴随着压力的变化，当温度变化大于预设值且氢气含量未超标，则说明设备内有出现过热或过载或线路老化的问题，需要进行排查并检修。
28.本发明原理为：
29.在长期的使用过程中，归纳总结了少油设备常见的故障有：1、绝缘材料出现破损以及绝缘抗力下降引起的局部放电，局部放电常伴随着产生大量的气泡(氢气)，造成系统的压力异常，同时还会释放出大量的热，从而造成系统的温度异常；2、设备密封问题造成的压力异常，过程中一般不会出现温度以及氢气含量的变化异常；3、设备过载、过热以及老化等，造成的在使用过程中的电阻升高，从而造成温度升高，这个过程中一般压力变化较小，同时过程中不会产生氢气，但设备过热严重时，也有可能引起压力的变化，从而引发火灾、爆炸等。
30.通过压力、温度以及氢气传感器的布置，能够实现对管路中变压器油状态的监测，从而能够实现对设备故障的分析，进而使得设备现场的维修更加的有针对性，维修以及检修效率更高，有助于维护设备安全，降低设备的维护成本。
31.但在监测的过程中容易出现对温度以及氢气含量检测不准确的现象(见背景技术)，于是在监测管段中增加混合段2，过程中将压力传感器3布置的混合段2之前，过程中压力的变化几乎是均一的，因此布置在混合段2的前方，能够很好的实现对管路中压力的检测，同时能够有效的避免经过混合段2后，液体冲击力对压力监测造成的干扰；将温度传感器4布置在混合段2的后方，过程中变压器油经过混合段2后，通过旋转混合，使得温度分布的更加的均匀，能够有效的避免误报与漏报，从而提高了监测的准确性；至于氢气传感器5，在混合段2前，氢气呈离散状分布，如附图1中的氢气泡a11，在经过混合段2后，由于变压器油的旋转，在离心的作用下，质量较重的变压器油被旋往周边，于是将气泡挤压到中心位置，于是质量较轻的气泡则会汇集在中心(这是生活中较为常见的物理现象，如在水桶内旋转水，则气泡会集中在中心的凹陷处)，此时在管道的中心处布置氢气传感器5，过程中则避免了传统的氢气监测由于氢气分布不均匀造成的漏检、错检等情况出现，提高了监测的准确性，但需要注意的是，氢气的汇集会导致测量浓度较实际浓度高，过程中需要对氢气传感器5进行矫正，过程中设定一个矫正常数即可，由于属于仪器的常规调试，就不再赘述。
32.过程中通过对各传感器检测状况的分析，通过数据处理模块能够得到少油设备异常的原因，并将该故障信息通过信号传输模块传输到管理终端，于是作业人员则能够更加有针对性的对设备进行检修，大大的降低了检修的时间，提高了检修效率，有益于降低检修成本，同时还能够提高检修的安全性。
33.当压力变化δp或者温度变化δt达到预设值后，系统开始记录故障信息，过程中该预设值随着少油设备的不同而不同，同时也受到安装环境的影响，实际使用过程中可以根据设备的品类以及安装条件进行合理的设置，预设值的设置相当重要，一方面能够减少
系统的灵敏度，减少系统误报，同时也能够确保在发生故障时，不会出现漏报的情况。
34.在系统监测的过程中，能够根据各传感器信号的变化，能够确定故障的种类，有益于作业人员及时有针对性的进行检修，当压力变化大于预设值且氢气含量超标，说明设备内发生了局部放电的故障，当压力变化大于预设值但氢气含量未超标，则考虑设备是否出现密封性的问题，当温度变化大于预设值且氢气含量超标，同样说明设备内发生了局部放电故障，该故障同时伴随着压力的变化，当温度变化大于预设值且氢气含量未超标，则说明设备内有出现过热或过载或线路老化的问题，需要进行排查并检修，过程中不会出现氢气含量异常而温度、压力不变化的情况，氢气的异常必定会引起温度以及压力的变化，过程中若出现此类问题，说明系统调试出现了问题，需要设定合理的预设值。
35.上述过程中各传感器的供电一般采用现场供电的方式，实际中一般选用蓄电池，而后配备一定的供电补给装置，这是由于该监测系统一经安装便不会轻易的去改变，需要保证至少5年的使用寿命，为了避免电缆供电的不便以及安全隐患，于是采用更加灵活多变的蓄电池配合供电补给的方式，实际使用中供电补给装置有很多，如太阳能电池板以及罗氏线圈等，由于是现有成熟的技术，就不在赘述。
36.强磁环境容易造成数据传输的丢失，过程中为了克服数据丢失的情况，采用更加稳定的lora通讯模式，lora通讯最大特点就是在同样的功耗条件下比其它无线方式传播的距离更远，实现了低功耗和远距离的统一，它在同样的功耗下比传统的无线射频通信距离扩大3-5倍，从而保证数据传输的稳定性，避免数据丢失造成的风险不易察觉，进而引起安全故障的现象发生，当信号传输到管理终端后，可通过报警等方式对作业人员进行提醒，同时管理终端可为手机、电脑等，便于作业人员进行察觉与管理，上述过程为现有成熟的技术，过程中会涉及的一些操作软件等，也是现有成熟的技术，本领域技术人员也不难理解，就不再赘述。
37.实施例1
38.某变电站在变压器套管的绝缘油(变压器油)循环管道中通过法兰安装本发明监测管段1，过程中各检测传感器采用蓄电池供电并采用太阳能电池板进行电量补充，持续运行一年，监测管段1运行状态良好。
39.过程中基于lora通讯向管理终端传输数据，过程中数据传输稳定，运行期间无数据丢失状况出现。
40.运行期间，系统记录传输的故障信息如下：
[0041][0042]
现场作业人员在管理终端接收到故障信息后，及时的进行现场核验，最终结果与本发明系统上传的故障信息保持一致，维修人员进行了及时的维修，过程中较以往，效率明显得到提高；运行一年，最终确定本发明监测、通讯以及管理系统无误报的状况出现，同时结合现场实际运行状态，本发明系统在使用的过程中无漏报以及数据丢失的的现象出现，
提高了对设备的监测能力，给设备检修带来了便捷。
[0043]
实施例2
[0044]
某变电站在变压器的绝缘油循环管路中通过法兰安装本发明监测管段1，过程中各检测传感器采用蓄电池供电并采用太阳能电池板进行电量补充，持续运行一年，监测管段1运行状态良好。
[0045]
过程中基于lora通讯向管理终端传输数据，过程中数据传输稳定，运行期间无数据丢失状况出现。
[0046]
运行期间，系统记录传输的故障信息如下：
[0047][0048]
现场作业人员在管理终端接收到故障信息后，及时的进行现场核验，最终结果与本发明系统上传的故障信息保持一致，维修人员进行了及时的维修，过程中较以往，效率明显得到提高；运行一年，最终确定本发明监测、通讯以及管理系统无误报的状况出现，同时结合现场实际运行状态，本发明系统在使用的过程中无漏报以及数据丢失的的现象出现，提高了对设备的监测能力，给设备检修带了了便捷。
[0049]
实施例3
[0050]
某变电站在变压器的绝缘油循环管路中通过法兰安装本发明监测管段1，过程中各检测传感器采用蓄电池供电并采用太阳能电池板进行电量补充，持续运行一年，监测管段1运行状态良好。
[0051]
过程中基于lora通讯向管理终端传输数据，过程中数据传输稳定，运行期间无数据丢失状况出现。
[0052]
运行期间，系统记录传输的故障信息如下：
[0053][0054]
现场作业人员在管理终端接收到故障信息后，及时的进行现场核验，最终结果与本发明系统上传的故障信息保持一致，维修人员进行了及时的维修，过程中较以往，效率明显得到提高；运行一年，最终确定本发明监测、通讯以及管理系统无误报的状况出现，同时结合现场实际运行状态，本发明系统在使用的过程中无漏报以及数据丢失的的现象出现，提高了对设备的监测能力，给设备检修带了了便捷。
[0055]
对比例1
[0056]
某变电站在变压器套管的绝缘油循环管道中安装温度传感器、压力传感器以及氢
气传感器，安装过程中保证密封等安装效果，其中各检测传感器采用蓄电池供电并采用太阳能电池板进行电量补充，持续运行一年，经检测，各传感器功能良好，状态无异常。
[0057]
过程中基于lora通讯向管理终端传输数据，过程中数据传输稳定，运行期间无数据丢失状况出现。
[0058]
运行期间，系统记录传输的故障信息如下：
[0059][0060]
现场作业人员在管理终端接收到故障信息后，及时的进行现场核验，最终发现压力异常次数频繁，实际设备压力异常状况仅有两次，一次为局部放电所致，一次为设备密封故障所致，温度实际异常状况仅有三次，一次为局部放电所致，一次为设备过载所致，一次为设备过热所致，其中设备过载的温度异常，系统没有传输故障信息，为作业人员巡检时发现，情况相当危险，氢气浓度异常信号与实际相符，发生了局部放电故障。
[0061]
可以看出，在管道中单纯的安装各传感器，检测信号干扰较大，波动频繁，同时过程中容易出现漏报、误报的情况，实际使用中具有很大的安全隐患。
[0062]
对比例2
[0063]
某变电站在变压器的绝缘油循环管道中安装温度传感器、压力传感器以及氢气传感器，安装过程中保证密封等安装效果，其中各检测传感器采用蓄电池供电并采用太阳能电池板进行电量补充，持续运行一年，经检测，各传感器功能良好，状态无异常。
[0064]
过程中基于lora通讯向管理终端传输数据，过程中数据传输稳定，运行期间无数据丢失状况出现。
[0065]
运行期间，系统记录传输的故障信息如下：
[0066][0067]
现场作业人员在管理终端接收到故障信息后，及时的进行现场核验，最终发现压力异常次数频繁，实际设备压力异常状况仅有两次，均为局部放电所致，温度实际异常状况实有四次，两次为局部放电所致，一次为设备过载所致，一次为设备线路老化所致，氢气浓度异常信号实有两次，系统故障信息与实际不相符，在一次局部放电过程中，虽然压力以及温度传感器检测到了信号的变化，但氢气传感器未检测到浓度异常，虽然现场没有影响到设备的及时检修，但传感器不动作，仍具有很大的安全隐患。
[0068]
综上可以看出，管道中温度以及产生的氢气气体分布不均匀，由于传感器是在一个点进行检测，过程中会出现误判以及漏报的情况，这对于实际的设备维护以及安全运行是极为不利的，稍有不慎就会造成巨大的安全事故以及经济损失，安全事故无小事，因此，通过本发明实现对压力、温度以及氢气含量的准确检测，避免出现误报、漏报，具有重大的意义。
[0069]
本发明不局限于上述最佳实施方式，任何人在本发明的启示下都可得出其他各种形式的产品，但不论在其形状或结构上作任何变化，凡是具有与本技术相同或相近似的技
术方案，均落在本发明的保护范围之内。

技术特征：
1.一种少油设备智能监测、通讯与管理系统，其特征在于：包括监测管段(1)、数据处理模块、信号传输模块以及管理终端，所述的监测管段(1)与数据处理模块相连接，数据处理模块与信号传输模块相连接，信号传输模块与管理终端相连接，在监测管段(1)中布置安装有压力传感器(3)、混合器(2)、温度传感器(4)以及氢气传感器(5)。2.根据权利要求1所述的一种少油设备智能监测、通讯与管理系统，其特征在于：所述的压力传感器(3)安装在混合器(2)的前方，温度传感器(4)以及氢气传感器(5)安装在混合器(2)的后方。3.根据权利要求2所述的一种少油设备智能监测、通讯与管理系统，其特征在于：所述的氢气传感器(5)安装在监测管段(1)的管道中心处。4.根据权利要求1所述的一种少油设备智能监测、通讯与管理系统，其特征在于：所述的混合器(2)中设置有混合段(21)、连通段(22)以及扩径段(23)。5.根据权利要求4所述的一种少油设备智能监测、通讯与管理系统，其特征在于：所述的混合段(21)中布置有混合板(211)。6.根据权利要求1所述的一种少油设备智能监测、通讯与管理系统，其特征在于：所述的压力传感器(3)检测到压力变化达到预设值时，氢气传感器(5)检测到氢气含量超标，向管理终端发送局部放电的故障信号。7.根据权利要求1所述的一种少油设备智能监测、通讯与管理系统，其特征在于：所述的压力传感器(3)检测到压力变化达到预设值时，氢气传感器(5)没有检测到氢气含量，向管理终端发送设备密封的故障信号。8.根据权利要求1所述的一种少油设备智能监测、通讯与管理系统，其特征在于：所述的温度传感器(4)检测到温度温度变化达到预设值时，氢气传感器(5)检测到氢气含量超标，向管理终端发送局部放电的故障信号。9.根据权利要求1所述的一种少油设备智能监测、通讯与管理系统，其特征在于：所述的温度传感器(4)检测到温度温度变化达到预设值时，氢气传感器(5)没有检测到氢气含量，向管理终端发送设备过载、过热、老化的故障信号。

技术总结
本发明涉及少油设备状态监测技术领域，具体涉及一种少油设备智能监测、通讯与管理系统。本发明通过在监测管道中布置混合器，使得变压器油强制旋转，过程中一方面使得温度分布的更加的均匀，另一方面使得由于故障产生的氢气能够在离心的作用下产生汇集，于是过程中通过温度传感器检测到的温度变化更加的准确，通过氢气传感器检测到的氢气含量更加的准确，从而对故障的判断更加的准确，有效的防止错报和漏报，并在过程中根据检测信号的变化，能够向管理终端发送相应的故障信息，从而给设备的维修管理带来了便捷，一方面能够提高设备的维修效率，另一方面也有益于降低设备的维护成本，同时提高设备使用的安全性。同时提高设备使用的安全性。同时提高设备使用的安全性。


技术研发人员：詹仲强 李晓光 杨定乾 刘磊 秦志敏 陈刚 石倩 王崇 王洁 石迎彬 公多虎 许广虎
受保护的技术使用者：国网新疆电力有限公司电力科学研究院
技术研发日：2023.06.25
技术公布日：2023/9/23