本發(fā)明屬于配電自動化技術(shù)領(lǐng)域，特別是一種室內(nèi)配電變壓器滲漏油監(jiān)視系統(tǒng)。

技術(shù)背景

配電變壓器是配電網(wǎng)的主要裝置，變壓器的正常工作關(guān)系到配電網(wǎng)的安全。變壓器長期運行中密封件受環(huán)境和氣溫的影響以及變壓器在運行過程中產(chǎn)生的振動現(xiàn)象，導(dǎo)致在運行一段時間后變壓器不同結(jié)構(gòu)之間的連接可能會出現(xiàn)松動，焊點的虛焊、鑄件的砂眼、安裝工藝粗糙、密封墊質(zhì)量差、板式蝶閥質(zhì)量欠佳等缺陷可能被放大。特別在氣溫驟變時，變壓器因錯過運維人員的巡視周期和巡視時間，會出現(xiàn)漏油或噴油現(xiàn)象，使得變壓器損壞，甚至導(dǎo)致重大事故的發(fā)生。

現(xiàn)有的油浸式配電變壓器大多都沒有配套的滲漏油監(jiān)視系統(tǒng)，主要依靠人員的巡視來發(fā)現(xiàn)出現(xiàn)滲漏油故障的變壓器，而許多配電變壓器安裝的環(huán)境相對比較偏僻，給巡檢帶來很大不便。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種室內(nèi)配電變壓器滲漏油監(jiān)視系統(tǒng)，從而對安裝在室內(nèi)的配電變壓器起到很好的滲漏油監(jiān)視作用，提高巡檢人員效率，增加變壓器在運行過程中的安全性和可靠性。

實現(xiàn)本發(fā)明目的的技術(shù)解決方案為：一種室內(nèi)配電變壓器滲漏油監(jiān)視系統(tǒng)，包括集油裝置、硬件電路和移動終端，其中：

集油裝置，用于收集變壓器滲漏出來的變壓器油；

硬件電路，包括液位傳感器，對集油裝置中的油位信息進行采集，處理后傳輸至移動終端；

移動終端，通過無線方式獲取油位信息，并以圖形化界面呈現(xiàn)。

進一步地，所述集油裝置包含集油漏斗、集油漏斗支柱和集油桶，所述集油漏斗的進液口大于變壓器油箱的底面，即變壓器油箱的底面投影在集油漏斗進液口之內(nèi)；所述集油漏斗支柱為三根對稱焊接在集油漏斗上的金屬支柱，支柱的另一端固定在地面；所述集油桶的桶蓋開有兩個孔，一個用于插入集液漏斗的出液口，另一個用于放入液位傳感器。

進一步地，所述硬件電路包括油位信息采集模塊、單片機控制模塊、GSM模塊、數(shù)碼管顯示模塊和電源模塊，其中單片機控制模塊分別與油位信息采集模塊、GSM模塊、數(shù)碼管顯示模塊連接，GSM模塊與移動終端通過無線方式連接；電源模塊為整個系統(tǒng)提供電源，單片機控制模塊從油位信息采集模塊獲取原始的油位信息，并將原始油位信息映射到實際的油位高度。

進一步地，所述移動終端提供一個用于分析漏油量和漏油速度的油位監(jiān)視圖形界面，該圖形界面包括一個以折線圖形式表示的集油桶油位高度圖，所述折線圖橫坐標為時間、縱坐標為油位高度，圖形界面底部包含集油桶油位高度信息和漏油速度信息，漏油速度其中Δh表示液位高度變化量，Δt表示時間變化量。

進一步地，所述油位信息采集模塊包括液位傳感器、電流電壓變換電路、電壓隔離電路和A/D芯片，液位傳感器將集油桶內(nèi)的油位高度轉(zhuǎn)換成4～20mA的電流信號，該電流信號作為電流電壓變化電路的電流輸入，電流電壓轉(zhuǎn)換電路將液位傳感器的電流信號轉(zhuǎn)換成電壓信號，電壓隔離電路使用一個運算放大器構(gòu)成一個電壓跟隨電路，使輸出的負載變化不影響輸入端的工作情況，電壓隔離電路的輸入為電流電壓變換電路輸出的電壓信號，電壓隔離電路的輸出電壓輸出到A/D芯片，作為A/D芯片測量的電壓，A/D芯片將油位高度信息轉(zhuǎn)換成數(shù)字量輸入至單片機控制模塊。

進一步地，所述GSM模塊通過RS232串口與單片機控制模塊相連，將液位高度信號通過GSM或者GPRS的方式傳遞給移動終端。

進一步地，所述電源模塊包括一個24V蓄電池和一個24V轉(zhuǎn)5V的開關(guān)電源，24V的蓄電池作為液位傳感器的輸入和開關(guān)電源的輸入，開關(guān)電源的5V電源輸出作為硬件電路的供電電源。

進一步地，所述單片機控制模塊內(nèi)設(shè)置波動抑制單元，波動抑制單元完成在油位測量過程中的波動抑制，波動抑制單元工作過程如下：

在信號采集部分，連續(xù)讀取油位信息采集模塊的5個數(shù)據(jù)，取這5個數(shù)據(jù)的均值，再將這5個數(shù)據(jù)分別與均值比較，如果與均值之差的絕對值大于2，則將這個數(shù)用均值代替，最后再取這5個數(shù)的均值作為最終的油位信息采集模塊輸出結(jié)果；在信號輸出部分，單片機保存連續(xù)兩個歷史液位值data1和data2，只有當判斷新獲取到的液位高度data與這兩個歷史值都不相等的時候，才發(fā)送此次新獲取的液位高度信息給移動終端，并且將data1賦值給data2、data賦值給data1來更新歷史液位值。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，其顯著優(yōu)點在于：(1)將油位信息通過GSM或GPRS方式傳遞給巡檢人員所持有的移動設(shè)備，讓巡檢人員可以在遠程獲知變壓器是否發(fā)生滲漏油以及滲漏油的嚴重度；(2)通過移動端接收軟件，使巡檢人員通過圖形化的界面可以很直觀的獲取變壓器的滲漏油情況，很大程度上提高巡檢人員對變壓器滲漏油故障診斷的效率；(3)通過單片機控制模塊有效地抑制了油位測量過程中的波動，對安裝在室內(nèi)的配電變壓器起到很好的滲漏油監(jiān)視作用，提高巡檢人員效率，增加變壓器在運行過程中的安全性和可靠性。

附圖說明

圖1為本發(fā)明室內(nèi)配電變壓器滲漏油監(jiān)視系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為本發(fā)明中硬件電路的結(jié)構(gòu)框圖。

圖3為單片機控制模塊中波動抑制單元的信號采集流程圖。

圖4為單片機控制模塊中波動抑制單元的信號輸出流程圖。

圖5為移動終端的油位監(jiān)視界面圖。

具體實施例

以下結(jié)合附圖對本發(fā)明的具體實施進行說明，應(yīng)當理解，此處所描述的實施示例僅用于說明和解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。

結(jié)合圖1，本發(fā)明室內(nèi)配電變壓器滲漏油監(jiān)視系統(tǒng)，包括集油裝置、硬件電路和移動終端，其中：集油裝置，用于收集變壓器滲漏出來的變壓器油；硬件電路，包括液位傳感器，對集油裝置中的油位信息進行采集，處理后傳輸至移動終端；移動終端，通過無線方式獲取油位信息，并以圖形化界面呈現(xiàn)。

進一步地，所述集油裝置包含集油漏斗、集油漏斗支柱和集油桶，所述集油漏斗的進液口大于變壓器油箱的底面，即變壓器油箱的底面投影在集油漏斗進液口之內(nèi)；所述集油漏斗支柱為三根對稱焊接在集油漏斗上的金屬支柱，支柱的另一端固定在地面；所述集油桶的桶蓋開有兩個孔，一個用于插入集液漏斗的出液口，另一個用于放入液位傳感器，集油桶高度為30-50cm，截面為直徑為20-30cm的圓。

進一步地，所述移動終端提供一個用于分析漏油量和漏油速度的油位監(jiān)視圖形界面，該圖形界面包括一個以折線圖形式表示的集油桶油位高度圖，所述折線圖橫坐標為時間、縱坐標為油位高度，圖形界面底部包含集油桶油位高度信息和漏油速度信息，漏油速度其中Δh表示液位高度變化量，Δt表示時間變化量。觀察人員可以通過折線圖的走勢判斷所監(jiān)視的變壓器的滲漏油情況，也可以直接通過油位高度信息或者漏油速度信息判斷當前變壓器的狀態(tài)。

結(jié)合圖2，所述硬件電路包括以下五個模塊：油位信息采集模塊、單片機控制模塊、GSM模塊、數(shù)碼管顯示模塊和電源模塊，其中單片機控制模塊分別與油位信息采集模塊、GSM模塊、數(shù)碼管顯示模塊連接，GSM模塊與移動終端通過無線方式連接；電源模塊為整個系統(tǒng)提供電源，單片機控制模塊從油位信息采集模塊獲取原始的油位信息，并將原始油位信息映射到實際的油位高度。

(1)油位信息采集模塊

所述油位信息采集模塊包括液位傳感器、電流電壓變換電路、電壓隔離電路和A/D芯片，液位傳感器將集油桶內(nèi)的油位高度轉(zhuǎn)換成4～20mA的電流信號，該電流信號作為電流電壓變化電路的電流輸入，電流電壓轉(zhuǎn)換電路將液位傳感器的電流信號轉(zhuǎn)換成電壓信號，電壓隔離電路使用一個運算放大器構(gòu)成一個電壓跟隨電路，使輸出的負載變化不影響輸入端的工作情況，電壓隔離電路的輸入為電流電壓變換電路輸出的電壓信號，電壓隔離電路的輸出電壓輸出到A/D芯片，作為A/D芯片測量的電壓，A/D芯片將油位高度信息轉(zhuǎn)換成數(shù)字量輸入至單片機控制模塊。

(2)GSM模塊

所述GSM模塊通過RS232串口與單片機控制模塊相連，將液位高度信號通過GSM或者GPRS的方式傳遞給移動終端。

(3)數(shù)碼管顯示模塊

所述數(shù)碼管顯示模塊采用兩位7段數(shù)碼管，將油位高度信息實時顯示出來，讓巡檢人員可以在安裝此系統(tǒng)的變壓器旁就可以直接觀察到油位的信息，與手機端接收的信息有互補的功能，也能在裝置調(diào)試時通過數(shù)碼管上的油位高度信息直觀反映出測量結(jié)果是否正確。

(4)電源模塊

所述電源模塊包括一個24V蓄電池和一個24V轉(zhuǎn)5V的開關(guān)電源，24V的蓄電池作為液位傳感器的輸入和開關(guān)電源的輸入，開關(guān)電源的5V電源輸出作為硬件電路的供電電源。

(5)單片機控制模塊

所述單片機控制模塊內(nèi)設(shè)置波動抑制單元，波動抑制單元完成在油位測量過程中的波動抑制，波動抑制單元工作過程如下：

結(jié)合圖3，在信號采集部分，連續(xù)讀取油位信息采集模塊的5個數(shù)據(jù)，取這5個數(shù)據(jù)的均值，再將這5個數(shù)據(jù)分別與均值比較，如果與均值之差的絕對值大于2，則將這個數(shù)用均值代替，最后再取這5個數(shù)的均值作為最終的油位信息采集模塊輸出結(jié)果；結(jié)合圖5，在信號輸出部分，單片機保存連續(xù)兩個歷史液位值data1和data2，只有當判斷新獲取到的液位高度data與這兩個歷史值都不相等的時候，才發(fā)送此次新獲取的液位高度信息給移動終端，并且將data1賦值給data2、data賦值給data1來更新歷史液位值。

舉例說明：本系統(tǒng)采用的A/D芯片為8位A/D轉(zhuǎn)換芯片，所以輸出的數(shù)據(jù)范圍為0-255，集油桶最大高度為50cm，則要在單片機內(nèi)部通過程序?qū)腁/D芯片獲取到的大小為0-255的信號轉(zhuǎn)換成大小為0-50的實際液位高度。由于液位傳感器本身的測量波動以及油位信息采集部分的溫飄會使測量結(jié)果產(chǎn)生波動，在單片機控制部分，通過內(nèi)部程序進行了測量結(jié)果波動的抑制，在A/D芯片數(shù)據(jù)的獲取部分，連續(xù)讀取5組數(shù)據(jù)，取這5組數(shù)據(jù)的均值作為最終的A/D輸出結(jié)果；在信號輸出部分，通過一定的遲滯算法抑制波動，即單片機保存連續(xù)兩個歷史液位值，只有當新獲取到的液位高度與這兩個歷史值都不相等的時候才發(fā)送此次獲取的液位高度信息給移動終端，并且更新歷史液位值。

實施例1

本實施例先從總體介紹本發(fā)明結(jié)構(gòu)，再按照信號的流向，順序的將整個室內(nèi)配電變壓器滲漏油監(jiān)視系統(tǒng)進行實例敘述。

如圖1所示的一種室內(nèi)配電變壓器滲漏油監(jiān)視系統(tǒng)，包括集油裝置、硬件電路和移動終端，所述集油裝置包括集油漏斗、集油漏斗支柱和集油桶，所述集油漏斗的進液口放置在變壓器油箱之下，所述集油漏斗支柱為三根對稱焊接在集油漏斗上的金屬支柱，用于支撐集油漏斗，所述集油桶在集油漏斗之下，用于收集集油漏斗出液口流出的變壓器油；

所述硬件電路包括油位信息采集模塊、單片機控制模塊、GSM模塊、數(shù)碼管顯示模塊和電源模塊；所述移動終端提供了一個便于分析漏油量和漏油速度的圖形界面，包括一個以折線圖形式表示的集油桶液位高度圖，此折線圖橫坐標為時間，縱坐標為液位高度，油位監(jiān)視界面底部包含集油桶液位高度信息和漏油速度信息。

如圖2所示，所述硬件電路包括油位信息采集模塊、單片機控制模塊、GSM模塊、數(shù)碼管顯示模塊和電源模塊，油位信號通過油位信息采集模塊轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號輸入單片機控制模塊，單片機控制模塊接收到油位信息采集模塊傳遞過來的油位信號后，主要進行以下工作，首先，單片機控制模塊通過圖3所示方法，對從油位信息采集模塊傳遞過來的數(shù)據(jù)進行抖動抑制，接著，單片機將抖動抑制后的信號轉(zhuǎn)換成實際油位高度，并同時將實際油位高度信息顯示在數(shù)碼管顯示模塊、以及輸出到波動抑制單元，再接著單片機控制模塊通過圖4所示的方法進行輸出信號的波動抑制，以及將油位高度信號通過GSM模塊輸出。

如圖5所示，移動終端接收到硬件電路發(fā)送過來的油位高度信息后，會進行如下的工作，首先，移動終端會利用新接收的到的油位高度數(shù)據(jù)更新整個油位高度折線圖，并且在折線圖的橫坐標上附上接收到此新的油位高度信號的時間，然后移動終端還會根據(jù)新接收到的油位高度信息更新油位高度顯示欄的數(shù)據(jù)，利用最新的兩個油位高度和時間間隔計算漏油速度，并且將此漏油速度更新界面中的漏油速欄的數(shù)據(jù)。

綜上，本發(fā)明提供的室內(nèi)配電變壓器滲漏油監(jiān)視系統(tǒng)，對于安裝在室內(nèi)的配電變壓器可以起到很好的滲漏油監(jiān)視作用，能夠提高巡檢人員的工作效率，增加變壓器在運行過程中的安全性和可靠性。