一种气体继电器、在线监测装置以及油浸式变压器的制作方法

1.本发明涉及一种气体继电器、包含该气体继电器的在线监测装置以及油浸式变压器。


背景技术：

2.气体继电器是油浸式变压器中所用的一种保护装置。气体继电器的工作原理是当变压器内部因故障而使变压器油分解产生气体或造成油流涌动时，若气体的累积量达到300ml或油流速达到1.0m/s时，气体继电器的接点会动作，接通指定的控制回路，从而可及时发出信号或自动切除变压器。但是，现有的气体继电器在储油柜内的变压器油中分解气体的变化量达到一定数值或内部压力升高，产生一定的油流速度时，才会发出相应的警报，可见其仅为一个报警装置，而无法在报警之前尽早地发现变压器存在的故障隐患。


技术实现要素：

3.为了解决现有技术中存在的上述技术问题，本发明提供一种能够实时监测变压器油箱和/或储油柜内变压器油的真实状况的气体继电器以及包含该气体继电器的在线监测装置以及油浸式变压器。
4.根据本发明的一个方面，提供一种气体继电器，包括继电器本体，还包括压力传感器、氢气传感器、处理单元和显示器，
5.所述压力传感器用于实时采集继电器本体内的压力变化信号；
6.所述氢气传感器用于实时采集继电器本体内的变压器油中溶解气体的氢气量信号；
7.所述处理单元包括模数转换器，
8.所述模数转换器分别与所述压力传感器和所述氢气传感器连接，用于将所述压力变化信号和所述氢气量信号进行模数转换；
9.所述显示器与所述模数转换器相连，用于显示经模数转换后的压力变化数值和氢气量数值。
10.优选的，所述处理单元还包括处理器、压力报警器以及氢气报警器，所述处理器内设有第一压力报警阈值和氢气报警阈值，
11.所述处理器与模数转换器相连，用于将经模数转换后的压力变化数值与所述第一压力报警阈值进行比较，并在所述压力变化数值达到所述第一压力报警阈值时，输出第一压力报警信号，
12.所述压力报警器与所述处理器相连，用于根据所述第一压力报警信号进行一级压力报警；
13.所述处理器还用于将经模数转换后的氢气量数值与所述氢气报警阈值进行比较，并在所述氢气量数值达到所述氢气报警阈值时，输出氢气报警信号；
14.所述氢气报警器与所述处理器相连，用于根据所述氢气报警信号进行氢气报警。
15.进一步优选的，所述处理器内还设有第二压力报警阈值，所述第二压力报警阈值大于所述第一压力报警阈值，
16.在输出第一压力报警信号之后，所述处理器还用于将经模数转换后的压力变化数值与所述第二压力阈值进行比较，并在所述压力变化数值达到所述第二压力报警阈值时，输出第二压力报警信号，
17.所述压力报警器还用于根据所述第二压力报警信号进行二级压力报警。
18.优选的，所述处理单元还包括压力变送器和氢气变送器，
19.所述压力变送器的输入端与所述模数转换器相连，其输出端与所述处理器相连，用于将压力变化信号转换为电流信号输出；
20.所述氢气变送器的输入端与所述模数转换器相连，其输出端与所述处理器相连，用于将氢气量信号转换为电流信号输出。
21.优选的，该气体继电器还包括通信单元，
22.所述通信单元与所述处理器相连，用于将压力变化信号以及氢气量信号进行远程传送；
23.优选的，所述压力传感器采用硅压阻式压力传感器，其量程为0～200kpa。
24.优选的，所述氢气传感器包括钯镍合金传感器芯片，其量程为0～5000ppm。
25.根据本发明的另一方面，还提供一种在线监测装置，包括上述的气体继电器、以及监控平台，所述气体继电器包括通信单元，
26.所述监控平台用于根据所述通信单元远程传送的压力变化信号和氢气量信号，对油浸式变压器进行监测。
27.根据本发明的再一方面，还提供一种油浸式变压器，包括变压器本体、储油柜，所述变压器本体包括变压器油箱，还包括上述的气体继电器，
28.所述气体继电器设置在所述储油柜和/或所述变压器油箱上。
29.本发明气体继电器通过采用多种不同功能的传感器，形成一种多合一传感器，其在实现传统气体继电器功能的基础上，还可以实现对变压器储油柜(油枕)中的压力变化及氢气量进行在线监测，以便于及时地掌握变压器储油柜内的真实状况，尽早地发现变压器存在的故障隐患，能够对变压器故障进行预警，并能根据需要决定是否进行检修以及其他处理，以防止变压器发生重大事故损坏。
附图说明
30.图1为本发明实施例1中气体继电器的结构示意图；
31.图2为本发明实施例1中气体继电器在变压器中的位置图。
32.图中：1-气体继电器；2-盖板；3-上油杯4、8-永久磁铁；5-33.上动触点；6-上静触点；7-下油杯；9-下动触点；10-下静触点；11-支架；12-下油杯平衡锤；13-上油杯转轴；14-放气阀；15-继电器本体；
34.16-贯通器；17-压力传感器；18-氢气传感器。
具体实施方式
35.为使本领域技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图对本发明作进
一步详细描述。
36.变压器储油柜中的压力变化以及油中溶解气体的氢气量是保证油浸式变压器安全运行的两个重要数据参数，而气体继电器一般设置在储油柜和油箱联管上，因此气体继电器的内部充满了变压器油，因此通过对气体继电器中的变压器油进行监测就可以方便的监测到上述两个数据参数，从而掌握变压器的储油柜和变压器油箱内的真实状况，保证变压器的可靠运行。
37.据此，本发明提供一种气体继电器，包括继电器本体，还包括压力传感器、氢气传感器、处理单元和显示器，
38.所述压力传感器用于实时采集继电器本体内的压力变化信号；
39.所述氢气传感器用于实时采集继电器本体内的变压器油中溶解气体的氢气量信号；
40.所述处理单元包括模数转换器，
41.所述模数转换器分别与所述压力传感器和所述氢气传感器连接，用于将所述压力变化信号和所述氢气量信号进行模数转换；
42.所述显示器与所述模数转换器相连，用于显示经模数转换后的压力变化数值和氢气量数值。
43.实施例1：
44.如图1所示，本发明提供一种气体继电器，包括继电器本体15，还包括压力传感器17、氢气传感器18、处理单元和显示器(图中未示出)。
45.其中，继电器本体15采用现有的气体继电器，其用于实现传统的气体继电器的原有功能；贯通器16可拆卸地安装在继电器本体15上，压力传感器17和氢气传感器18均安装在贯通器16上，即两者均通过贯通器16安装在继电器本体15上，压力传感器17用于实时采集继电器本体15内的压力变化信号，氢气传感器17用于实时采集继电器本体内的变压器油中溶解气体的氢气量信号。
46.可选的，压力传感器17采用硅压阻式压力传感器，其量程为0～200kpa(数字量，绝对压力)。硅压阻式压力传感器的压敏芯体具有灵敏度高、体积小、响应速度快、稳定性好等特点，可以保证压力传感器的稳定性和可靠性。本实施例中，压力传感器3具体采用霍尼韦尔ssc系列硅压阻式压力传感器。
47.氢气传感器18包括钯镍合金传感器芯片，其量程为0～5000ppm。
48.本实施例中，氢气传感器具体采用美国h2scan钯镍合金氢气传感器，其量程范围为25-5000ppm。采用该种氢气传感器4，其具有以下特点：1)传感器芯片可直接置于变压器油中；2)氢气传感器对co、c2h2和c2h4等气体的交叉敏感影响＜2％，可以直接监测变压器油中氢气浓度的变化；3)稳定性和可靠性高。
49.本实施例中，处理单元包括模数转换器，模数转换器分别与压力传感器17和氢气传感器18连接，用于将压力传感器17采集的压力变化信号和氢气传感器18采集的氢气量信号进行模数转换。其中，处理单元可以集成在继电器本体15内。
50.显示器与模数转换器相连，用于显示经模数转换后的压力变化数值和氢气量数值。
51.可选的，处理单元还包括处理器、压力报警器以及氢气报警器，其中，处理器内设
有第一压力报警阈值和氢气报警阈值，
52.处理器与模数转换器相连，用于将经模数转换后的压力变化数值与第一压力报警阈值进行比较，并在压力变化数值达到所述第一压力报警阈值时，输出第一压力报警信号，
53.压力报警器与处理器相连，用于根据第一压力报警信号进行一级压力报警；
54.处理器还用于将经模数转换后的氢气量数值与氢气报警阈值进行比较，并在氢气量数值达到氢气报警阈值时，输出氢气报警信号；
55.氢气报警器与处理器相连，用于根据氢气报警信号进行氢气报警。
56.进一步的，处理器内还设有第二压力报警阈值，第二压力报警阈值大于第一压力报警阈值，
57.在输出第一压力报警信号之后，处理器还用于将经模数转换后的压力变化数值与所述第二压力阈值进行比较，并在压力变化数值达到第二压力报警阈值时，输出第二压力报警信号，
58.压力报警器还用于根据第二压力报警信号进行二级压力报警。
59.本实施例中，第一压力报警阈值可设置为35kpa，第二压力报警阈值可设置为55kpa，氢气报警阈值可设置为150ml。
60.可选的，处理单元还包括压力变送器和氢气变送器，压力变送器的输入端与模数转换器相连，其输出端与所述处理器相连，用于将压力变化信号转换为电流信号输出；
61.所述氢气变送器的输入端与所述模数转换器相连，其输出端与所述处理器相连，用于将氢气量信号转换为电流信号输出。
62.所述压力变送器与所述压力传感器电连接，用于将量程为0～200kpa(数字量，绝对压力)的压力信号转变为4-20ma的输出电流信号。
63.所述氢气变送器与所述氢气传感器电连接，用于将0-5000ppm的氢气信号转换为4-20ma输出电流信号。
64.可选的，该气体继电器还包括通信单元，通信单元与处理器相连，用于将压力变化信号以及氢气量信号进行远程传送。
65.本实施例通过将压力传感器及氢气传感器植入传统的气体继电器上，形成一套以多种传感器为主的一体式集成气体继电器，从而可实现对运行中变压器的气体继电器内压力及氢气的实时监测，即实时监测变压器设备综合运行状态，并尽早提供压力及氢气异常报警以确保变压器运行安全。
66.本实施例中的气体继电器，在不改变传统的气体继电器的主结构及运行的条件下，能够实现对变压器主设备实施在线监测。
67.实施例2：
68.本实施例公开一种在线监测装置，包括实施例1中的气体继电器、以及监控平台。
69.其中，气体继电器中的通信单元可通过lora协议通讯网络将气体继电器中实时采集的压力变化数据和氢气量数据通过无线或有线方式上传至监控平台(或智能终端)进行处理，监控平台用于根据传送的压力变化数据和氢气量数据，对气体继电器所在的油浸式变压器进行监测。
70.监控平台可以24小时不间断监测变压器气体继电器内油的实时数据，动态显示各监测点监测数据，自动形成报表，并实时查看相应数据。
71.本发明监测装置通过采用实施例1中的气体继电器，即在传统变压器的气体继电器上加装了多个传感器从而集成为一体式气体继电器，其中，压力传感器可将量程为0～200kpa的压力变化信号转接转变为4-20ma输出电流信号；氢气传感器可将量程为0～5000ppm的氢气量信号转换为4-20ma输出电流信号，通过上述一体式设计，再通过采用无线数据传输方式进行信号的传输，避免了在变电站中增加额外的信号电缆，不仅降低了安装成本而且增加了系统可靠性，并集合了lora组网、低功耗、低速率的优势等优点于一身，从而实现了对变压器本体的实时在线监测，为变压器诊断及检修方案提供了依据。
72.本发明在线监测装置的有益效果如下：
73.1、扩大了远程监测服务中心(监控平台)的可监测设备的范围，可充分挖掘和发挥远程监测服务中心对变电站供电设备的优势和作用；
74.2、通过该在线监测装置可以对油浸式变压器进行集中在线监测云计算、大数据分析和风险评估；
75.3、通过对采集的数据进行实时数据监测和分析，能够提前发现故障并排除故障，防止因气体继电器突然动作切除变压器，造成对人们生活和工业发展的影响。
76.实施例3：
77.如图2所示，本实施例中公开一种油浸式变压器，包括变压器本体及储油柜，还包括实施例1中的气体继电器1。其中，气体继电器1设置在储油柜的内部。
78.可以理解的是，以上实施方式仅仅是为了说明本发明的原理而采用的示例性实施方式，然而本发明并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言，在不脱离本发明的精神和实质的情况下，可以做出各种变型和改进，这些变型和改进也视为本发明的保护范围。