智能油位计及变压器储油柜的制作方法

1.本公开涉及电力设备检测技术领域，尤其涉及一种智能油位计以及一种变压器储油柜。


背景技术：

2.油位计是油浸式电力变压器、整流变压器、特种变压器以及电抗器等电力器件的油位指示仪表，其属于配电变压器内部的一个重要构件，通常安装于变压器的储油柜上。
3.目前的油位计的测量方式，通常通过伸缩杆或浮球把油位的变化传递给油位计的传动装置，并通过磁偶合带动指针指示出油位的高低，实现对变压器储油柜中的油位测量。而在实际应用中，由于变压器储油柜中油温过高或油压过高均可能导致安全隐患，而当前的油位计仅具备单纯的油位监控功能，相关技术中为提高变压器储油柜的安全性能，通过油位计在油位的最高及最低发出报警信号，但该方式仍然是根据油位情况进行警报而并未解决变压器储油柜中油温和油压过高所产生的安全隐患。
4.因此，提出一种可以实时监测变压器储油柜中油位、油温及油压多参数的油位计，以保障变压器储油柜的安全是目前亟待解决的问题。


技术实现要素：

5.本公开提供了一种智能油位计及变压器储油柜，油位计可以实时监测储油柜中油压、油温及油位等信息，在测量储油柜油位的同时，实现对变压器储油柜中油压和油温的安全监控。
6.根据本公开实施例的一方面，提供一种智能油位计，所述智能油位计包括：
7.油位监测模块，所述油位监测模块包括集成为一体的压力传感器和温度传感器，所述压力传感器用于采集变压器储油柜中油的压力信号，所述温度传感器用于采集变压器储油柜中油的温度信号；以及，
8.显示模块，所述显示模块与所述油位监测模块电连接，其用于接收所述油位监测模块输出的压力信号及温度信号，并将所述压力信号转换为油位信号，然后根据所述油位信号、压力信号及温度信号显示变压器储油柜中油的油位数值、压力数值及温度数值。
9.在一种实施方式中，所述智能油位计还包括：
10.第一连接件，所述第一连接件设置于所述油位监测模块和所述显示模块之间，其用于将二者连接固定于所述变压器储油柜上，并且所述油位监测模块位于所述变压器储油柜内部，所述显示模块位于所述变压器储油柜外部。
11.在一种实施方式中，所述集成为一体的压力传感器和温度传感器包括：外壳、压力传感器芯片、温度传感器芯片，以及用于将所述压力传感器芯片和所述温度传感器芯片封装于所述外壳内的芯片封装体。
12.在一种实施方式中，所述外壳包括：外壳本体、盖体及第一固定部，
13.所述外壳本体具有第一中空腔体，其两侧开口，所述第一中空腔体用于放置所述
压力传感器芯片、温度传感器芯片以及所述芯片封装体，所述盖体设置于所述外壳本体远离所述显示模块一侧的开口处；
14.所述第一固定部设置于所述外壳本体靠近所述显示模块一侧的开口处。
15.在一种实施方式中，所述芯片封装体包括：封装体本体，以及设置于所述封装体本体上并与所述第一固定部相配合的第二固定部。
16.在一种实施方式中，所述油位监测模块还包括设置于所述外壳内的第一通讯接头和第二通讯接头，
17.所述第一通讯接头一端与所述压力传感器芯片管脚引出线电连接，另一端与所述显示模块的电源线电连接；
18.所述第二通讯接头一端与所述温度传感器芯片管脚引出线电连接，另一端与所述显示模块的电源线电连接。
19.在一种实施方式中，所述智能油位计还包括：
20.支撑杆，其两端分别连接所述油位监测模块和所述显示模块；
21.所述支撑杆具有第二中空腔体，所述第二中空腔体用于放置连接所述油位监测模块与所述显示模块的电缆。
22.根据本公开实施例的另一方面，提供一种变压器储油柜，包括：储油柜壳体，以及至少部分插入所述储油柜壳体内部的所述的智能油位计。
23.在一种实施方式中，所述变压器储油柜还包括：设置于所述储油柜壳体上且用于将所述智能油位计固定于所述储油柜壳体上的第二连接件。
24.本公开的实施例提供的技术方案可以包括以下有益效果：
25.本公开实施例提供的智能油位计，通过设置油位监测模块，其中油位监测模块包括集成为一体的压力传感器和温度传感器，通过油位监测模块监测变压器储油柜中油温信号和油压信号，然后通过显示模块接收所述油位监测模块输出的压力信号及温度信号，并将所述压力信号转换为油位信号，然后根据所述油位信号、压力信号及温度信号显示变压器储油柜中油的油位数值、压力数值及温度数值。本实施例所提供的智能油位计可以实时获取储油柜中油压、油温及油位等信息，在监测储油柜油位的同时，实现对变压器储油柜中油压和油温的安全监控。
26.本公开的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本公开而了解。本公开的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
附图说明
27.附图用来提供对本公开技术方案的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本公开的实施例一起用于解释本公开的技术方案，并不构成对本公开技术方案的限制。
28.图1为本公开实施例提供的智能油位计的结构示意图；
29.图2为本公开实施例提供的变压器储油柜的结构示意图；
30.图3为本公开实施例中压力传感器的结构示意图；
31.图4为本公开实施例中温度传感器的应用电路图；
32.图5为本公开另一实施例提供的变压器储油柜的结构示意图。
33.图中，100-智能油位计；110-油位监测模块；111-压力传感器芯片；112-温度传感器芯片；113-芯片封装体；1131-第二固定部；1141-外壳本体；1142-盖体；1143-第一固定部；115-第一通讯接头；116-第二通讯接头；117-外围基座；118-陶瓷膜片；119-玻璃密封；120-显示模块；130-第一连接件；140-支撑杆；121-出线接口；200-变压器储油柜；210-储油柜壳体；220-胶囊；230-第二连接件。
具体实施方式
34.为使本公开实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，以下结合附图对本公开的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本公开，并不用于限制本公开。
35.需要说明的是，本公开的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序；并且，在不冲突的情况下，本公开中的实施例及实施例中的特征可以相互任意组合。
36.其中，在本公开实施例中使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本公开。在本公开实施例和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。
37.目前的油位计只具有单纯的油位监控功能，而不具备油温及油压监测的多重功能。本公开实施例旨在将压力传感器及温度传感器在结构上做优化集成，并将其集成后的综合传感器加装于变压器储油柜的油位计上，实现对变压器储油柜的实时在线监测。同时采集的压力、温度、油位信息通过进行显示，同时可以利用网络传输至远程监控平台或监控工作人员手机软件上，实现变压器储油柜的智能监控。
38.请参照图1-4，其中图1为本公开实施例提供的一种智能油位计的结构示意图，所述智能油位计100包括油位监测模块110和显示模块120，其中，
39.所述油位监测模块110包括集成为一体的压力传感器和温度传感器，所述压力传感器用于采集变压器储油柜中油的压力信号，所述温度传感器用于采集变压器储油柜中油的温度信号。
40.相较于相关技术中，通过伸缩杆或浮球把油位的变化传递给油位计的传动装置，然后通过磁偶合带动指针指示出油位的高低，实现对变压器储油柜中的油位测量，测量方式机械化，且功能简单，无法有效监控变压器储油柜中油温及油压等信息，本实施例利用集成为一体的压力传感器和温度传感器通过采集储油柜中油的压力信息实现对油位和油压的智能测量，基于变压器储油柜中油压的变化测量油位高度，通过该集成为一体的压力传感器和温度传感器可以实时监测到变压器储油柜中油温、油压以及油位多参数信息，及时掌握变压器储油柜的真实状况，尽早发现变压器储油柜存在的故障隐患，并根据需要决定是否进行检修及其它处理，以防止发生重大事故损坏，保证变压器储油柜的安全；并且，本实施例在集成为一体的压力传感器和温度传感器的基础上，不需要改变主设备结构以及运行，同时也无需增加其他油位测量装置，就可以对变压器储油柜进行在线在监测，可以有效降低生产成本。
41.所述显示模块120与所述油位监测模块110电连接，其用于接收所述油位监测模块110输出的压力信号及温度信号，并将所述压力信号转换为油位信号，然后根据所述油位信
号、压力信号及温度信号显示变压器储油柜中油的油位数值、压力数值及温度数值。
42.本实施例中，油位监测模块110将采集到的油压信号和油位信号发送给显示模块120，显示模块120将压力信号转换为油位信号，然后在屏幕上显示出储油柜中油的油位、油压以及油温数值，进一步的，在一些实施例中，显示模块将这些数据通过gprs网络传输至工作人员的远程监控平台以及手机软件上，实现工作人员的远程监控，进一步的，还可以设置报警功能，设定油位阈值、压力阈值以及温度阈值，其中，本领域技术人员可以结合变压器厂实际请款适应性设定油位阈值、压力阈值以及温度阈值，当超过这些阈值时，发出报警提示，以便工作人员及时解决变压器储油柜可能产生的安全隐患。
43.在实际应用中，压力传感器可以采用硅压阻式变压器，其中硅压阻式传感器的结构图如图3所示，其包括压力传感器芯片111、外围基座117、陶瓷膜片118以及玻璃密封119，其原理为压力直接作用在硅压阻式压力传感器的陶瓷膜片118上，传感器内部的压力传感器芯片111采用硅单晶材料，借助其在受到外力作用下电阻率会发生变化的现象(压阻效应原理)，可以用来检传感器是否受到压力，其变化的阻值与受到的压力成正比对应关系，然后输出相应的压力信号，采用to-5镍金属技术封装结构的硅压阻式压力传感器，无引压管设计，压力直接作用于传感器顶部，采用绝压类压力传感器，量程范围从0～5psi至0～500psi。通过采用压力介质环绕芯片的结构设计，可应用于变压器绝缘液体；温度传感器可以采用铂电阻温度传感器，对于铂电阻型温度传感器，本实施例采用惠斯特平衡电桥方法进行采集，其电流原理结构图如图4所示。
44.进一步地，所述智能油位计100还包括：
45.第一连接件130，所述第一连接件130设置于所述油位监测模块110和所述显示模块120之间，其用于将二者连接固定于所述变压器储油柜200上，并且所述油位监测模块110位于所述变压器储油柜200内部，所述显示模块120位于所述变压器储油柜200外部。
46.具体地，第一连接件130可以采用贯通器，基于贯通器使得智能油位计的油位监测模块110伸入至变压器储油柜内部，同时使显示模块伸出所述变压器储油柜外部，结合图2以及下述关于变压器储油柜实施例所示，第二连接件230采用贯通盘，设置在变压器储油柜上面，通过贯通器和贯通盘之间的可拆卸式连接，可以使得智能油位计在变压器储油柜上面安装和拆卸方便，以便智能油位计的检修和更换。
47.需要说明的是，上述仅为对第一连接件和第二连接件的示例，并不是对本公开的限制，在一些实施例中，第一连接件和第二连接件同样可以采用其他结构设计。
48.请参照图5，图5为本公开另一实施例提供的一种智能油位计的结构示意图，在上一实施例的基础上，本实施例中集成为一体的压力传感器和温度传感器采用芯体封装技术，将压力传感器和温度传感器集成为一体，具体地，所述集成为一体的压力传感器和温度传感器包括外壳、压力传感器芯片111、温度传感器芯片112以及用于将所述压力传感器芯片111和所述温度传感器芯片112封装于所述外壳内的芯片封装体113。
49.具体地，芯片封装体呈中空结构，压力传感器芯片和温度传感器芯片基于所述芯片封装体封装于外壳内部，其中，压力传感器芯片和温度传感器芯片可以相互平行设置，两个芯片的管脚引出线从该芯片封装体的内部穿过，使得芯片管脚引出线与显示模块的电源线相连接，实现信号传输。
50.进一步地，所述外壳包括外壳本体1141、盖体1142及第一固定部1143，
51.所述外壳本体1141具有第一中空腔体，其两侧开口，所述第一中空腔体用于放置所述压力传感器芯片111、温度传感器芯片112以及所述芯片封装体113，
52.所述盖体1142设置于所述外壳本体远离所述显示模块120一侧的开口处；
53.所述第一固定部1143设置于所述外壳本体靠近所述显示模块120一侧的开口处。
54.具体地，第一固定部可以采用固定螺母的方式，盖体也即封帽，可以理解的是，第一固定部内部也呈中空结构，使得显示模块的电源线可以与油位监测模块中的芯片管脚引出线进行连接。
55.在一种实施方式中，所述芯片封装体113包括：封装体本体，以及设置于所述封装体本体上并与所述第一固定部1143相配合的第二固定部1131。
56.具体地，芯片封装体靠近第一固定部的一端设置有与第一固定部配合的第二固定部，实现芯片封装体和第一固定部之间的固定，进而达到芯片在外壳内的封装和固定，可以设置为螺母和螺栓固定的形式，即，第一固定部采用固定螺母，芯片封装体靠近该固定螺母的一侧设置螺栓。在实际应用中，也可以采用其它固定方式，此处不再赘述。
57.可以理解的是，第一固定部在靠近显示模块一侧的外壳本体开口处固定将封装了芯片的芯片封装体固定在外壳内部。
58.进一步地，所述油位监测模块110还包括设置于所述外壳内的第一通讯接头115和第二通讯接头116，
59.所述第一通讯接头115一端与所述压力传感器芯片111管脚引出线电连接，另一端与所述显示模块120的电源线电连接；
60.所述第二通讯接头116一端与所述温度传感器芯片112管脚引出线电连接，另一端与所述显示模块120的电源线电连接。
61.在实际应用中，芯片(即，压力传感器芯片和温度传感器芯片)的管脚引出线可以直接引出然后接到显示模块中，但基于该方式实现信号传输，在拆卸过程中容易损坏芯片，本实施例中，通过增加第一通讯接头和第二通讯接头，芯片的管教引出线以及显示模块的电源线基于该第一通讯接头和第二通讯接头连接，从而实现信号传输，在增加第一通讯接头和第二通讯接头之后，当需要拆卸压力传感器和温度传感器，或者需要校验的时候，可以直接把智能油位计前端的传感器拆下来就可以，而不会损坏芯片管脚引出线。
62.进一步地，所述智能油位计100还包括：
63.支撑杆140，其两端分别连接所述油位监测模块110和所述显示模块120；
64.所述第二中空腔体所述支撑杆具有第二中空腔体，用于放置连接所述油位监测模块110与所述显示模块120的电缆。
65.具体地，通过设置支撑杆，实现油位监测模块和显示模块的支撑固定作用，其中将支撑杆设置为中空腔体，以便显示模块以及油位监测模块之间的线路连接，在一些实施例中，可以将支撑杆设置为两部分，分为第一支撑杆和第二支撑杆，其中第一支撑杆靠近于显示模块一侧，第二支撑杆靠近于油位监测模块一侧，第一支撑杆相较于第二支撑杆更粗更短，第二支撑杆相对而言更加细长，使得油位监测模块可以伸入变压器储油柜内部足够长。
66.进一步的，本实施例中显示模块120上还设置有出线接口，实现信号的有线传输，例如，在无线条件较为苛刻的情况下，显示模块在接收到油位检测模块传输的油温、油压等信号数据时，需要传输给其它电力设备中，可以通过该出线接口利用有线传输的方式将信
号传输给其它电力设备中，例如远程监控平台。
67.基于相同的技术构思，本公开实施例相应还提供一种变压器储油柜200，所述变压器储油柜200包括储油柜壳体210、胶囊220以及至少部分插入所述储油柜壳体210内部的所述智能油位计100。
68.可以理解的是，储油柜壳体中储存了变压器油，通过设置于所述储油柜壳体内侧的智能油位计伸入至变压器储油柜内，对里面的油进行实时监测，其中胶囊用于保持储油柜中油的压力处于正常范围内，此处不再赘述。
69.在一种实施方式中，所述储油柜壳体200上还包括：设置于所述储油柜壳体上且用于将所述智能油位计固定于所述储油柜壳体上的第二连接件230.
70.具体地，所述第一连接件130相配合的所述第二连接件230与上述智能油位计实施例中的第一连接件130相互配合，此处不再赘述。综上所述，本公开实施例提供的智能油位计及变压器储油柜，通过设置油位监测模块，其中油位监测模块包括集成为一体的压力传感器和温度传感器，通过油位监测模块监测变压器储油柜中油温信号和油压信号，然后通过显示模块接收所述油位监测模块传输的压力信号及温度信号，并将所述压力信号转换为油位信号，然后根据所述油位信号、压力信号及温度信号显示变压器储油柜中油的油位数值、压力数值及温度数值。本实施例所提供的智能油位计可以实时获取储油柜中油压、油温及油位等信息，在监测储油柜油位的同时，实现对变压器储油柜中油压和油温的安全监控。
71.最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本公开的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本公开进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本公开各实施例技术方案的范围。