摘要：针对220kV及以下变压器在检修时需要对本体进行放油，在放油过程中人员无法从外部精确定位油位，需要反复确认的问题，提出了智能型判断油位的方法，通过利用变压器内部绝缘油和气体介质对超声波吸收、反射能力的不同，实现定位油位，并报警提示检修人员。220kV及以下变压器放油油位报警专用装置可以由液位探测模块、数据处理模块和报警模块等三部分组成，通过科学手段使液位探测到达高精准度从而一次性确定油位，并向数据处理模块发送液位信息，信息经处理通过报警模块发出警报，实现提醒检修人员油位到位的功能[1]。已在多个变电站进行使用，长期跟踪测试，结果表明研制的油位判断报警装置达到了预期的效果。
关键词：变压器；油位；报警；超声波
1 引言
随着新建变电站数量的增多，电力安全生产工作也逐渐增多，力求在保证安全的基础上努力提高生产效率，不断为地区经济发展提供充足稳定的电力保证。然而，目前在电力生产工作中依旧存在诸多不足，比如石嘴山地区所辖220kV及以下变压器对本体进行放油工作确定油位时，由于人工无法从外部一次性判断变压器放油是否到达指定位置，只能通过敲击反馈凭经验确定油位。这种方式准确率低，需要人员反复登高，多次判断才能最终确定油位到达指定位置，不仅大大提高了作业危险性，而且严重制约工作效率，对放油工作人力、财力、物力造成极大浪费。不仅如此，如果油位判断失误在检修过程中还会造成设备渗油或喷油，使作业现场油污遍及造成环境危害。本文根据变压器内部绝缘油和气体介质对超声波吸收、反射能力的不同，实现定位油位，并报警提示检修人员。装置通过对多台220kV及以下不同电压等级的变压器放油工作现场进行使用，均能一次性准确确定油位到达指定位置，并发出警报提醒作业人员，成功实现放油油位判断智能化，彻底摒弃人工凭借经验判断的方式。经过长期跟踪测试，结果表明研制的油位判断报警装置达到了预期的效果。
2 实施方案
针对目前变压器放油判断油位存在的这一问题，决定研制一种智能化判断油位，有报警功能的装置，有效解决作业人员频繁登高通过敲击反馈确认油位，判断不准确，给作业人员和设备带来安全隐患的问题，避免因判断失误导致油污遍及，确保放油工作“一步到位”准确可靠的提示作业人员，保证人身安全、设备安全稳定的运行。
2.1装置原理
基于超声波测距原理的220kV及以下变压器放油油位报警专用装置是利用超声波检测技术，判断变压器油位是否到达指定位置的报警装置。其原理是通过激励超声波传感器发射超声波，超声信号随箱壁发射到变压器内，由于变压器内变压器油与气体介质存在巨大的声阻抗差异，使得两种介质对超声波能量的吸收能力也存在巨大差异，因此，超声波传感器接收到的本体内反射信号会有明显的强弱差异[2]。利用上述原理，通过检测接收到的超声波信号强度，即能准确判定油位是否到达，并由数据处理模块输出相应的报警信号。
图1 装置设计逻辑关系图
该装置由液位探测模块、数据处理模块和报警模块等三部分组成，通过科学手段使液位探测到达高精准度从而一次性确定油位，并向数据处理模块发送液位信息，信息经处理通过报警模块发出警报，实现提醒作业人员油位到位的功能。
2.2 硬件设计
（1）外贴式超声波传感器，磁铁选用长50mm宽20mm厚10mm，重5.7g吸力2.38kg。探头选用直径22mm，重4.8g。探头能完全吸附于变压器器身，满足测量油位的需求，实时监测超声波信号变化情况。
（2）C8051PVBV2.1型系统板的数据处理性能误码率小于10-6，能够稳定运行，使接收、发射的超声波信号稳定。
（3）鸣笛闪光型报警器报警声音达到要求（80分贝以上），红灯闪烁频率1.5秒，能够有效提醒作业人员油位已经达到指定位置。
（4）红外遥控器，远程操控装置便于作业人员操作。
2.3软件设计
（1）使用C语言开发工具 KeilμVision，完成液位信号的接收、处理，通过有线传输的方式，进行数据信号传输。
（2）通过LCD显示屏显示超声波信号强度、变化情况以及液位的状态，使用前查看显示屏数据，装置未出现错误提示，即可开始进行使用。
图2 外贴式超声波传感器
图3 红外遥控器、声光报警器
图4 数据显示界面
图5 装置整体
2.4功能设计
（1）在两个超声波探头处涂抹硅脂，并将测量探头吸附于变压器油箱外壁放油指定位置处，将校准探头吸附于变压器油箱外壁测量探头下部300mm处；
（2）接通装置电源（取220V交流电源）；
（3）观测显示屏上显示的信号强度及高、低位液位状态信息（放油开始时校准信号与测量信号强度均为“40”左右，高、低位液位状态均显示“有液”，装置报警功能未启动；放油油位到达指定位置时校准信号强度不变，测量信号强度增高为“80”左右，低位液位状态均显示“有液”，高位液位状态显示“无液”，装置报警功能启动发出声光报警）；
（4）查看放油装置显示及报警情况。
3 放油油位报警装置的实现及应用
3.1 放油油位报警装置的实现
对放油油位报警装置各主要模块设计之后，进行焊接、接线、加工，制作成品。
针对成品装置，小组成员在试验大厅以35kV试验变压器对装置功能进行测试，以检查装置的功能情况。
表1 试验大厅测试结果记录表
针对不同油位的多次测试结果均表明装置可以准确可靠动作，一次性确定油位，并发出报警，成功摒弃人员凭借经验判断油位的方式。装置功能测试成功。
3.2放油油位报警装置的应用
将研制的成果应用于该地区220kV及以下变电站，经过长期的使用，该装置通过对多台220kV及以下不同电压等级的油浸式变压器放油工作现场进行使用，均能一次性准确确定油位到达指定位置，并发出警报提醒作业人员，成功实现放油油位判断智能化，彻底摒弃人工凭借经验判断的方式。
4 结束语
所研制的220kV及以下变压器放油油位报警专用装置，成功使220kV及以下变压器放油油位确认工作一次到达指定位置并报警，在误差允许范围内准确率达到100%，无需人工确认，彻底改变了220kV及以下变压器放油确认油位的工作方式[3]，实现了确认油位工作智能化，极大提高了作业安全性，成功避免了人员频繁登高作业带来的安全隐患，同时对检修工作人、财、物投入起到积极优化作用，对放油工作效率产生推动作用，为今后的检修工作带来很大便利。
参考文献
［1］张琦．一种智能化变压器油位计的设计．中小企业管理与科技，2017，21: 175－176．
［2］熊鸣翔，宋人杰，宋俊杰．变压器油位巡检新方法的探讨．变压器，2017,54(10): 77－79．
［3］钟素芳,金婵娟.油浸式变压器油位的及时调整．城市建设理论研究，2012,17: 4－4．
论文作者:陈琛,刘翔,白涛
论文发表刊物:《电力设备》2018年第17期
论文发表时间:2018/11/11
标签：变压器论文; 装置论文; 作业论文; 超声波论文; 人员论文; 信号论文; 液位论文; 《电力设备》2018年第17期论文;