基于毫米波的无源无线电流互感器油位监测装置及方法与流程

本发明涉及电流互感器监测，尤其涉及基于毫米波的无源无线电流互感器油位监测装置及方法。

背景技术：

1、油浸式电流互感器是电网中常见的电力设备。正常运行的油浸式电流互感器，其内部绝缘油压力变化的波动很小。当电流互感器过热或内部放电时，绝缘油和绝缘纸会发生分解产生气体，设备内部的压力将会升高，或者是油浸式电流互感器内部出现漏油、受潮、绝缘老化、局放等缺陷时，绝缘油发生裂解产生气体会导致油位异常变化。当油浸式电流互感器油中产生h2、乙炔、甲烷等气体超标时，会对电流互感器的油位产生影响，膨胀器会发生异常的位移变化，最严重时将会导致“冲顶”和放电击穿。通过测量膨胀器位置可反映出实际的油位状态，因此膨胀器位移监测的重要性不言而喻。

2、现有的膨胀器位移监测采用压力传感器和宽频域电压检测，其中，压力传感器采集油浸式电流互感器内部油压数据，使用时需要浸润在绝缘油中，可对油浸式电流互感器下部的取油口进行改造后安装。目前这种监测装置有两种安装方式。一是在取油口加装三通阀：一端连接取油口，另一端作为取油口，第三端安装油压传感器；二是在取油口安装引流管，将绝缘油下引到就地监测装置，然后在引流管末端加装三通阀：一端连接引流管，另一端作为取油口，第三端安装油压传感器。就地监测装置汇聚站内油压监测数据，完成数据的处理、存储和与站端的软件后台的通信；宽频域电压监测技术通过从末屏采集宽频域(约10hz～20mhz频率范围内)泄漏电流信号，利用电流互感器参数的等效模型反算出一次电压，从而获取油浸式电流互感器经受过电压的情况。同时从末屏泄漏电流中检测工频电流，计算相对介质损耗因数、提取高频分量进行局部放电量监测，通过这些状态量判断互感器的绝缘状况。

3、对于压力传感器检测在取油口增加三通阀安装压力传感器，安装结构复杂，并且在安装过程中容易出现蒌油现象，导致监测结果有误差；宽频域电压监测技术即使在宽频域依靠提取高频分量进行局部放电量进行监测，由于末屏泄漏电流非常非常小，若依次微弱电流计算相对介质损耗因数，进而就很难完全准确的判断互感器的绝缘状况。

4、因此，亟需一种能够精确测量膨胀器位移的装置，可实现对电流互感器金属膨胀器的位移进行在线监控，为变电设备安全运行提供可靠保障。

技术实现思路

1、本发明针对上述现有技术中的不足，提出了基于毫米波的无源无线电流互感器油位监测装置及方法。能够有效避免人工巡视油位存在的视觉误差和油位观察窗模糊的问题，从而实现机器代人，降低人身伤害风险和提升设备运维成效。

2、本发明提出的技术方案为：

3、基于毫米波的无源无线电流互感器油位监测装置，包括：

4、底座和上盖，

5、所述底座的下方设置用于安装毫米波通道的第一通孔和用于安装第一温度传感器的第二通孔；

6、所述底座的底部设置第一连接件；所述底座的外侧设置用于安装太阳能电池板的安装槽和接线孔；所述底座内部设置用于安装毫米波雷达的安装台；

7、所述毫米波雷达的的上方设置反射板，所述反射板的上方设置用于安装电路板的电路板固定座，所述电路板固定座的上方设置通讯模块；

8、所述底座内部设置供电模块且所述供电模块通过固定板与底座连接；

9、所述上盖的侧边还设置第二温度传感器。

10、作为本发明的进一步技术方案为，所述底座的上方设置用于与上盖扣合的卡槽和第一安装螺孔；所述上盖上设置用于与底座上卡槽配合的凸条和第二安装螺孔。

11、作为本发明的进一步技术方案为，所述供电模块包括锂电池和储能电容。

12、作为本发明的进一步技术方案为，所述毫米波通道为中空的锥体结构且锥体结构的下方设置与底座连接的圆台。

13、作为本发明的进一步技术方案为，所述通讯模块为板载天线，所述板载天线设置于电路板固定座的上方并与电路板固定座连接。

14、作为本发明的进一步技术方案为，所述第一连接件为带有螺纹的安装件，所述安装件用于与膨胀器外罩连接。

15、作为本发明的进一步技术方案为，所述底座和上盖之间设置o型密封圈。

16、作为本发明的进一步技术方案为，所述上盖的外侧还设置透明罩体。

17、作为本发明的进一步技术方案为，所述透明罩体为abs材料制作。

18、本发明还提供基于毫米波的无源无线电流互感器油位监测装置监测方法，包括以下步骤：

19、设置于电流互感器膨胀器外侧的罩体上方的无线油位传感器通过毫米波雷达产生毫米波并发送出去；

20、毫米波通过毫米波通道进入膨胀器的罩体内部，到达膨胀器的顶端后反射至毫米波接收器；

21、根据发射毫米波的时间和反射毫米波回来的时间计算时间差；

22、根据时间差和毫米波的传输速度计算膨胀器的位移实现对电流互感器油位监测。

23、本发明的有益效果为：

24、1、本发明采用毫米波测距的原理以监测膨胀器的位移，不用人工巡检，也能在第一时间了解膨胀器的位移情况，从而反映出内部油位情况，实现对电流互感器金属膨胀器的位移进行在线监测，为变电设备安全运行提供可靠保障。

25、2、本发明通过在上盖的外侧设置第二温度传感器可采集外部环境温度，在底座的下方设置第一温度传感器，该第一温度传感器安装后置于膨胀器外罩之内，可对膨胀器内部的温度进行采集，毫米波雷达用于获取膨胀器的位移，通过实时在线监测，可检测膨胀器的位移变化，从而对油位进行检测。

26、3、在卡槽和凸条之间设置o型密封圈，提高底座和上盖的连接密封性，达到防水作用。

27、4、供电模块采用低功耗、双模(太阳能供电+内置高能电池)取电，超长续航，确保监测装置能够长期不间断工作，保证设备电力供应，在底座的侧边设置太阳能板，也可以在上盖的侧边设置太阳能板。

28、5、圆台设置于毫米波通道的外侧并与毫米波通道外侧为一体设置，圆台上设置安装孔，与底座下侧的安装台配合连接，毫米波通道的端部延伸至底座的下方并与第一连接件连接。

29、6、采用板载天线的设计可以融入电路板布局中，无需额外空间用于安装和布置外置天线。

技术特征：

1.基于毫米波的无源无线电流互感器油位监测装置，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的基于毫米波的无源无线电流互感器油位监测装置，其特征在于，所述底座的上方设置用于与上盖扣合的卡槽和第一安装螺孔；所述上盖上设置用于与底座上卡槽配合的凸条和第二安装螺孔。

3.根据权利要求1所述的基于毫米波的无源无线电流互感器油位监测装置，其特征在于，所述供电模块包括锂电池和储能电容。

4.根据权利要求1所述的基于毫米波的无源无线电流互感器油位监测装置，其特征在于，所述毫米波通道为中空的锥体结构且锥体结构的下方设置与底座连接的圆台。

5.根据权利要求1所述的基于毫米波的无源无线电流互感器油位监测装置，其特征在于，所述通讯模块为板载天线，所述板载天线设置于电路板固定座的上方并与电路板固定座连接。

6.根据权利要求1所述的基于毫米波的无源无线电流互感器油位监测装置，其特征在于，所述第一连接件为带有螺纹的安装件，所述安装件用于与膨胀器外罩连接。

7.根据权利要求1所述的基于毫米波的无源无线电流互感器油位监测装置，其特征在于，所述底座和上盖之间设置o型密封圈。

8.根据权利要求1所述的基于毫米波的无源无线电流互感器油位监测装置，其特征在于，所述上盖的外侧还设置透明罩体。

9.根据权利要求8所述的基于毫米波的无源无线电流互感器油位监测装置，其特征在于，所述透明罩体为abs材料制作。

10.基于毫米波的无源无线电流互感器油位监测装置监测方法，其特征在于，采用如权利要求1-9中任一所述的基于毫米波的无源无线电流互感器油位监测装置，包括以下步骤：

技术总结
本发明公开基于毫米波的无源无线电流互感器油位监测装置及其监测方法，涉及变压器监测技术领域，包括：底座和上盖，所述底座的下方设置用于安装毫米波通道的第一通孔和用于安装第一温度传感器的第二通孔；所述底座的底部设置第一连接件；所述底座的外侧设置用于安装太阳能电池板的安装槽和接线孔；所述底座内部设置用于安装毫米波雷达的安装台；所述毫米波雷达的的上方设置反射板，所述反射板的上方设置电路板固定座，所述电路板固定座的上方设置通讯模块；所述底座内部设置供电模块；所述上盖的侧边还设置第二温度传感器。本发明采用毫米波测距实现对电流互感器金属膨胀器的位移进行在线监测，为变电设备安全运行提供可靠保障。

技术研发人员：杨海涛,吴兴旺,胡啸宇,丁国成,吴杰,张晨晨,谢一鸣,吴昊,张玉成
受保护的技术使用者：国网安徽省电力有限公司电力科学研究院
技术研发日：
技术公布日：2024/2/19