油浸式变压器的温度巡检系统和方法

技术领域

本发明涉及电力设备智能监控技术领域，具体涉及一种油浸式变压器的温度巡检系统和一种油浸式变压器的温度巡检方法。

背景技术

随着国民经济的发展，人们对能源的需求不断增长，特别是对电力的需求正在快速增长。电力在国民经济中起着重要的作用。电力主要由发电厂通过发电设备，将煤炭、天然气等化石能源转换电能。发电设备产生一系列的变化才能给工业设备、民用设备等供电。在电力变化中，变压器能够实现交流电压的变化，以满足不同的需求，是电力设备中的核心设备之一。发电厂、变电所的变压器一般具有额定功率高、额定电压大等特点。然而大功率设备一般具有一定的功率损耗，从而产生热能。如果大型油浸式变压器没有快速的散热或者温度监控，出现温度过高，将发生重大火灾，带来的安全和经济损失是非常重大的。

相关技术中，主要的技术手段是在变压器发热部位安装温度传感器，并对所采集到的温度进行监控和处理，能够有效的解决变压器的温度监控。然而，对于大型油浸式变压器，其的发热部位较多，并且发热特性不一样，使用简单的温度传感器采集温度信号效果不是很好，并且安装过多的温度传感器导致系统价格高、监控系统不稳定等缺点。

发明内容

本发明为解决上述技术问题，提供了一种油浸式变压器的温度巡检系统，采用一台红外温度监测设备能够实现准确地对油浸式变压器进行温度监测，并且成本较低，系统可靠性更高。

本发明采用的技术方案如下：

一种油浸式变压器的温度巡检系统，所述油浸式变压器包括：储油柜、壳体以及安装在所述壳体上的散热片，其中，所述储油柜的表面标定有油温监测点，并设置有油温检测回馈点，所述散热片上标定有外壳温度检测点，并设置有外壳温度检测回馈点，所述温度巡检系统包括：红外温度监控模块，所述红外温度监控模块用于按照巡查轨迹在所述油浸式变压器上运动，以在所述油温监测点监测所述储油柜的油温信息，并在所述油温检测回馈点反馈所述油温信息和相应的红外线位置信息，以及在外壳温度检测点检测所述散热片的外壳温度信息，并在所述外壳温度检测回馈点反馈所述外壳温度信息和相应的红外线位置信息；控制模块，所述控制模块用于接收所述红外温度监控模块反馈的所述油温信息和所述外壳温度信息，并采用智能模糊算法根据所述油温信息和所述外壳温度信息确认所述油浸式变压器的运行状态。

所述红外温度监控模块包括：伺服驱动器、水平方向控制伺服电机以及设置在所述水平方向控制伺服电机上的红外温度监控单元和竖直方向控制伺服电机，其中，所述伺服驱动器用于控制所述水平方向控制伺服电机和所述竖直方向控制伺服电机运转，以带动所述红外温度监控单元分别在上下左右四个方向上运动。

所述油温检测回馈点包括：上限位光敏元件、油温回馈点光敏元件和下限位光敏元件，其中，在所述红外温度监控单元的红外信号的红外光线照射到所述油温回馈点光敏元件时，所述红外温度监控单元将采集到的所述油温信息反馈给所述控制模块；在所述红外温度监控单元的红外信号的红外光线照射到所述上限位光敏元件时，所述控制模块发出第一控制信号给所述伺服驱动器，所述伺服驱动器根据所述第一控制信号控制所述竖直方向控制伺服电机向下运动，直到所述红外温度监控单元的红外信号的红外光线照射到所述油温回馈点光敏元件时停止运动；在所述红外温度监控单元的红外信号的红外光线照射到所述下限位光敏元件时，所述控制模块发出第二控制信号给所述伺服驱动器，所述伺服驱动器根据所述第二控制信号控制所述竖直方向控制伺服电机向上运动，直到所述红外温度监控单元的红外信号的红外光线照射到所述油温回馈点光敏元件时停止运动。

所述外壳温度检测回馈点包括：左限位光敏元件、外壳回馈点光敏元件和右限位光敏元件，其中，在所述红外温度监控单元的红外信号的红外光线照射到所述外壳回馈点光敏元件时，所述红外温度监控单元将采集到的所述外壳温度信息反馈给所述控制模块；在所述红外温度监控单元的红外信号的红外光线照射到所述左限位光敏元件时，所述控制模块发出第三控制信号给所述伺服驱动器，所述伺服驱动器根据所述第三控制信号控制所述水平方向控制伺服电机向右运动，直到所述红外温度监控单元的红外信号的红外光线照射到所述外壳回馈点光敏元件时停止运行；在所述红外温度监控单元的红外信号的红外光线照射到所述右限位光敏元件时，所述控制模块发出第四控制信号给所述伺服驱动器，所述伺服驱动器根据所述第四控制信号控制所述水平方向控制伺服电机向左运动，直到所述红外温度监控单元的红外信号的红外光线照射到所述外壳回馈点光敏元件时停止运行。

油浸式变压器的温度巡检系统还包括：报错模块，所述报错模块用于在扫描周期内，当所述上限位光敏元件、所述油温回馈点光敏元件、所述下限位光敏元件、所述左限位光敏元件、所述外壳回馈点光敏元件、所述右限位光敏元件均未接收到所述红外温度监控单元的红外信号时，发出报错信息。

油浸式变压器的温度巡检系统，还包括：电源模块，所述电源模块分别与所述伺服驱动器和所述控制模块相连，用于为所述伺服驱动器和所述控制模块供电。

一种油浸式变压器的温度巡检方法，所述油浸式变压器包括：储油柜、壳体以及安装在所述壳体上的散热片，其中，所述储油柜的表面标定有油温监测点，并设置有油温检测回馈点，所述散热片上标定有外壳温度检测点，并设置有外壳温度检测回馈点，所述温度巡检方法包括以下步骤：按照巡查轨迹在所述油浸式变压器上运动，以在所述油温监测点监测所述储油柜的油温信息，并在所述油温检测回馈点反馈所述油温信息和相应的红外线位置信息，以及在外壳温度检测点检测所述散热片的外壳温度信息，并在所述外壳温度检测回馈点反馈所述外壳温度信息和相应的红外线位置信息；接收所述油温信息和所述外壳温度信息，并采用智能模糊算法根据所述油温信息和所述外壳温度信息确认所述油浸式变压器的运行状态。

本发明的有益效果：

本发明采用一台红外温度监测设备能够实现准确地对油浸式变压器进行温度监测，并且成本较低，系统可靠性更高。

附图说明

图1为本发明实施例的油浸式变压器的温度巡检系统的结构示意图；

图2为本发明一个实施例的油浸式变压器的结构示意图；

图3为本发明一个实施例的油温检测回馈点的结构示意图；

图4为本发明一个实施例的外壳温度检测回馈点的结构示意图；

图5为本发明实施例的油浸式变压器的温度巡检方法的流程图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

图1是根据本发明实施例的油浸式变压器的温度巡检系统的结构示意图。

其中，如图2所示，本发明实施例的油浸式变压器10可包括：储油柜11、壳体12以及安装在壳体12上的散热片13，其中，储油柜11的表面标定有油温监测点14，并设置有油温检测回馈点15，散热片13上标定有外壳温度检测点16，并设置有外壳温度检测回馈点17。

如图1所示，本发明实施例的油浸式变压器的温度巡检系统20可包括：红外温度监控模块21和控制模块22。

其中，红外温度监控模块21用于按照巡查轨迹在油浸式变压器10上运动，以在油温监测点14监测储油柜11的油温信息，并在油温检测回馈点15反馈油温信息和相应的红外线位置信息，以及在外壳温度检测点16检测散热片的外壳温度信息，并在外壳温度检测回馈点17反馈外壳温度信息和相应的红外线位置信息；控制模块22用于接收红外温度监控模块21反馈的油温信息和外壳温度信息，并采用智能模糊算法根据油温信息和外壳温度信息确认油浸式变压器10的运行状态。

根据本发明的一个实施例，如图1所示，红外温度监控模块21包括：伺服驱动器211、水平方向控制伺服电机212以及设置在水平方向控制伺服电机212上的红外温度监控单元213和竖直方向控制伺服电机214。

其中，伺服驱动器211用于控制水平方向控制伺服电机212和竖直方向控制伺服电机214运转，以带动红外温度监控单元213分别在上下左右四个方向上运动。

具体而言，红外温度监控单元213在水平方向控制伺服电机212和竖直方向控制伺服电机214的带动下可在上下左右四个方向上运动，以在油浸式变压器10上按照巡查轨迹运动。举例而言，巡查轨迹如图2中的虚线所示，其中，首先到达储油柜11表面标定的油温监测点14，然后再到达油温检测回馈点15，油温检测回馈点15接收到红外温度监控单元213的红外信号，则红外温度监控单元213将采集到的油温信息和相应的红外线位置信息发送到控制模块22。红外温度监控单元213按照巡查轨迹继续到达外壳温度检测点16，然后再到达外壳温度检测回馈点17，外壳温度检测回馈点17接收到红外温度监控单元213的红外信号，则红外温度监控单元213将采集到的外壳温度信息和相应的红外线位置信息发送到控制模块22。

可以理解的是，在实际运行过程中，可能存在红外温度监控单元213运动轨迹发生偏移从而出现漏检的情况，为此，本发明监测点设置光敏元件，以在出现偏移时进行自动校正，从而避免出现漏检的情况。

根据本发明的一个实施例，如图3所示，油温检测回馈点15包括：上限位光敏元件151、油温回馈点光敏元件152和下限位光敏元件153，其中，在红外温度监控单元213的红外信号的红外光线照射到油温回馈点光敏元件152时，红外温度监控单元213将采集到的油温信息和相应的红外线位置信息反馈给控制模块22；在红外温度监控单元的红外信号的红外光线照射到上限位光敏元件151时，控制模块22发出第一控制信号给伺服驱动器211，伺服驱动器211根据第一控制信号控制竖直方向控制伺服电机214向下运动，直到红外温度监控单元213的红外信号的红外光线照射到油温回馈点光敏元件152时停止运动；在红外温度监控单元151的红外信号的红外光线照射到下限位光敏元件153时，控制模块22发出第二控制信号给伺服驱动器211，伺服驱动器211根据第二控制信号控制竖直方向控制伺服电机214向上运动，直到红外温度监控单元213的红外信号的红外光线照射到油温回馈点光敏元件152时停止运动。

根据本发明的一个实施例，如图4所示，外壳温度检测回馈点17包括：左限位光敏元件171、外壳回馈点光敏元件172和右限位光敏元件173，其中，在红外温度监控单元213的红外信号的红外光线照射到外壳回馈点光敏元件172时，红外温度监控单元213将采集到的外壳温度信息信息和相应的红外线位置反馈给控制模块22；在红外温度监控单元213的红外信号的红外光线照射到左限位光敏元件171时，控制模块22发出第三控制信号给伺服驱动器211，伺服驱动器211根据第三控制信号控制水平方向控制伺服电机212向右运动，直到红外温度监控单元213的红外信号的红外光线照射到外壳回馈点光敏元件172时停止运行；在红外温度监控单元213的红外信号的红外光线照射到右限位光敏元件173时，控制模块22发出第四控制信号给伺服驱动器211，伺服驱动器211根据第四控制信号控制水平方向控制伺服电机212向左运动，直到红外温度监控单元213的红外信号的红外光线照射到外壳回馈点光敏元件172时停止运行。

由此，在红外温度监控单元213红外信号的红外光线未照射到油温回馈点光敏元件152和外壳回馈点光敏元件172，对红外温度监控单元213的位置进行自动校正，以使得红外温度监控单元213红外信号的红外光线未照射到油温回馈点光敏元件152和外壳回馈点光敏元件172，从而有效地避免出现未收到温度信息反馈的情况，提高系统的可靠性和准确性。

需要说明的是，也可能会出现未收到反馈的情况。根据本发明的一个实施例，油浸式变压器的温度巡检系统还包括：报错模块(图中未具体示出)，报错模块用于在扫描周期内，当上限位光敏元件151、油温回馈点光敏元件152、下限位光敏元件153、左限位光敏元件171、外壳回馈点光敏元件172、右限位光敏元件172均未接收到红外温度监控单元的红外信号时，发出报错信息。也就是说，在出现油温检测回馈点15和外壳温度检测回馈点17未接收到红外温度监控单元的红外信号时，可发送报错信息，以便于用户及时发现问题。其中，从巡查轨迹的起始点开始，经过巡查路径，再次回到起始点为一个扫描周期。

进一步而言，控制模块22在接收到红外温度监控模块21反馈的油温信息和外壳温度信息后，可分别进行第一层智能模糊算法得到两路输出，两路输出再根据第二层智能模糊算法得到油浸式变压器10的运行状态。

具体而言，第一层模糊控制算法包括两个模糊控制算法：第一模糊控制算法和第二模糊控制算法。

其中，第一模糊控制算法的输入、输出结构为：输入变量T1，即油温温度信号；输入变量ΔT1，即当前油温温度信号T1与上一个周期油温温度信号T0的差值，ΔT1＝T1-T0；输出变量为油温状态U1。其中，各输入变量的模糊分割为：输入变量T1的模糊论域为[-30，120]，分割为7个模糊子集NB、NM、NS、ZE、PS、PM、PB，选取等腰三角形隶属函数；输入变量ΔT1的模糊论域为[-10，20]，分割为7个模糊子集NB、NM、NS、ZE、PS、PM、PB，选取等腰三角形隶属函数；输出变量为油温状态U1，分割为7个模糊子集NB、NM、NS、ZE、PS、PM、PB。

对应的，模糊控制规则为：规则1，如果输入变量T1为NB，输入变量ΔT1为NB，则输出变量U1为NB；规则2，如果输入变量T1为NM，输入变量ΔT1为NB，则输出变量U1为NM；规则3，如果输入变量T1为NS，输入变量ΔT1为NB，则输出变量U1为NB；......；规则49，如果输入变量T1为PB，输入变量ΔT1为PB，则输出变量U1为PB。具体地，如表1所示。

表1

第二模糊控制算法的输入、输出结构为：输入变量T2，即油温温度信号；输入变量ΔT2，即当前油温温度信号T2与上一个周期油温T0的温度差值，ΔT2＝T2-T0；输出变量为外壳温度状态U2。其中，各输入变量的模糊分割为：输入变量T2的模糊论域为[-30，80]，分割为7个模糊子集NB、NM、NS、ZE、PS、PM、PB，选取等腰三角形隶属函数；输入变量ΔT2的模糊论域为[-10，20]，分割为7个模糊子集NB、NM、NS、ZE、PS、PM、PB，选取等腰三角形隶属函数；输出变量为油温状态U2，分割为7个模糊子集NB、NM、NS、ZE、PS、PM、PB。

对应的，模糊控制规则为：规则1，如果输入变量T2为NB，输入变量ΔT2为NB，则输出变量U2为NB；规则2，如果输入变量T2为NM，输入变量ΔT2为NB，则输出变量U2为NM；规则3，如果输入变量T2为NS，输入变量ΔT2为NB，则输出变量U2为NB；……；规则49，如果输入变量T2为PB，输入变量ΔT2为PB，则输出变量U2为PB。具体地，如表2所示。

表2

第二层模糊控制算法的输入、输出结构为：输入变量U1，即油温状态；输入变量U2，即外壳温度状态；输出变量为油浸式变压器的工作状态。其中，各输入变量的模糊分割为：输入变量U1、输入变量U2为第一层模糊控制的输出，变量仍然为模糊子集，直接作为第二层模糊控制的输入；输出变量Y为油浸式变压器，分割为7个模糊子集NB、NM、NS、ZE、PS、PM、PB。

对应的，模糊控制规则为：规则1，如果输入变量T2为NB，输入变量ΔT2为NB，则输出变量U2为NB；规则2，如果输入变量T2为NM，输入变量ΔT2为NB，则输出变量U2为NM；规则3，如果输入变量T2为NS，输入变量ΔT2为NB，则输出变量U2为NB；……；规则49，如果输入变量T2为PB，输入变量ΔT2为PB，则输出变量U2为PB。具体地，如表3所示。

表3

其中，输出变量Y分割为7个模糊子集NB、NM、NS、ZE、PS、PM、PB，对应实际状态为：非常稳定、较为稳定、稳定、能正常运行、轻度危险、危险、非常危险，七个运行状态。

由此，本发明采用双层模糊控制算法，控制算法逻辑清晰，有利于专家控制经验融入算法中。

根据本发明的一个实施例，如图1所示，油浸式变压器的温度巡检系统20还包括：电源模块23，电源模块23分别与伺服驱动器211和控制模块22相连，用于为伺服驱动器211和控制模块22供电。

综上所述，根据本发明实施例的油浸式变压器的温度巡检系统，通过红外温度监控模块按照巡查轨迹在油浸式变压器上运动，以在油温监测点监测储油柜的油温信息，并在油温检测回馈点反馈油温信息和相应的红外线位置信息，以及在外壳温度检测点检测散热片的外壳温度信息，并在外壳温度检测回馈点反馈外壳温度信息和相应的红外线位置信息，以及通过控制模块接收红外温度监控模块反馈的油温信息和外壳温度信息，并采用智能模糊算法根据油温信息和外壳温度信息确认油浸式变压器的运行状态。由此，采用一台红外温度监测设备能够实现准确地对油浸式变压器进行温度监测，并且成本较低，系统可靠性更高。

对应上述实施例，本发明还提出一种油浸式变压器的温度巡检方法。

其中，如图2所示，油浸式变压器包括：储油柜、壳体以及安装在壳体上的散热片，其中，储油柜的表面标定有油温监测点，并设置有油温检测回馈点，散热片上标定有外壳温度检测点，并设置有外壳温度检测回馈点。

如图5所示，本发明实施例的温度巡检方法可包括以下步骤：

S1，按照巡查轨迹在油浸式变压器上运动，以在油温监测点监测储油柜的油温信息，并在油温检测回馈点反馈油温信息和相应的红外线位置信息，以及在外壳温度检测点检测散热片的外壳温度信息，并在外壳温度检测回馈点反馈外壳温度信息和相应的红外线位置信息。

S2，接收油温信息和外壳温度信息，并采用智能模糊算法根据油温信息和外壳温度信息确认油浸式变压器的运行状态。

需要说明的是，本发明实施例的油浸式变压器的温度巡检方法可参照上述油浸式变压器的温度巡检系统的实施例，在此不再赘述。

根据本发明实施例的手油浸式变压器的温度巡检方法，按照巡查轨迹在油浸式变压器上运动，以在油温监测点监测储油柜的油温信息，并在油温检测回馈点反馈油温信息和相应的红外线位置信息，以及在外壳温度检测点检测散热片的外壳温度信息，并在外壳温度检测回馈点反馈外壳温度信息和相应的红外线位置信息，以及接收油温信息和外壳温度信息，并采用智能模糊算法根据油温信息和外壳温度信息确认油浸式变压器的运行状态。由此，采用一台红外温度监测设备能够实现准确地对油浸式变压器进行温度监测，并且成本较低，系统可靠性更高。

在本发明的描述中，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必针对相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

流程图中或在此以其他方式描述的任何过程或方法描述可以被理解为，表示包括一个或更多个用于实现特定逻辑功能或过程的步骤的可执行指令的代码的模块、片段或部分，并且本发明的优选实施方式的范围包括另外的实现，其中可以不按所示出或讨论的顺序，包括根据所涉及的功能按基本同时的方式或按相反的顺序，来执行功能，这应被本发明的实施例所属技术领域的技术人员所理解。

在流程图中表示或在此以其他方式描述的逻辑和/或步骤，例如，可以被认为是用于实现逻辑功能的可执行指令的定序列表，可以具体实现在任何计算机可读介质中，以供指令执行系统、装置或设备(如基于计算机的系统、包括处理器的系统或其他可以从指令执行系统、装置或设备取指令并执行指令的系统)使用，或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用。就本说明书而言，“计算机可读介质”可以是任何可以包含、存储、通信、传播或传输程序以供指令执行系统、装置或设备或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用的装置。计算机可读介质的更具体的示例(非穷尽性列表)包括以下：具有一个或多个布线的电连接部(电子装置)，便携式计算机盘盒(磁装置)，随机存取存储器(RAM)，只读存储器(ROM)，可擦除可编辑只读存储器(EPROM或闪速存储器)，光纤装置，以及便携式光盘只读存储器(CDROM)。另外，计算机可读介质甚至可以是可在其上打印所述程序的纸或其他合适的介质，因为可以例如通过对纸或其他介质进行光学扫描，接着进行编辑、解译或必要时以其他合适方式进行处理来以电子方式获得所述程序，然后将其存储在计算机存储器中。

应当理解，本发明的各部分可以用硬件、软件、固件或它们的组合来实现。在上述实施方式中，多个步骤或方法可以用存储在存储器中且由合适的指令执行系统执行的软件或固件来实现。例如，如果用硬件来实现，和在另一实施方式中一样，可用本领域公知的下列技术中的任一项或他们的组合来实现：具有用于对数据信号实现逻辑功能的逻辑门电路的离散逻辑电路，具有合适的组合逻辑门电路的专用集成电路，可编程门阵列(PGA)，现场可编程门阵列(FPGA)等。

本技术领域的普通技术人员可以理解实现上述实施例方法携带的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，该程序在执行时，包括方法实施例的步骤之一或其组合。

此外，在本发明各个实施例中的各功能模块可以集成在一个处理模块中，也可以是各个模块单独物理存在，也可以两个或两个以上模块集成在一个模块中。上述集成的模块既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块的形式实现。所述集成的模块如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，也可以存储在一个计算机可读取存储介质中。

上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。