【技術領域】

本發(fā)明屬于聲吶法液位電子測量技術領域，涉及一種電力變壓器儲油柜液位測量裝置及測量方法。

背景技術：

目前，大部分330kv電力變壓器儲油柜液位測量裝置采用連通玻璃管直觀顯示和指針式浮球機械的測量方法，有以下弊端：

在浮球連桿機構出現故障時，原有的指針式測量顯示裝置失效，而且浮球連桿機構傳動角度為0-45度，難以滿足超高或超低液位測量要求。由于儲油柜安裝在主變上側，約有5米以上高度，運維人員很難用肉眼直觀觀察實時液位數據，必須借助望遠鏡等儀器。

在目前智能電網建設時期，傳統(tǒng)的液位上下限開關量不滿足儲油柜液位數據實時測量、采集、顯示功能，無法實現與主控室主機信號傳輸。

基于以上技術不足，因此，有必要提出一種原理科學、數據準確、功能綜合的更加穩(wěn)定的電力變壓器儲油柜液位測量裝置及測量方法。

技術實現要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種電力變壓器儲油柜液位測量裝置及測量方法，采用聲吶法液位測量原理，結合兩組超聲波液位探頭和標定探頭，使用dsp芯片的數字式電子測量方法，提高液位測量數據的準確度。

為達到上述目的，本發(fā)明采用如下技術方案：

一種電力變壓器儲油柜液位測量裝置，包括安裝在變壓器儲油柜底部的超聲波探頭和標定探頭，標定探頭包括超聲波探頭和豎直設置的連通桿，連通桿頂部安裝有密封器氣室，標定探頭安裝在儲油柜內部與內部絕緣油相連通，超聲波探頭和標定探頭通過傳感器屏蔽電纜與數據處理器連接，數據處理器與主控室主機相連，數據處理器采用dsp芯片，并集成了信號輸出接收電路、信號放大電路、濾波電路和ad/da轉換電路；

通過超聲波探頭和標定探頭分別測量超聲波在壓器儲油中的傳播速度和傳播時間，計算獲得電力變壓器儲油柜的液位數據。

進一步，數據處理器內部采用集成電源電路，包括探頭用電源電路和數據處理器用電源電路。

進一步，在主變有載調壓儲油柜安裝有超聲波探頭和標定探頭，該超聲波探頭和標定探頭通過傳感器屏蔽電纜與數據處理器連接。

進一步，所述數據處理器表面安裝有液晶顯示面板。

一種電力變壓器儲油柜液位測量方法，通過數據處理器的dsp芯片按照預設程序周期性的輸出超聲波數字信號，超聲波數字信號經da轉換后發(fā)送至標定探頭，標定探頭發(fā)出超聲波信號，該信號穿透標定探頭連通桿內部的主變絕緣油，到達標定探頭頂部密封器氣室后返回到達標定探頭，該返回信號經ad轉換后被送至dsp芯片進行處理，通過dsp芯片計算出超聲波在主變儲油柜內部絕緣油的傳播速度v，并保存在dsp芯片內；

同時液位探頭按照預設程序周期性的輸出超聲波數字信號，超聲波數字信號經da轉換電路發(fā)送至液位探頭，液位探頭發(fā)出超聲波信號，該信號穿透主變儲油柜柜壁，進入儲油柜本體內部，到達主變儲油液面頂部后返回，最終穿透主變儲油柜柜壁進入液位探頭，該返回信號經過屏蔽電纜傳遞至數據處理器經ad轉換后送至dsp芯片，通過dsp芯片計算得出超聲波經發(fā)射到返回的時差t；

利用標定探頭測得的主變儲油柜內部絕緣油的傳播速度v和液位探頭測得的超聲波在主變儲油柜內發(fā)射到返回的時差t，通過公式h＝(v*t)/2，計算出主變儲油柜液位高度h。

進一步，在dsp芯片中利用公式v＝(2*l)/(t2-t1)計算出超聲波在主變儲油柜內部絕緣油的傳播速度v；其中t2為標定探頭發(fā)出超聲波信號時間，t1為標定探頭接受超聲波信號時間，l為標定探頭連通桿長度。

與現有技術相比，本發(fā)明具有以下有益效果：

1、液位探頭采用的基于聲吶原理的超聲波測試方法，可以利用超聲波信號直接穿過儲油柜約1cm的金屬壁，而不需要對油柜壁打孔安裝，避免了傳統(tǒng)的浮球指針式機械結構長期運行產生的機械磨損，從根本上解決了原有液位測量裝置的技術弊端。

2、所增加的標定探頭相當于一個針對各種絕緣油材料的超聲波速度預先標定，與液位探頭配合使用，避免了絕緣油密度和成分產生變化對超聲波速度的影響，提高了液位測量數據的準確度。

3、利用dsp芯片作為信號數據處理核心，可以按照程序預設產生需要的超聲波數字信號利用da轉換發(fā)送給液位探頭和標定探頭，液位探頭和標定探頭接收的模擬信號利用ad轉換傳送給dsp需要的數字信號，處理速度快，實效性好。

4、所增加的通訊電纜與主控室主機信號傳送流程，可以將液位上下限報警信號傳送給運維人員，以便及時處理。

5、所增加的屏蔽通訊電纜可以將主變及開關等設備產生的磁信號屏蔽消除，提高數據傳輸的準確度。

進一步，液晶顯示器可以實時顯示當前儲油柜和調壓儲油柜的液位，運維人員直接可以觀察。

【附圖說明】

圖1為本發(fā)明的結構示意圖；

其中，1為變壓器儲油柜，2為變壓器油，3為儲油柜支柱，4為變壓器儲油柜標定探頭，5為主控室主機通訊電纜，6為數據處理器電源引線，7為數據處理器液晶顯示屏，8為數據處理器，9為變壓器儲油柜液位探頭，10為傳感器屏蔽電纜，11為主變有載調壓儲油柜標定探頭，12為主變有載調壓儲油柜液位探頭，13為主變有載調壓儲油柜，14為主變儲油柜和主變有載調壓儲油柜隔板。

圖2為液位探頭和標定探頭測量原理圖；

其中，401為標定探頭上部密封器，402為標定探頭上部密封器內部氣室，403為標定探頭連通桿，404為接收波返回信號路徑，405為發(fā)射波傳遞信號路徑；

圖3為超聲波測量原理圖。

【具體實施方式】

下面結合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術方案進行清楚、完整的描述，本文所描述的實施例僅僅為本發(fā)明的一部分實施例，而非全部的實施例?；诒景l(fā)明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，均屬于本發(fā)明保護范圍。

參見圖1，本發(fā)明的電力變壓器儲油柜液位測量裝置及測量方法，包括變壓器儲油柜1和主變有載調壓儲油柜11，變壓器儲油柜1和主變有載調壓儲油柜11底部分別安裝有超聲波探頭，標定探頭。超聲波探頭和標定探頭通過傳感器屏蔽電纜10與儲油柜下部的數據處理器8連接。標定探頭需要安裝進入儲油柜內部，與內部絕緣油相流通。數據處理器表面安裝有液晶顯示面板，數據處理器8通過通訊電纜與主控室主機相連。數據處理器8內部采用集成電源電路，包括探頭使用電源信號和數據處理器電源信號。數據處理器內部采用dsp芯片，并集成了信號輸出接收電路、信號放大電路、濾波電路、和ad/da轉換電路。

參見圖2和圖3，dsp芯片按照預設程序不斷周期性輸出超聲波數字信號，經da轉換電路，將該信號發(fā)送至標定探頭，標定探頭發(fā)出頻率為f的超聲波信號，由于標定探頭連通桿403長度為0.3米，該信號穿透標定探頭連通桿403內部的主變絕緣油，到達標定探頭上部密封器氣室402，由于超聲波在液體與氣體傳播速度和能量吸收比差異的存在，導致超聲波信號碰到密封器氣室而返回，最終到達標定探頭。該返回信號經ad轉換被送至dsp芯片進行處理。

可用下式計算出超聲波在主變儲油柜內部絕緣油的傳播速度v

v＝(2*l)/(t2-t1)；

其中，t2為標定探頭發(fā)出超聲波信號時間，t1為標定探頭接受超聲波信號時間，l為標定探頭連通桿(403)長度；

通過標定探頭得出超聲波在主變儲油柜內部絕緣油的傳播速度v，該數據暫時被dsp芯片保存。同理，液位探頭開始按照預設程序不斷周期性輸出超聲波數字信號，經da轉換電路，將該信號發(fā)送至液位探頭，標定探頭發(fā)出頻率為f的超聲波信號，該信號穿透主變儲油柜1cm柜壁，進入儲油柜本體內部，到達液面頂部開始返回，最終穿透主變儲油柜1cm柜壁進入液位探頭，該信號經過屏蔽電纜傳遞至數據處理器，ad轉換電路對其進行轉換送至dsp芯片，得出超聲波經發(fā)射到反射時差t，最終利用標定探頭所測主變儲油柜內部絕緣油的傳播速度v，確定主變儲油柜液位高度h。

可用下式計算出主變儲油柜液位高度h數值

h＝(v*t)/2

相同的，主變有載調壓儲油柜液位高度測量原理與所述主變儲油柜液位高度h測量原理，計算方法一致。

本發(fā)明的一種電力變壓器儲油柜液位測量裝置及測量方法，在使用時：

工作前，先檢查所述液位探頭和標定探頭安裝正確，儲油柜無滲油現象，接通數據處理器工作電源，所有設備開始按照預設程序正常運行，檢查液晶顯示屏主變儲油柜液位和主變有載調壓儲油柜液位數據顯示正常，檢查主控室主機主變儲油柜液位和主變有載調壓儲油柜液位數據顯示正常，無液位上下限報警信號出現。

以上實施例僅用于說明本發(fā)明的技術方案而非對其限制，盡管參照上述實施例對本發(fā)明進行了詳細說明，所屬領域的普通技術人員依然可以對本發(fā)明的具體實施方案進行修改或者等同替換，而這些并未脫離本發(fā)明精神和范圍的任何修改或者等同替換，其均在本發(fā)明的權利要求保護范圍之內。