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摘要：经运行统计及大量的现场案例证明，储油柜橡胶的损坏与运行年限无直接关系，但随着储油柜使用年限的不断增长，隐患概率将会持续增大，如何做到新要求下的状态检修，给现场电气试验人员带来了难题。本文提出一种基于泛在物联网的变压器油枕油位监测方法，能够在变压器不停运的情况下，快速、准确的对变压器油枕内部油位进行测量;利用泛在电力物联通信技术，有效缩短故障研判和诊断的时间，提升检修效率，从而提高经济效应。
关键词：油枕;油位;带电检测
一、 序言
变压器作为电力系统的枢纽设备，其运行可靠性与电力系统的安全与稳定密切相关，而绝缘材料浸渍在变压器油中不仅可以提高变压器内部绝缘强度，同时还可以避免潮气的侵蚀。因此变压器内部的绝缘油油量的多少不仅影响变压器设备的绝缘水平，同时影响变压器内部绝缘材料的使用周期和运行过程中散热能力。
油枕油位过高，变压器满载或过载运行时将会引起变压器溢油等故障;油位过低，则有可能使得引线或铁芯直接接触空气，造成变压器内部绝缘水平大幅降低，发生报警甚至跳闸。同时油表连杆弯曲、断裂和表计指针脱落、失灵等原因造成的假油位现象，也大大增加了油位异常时的传统人工目视检查误判的可能。因而，如何在变压器不停运的情况下，快速、准确的对变压器油枕内部油位进行测量，将变压器油枕油位保持在正常数值范围内，成为长期以来困扰工程技术人员的难题和挑战。
二、 主变跳闸重大事故案例
2.1 故障概况
2016年01月25日凌晨4时43分，220kV香山变#3主变本体轻瓦斯动作发信。凌晨5时27分，220kV香山变#3主变本体重瓦斯动作跳闸。
2.2 故障原因分析
油枕油位计存在故障（卡针），油位计卡死在“4格”处，导致油枕缺油没有在安装过程中被发现。主变投运后，主变负荷较低，本体油温变化不大，这种运行方式下运行人员很难通过巡视发现油位异常。此次全国极端降温，特别在凌晨时，变电站气温降到0℃，在主变负荷不到20MVA的低负荷下（主变容量为180MVA），运行中的本体油温降到极端情况下的18.5℃，在油枕内少油的情况下，由于变压器油热胀冷缩的物理性质，导致油枕、气体继电器内的变压器油回流至变压器本体，变压器本体气体继电器缺油保护动作。
2.3现阶段防范措施
2.3.1人工排查梳理
全面排查35kV及以上变压器主变本体油温和油位曲线对应情况，确认是否存在油温、油位不对应的情况，如有异常的尽快安排消缺。
2.3.2加强人工巡视
巡视时，要求巡视人员多观察、比对，对发现油位异常、不同温度下油位没有发生变化或者油位与曲线不对应的，必须上报缺陷，要求检修人员进行检查、确认。
三、 基于泛在物联网的变压器油枕油位监测方法
3.1 国内外现状分析
目前国内外对变压器油位监测研究多基于机械原理的传统方法，大致分为两类，首先机械式操作，要求低、易操控、费用低，但其存在弊端与缺陷，即内部构造过于复杂，导致传输的数据受到主观因素影响，其精度与时效难以保证，遇到突发状况时，其传输数据失去科学性和参考价值，并且该方法仅能输出最终结果，无法描述与采集实时状态;其次是数字式，与机械式操作相比有了质的飞跃，可有效的保证数据的真实性与有效性，被广泛应用于各个领域，具有较好的成效，但是由于是电信号传输，受电磁干扰影响。
因此亟需开发一套变压器油枕油位监测装置用于降低了操作人员的劳动强度，能够在变压器不停运的情况下，快速、准确的对变压器油枕内部油位进行探测。
3.2 基于比对超声回波信号的变压器油枕油位测试方法
系统由信号发射双探头、超声回波采集模块、无线通信单元、智能信号处理装置组成，通过耦合剂将信号发射双探头紧贴油枕外部表面，使得信号发射双探头内部产生的高频超声波信号能有效的传入油枕，信号发射双探头内部的声波采集模块实时采集双探头的高频超声波在不同介质表面产生反射的信号回波，并同时将采集的双探头数据由无线通信单元发送，将超声回波采集模块采集的高频超声波信号回波发送给智能信号处理装置，其根据声波采集模块接收到的双探头在不同介质表面产生反射的信号回波，对信号发射双探头中间点分界处油枕水平油位进行判断。又因为声波沿油枕金属外壳v1和变压器油传播速度v2已知，故根据双探头的两个超声信号回波的时间t1、t2，即可知道油枕中变压器绝缘油水平距离，比对双探头的两个超声回波信号时间差，根据实际变压器油枕的值判定信号发射双探头中间点分界处是否有油：
其中L1为油枕金属外壳厚度，为L2油枕金属外壳厚度及油枕中变压器绝缘油水平距离，v1为测量温度下油枕金属外壳材料纵波声速，v2为测量温度下变压器油纵波声速，S为油枕中变压器绝缘油水平距离。
四、结束语
该变压器油枕油位监测方法能够在变压器不停运的情况下，快速、准确的对变压器油枕内部油位进行测量，测量稳定且可重复性高;并且可做到实时信息采集，在不用对变压器反复开孔检查的情况下，利用泛在电力物联通信技术，有效缩短故障研判和诊断的时间，提升检修效率，从而提高经济效应。
参考文献：
[1] 周利军， 何智杰， 陈 颖，刘 源，何 健，仇祺沛. 接地导体腐蚀对地网接地电阻的影响和改善方法[J]. 铁道学报， 2018（2）：006-010.
[2] Zhou Lijun， Chen Ying， He Zhijie， Qiu Qipei， He Jian， Liu Yuan. Calculation Method for Harmonic Impedance of Traction Substation Grounding Grid[C]. 2016 IEEE International Conference on Power System Technology.
[3] 何智杰. 雷击输电线路杆塔地中散流特性的仿真与研究[D]. 成都：西南交通大学. 2017：31-54.
（作者單位：国网福建省电力有限公司）
关键词：油枕;油位;带电检测
一、 序言
变压器作为电力系统的枢纽设备，其运行可靠性与电力系统的安全与稳定密切相关，而绝缘材料浸渍在变压器油中不仅可以提高变压器内部绝缘强度，同时还可以避免潮气的侵蚀。因此变压器内部的绝缘油油量的多少不仅影响变压器设备的绝缘水平，同时影响变压器内部绝缘材料的使用周期和运行过程中散热能力。
油枕油位过高，变压器满载或过载运行时将会引起变压器溢油等故障;油位过低，则有可能使得引线或铁芯直接接触空气，造成变压器内部绝缘水平大幅降低，发生报警甚至跳闸。同时油表连杆弯曲、断裂和表计指针脱落、失灵等原因造成的假油位现象，也大大增加了油位异常时的传统人工目视检查误判的可能。因而，如何在变压器不停运的情况下，快速、准确的对变压器油枕内部油位进行测量，将变压器油枕油位保持在正常数值范围内，成为长期以来困扰工程技术人员的难题和挑战。
二、 主变跳闸重大事故案例
2.1 故障概况
2016年01月25日凌晨4时43分，220kV香山变#3主变本体轻瓦斯动作发信。凌晨5时27分，220kV香山变#3主变本体重瓦斯动作跳闸。
2.2 故障原因分析
油枕油位计存在故障（卡针），油位计卡死在“4格”处，导致油枕缺油没有在安装过程中被发现。主变投运后，主变负荷较低，本体油温变化不大，这种运行方式下运行人员很难通过巡视发现油位异常。此次全国极端降温，特别在凌晨时，变电站气温降到0℃，在主变负荷不到20MVA的低负荷下（主变容量为180MVA），运行中的本体油温降到极端情况下的18.5℃，在油枕内少油的情况下，由于变压器油热胀冷缩的物理性质，导致油枕、气体继电器内的变压器油回流至变压器本体，变压器本体气体继电器缺油保护动作。
2.3现阶段防范措施
2.3.1人工排查梳理
全面排查35kV及以上变压器主变本体油温和油位曲线对应情况，确认是否存在油温、油位不对应的情况，如有异常的尽快安排消缺。
2.3.2加强人工巡视
巡视时，要求巡视人员多观察、比对，对发现油位异常、不同温度下油位没有发生变化或者油位与曲线不对应的，必须上报缺陷，要求检修人员进行检查、确认。
三、 基于泛在物联网的变压器油枕油位监测方法
3.1 国内外现状分析
目前国内外对变压器油位监测研究多基于机械原理的传统方法，大致分为两类，首先机械式操作，要求低、易操控、费用低，但其存在弊端与缺陷，即内部构造过于复杂，导致传输的数据受到主观因素影响，其精度与时效难以保证，遇到突发状况时，其传输数据失去科学性和参考价值，并且该方法仅能输出最终结果，无法描述与采集实时状态;其次是数字式，与机械式操作相比有了质的飞跃，可有效的保证数据的真实性与有效性，被广泛应用于各个领域，具有较好的成效，但是由于是电信号传输，受电磁干扰影响。
因此亟需开发一套变压器油枕油位监测装置用于降低了操作人员的劳动强度，能够在变压器不停运的情况下，快速、准确的对变压器油枕内部油位进行探测。
3.2 基于比对超声回波信号的变压器油枕油位测试方法
系统由信号发射双探头、超声回波采集模块、无线通信单元、智能信号处理装置组成，通过耦合剂将信号发射双探头紧贴油枕外部表面，使得信号发射双探头内部产生的高频超声波信号能有效的传入油枕，信号发射双探头内部的声波采集模块实时采集双探头的高频超声波在不同介质表面产生反射的信号回波，并同时将采集的双探头数据由无线通信单元发送，将超声回波采集模块采集的高频超声波信号回波发送给智能信号处理装置，其根据声波采集模块接收到的双探头在不同介质表面产生反射的信号回波，对信号发射双探头中间点分界处油枕水平油位进行判断。又因为声波沿油枕金属外壳v1和变压器油传播速度v2已知，故根据双探头的两个超声信号回波的时间t1、t2，即可知道油枕中变压器绝缘油水平距离，比对双探头的两个超声回波信号时间差，根据实际变压器油枕的值判定信号发射双探头中间点分界处是否有油：
其中L1为油枕金属外壳厚度，为L2油枕金属外壳厚度及油枕中变压器绝缘油水平距离，v1为测量温度下油枕金属外壳材料纵波声速，v2为测量温度下变压器油纵波声速，S为油枕中变压器绝缘油水平距离。
四、结束语
该变压器油枕油位监测方法能够在变压器不停运的情况下，快速、准确的对变压器油枕内部油位进行测量，测量稳定且可重复性高;并且可做到实时信息采集，在不用对变压器反复开孔检查的情况下，利用泛在电力物联通信技术，有效缩短故障研判和诊断的时间，提升检修效率，从而提高经济效应。
参考文献：
[1] 周利军， 何智杰， 陈 颖，刘 源，何 健，仇祺沛. 接地导体腐蚀对地网接地电阻的影响和改善方法[J]. 铁道学报， 2018（2）：006-010.
[2] Zhou Lijun， Chen Ying， He Zhijie， Qiu Qipei， He Jian， Liu Yuan. Calculation Method for Harmonic Impedance of Traction Substation Grounding Grid[C]. 2016 IEEE International Conference on Power System Technology.
[3] 何智杰. 雷击输电线路杆塔地中散流特性的仿真与研究[D]. 成都：西南交通大学. 2017：31-54.
（作者單位：国网福建省电力有限公司）