用於監測變壓器老化的夾持力傳感器組件的製作方法

2023-12-10 23:58:57 3

用於監測變壓器老化的夾持力傳感器組件的製作方法
【專利摘要】一種用於變壓器的夾持力傳感器組件包括設置在殼體內的至少一個傳感器。傳感器組件的設計和配置是這樣的，使得其精確地測量置於繞組上的夾持力值，而不會不利地影響變壓器的操作，並具有在變壓器內的電和熱變化下繼續操作的能力。該傳感器組件可以包括將壓力均勻地分布在包含傳感器的殼體上的載荷構件。傳感器的輸出可以向操作者指示變壓器繞組所經歷的壓力變化的程度。該輸出可以與一個過程耦合在一起,通過該過程可容易地評估變壓器的損壞或變壓器故障的可能性。
【專利說明】用於監測變壓器老化的夾持力傳感器組件
發明領域
[0001]本發明總體上涉及變壓器領域。特別地，本發明是針對用於監測變壓器老化的夾持力傳感器組件。
[0002]背景
[0003]電力變壓器採用剛性夾持系統來將變壓器繞組壓縮到指定的預載荷值，以便減輕故障期間的繞組位移。然而，在製造之後，變壓器繞組上的壓力通常會下降，這是因為在用於構造變壓器的材料中發生了變化。具體而言，位於變壓器中的繞組之間或成套的繞組之間的纖維素絕緣墊片，隨著時間的推移，水汽、溫度和故障引起的機械應力通常會造成的纖維素絕緣墊片的老化發生。這些因素可能降低變壓器承受短路事件的能力。雖然一般持續時間較短，但是短路故障可以導致繞組中施加高的軸向和徑向力，導致變壓器承受未來應力的能力下降。為了對改變的纖維素絕緣材料的幾何結構和相應的變壓器繞組上的壓力的下降進行補償，可在變壓器的定期檢修中重新擰緊夾持系統。然而，由於變壓器的操作歷史在很大程度上是未知的，有計劃的維護可能會進行得太晚，從而造成災難性的故障以及配電的問題。或者，維護可能進行得太早，從而導致過量的維護成本。
【發明內容】

[0004]在一個實施例中，本公開的變壓器包含被夾持的繞組組件，該被夾持的繞組組件包括:第一端塊和第二端塊，其被設置成間隔開的、相對的關係中；至少一個繞組，其被設置在第一端塊和第二端塊之間；多個絕緣構件，其被設置在第一端塊和第二端塊之間?』夾持組件，其用於使第一端塊和第二端塊朝向彼此地對這二者施加負荷，從而端塊向至少一個繞組和多個絕緣構件施加壓縮力；以及載荷傳感構件，其包括光纖傳感器，該載荷傳感構件與下列中的一個相鄰地設置以便受到壓縮力:(i )至少一個繞組，以及(ii )多個絕緣構件中的至少一個，其中，載荷傳感構件提供輸出信號，該輸出信號包含有關壓縮力的大小的信息。
[0005]在另一個實施例中，描述了一種夾持力傳感器，用於變壓器中使用的夾持力傳感器具有夾持組件，該夾持組件包括第一端塊和第二端塊、多個繞組、以及具有第一壓縮率的多個絕緣構件，該第一端塊和第二端塊、多個繞組和多個絕緣構件被布置成使得可以施加壓縮力以沿著通過第一端塊和第二端塊、多個繞組、以及多個絕緣構件行進的軸線壓縮夾持組件，該夾持力傳感器包含:外殼，該外殼限定一腔室，其中，該外殼具有第一高度，該第一高度與夾持組件內的多個絕緣構件中的一個或多個的高度大致相同，進一步地，其中該外殼具有小於第一壓縮率的第二壓縮率；以及光纖傳感器，其被耦合到該腔室。
[0006]在又一實施例中，本公開包括一種夾持力傳感器，該夾持力傳感器用於更換變壓器內的多個絕緣構件中的一個或多個，其中，多個絕緣構件中的每一個具有第一寬度，並且能夠實質上均勻地在第一寬度上傳送壓縮力，該夾持力傳感器包括:外殼，其限定一腔室，其中，該外殼具有約等於第一寬度的第二寬度，使得外殼實質上均勻地將壓縮力傳送至多個絕緣構件中的至少一個；以及光纖傳感器，其定位在腔室內，以便確定腔室的形狀變化，其中，該光纖傳感器傳送表示腔室的形狀變化的輸出信號。
[0007]本公開的另一個方面是一種確定變壓器內的繞組的實時壓縮的方法，該方法包含:使用安裝在夾持組件內的夾持力傳感器測量施加在夾持組件上的初始壓縮力；根據初始壓縮力，確定壓縮力差別；以及基於該壓縮力差別，指示夾持組件的狀態。
[0008]本公開的又一個方面是一種變壓器監測系統，其包含受到壓縮力壓縮的被夾持的繞組組件，該被夾持的繞組組件包括:多個絕緣構件，其徑向地被布置在被夾持的繞組組件內的多個平面上；以及載荷傳感構件，其具有光纖傳感器，該載荷傳感構件與多個絕緣構件中的至少一個相鄰地設置，以便受到壓縮力，其中，載荷傳感構件提供輸出信號，該輸出信號包含有關壓縮力的大小的信息；以及控制器，其被耦合到載荷傳感構件上，並且被配置為:接收輸出信號；將該信息與警報觸發器進行比較；根據該比較結果，確定被夾持的繞組組件的狀態。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0009]出於為了說明本發明的目的，附圖示出了本發明的一個或多個實施例的各個方面。然而，應當理解，本發明並不限於附圖中所示的精確的布置和手段，其中:
[0010]圖1是根據本發明的一個實施例的以橫截面圖示出的變壓器箱內包含的變壓器的一部分的示意性側視圖；
[0011]圖1A是圖1中所示的變壓器的一部分的示意性側視圖，示出了變壓器的一些內部部件；
[0012]圖2A是例示出根據本發明的一個實施例的變壓器的操作生命周期的圖表；
[0013]圖2B是類似於圖2A中所示的圖表的圖表，不同的是它描繪出了重新擰緊後的變壓器的操作生命周期；
[0014]圖3是一個框圖，描繪出了根據本發明的一個實施例的用於對來自夾持力傳感器的信息進行評估的軟體程序中所使用的步驟；
[0015]圖4是根據本發明的一個實施例的計算環境的框圖。
【具體實施方式】
[0016]現在參照附圖，圖1和圖1A示出了根據本發明的某些方面的示例性變壓器100的一部分。一般而言，變壓器100是一種用於將功率從第一電壓轉換到第二電壓的設備。在「升壓」變壓器的情況下，第二電壓高於第一電壓，而在「降壓」變壓器的情況下，第二電壓低於第一電壓。一般來說，變壓器100內的至少一些部件在預定量的力下被夾持在一起，以便在變壓器的使用壽命期間穩定這些部件。正如下面更充分地討論的，變壓器100包括對沿變壓器的縱向軸線置於變壓器的部件上的夾持壓力的被感測到的減少或增加進行直接測量並與設施或其他實體進行電子通信所必要的部件。該信息可用於確定變壓器100在它的生命周期中處於何處、其當前和過去的操作經歷，以及是否應以最大限度地減少操作風險、避免與強制停電相關的成本、並增加變壓器的使用壽命的方式採取預防或糾正措施。
[0017]如圖1所示，示例性的變壓器100包括變壓器箱104，繞組組件108定位於變壓器箱104中。變壓器箱104是典型的水密閉容器，在變壓器100的某些實施例中盛裝一種液體(未示出)，如礦物油，該液體適於在變壓器的操作過程中散熱和減輕水向繞組組件108的遷移。
[0018]繞組組件108包括一對端塊112，即，端塊112A、112B，多個繞組116和多個絕緣組件120設置在端塊之間。端塊112AU12B以相對的關係被放置並且其尺寸和配置被設置成沿變壓器100的縱向軸線121均勻地分布來自夾持組件122的夾持力(下面更充分地討論)。繞組116通常圍繞磁芯(圖中未示出)的至少一部分而形成，並包括多匝金屬導體，例如銅或鋁。每個繞組116可以圓盤、螺旋或分層模式、或本領域中已知的其他纏繞模式纏繞在磁芯周圍。每個繞組116可被一個或多個徑向布置並周向間隔開的絕緣組件120分隔開。
[0019]絕緣組件120可包括堆疊在彼此頂部的一個或多個絕緣板124。絕緣組件120的尺寸和配置被設置成以便有助於夾持力從端塊112A通過繞組116分布到端塊112B。絕緣組件120還提供了繞組116之間的介電距離以防止短路，以便在隨機(非自發)短路事件期間和由於隨著時間的推移，由諸如熱量、水分和氧氣進入的影響所加速的墊片絕緣組件的自發老化期間，維持繞組組件108的機械完整性，並提供繞組之間的路徑，該路徑允許足夠量的油流通並從繞組中帶走熱量。絕緣組件120通常圍繞繞組116的圓周等距隔開，並從變壓器100的中心沿徑向延伸。在圖1的示例性變壓器100中，六個絕緣組件120位於各繞組116之間並間隔開約60度(圖1示出了這些絕緣組件中的三個，即組件120AU20B和120C)。本領域的普通技術人員將會理解，可以對絕緣組件120的數量和定位進行選擇，以適當地在整個繞組組件108上分布夾持力。
[0020]絕緣板124常常由纖維素構成，並且當被放置在油浴中時通常能夠吸收油。絕緣板124也可以是纖維複合材料，具有纖維增強材料、芳族聚醯胺纖維、聚合物和添加劑的組合物，這可能會給絕緣板帶來優越的耐腐蝕性、耐化學品性和耐高溫性。在一個實施例中，每個絕緣組件120包括超過約12個絕緣板124。在另一個實施例中，每個絕緣組件120包括少於約16個絕緣板124。在又一個實施例中，絕緣組件120包括一定數目的絕緣板124,其數目足以防止變壓器100在預期範圍之內的故障事件期間發生短路。
[0021]現在參照圖1和圖1A，示例性的變壓器100還包括至少一個力監測系統128 (下面參考圖3和圖4被更充分地描述)，該力監測系統128包括傳感器組件132，該傳感器組件132取代了絕緣組件120中的多個絕緣板124中的一個或多個。在一個示例性實施例中，傳感器組件132包括傳感器136 (以下更充分地描述),傳感器136設置在殼體140內，殼體140由一對載荷構件144例如，144AU44AB (最清楚地見於圖1A中)所環繞。在本實施例中，殼體140具有這樣的配置，該配置由與其所取代的絕緣板124相同或相似的材料所選擇和形成，以便維持在整個變壓器100中全部的絕緣板124的總體的壓縮或膨脹特性。在其它實施例中，提供具有與絕緣板124的壓縮特性有所不同的壓縮特性的殼體140可能是可取的。示例性的殼體140的尺寸和配置被設置成以便防止應力集中在繞組組件108的一部分。此外，示例性的殼體140被設計和配置成避免使用那些在殼體中使用有可能產生空隙或不一致的材料或粘接劑，從而改變絕緣板124的壓縮特性。
[0022]載荷構件144A和144B的尺寸和配置被設置成在殼體140上提供大致均勻的載荷。當無載荷構件144A-B時，在殼體140內包含傳感器136可能產生緊鄰載荷較低區域的局部高載荷區域，這可能會在示例性變壓器100的使用壽命期間產生壓縮蠕變。在使用載荷構件144A-B時,載荷構件144A-B可由具有適於由變壓器100所包括的介電性能的相對不可壓縮的材料(如玻璃或陶瓷)所構造成。如圖1A所示，構件144A和144B可分別包括實質上平面的接觸面145A和145B，接觸面145A和145B的尺寸和構造可被設置成以便在殼體140上均勻地分布壓力。如同殼體140 —樣，載荷構件144A-B通常由在使用中不產生載荷構件(包括它們各自的表面145A和145B)中的空隙或不一致的材料或粘合劑製成。
[0023]載荷構件144A-B與放置於載荷構件之間的殼體140 —起形成外殼146,在一個實施例中，外殼146與絕緣板124相比具有更少的壓縮率。在本實施例中，殼體140限定在外殼146中的腔室用於接收傳感器136。外殼146可被放置在端板112A-B之間的不同位置處。如圖1和圖1A所示，外殼146可被放置在堆疊的絕緣板124中。外殼可具有等於堆疊中的一個絕緣板124的厚度的厚度，或者可具有相當於幾個絕緣板的厚度的厚度，如圖1和圖1A所示。在一些實施例中，選擇外殼146的厚度、寬度和長度與選擇絕緣板124的厚度、寬度和長度實質上相同將是可取的。在其它實施例中，可能可取的是，使外殼146的厚度與絕緣板124的厚度實質上相同，但是寬度或長度稍大於或小於絕緣板的相當尺寸。
[0024]當傳感器136被安裝在變壓器(如變壓器100)中時，傳感器136被設計成用來測量施加在繞組組件116上的夾持力。傳感器136被選擇成與繞組組件108中的其他部件機械、熱和介電地兼容，以便使得其能夠在變壓器100中通常遇到的電氣和溫度條件下起作用。例如，在如上所述的變壓器100的示例性實施例中，傳感器136在被浸潰在變壓器箱104內所含的液體中時將起作用。此外，傳感器136被設計成在變壓器的使用壽命期間以及在電氣故障期間預期的溫度下起作用。傳感器136提供輸出信號，在輸出信號中包含有關傳感器受到的夾持力的大小的信息。根據所使用的傳感器的性質，來自傳感器136的輸出信號可以是模擬的或數字的，並且可以是電、光、磁或其他的信號類型。
[0025]在一個示例性的實施例中，並且參照圖1A，傳感器136可以是光纖傳感器148。通過測量在殼體140內的輸入光的變化(如強度、相位、偏振、幹涉、行進距離、或頻譜)，光纖傳感器148能夠精確地測量被施加在繞組116上的力的變化。光纖傳感器148可使用被置於殼體140內的一個或多個光纖來測量被施加到繞組組件108上的預載荷力中的壓力變化。光纖傳感器148通常是由至少兩個部分構成，光纖換能器(圖中未示出)和信號調節器(圖中未不出)，光纖換能器有時被稱為光纖探頭或光纖探頭。光纖換能器包含一種光學設備，該光學設備對於被施加在殼體140上的壓力的物理大小敏感。信號調節器具有多種功能。它用於將光注入到光纖中、接收通過光纖傳回的修改後的光信號、並可處理修改後的光信號以及將結果轉換成壓力測量值或可選地轉換成與參考壓力的壓力差。光纖傳感器148能夠測量殼體140內的反射光的強度，這是通過測量光路長度的變化，或測量以上提及的其他光學特性進行的，這些光學特性可以被參考以便與殼體140的壓力引起的偏轉成比例，從而指示殼體上的實際壓力。在這種情況下，殼體140具有反射出用於由光纖傳感器148進行測量的光的能力，或可含有適合與光纖傳感器一起使用的隔膜(未不出)。在一個實施例中，殼體140的尺寸變化造成了當從殼體140反射後，從發送光纖被傳送到接收光纖的光信號的變化，這些變化表示殼體上的壓力變化。光纖傳感器148可以通過延伸穿過變壓器箱104中的密封孔160的連接線纜156被連接到計算機系統。
[0026]返回到圖1，光纖傳感器148可被包括在絕緣組件120中的一個或多個內，這些絕緣組件120位於變壓器100內的同一平面上，例如，平面152上。例如，在一個實施例中，光纖傳感器148可被嵌入到平面152上彼此等距離隔開的絕緣組件120A-C中的每一個中。每個光纖傳感器148測量在其徑向位置處的力，並且平均的測得的載荷力可以由計算機系統導出(在下面更詳細地描述)並被提供給操作者，或者每個位置處的力可以被分別地提供給操作者。在本實施例中，光纖傳感器148除了對繞組上的夾持力的下降進行識別以外，還可以協助確定在短路事件期間一個或多個繞組是否已經發生移位。例如，如果短路事件後，由一個或多個光纖傳感器148所提供的的壓力測量值在平面152的一個區域中比在其他區域中大，這將指示在繞組116中的非均勻移位。該非均勻移位可以被傳送給操作者進行評估。包含傳感器136允許在變壓器100的使用之前和使用期間在變壓器100上執行一些可能的診斷測量。例如，除了其他的以外，傳感器136能夠:a)確認在變壓器製造商處的預載荷壓力，b)監測在運輸至安裝現場的過程中的預載荷壓力，c)確認在安裝現場的預載荷壓力，d)確認在變壓器內從相位到相位的預載荷壓力，e)確認在變壓器的啟動過程中的預載荷壓力，f)確認在預載荷壓力極限上的上升速率，g)對預載荷壓力降低中的變化進行跟蹤和製圖，h)識別由短路事件引起的預載荷壓力中的變化，i)測量變壓器所經歷的短路的幅度，j)預測變壓器故障的風險，k)建議操作者對變壓器進行修理，I)跟蹤短路事件的數量，m)確定變壓器的乾燥下限，或n)重置在變壓器的維護操作期間的預載荷壓力。此外，雖然示出傳感器組件132是在兩個繞組116之間(圖1和圖1A)，但是該傳感器組件(帶或不帶載荷構件144)可被插入在繞組和其中一個端板112之間。
[0027]在可選的實施例中，變壓器100可包括與傳感器組件132相接合的額外傳感器(圖中未示出)，該額外傳感器採取的形式是薄膜應變計、金屬載荷單元、或壓敏電阻泡沫。雖然因為這些傳感器可能是介電不接受的或可能會破壞繞組組件中的電場，所以上述的傳感器在繞組組件108內可具有有限的適用性，但是這些可選的傳感器可以被用在鄰近端板112處(在電場以外)，並且從而當與傳感器組件132相結合時提供額外的信息。
[0028]在使用中，傳感器組件132提供與繞組組件108的條件有關以及因此與變壓器100的條件有關的及時和可動作的信息。應當理解的是，雖然在一些實施例中，對傳感器組件132的輸出進行審閱並採取動作完全是基於其提供的信息(如下面更充分描述的)，但在可選的實施例中，從傳感器組件接收到的信息可與其他的測量值相結合，這些其他的測量值例如但不限於繞組溫度、油溫度、振動、和局部放電起始電平。
[0029]現在回到圖2A，圖表200顯示了變壓器(如變壓器100)的隨著時間推移的繞組夾持力中的典型變化。正如前面提到的，當對變壓器的組件進行組裝時，施加預載荷夾持力，該預載荷夾持力由時間等於0時的預載荷值204所表示。一旦變壓器投入使用，變壓器的材料並且特別是絕緣材料就開始老化。老化造成在變壓器繞組上的夾持力的減小，並且由夾持力線208所表示。一般而言,夾持力線208在變壓器的整個壽命期間可以具有相對恆定的斜率。然而，夾持力中的急劇下降是由短路事件212A-D所造成的，這些短路事件212A-D通常是但不完全是由變壓器外部的事件引起的。例如，動物入侵、雷電、樹木倒塌在電線上等可引起造成變壓器100內的短路事件如短路事件212A的電氣系統故障。故障的幅度和持續時間(和因此變壓器100的損壞的等級)至少部分是受電氣系統的阻抗、故障的位置、和電氣系統從故障中恢復的能力所控制的。短路事件212可以在嚴重程度和數量上有所不同，從而可以發生比在圖表200中所示的變壓器繞組上的夾持力減小得更大或更小。
[0030]隨著時間的推移，在變壓器繞組上的夾持力減小到低於最小夾持力閾值216。最小夾持閾值216是預定的夾持力值，在該點變壓器承受短路事件並保持使用的能力大大減小。在圖表200中所示的示例性的變壓器生命周期中，變壓器能夠在短路事件212C後繼續提供使用，但在遇到短路事件212D時不能使用。
[0031]圖2B示出了其中包括重新擰緊時間224的圖表220。在重新擰緊時間224重新擰緊(也稱為重新夾持或重新載荷)變壓器繞組有助於延長變壓器的使用壽命，因為施加到變壓器繞組上的夾持力增加至高於最低夾持力值216。對於現有技術的變壓器，重新擰緊時間224將主要是基於變壓器已經使用的時間長度和與變壓器的已知操作條件相關的可能的一些信息。然而，由於夾持力線208穿越最小夾持閾值216的時間隨著變壓器的不同而變化，這是由於其中的每天載荷周期、載荷的大小、環境條件、短路的嚴重程度、以及短路的數量，所以能夠知道重新擰緊變壓器繞組的適當的時間是適當地維護變壓器的有價值的信息。如上所述，如果重新擰緊進行得不夠快，則在故障時間228會發生災難性的故障。在包含可以提供有關變壓器繞組上的夾持力的實時信息的傳感器組件(如傳感器組件132)時，操作者可很容易地確定夾持力何時下降到最小夾持閾值216以下。在圖2B中，重新擰緊時間224可以發生在夾持力下降到最小夾持閾值216以下之前、同時、或一段時間後，在重新擰緊時間224，變壓器退出使用，變壓器繞組上的夾持力增加，變壓器再重新投入使用。如圖所示，因為絕緣材料的劣化，與重新擰緊時間224相關的重載荷值232可能不如預載荷值204 —樣高。
[0032]重新緊固後，絕緣材料的老化繼續沿著重載荷值線236，在例如，發生短路事件212E後，重載荷值線236在時間240再次穿越最小夾持力閾值216。在故障之前，在時間244，可再次嘗試重新擰緊或可退出變壓器使用，從而防止使用中斷。值得注意的是，變壓器的使用壽命延長了延伸時間248，延伸時間248示於圖2B中，作為時間244和228之間的差值(示為夾持力線208的虛線延伸)。像以前一樣，在現有技術的變壓器中，使得變壓器退出使用的選擇主要是基於變壓器已經使用的時間量或操作者可以等到變壓器報廢，從而從變壓器中提取出全部的使用壽命。然而，可在適當的時間，監測並預先移除根據本公開所構建的並因此包括如傳感器組件132的傳感器組件的變壓器，以便儘量減少由於變壓器故障所引起的配電幹擾，並降低所產生的成本(例如但不限於電力丟失的成本)、損失和系統中斷，以及由災難性的故障所引起的潛在破壞，例如但不限於火災、漏油、以及維護人員受傷。
[0033]圖3示出了用於使用監測系統監測變壓器(如變壓器100 (圖1))的示例性過程300，該監測系統可以包括傳感器組件132和基於夾持力值測量值向電網運營商提供指令的相關硬體和軟體。用於實現圖3中所示出的過程的軟體或固件指令可由計算系統400執行，計算系統400在以下圖4中進行詳細描述和示出。在步驟304中，對應於被施加到變壓器繞組上的壓力的預載荷夾持力值被記錄下來。通常情況下，在變壓器繞組組件被穩定在預定的絕緣幹度水平上後，通過使用液壓壓力和使用螺栓或楔塊固定端塊的位置，將預載荷夾持力設定於繞組內。當施加預載荷夾持力時確保繞組具有適當的乾燥度減輕了當變壓器隨後乾燥至現場較低的溼度水平時從最初的預載荷力的偏差。
[0034]在步驟308中，由傳感器組件，如傳感器組件132 (圖1和圖1A)對夾持力值進行測量。夾持力值的測量可以周期性地進行或連續地進行，以便可對事件(如短路)進行識別並記錄它們的嚴重程度和持續時間。
[0035]在步驟312中，確定夾持力值是否已超出了預載荷夾持力值的預定偏差參數。可選地或附加地，該過程也可監測在設定的時間段內發生的某些尺寸偏差。在這兩種情況中的任一情況下，如果沒有超過預定的偏差參數，則該過程返回到步驟308，在步驟308中進行夾持力的進一步的測量。如果超過了預定的參數，則該過程繼續至步驟316。
[0036]在步驟316中，對偏差的程度進行確定，這對於本實施例而言，是對於夾持力值是否大於最小允許夾持力(MPCF)—定百分比所進行的確定。如果夾持力值例如大於MPCF的115%，則可以說，發生了可接受的偏差。如果已經發生了這種類型的偏差，則這個過程可以繼續進行到步驟320，在步驟320中，該系統被置於「感知」狀態中，這指示對變壓器繞組施加了過量的夾持力，並且可能需要採取預防措施。將系統設置在「感知」狀態後，該過程返回到步驟308，以繼續測量夾持力值。如果偏差小於MPCF的115%，這指示已經發生了比較嚴重的偏差，則該過程繼續至步驟324。
[0037]在步驟324中，對夾持力值中的下降量D進行確定，因為不同的偏差量可能需要操作者進行不同的響應。根據下降的嚴重程度或操作者的期望，該系統可在步驟328中被置於「警示」狀態，或在步驟332中被置於「警報」狀態。「警示」狀態可以指示除其他事項外，應採取預防措施，如計劃進行變壓器的中斷，以便調整夾持力。「警報」狀態可以指示除其他事項外，夾持力值已降低到低於預定的水平和/或夾持力值中的顯著下降已經增加了當下一個短路事件發生時變壓器發生故障的概率。在過程300的當前實施例中，如果在步驟324中，D是在下界夾持力值Y和上界夾持力值Z之間，則該系統被設置為「警報」狀態。無論所使用的標準是怎樣的，在將系統置於一個狀態後，該過程就返回到步驟308以繼續測量在變壓器繞組上的夾持力值。
[0038]根據幾種不同的標準，該系統可被置於「警示」狀態中。在一個實施例中，如果測得的夾持力值已經下降到低於MPCF的某預定百分比，則該系統可在步驟328中被置於的「警示」狀態中。例如，當測得的夾持力值已降低到約小於MPCF的115%時，該系統可被置於「警示」狀態上。在另一個實施例中，如果，測得的夾持力值已經下降了 MPCF的預定值超過預定的時間段，則該系統可被置於「警示」狀態中。例如，如果在一個月的操作期間測得的夾持力值已經下降了約5%以上，則系統可被置於「警示」狀態中。值得注意的是，在後一種情況下，在相對較短的時間量內的急劇減小可向操作者提示由於短路故障可能已經發生夾持力的減小，並且可能合理的是進行進一步的調查，以確定繞組組件是否已經損壞。在又一個實施例中，如果位於變壓器內的任一傳感器測量到一夾持力值，該夾持力值小於任何繞組中的最大的測得夾持力值的一定量，則該系統可被置於「警示」狀態中。例如，如果位於變壓器內的任一傳感器測量到小於在任何繞組中的最大測得夾持力值的85%的夾持力值，則該系統可被置於「警示」狀態中。在圖3中所示的過程300的實施例中，如果D，即夾持力的下降，低於下界夾持力值Y，則該系統被設置到「警報」狀態。
[0039]該系統還可根據預定義的標準被置於「警報」狀態中。例如，如果夾持力值已經下降到等於或小於MPCF的水平，則該系統可被置於「警報」狀態中。在另一個實施例中，當在一段時間內內的夾持力值的下降超過一預定量時，該系統也可被置於「警報」的狀態中。
[0040]應當指出，對於計算機領域中的普通技術人員而言，將是明顯的是，可使用根據本說明書的教導進行編程的一個或多個機器(例如，被用於電子文檔的用戶計算設備的一個或多個計算設備、一個或多個伺服器設備，如文件伺服器)方便地實現本文所描述的過程300的各方面和實施例中的任何一個或多個。對於軟體領域的普通技術人員而言，將是明顯是的，用於實現過程300的適當的軟體編碼可很容易地由熟練的程式設計師根據本公開的教導進行準備。上面所討論的採用軟體和/或軟體模塊的力監測系統128的各方面和實現方式也可包括有助於實現軟體和/或軟體模塊的機器可執行指令的合適硬體。
[0041]這樣的軟體可以是採用一種機器可讀的存儲介質的電腦程式產品。機器可讀的存儲介質可以是能夠對由機器(例如，計算設備)執行的指令序列進行存儲和/或編碼並促使機器執行本文所述的方法和/或實施例中的任一項的任何介質。機器可讀存儲介質的例子包括，但不限於，磁碟(例如，傳統的軟盤、硬驅動盤)、光碟(例如，緻密盤「CD」，如可讀、可寫、和/或可重寫的⑶；數字視頻盤「DVD」，如可讀、可寫、和/或可重寫的DVD)、磁-光碟、只讀存儲器「ROM」設備、隨機存取存儲器「RAM」設備、磁卡、光卡、固態存儲器設備(例如，閃速存儲器)、EPROM、EEPR0M、以及它們的任意組合。如本文所用的機器可讀介質旨在包括單個介質以及物理上分離的媒介的集合，如，例如，緻密盤或與計算機存儲器組合的一個或多個硬碟驅動器的集合。如本文所用的機器可讀存儲介質中不包括信號。
[0042]這種軟體可還包括作為數據信號被攜帶在數據載體(如載波)上的信息(例如，數據)。例如，可包括作為被嵌入在數據載體中的攜帶數據的信號的機器可執行的信息，在數據載體中，信號對用於由機器(例如，計算設備)執行的指令序列或其一部分、以及導致機器執行本文中所描述的方法和/或實施例中的任何一個的任何相關的信息(例如，數據結構和數據)進行編碼。
[0043]計算設備的實施例包括，但不限於，電子書讀取設備、計算機工作站、終端計算機、伺服器計算機、手持式設備(例如，平板計算機、個人數字助理「PDA」、行動電話、智慧型電話等)、web應用、網絡路由器，網絡交換機、網橋、能夠執行指定由該機器要採取的行動作的指令序列的任何機器、以及它們的任意組合。在一個例子中，計算設備可包括信息亭和/或被包括在信息亭中。
[0044]圖4示出了在計算機系統400的示例性形式中的計算設備的一個實施例的圖解表示，在計算機系統400內，一組用於使控制系統(如圖1的監測系統128)執行本公開的方面和/或方法中的任何一項或多項的指令可以被執行。還可以設想，可採用多個計算設備來實現用於使得設備執行本公開的各方面和/或方法中的任何一個或多個的專門配置的指令集。計算機系統400包括通過總線412相互通信並與其它部件通信的處理器404和存儲器408。總線412可包括總線結構的幾種類型中的任何一種，這些類型包括但不限於使用各種總線體系結構中的任意一種的存儲器總線、存儲器控制器、外圍總線、本地總線、以及它們的任意組合。
[0045]存儲器408可包括各種組件(例如，機器可讀介質)，這包括但不限於隨機存取存儲器部件(例如，靜態RAM 「SRAM」、動態RAM 「DRAM」，等等)，只讀組件、以及它們的任意組合。在一個實施例中，基本的輸入/輸出系統416 (BIOS)可被存儲在存儲器408中，基本的輸入/輸出系統416 (BIOS)包括如在啟動過程中幫助在計算機系統400內的元件之間傳送信息的基礎例程。存儲器408還可包括實施本公開的各方面和/或方法中的任何一個或多個的(例如，被存儲在一個或多個機器可讀介質中的)指令(例如，軟體)420。在另一個例子中，存儲器408可還包括任何數量的程序模塊，這包括但不限於作業系統、一個或多個應用程式、其它程序模塊、程序數據、以及它們的任意組合。
[0046]計算機系統400也可包括存儲設備424。存儲設備(例如，存儲設備424)的例子包括但不限於用於從硬碟讀取和/或寫入到硬碟的硬碟驅動器、用於從可移動磁碟讀取和/或寫入到可移動磁碟的磁碟驅動器、用於從光介質(例如，⑶、DVD等)讀取和/或寫入到光介質的光碟驅動器、固態存儲設備、以及它們的任意組合。存儲設備424可通過適當的接口(圖中未示出)被連接到總線412上。示例接口包括但不限於SCS1、高級技術附件(ATA)、串行ATA、通用串行總線(USB)、IEEE1394 (火線)、以及它們的任何組合。在一個實施例中，存儲設備424 (或其一個或多個組件)可與計算機系統400可移除地接口連接(例如，通過外部埠連接器(圖中未示出))。特別地，存儲設備424和相關聯的機器可讀介質428可提供機器可讀指令、數據結構、程序模塊和/或計算機系統400的其他數據的非易失性和/或易失性的存儲。在一個例子中，軟體420可完全或部分地保存在機器可讀介質428內。在另一個例子中，軟體420可完全或部分地保存在處理器404內。
[0047]計算機系統400還可包括輸入設備432。在一個例子中，計算機系統400的用戶可通過輸入設備432將命令和/或其它信息輸入到計算機系統400內。輸入設備432的例子包括但不限於字母數字輸入設備(例如，鍵盤)、指向設備、操縱杆、遊戲手柄、音頻輸入設備(例如，麥克風、聲音響應系統等)、光標控制設備(例如，滑鼠)、觸摸板、光學掃描儀、視頻捕獲設備(例如，靜態攝像機、視頻攝像機)、觸控螢幕、以及它們的任意組合。輸入設備432可通過各種接口中的任何一種(未示出)被接口接到總線412，這些接口包括但不限於串行接口、並行接口、遊戲埠、USB接口、火線接口、到總線412的直接接口、以及它們的任意組合。輸入設備432可包括觸控螢幕界面，觸控螢幕界面可以是顯示器436的一部分或與顯示器436分離開，這在下面進行進一步討論。輸入設備432可被用作用戶選擇設備，用於選擇在如上所述的圖形界面中的一個或多個圖形表示。輸入設備432還可包括傳感器組件132，傳感器組件132提供對上述的夾持力值的測量。傳感器組件132的輸出可以被存儲例如在存儲設備424中，並且可以被處理器404進一步處理以提供例如隨時間變化的夾持力值的分析。
[0048]用戶也可通過存儲設備424 (例如，可移動盤驅動器、快閃記憶體驅動器等)和/或網絡接口設備440向計算機系統400輸入命令和/或其他信息。網絡接口設備(如網絡接口設備440)可被用於將計算機系統400連接到一個或多個不同的網絡(例如網絡444)上，以及與其相連的一個或多個遠程設備448上。網絡接口設備的例子包括但不限於網絡接口卡(例如，行動網路接口卡、LAN卡)、數據機、以及它們的任意組合。網絡的例子包括但不限於廣域網絡(例如，網際網路、企業網絡)、區域網(例如，與辦公室、建築物、校園或其他相對較小的地理空間相關聯的網絡)、電話網絡、與電話/語音供應商相關聯的數據網絡(例如，移動通信供應商數據和/或語音網絡)、兩個計算設備之間的直接連接、以及它們的任意組合。諸如網絡444的網絡可採用有線和/或無線的通信模式。一般而言，可使用任何網絡拓撲結構。可通過網絡接口設備440將信息(例如，數據、軟體420等)傳送到計算機系統400和/或從計算機系統400進行傳送。
[0049]計算機系統400還可包括視頻顯示適配器452，視頻顯示適配器452用於將可顯示的圖像傳送到顯示設備，例如顯示設備436上。顯示設備的例子包括但不限於液晶顯示器(IXD)、陰極射線管(CRT)、等離子顯示器、發光二極體(LED)顯示器、以及它們的任意組合。顯示適配器452和顯示設備436可與處理器404結合使用，以向用戶提供設施資源、地塊的位置、和/或地役的位置的圖形表示。除了顯示設備外，計算機系統400可包括一個或多個其它的外圍輸出設備，這包括但不限於音頻揚聲器、印表機、以及它們的任意組合。這樣的外圍輸出設備可通過外圍接口 456被連接到總線412上。外圍接口的例子包括但不限於串行埠、USB連接、火線連接、並行連接、以及它們的任意組合。[0050]示例性實施例已經如上進行了公開並在附圖中進行了說明。本領域技術人員將會理解，在不脫離本發明的精神和範圍的情況下，可對本文具體公開的內容作出各種變化、省略和補充。
【權利要求】
1.一種變壓器，包含: 被夾持的繞組組件，其包括: 第一端塊和第二端塊，其被設置在間隔開、相對的關係中； 至少一個繞組，其被設置在所述第一端塊和所述第二端塊之間； 多個絕緣構件，其被設置在所述第一端塊和所述第二端塊之間； 夾持組件，其用於在使所述第一端塊和所述第二端塊朝向彼此的方向上對所述第一端塊和所述第二端塊施加負荷，從而所述端塊向所述至少一個繞組和所述多個絕緣構件施加壓縮力；以及 載荷傳感構件，其包括光纖傳感器，所述載荷傳感構件與下列中的一項相鄰地設置以便受到所述壓縮力:(i)所述至少一個繞組，以及(ii)所述多個絕緣構件中的所述至少一個，其中，所述載荷傳感構件提供輸出信號，所述輸出信號包含有關所述壓縮力的大小的信肩、O
2.如權利要求1所述的變壓器，其中，所述載荷傳感構件還包括外殼，並且所述光纖傳感器被放置在所述外殼內。
3.如權利要求2所述的變壓器，其中，所述多個絕緣構件中的每一個具有第一寬度和第一高度，並且其中，所述外殼具有約等於所述第一寬度的第二寬度和約等於所述第一高度的第二高度。
4.如權利要求2所述的變壓器，其中，所述多個絕緣構件中的每一個具有第一壓縮率，並且其中，所述外殼具有小於所述第一壓縮率的第二壓縮率。
5.如權利要求2所述的變壓`器，其中，所述載荷傳感構件被配置為將光傳送入所述外殼內、接收來自所述外殼的經改變的光發射、並基於所傳送的光與所述經改變的光發射之間的差異產生所述輸出信號。
6.如權利要求1所述的變壓器，其中，所述載荷傳感構件被放置成與所述第一端塊和所述第二端塊中的至少一個相鄰。
7.如權利要求1所述的變壓器，其中，所述載荷傳感構件被放置為與所述至少一個繞組相鄰。
8.一種具有夾持組件的用於變壓器的夾持力傳感器，所述夾持組件包括第一端塊和第二端塊、多個繞組、以及具有第一壓縮率的多個絕緣構件，所述第一端塊和所述第二端塊、所述多個繞組和所述多個絕緣構件被布置成使得能夠施加壓縮力以沿著通過所述第一端塊和所述第二端塊、所述多個繞組、以及所述多個絕緣構件行進的軸線壓縮所述夾持組件，所述夾持力傳感器包含: 外殼，其限定一腔室，其中，所述外殼具有第一高度，所述第一高度與所述夾持組件內的所述多個絕緣構件中的一個或多個的高度實質上相同，進一步地，其中所述外殼具有小於所述第一壓縮率的第二壓縮率；以及 光纖傳感器，其被耦合到所述腔室。
9.根據權利要求8所述的夾持力傳感器，其中，所述光纖傳感器提供包含關於所述壓縮力的大小的信息的輸出信號。
10.根據權利要求8所述的夾持力傳感器，其中，所述外殼具有第一寬度，進一步地，其中，所述多個絕緣構件中的每一個具有約等於所述第一寬度的第二寬度和約等於所述第一高度的第二高度。
11.根據權利要求8所述的夾持力傳感器，其中，所述光纖傳感器被配置為將光傳送入所述外殼內、接收來自所述外殼的經改變的光發射、並基於所傳送的光與所述經改變的光發射之間的差異產生所述輸出信號。
12.根據權利要求8所述的夾持力傳感器，其中，所述光纖傳感器包括幹涉型光纖換能器。
13.一種用於取代變壓器內的多個絕緣構件中的一個或多個絕緣構件的夾持力傳感器，其中，所述多個絕緣構件中的每一個具有第一寬度，並且能夠在所述第一寬度上實質上均勻地傳送壓縮力，所述夾持力傳感器包含: 外殼，其限定一腔室，其中，所述外殼具有約等於所述第一寬度的第二寬度，使得所述外殼實質上均勻地將所述壓縮力傳送至所述多個絕緣構件中的至少一個；以及 光纖傳感器，其被放置在所述腔室中，以便確定所述腔室的形狀變化，其中，所述光纖傳感器傳送表示所述腔室的所述形狀變化的輸出信號。
14.根據權利要求13所述的夾持力傳感器，其中，所述多個絕緣構件中的每一個具有第一壓縮率，並且其中，所述外殼具有小於所述第一壓縮率的第二壓縮率。
15.根據權利要求13所述的夾持力傳感器，其中，所述多個絕緣構件中的每一個具有第一寬度和第一高度， 並且其中，所述外殼具有約等於所述第一寬度的第二寬度和約等於所述第一高度的第二高度。
16.根據權利要求13所述的夾持力傳感器，其中，所述光纖傳感器被配置為將光傳送入所述外殼內、接收來自所述外殼的經改變的光發射、並基於所傳送的光與所述經改變的光發射之間的差異產生所述輸出信號。
17.根據權利要求13所述的夾持力傳感器，其中，所述光纖傳感器包括幹涉型光纖換能器。
18.一種用於確定變壓器內的繞組的實時壓縮的方法，包含: 使用安裝在夾持組件中的夾持力傳感器測量被施加在所述夾持組件上的初始壓縮力； 確定壓縮力與所述初始壓縮力的差別；以及 基於壓縮力的所述差別指示所述夾持組件的狀態。
19.如權利要求18所述的方法,其中，所述確定是基於包含光纖傳感器的外殼的形狀變化。
20.如權利要求18所述的方法，其中，所述確定是在原位並且是在所述變壓器的操作過程中完成的。
21.根據權利要求18所述的方法，還包括確定壓縮力的變化的頻率並基於所述變化的頻率指示所述夾持組件的狀態。
22.一種變壓器監測系統，包含: 受到壓縮力壓縮的被夾持的繞組組件，所述被夾持的繞組組件包括: 多個絕緣構件，其徑向地被布置在所述被夾持的繞組組件內的多個平面上；以及載荷傳感構件，其具有光纖傳感器，所述載荷傳感構件被布置為與所述多個絕緣構件中的至少一個相鄰，以便受到所述壓縮力，其中，所述載荷傳感構件提供輸出信號，所述輸出信號包含有關所述壓縮力的大小的信息；以及 控制器，其被耦合到所述載荷傳感構件，並且被配置為: 接收所述輸出信號； 將所述信息與警報觸發器進行比較； 根據所述比較的結果，確 定所述被夾持的繞組組件的狀態。
【文檔編號】H01F27/40GK103620710SQ201180071427
【公開日】2014年3月5日 申請日期:2011年4月4日 優先權日:2011年4月4日
【發明者】大衛·J·伍德科克 申請人:魏德曼電氣技術公司