用于监测电力变压器等中的部件的系统和方法技术方案

本申请涉及一种电气系统，该电气系统包括被配置为将电气部件保持在内部容积内的外壳。在一个方面，电气系统是电力变压器。传感器被安装到外壳并且被配置为在电气系统的操作期间感测与一个或多个电气部件相关联的参数。包括通信单元和数据处理单元的控制系统可操作用于分析所感测的参数并将所感测的参数与预定最小阈值或预定最大阈值进行比较。

System and method for monitoring components in power transformers, etc

The present application relates to an electrical system comprising an enclosure configured to hold electrical components within an internal volume. On one hand, the electrical system is a power transformer. The sensor is mounted to the enclosure and configured to sense parameters associated with one or more electrical components during operation of the electrical system. A control system including a communication unit and a data processing unit may operate to analyze the sensed parameters and compare the sensed parameters with a predetermined minimum threshold or a predetermined maximum threshold.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于监测电力变压器等中的部件的系统和方法
本申请总体涉及电气外壳，诸如变压器，并且更具体地但不排他地涉及用于在操作期间监测和控制电气外壳的内部容积内的部件的系统。
技术介绍
用于发电、电力控制、电力传输和电力变压器等的电气外壳难以修理、运输和/或更换。现有技术的系统在操作期间具有关于内部机械和电气部件(诸如绕组、电缆、支撑件和连接器)的监测的某些不足。通常，当需要检查和/或维护时，电气外壳必须被离线和断电。这需要在检查员能够进入外壳中以检查或修理内部部件之前针对某些电气外壳(诸如电力变压器的那些电气外壳)排出绝缘流体。相对于某些应用，一些现有系统具有各种短处、弊端和缺点。因此，在该
中仍然需要进一步的贡献。
技术实现思路
本申请的一个实施例包括具有用于在操作期间监测内部部件的装置的变压器。其他实施例包括用于对配电和电力传输系统的电气装置内的内部部件进行实时监测和控制的方法的装置、系统、设备、硬件、方法和组合。根据本文提供的描述和附图，本申请的进一步的实施例、形式、特征、方面、益处和优点将变得清楚。附图说明在附图中，示出了结构实施例，连同以下提供的详细描述一起描述了具有用于检查变压器的内部容积内的部件的端口的变压器的示例性实施例。此外，在下面的附图和描述中，在整个附图和书面描述中分别用相同的附图标记指示相同的部件。除非相反地提供，否则附图未按比例绘制，并且为了便于说明，某些部分的比例已被扩大。图1是电力变压器的一个示例性实施例的立体视图；图2是图1的电力变压器的侧截面图；图3是具有传感器容器和控制处理单元的图1的变压器的立体视图；图4是连接到凹形盖的传感器容器的立体视图；图5是连接到平坦盖的容器的立体视图；图6描绘了可以与图1的电力变压器相关联的示例性传感器；图7a是由热传感器测量的空气中的热源的示例性热图像；图7b是具有标准的温度范围标度的、变压器绝缘介质中的热源的示例性热图像；以及图7c是具有经调整的温度范围标度的、变压器绝缘介质中的热源的示例性热图像。具体实施方式参考图1，描绘了以电力变压器10为形式的示例性电气外壳。应当理解，其他类型的电气装置可以与本申请的实施例一起使用。变压器10包括由界定内部容积的顶壁11、侧壁13和底壁15限定的罐12。罐12可以包含诸如介电流体的绝缘介质32、芯、以及由安装到芯的高压线圈绕组和低压线圈绕组形成的至少一个线圈组件。变压器10可以包括形成在顶壁11、侧壁13和底壁15中的至少一个壁中的端口20。端口20中的每个端口可以包括耦合到端口的可移除盖30。盖30可以被配置为在操作期间提供对位于内部容积中的部件的可视化和/或传感器接入，其中至少一个线圈被通电，并且产生经转换的电气输出。本申请考虑了类似或不同配置的一个或多个端口20。端口20可以被配置为当变压器10断电并且任何绝缘介质32已被排出或清除时，向/从变压器10的内部容积为检查员或维护工人提供进入和出口接入。端口20还被配置为在变压器10的操作期间提供对内部变压器部件和对应的盖30的检查接入。每个端口20设有适于便于传感器对内部容积的接入的盖30。在一些形式中，盖可以是透明的或半透明的，以与诸如相机的光学传感器兼容。在其它形式中，盖30可以包括与其它类型的传感器兼容的材料。例如，热或红外传感器可能需要允许某一期望波长或频率范围从它们中穿过的材料。在其它形式中，声学传感器可以需要具有特定材料刚度或其它所需材料性质的盖。在一些形式中，红外传感器可以与至少部分由玻璃纤维增强聚合物形成的盖30相邻定位和/或耦合到这种盖30，并且相机可以与至少部分地由诸如玻璃等的非晶形固体制成的盖30相邻定位和/或耦合到这种盖30。应当理解，本文描述的方法和系统不限于电力变压器，而是相反，可以在操作期间与可以被流体填充或可以不被流体填充的任何电气装置一起使用。根据应用，示例性变压器10可以是电力变压器、并联电抗器或变电站配电变压器，并且可以是单相或多相的，例如三相。变压器10在变压器10的输出处将经转换的电力提供给电网或负载。变压器10可以是升压或降压变压器10，并且对应的电压和电流根据应用而增加或减小。在一些实施例中，变压器10可以包括用于保持提供给内部容积的介电流体的油枕(conservator)22、用于在操作期间冷却变压器10的散热器18、以及高压和低压套管14、16。应当理解的是，在其他实施例中，变压器10可以不包括在绝缘介质32的顶层与罐12的顶壁之间的油枕22或气体空间。现在参考图2，示例性端口20位于罐12的侧壁中，可以提供对变压器10的物理和传感器接入。可移除盖30可以耦合到端口20，以提供对变压器10的一个或多个内部部件34的传感器接入。作为示例而非限制，内部部件34可以包括线圈绕组、电缆、抽头变换器、支撑结构、抽头板连接、到对应线圈绕组的高压和低压引线连接、跨接电缆连接和压接或焖烧的(braised)电气连接。变压器10在配备有安装在罐10中或安装到罐10的“有载”或“负载”抽头变换器(未示出)时，可以具有端口20和被定位成接近抽头变换器的对应的盖30，以便于传感器接入。有载抽头变换器可以包括含有绝缘介质32的罐。在本申请的一种形式中，本文所述的声学、光学和热传感器51、52、53(参见图6)中的任何一种可以用于监测抽头变换器的操作。本领域普通技术人员将认识到，在初级绕组连接到电压源并且次级绕组连接到负载时，有载抽头变换器切换抽头之间的连接以控制输出电压。现在参考图3，变压器10可以包括被配置为附接到盖30或端口20的容器100。在一种形式中，容器100可以包括管状主体和相对端壁。在一些实施例中，相对端壁中的一个端壁可以是盖30。容器100可以形成为任何形状，只要接触端口20的端壁30能够与端口20分离即可。可移除盖30和容器100可以至少部分地由透明、半透明或以足以便于多种传感器类型(诸如光学传感器52和热成像传感器53)的测量或感测接入的其他方式的材料形成，这些传感器类型通过端口20和/或盖30测量内部部件的性质。当变压器10操作时，影响变压器内部部件的热点、局部放电和其它问题可以是容易检测的，而在变压器断电之后这样的问题可能不是可检测地。控制系统101可以可操作地连接到一个或多个传感器，以便提供由传感器收集的数据的实时收集和分析。当所测量或所感测的参数超过预定的最大阈值或低于预定的最小阈值时，控制系统101可以提供警告信号或关闭电气装置的部分的操作。如图4所示，靠近端口20的可移除盖30或容器100的端壁可以具有相对于所安装的传感器的凹形形状。凹形盖30有利于更宽的视角，使得内部容积的附加部分可以被传感器观察或以其他方式感测。当盖30被形成为凹形时，盖30为接近于盖30安装的(多个)传感器提供观察包封40。凹形盖30的一部分可以延伸到气体空间和绝缘介质32中，然而，在一些实施例中，位于观察包封40内的传感器保持与绝缘介质32分离。在一个实施例中，凹形盖30是提供多本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种变压器，包括：/n罐，具有限定内部容积的一个或多个壁；/n至少一个电气线圈、芯和绝缘介质，设置在所述罐的所述内部容积内；/n端口，与所述壁中的一个或多个壁耦合，以提供对所述内部容积的接入；以及/n至少一个传感器，接近所述端口耦合到所述罐，所述传感器可操作以在所述至少一个电气线圈通电时获得所述内部容积内的部件中的至少一个部件的特性值。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20161231 US 62/441,2231.一种变压器，包括：
罐，具有限定内部容积的一个或多个壁；
至少一个电气线圈、芯和绝缘介质，设置在所述罐的所述内部容积内；
端口，与所述壁中的一个或多个壁耦合，以提供对所述内部容积的接入；以及
至少一个传感器，接近所述端口耦合到所述罐，所述传感器可操作以在所述至少一个电气线圈通电时获得所述内部容积内的部件中的至少一个部件的特性值。


2.根据权利要求1所述的变压器，还包括：盖，由被配置为允许所述至少一个传感器通过其接收所感测的参数的材料形成。


3.根据权利要求2所述的变压器，其中所述盖是至少部分透明的。


4.根据权利要求2所述的变压器，其中所述至少一个传感器被安装到所述盖的外部部分，并且在没有与所述罐的所述内部容积物理接触的情况下操作。


5.根据权利要求1所述的变压器，其中所述至少一个传感器是以下各项中的一项：光学传感器、热传感器、气体计、电导率计、光纤气体计和/或总溶解固体传感器。


6.根据权利要求2所述的变压器，其中所述传感器被安装到所述盖的内部部分，并且在与所述罐的所述内部容积物理接触的情况下操作。


7.根据权利要求2所述的变压器，其中所述盖相对于所述至少一个传感器在形状上是凹形的。


8.根据权利要求1所述的变压器，还包括：控制系统，与所述至少一个传感器电气连通。


9.根据权利要求8所述的变压器，其中所述控制系统被配置为：分析由所述至少一个传感器获得的测量参数的感测值。


10.根据权利要求9所述的变压器，其中所述测量参数包括以下各项中的一项或多项：温度、压力、振动、材料成分和光学图像。


11.根据权利要求9所述的变压器，其中控制系统被配置为：当所述感测值超过最大预定阈值或低于最小预定阈值时，传输警告信号和/或切断到所述变压器的电力。


12.一种电气系统，包括：
外壳，被配置为将电气部件保持在内部容积内；
传感器，安装到所述外壳，所述传感器被配置为在操作期间感测与一个或多个电气部件相关联的参数；以及
控制系统，包括通信单元和数据处理单元，所述数据处理单元可操作以用于分析所感测的参数、并且将所感测的参数与预定最小阈值或预定最大阈值进行比较。


13.根据权利要求12所述的系统，还包括：
至少一个接入端口，被连接到所述外壳；以及
容器，可移除地附接到所述接入端口。


14.根据权利要求13所述的系统，其中所述容器还包括邻近于所述接入端口定位的至少一个端壁，所述端壁被配置为提供对所述内部容积的传感器接入。


15.根据权利要求13所述的系统，其中所述传感器、所述通信单元和所述数据处理单元被定位在所述容器内。


16.根据权利要求12所述的系统，其中所述控制系统可操作以在所感测的参数超过预定最大值或低于预定最小值时发送警告信号和/或关闭到所述电气系统的电力。


17.根据权利要求12所述的系统，其中所述传感器提供绝缘介质中的电气部件的热图像。


18.根据权利要求14所述的系统，其中所述至少一个端壁相对于所述传感器的位置在形状上是凹形的。


19.根据权利要求12所述的系统，其中所述传感器延伸到所述外壳的所述内部容积中。


20.根据权利要求12所述的系统，其中所述传感器包括以下各项中的至少一项：热测量、声学测量和/或光学测量。


21....

【专利技术属性】
技术研发人员：G·张，J·斯托皮斯，G·F·罗萨诺，冯晓鸣，L·V·凯姆，C·斯蒂杰迈尔，
申请(专利权)人：ABB瑞士股份有限公司，
类型：发明
国别省市：瑞士;CH