用于监测变压器老化的夹持力传感器组件的制作方法

用于监测变压器老化的夹持力传感器组件的制作方法
【专利摘要】一种用于变压器的夹持力传感器组件包括设置在壳体内的至少一个传感器。传感器组件的设计和配置是这样的，使得其精确地测量置于绕组上的夹持力值，而不会不利地影响变压器的操作，并具有在变压器内的电和热变化下继续操作的能力。该传感器组件可以包括将压力均匀地分布在包含传感器的壳体上的载荷构件。传感器的输出可以向操作者指示变压器绕组所经历的压力变化的程度。该输出可以与一个过程耦合在一起,通过该过程可容易地评估变压器的损坏或变压器故障的可能性。
【专利说明】用于监测变压器老化的夹持力传感器组件
发明领域
[0001]本发明总体上涉及变压器领域。特别地，本发明是针对用于监测变压器老化的夹持力传感器组件。
[0002]背景
[0003]电力变压器采用刚性夹持系统来将变压器绕组压缩到指定的预载荷值，以便减轻故障期间的绕组位移。然而，在制造之后，变压器绕组上的压力通常会下降，这是因为在用于构造变压器的材料中发生了变化。具体而言，位于变压器中的绕组之间或成套的绕组之间的纤维素绝缘垫片，随着时间的推移，水汽、温度和故障引起的机械应力通常会造成的纤维素绝缘垫片的老化发生。这些因素可能降低变压器承受短路事件的能力。虽然一般持续时间较短，但是短路故障可以导致绕组中施加高的轴向和径向力，导致变压器承受未来应力的能力下降。为了对改变的纤维素绝缘材料的几何结构和相应的变压器绕组上的压力的下降进行补偿，可在变压器的定期检修中重新拧紧夹持系统。然而，由于变压器的操作历史在很大程度上是未知的，有计划的维护可能会进行得太晚，从而造成灾难性的故障以及配电的问题。或者，维护可能进行得太早，从而导致过量的维护成本。
【发明内容】

[0004]在一个实施例中，本公开的变压器包含被夹持的绕组组件，该被夹持的绕组组件包括:第一端块和第二端块，其被设置成间隔开的、相对的关系中；至少一个绕组，其被设置在第一端块和第二端块之间；多个绝缘构件，其被设置在第一端块和第二端块之间?’夹持组件，其用于使第一端块和第二端块朝向彼此地对这二者施加负荷，从而端块向至少一个绕组和多个绝缘构件施加压缩力；以及载荷传感构件，其包括光纤传感器，该载荷传感构件与下列中的一个相邻地设置以便受到压缩力:(i )至少一个绕组，以及(ii )多个绝缘构件中的至少一个，其中，载荷传感构件提供输出信号，该输出信号包含有关压缩力的大小的信息。
[0005]在另一个实施例中，描述了一种夹持力传感器，用于变压器中使用的夹持力传感器具有夹持组件，该夹持组件包括第一端块和第二端块、多个绕组、以及具有第一压缩率的多个绝缘构件，该第一端块和第二端块、多个绕组和多个绝缘构件被布置成使得可以施加压缩力以沿着通过第一端块和第二端块、多个绕组、以及多个绝缘构件行进的轴线压缩夹持组件，该夹持力传感器包含:外壳，该外壳限定一腔室，其中，该外壳具有第一高度，该第一高度与夹持组件内的多个绝缘构件中的一个或多个的高度大致相同，进一步地，其中该外壳具有小于第一压缩率的第二压缩率；以及光纤传感器，其被耦合到该腔室。
[0006]在又一实施例中，本公开包括一种夹持力传感器，该夹持力传感器用于更换变压器内的多个绝缘构件中的一个或多个，其中，多个绝缘构件中的每一个具有第一宽度，并且能够实质上均匀地在第一宽度上传送压缩力，该夹持力传感器包括:外壳，其限定一腔室，其中，该外壳具有约等于第一宽度的第二宽度，使得外壳实质上均匀地将压缩力传送至多个绝缘构件中的至少一个；以及光纤传感器，其定位在腔室内，以便确定腔室的形状变化，其中，该光纤传感器传送表示腔室的形状变化的输出信号。
[0007]本公开的另一个方面是一种确定变压器内的绕组的实时压缩的方法，该方法包含:使用安装在夹持组件内的夹持力传感器测量施加在夹持组件上的初始压缩力；根据初始压缩力，确定压缩力差别；以及基于该压缩力差别，指示夹持组件的状态。
[0008]本公开的又一个方面是一种变压器监测系统，其包含受到压缩力压缩的被夹持的绕组组件，该被夹持的绕组组件包括:多个绝缘构件，其径向地被布置在被夹持的绕组组件内的多个平面上；以及载荷传感构件，其具有光纤传感器，该载荷传感构件与多个绝缘构件中的至少一个相邻地设置，以便受到压缩力，其中，载荷传感构件提供输出信号，该输出信号包含有关压缩力的大小的信息；以及控制器，其被耦合到载荷传感构件上，并且被配置为:接收输出信号；将该信息与警报触发器进行比较；根据该比较结果，确定被夹持的绕组组件的状态。
【专利附图】

【附图说明】
[0009]出于为了说明本发明的目的，附图示出了本发明的一个或多个实施例的各个方面。然而，应当理解，本发明并不限于附图中所示的精确的布置和手段，其中:
[0010]图1是根据本发明的一个实施例的以横截面图示出的变压器箱内包含的变压器的一部分的示意性侧视图；
[0011]图1A是图1中所示的变压器的一部分的示意性侧视图，示出了变压器的一些内部部件；
[0012]图2A是例示出根据本发明的一个实施例的变压器的操作生命周期的图表；
[0013]图2B是类似于图2A中所示的图表的图表，不同的是它描绘出了重新拧紧后的变压器的操作生命周期；
[0014]图3是一个框图，描绘出了根据本发明的一个实施例的用于对来自夹持力传感器的信息进行评估的软件程序中所使用的步骤；
[0015]图4是根据本发明的一个实施例的计算环境的框图。
【具体实施方式】
[0016]现在参照附图，图1和图1A示出了根据本发明的某些方面的示例性变压器100的一部分。一般而言，变压器100是一种用于将功率从第一电压转换到第二电压的设备。在“升压”变压器的情况下，第二电压高于第一电压，而在“降压”变压器的情况下，第二电压低于第一电压。一般来说，变压器100内的至少一些部件在预定量的力下被夹持在一起，以便在变压器的使用寿命期间稳定这些部件。正如下面更充分地讨论的，变压器100包括对沿变压器的纵向轴线置于变压器的部件上的夹持压力的被感测到的减少或增加进行直接测量并与设施或其他实体进行电子通信所必要的部件。该信息可用于确定变压器100在它的生命周期中处于何处、其当前和过去的操作经历，以及是否应以最大限度地减少操作风险、避免与强制停电相关的成本、并增加变压器的使用寿命的方式采取预防或纠正措施。
[0017]如图1所示，示例性的变压器100包括变压器箱104，绕组组件108定位于变压器箱104中。变压器箱104是典型的水密闭容器，在变压器100的某些实施例中盛装一种液体(未示出)，如矿物油，该液体适于在变压器的操作过程中散热和减轻水向绕组组件108的迁移。
[0018]绕组组件108包括一对端块112，即，端块112A、112B，多个绕组116和多个绝缘组件120设置在端块之间。端块112AU12B以相对的关系被放置并且其尺寸和配置被设置成沿变压器100的纵向轴线121均匀地分布来自夹持组件122的夹持力(下面更充分地讨论)。绕组116通常围绕磁芯(图中未示出)的至少一部分而形成，并包括多匝金属导体，例如铜或铝。每个绕组116可以圆盘、螺旋或分层模式、或本领域中已知的其他缠绕模式缠绕在磁芯周围。每个绕组116可被一个或多个径向布置并周向间隔开的绝缘组件120分隔开。
[0019]绝缘组件120可包括堆叠在彼此顶部的一个或多个绝缘板124。绝缘组件120的尺寸和配置被设置成以便有助于夹持力从端块112A通过绕组116分布到端块112B。绝缘组件120还提供了绕组116之间的介电距离以防止短路，以便在随机(非自发)短路事件期间和由于随着时间的推移，由诸如热量、水分和氧气进入的影响所加速的垫片绝缘组件的自发老化期间，维持绕组组件108的机械完整性，并提供绕组之间的路径，该路径允许足够量的油流通并从绕组中带走热量。绝缘组件120通常围绕绕组116的圆周等距隔开，并从变压器100的中心沿径向延伸。在图1的示例性变压器100中，六个绝缘组件120位于各绕组116之间并间隔开约60度(图1示出了这些绝缘组件中的三个，即组件120AU20B和120C)。本领域的普通技术人员将会理解，可以对绝缘组件120的数量和定位进行选择，以适当地在整个绕组组件108上分布夹持力。
[0020]绝缘板124常常由纤维素构成，并且当被放置在油浴中时通常能够吸收油。绝缘板124也可以是纤维复合材料，具有纤维增强材料、芳族聚酰胺纤维、聚合物和添加剂的组合物，这可能会给绝缘板带来优越的耐腐蚀性、耐化学品性和耐高温性。在一个实施例中，每个绝缘组件120包括超过约12个绝缘板124。在另一个实施例中，每个绝缘组件120包括少于约16个绝缘板124。在又一个实施例中，绝缘组件120包括一定数目的绝缘板124,其数目足以防止变压器100在预期范围之内的故障事件期间发生短路。
[0021]现在参照图1和图1A，示例性的变压器100还包括至少一个力监测系统128 (下面参考图3和图4被更充分地描述)，该力监测系统128包括传感器组件132，该传感器组件132取代了绝缘组件120中的多个绝缘板124中的一个或多个。在一个示例性实施例中，传感器组件132包括传感器136 (以下更充分地描述),传感器136设置在壳体140内，壳体140由一对载荷构件144例如，144AU44AB (最清楚地见于图1A中)所环绕。在本实施例中，壳体140具有这样的配置，该配置由与其所取代的绝缘板124相同或相似的材料所选择和形成，以便维持在整个变压器100中全部的绝缘板124的总体的压缩或膨胀特性。在其它实施例中，提供具有与绝缘板124的压缩特性有所不同的压缩特性的壳体140可能是可取的。示例性的壳体140的尺寸和配置被设置成以便防止应力集中在绕组组件108的一部分。此外，示例性的壳体140被设计和配置成避免使用那些在壳体中使用有可能产生空隙或不一致的材料或粘接剂，从而改变绝缘板124的压缩特性。
[0022]载荷构件144A和144B的尺寸和配置被设置成在壳体140上提供大致均匀的载荷。当无载荷构件144A-B时，在壳体140内包含传感器136可能产生紧邻载荷较低区域的局部高载荷区域，这可能会在示例性变压器100的使用寿命期间产生压缩蠕变。在使用载荷构件144A-B时,载荷构件144A-B可由具有适于由变压器100所包括的介电性能的相对不可压缩的材料(如玻璃或陶瓷)所构造成。如图1A所示，构件144A和144B可分别包括实质上平面的接触面145A和145B，接触面145A和145B的尺寸和构造可被设置成以便在壳体140上均匀地分布压力。如同壳体140 —样，载荷构件144A-B通常由在使用中不产生载荷构件(包括它们各自的表面145A和145B)中的空隙或不一致的材料或粘合剂制成。
[0023]载荷构件144A-B与放置于载荷构件之间的壳体140 —起形成外壳146,在一个实施例中，外壳146与绝缘板124相比具有更少的压缩率。在本实施例中，壳体140限定在外壳146中的腔室用于接收传感器136。外壳146可被放置在端板112A-B之间的不同位置处。如图1和图1A所示，外壳146可被放置在堆叠的绝缘板124中。外壳可具有等于堆叠中的一个绝缘板124的厚度的厚度，或者可具有相当于几个绝缘板的厚度的厚度，如图1和图1A所示。在一些实施例中，选择外壳146的厚度、宽度和长度与选择绝缘板124的厚度、宽度和长度实质上相同将是可取的。在其它实施例中，可能可取的是，使外壳146的厚度与绝缘板124的厚度实质上相同，但是宽度或长度稍大于或小于绝缘板的相当尺寸。
[0024]当传感器136被安装在变压器(如变压器100)中时，传感器136被设计成用来测量施加在绕组组件116上的夹持力。传感器136被选择成与绕组组件108中的其他部件机械、热和介电地兼容，以便使得其能够在变压器100中通常遇到的电气和温度条件下起作用。例如，在如上所述的变压器100的示例性实施例中，传感器136在被浸溃在变压器箱104内所含的液体中时将起作用。此外，传感器136被设计成在变压器的使用寿命期间以及在电气故障期间预期的温度下起作用。传感器136提供输出信号，在输出信号中包含有关传感器受到的夹持力的大小的信息。根据所使用的传感器的性质，来自传感器136的输出信号可以是模拟的或数字的，并且可以是电、光、磁或其他的信号类型。
[0025]在一个示例性的实施例中，并且参照图1A，传感器136可以是光纤传感器148。通过测量在壳体140内的输入光的变化(如强度、相位、偏振、干涉、行进距离、或频谱)，光纤传感器148能够精确地测量被施加在绕组116上的力的变化。光纤传感器148可使用被置于壳体140内的一个或多个光纤来测量被施加到绕组组件108上的预载荷力中的压力变化。光纤传感器148通常是由至少两个部分构成，光纤换能器(图中未示出)和信号调节器(图中未不出)，光纤换能器有时被称为光纤探头或光纤探头。光纤换能器包含一种光学设备，该光学设备对于被施加在壳体140上的压力的物理大小敏感。信号调节器具有多种功能。它用于将光注入到光纤中、接收通过光纤传回的修改后的光信号、并可处理修改后的光信号以及将结果转换成压力测量值或可选地转换成与参考压力的压力差。光纤传感器148能够测量壳体140内的反射光的强度，这是通过测量光路长度的变化，或测量以上提及的其他光学特性进行的，这些光学特性可以被参考以便与壳体140的压力引起的偏转成比例，从而指示壳体上的实际压力。在这种情况下，壳体140具有反射出用于由光纤传感器148进行测量的光的能力，或可含有适合与光纤传感器一起使用的隔膜(未不出)。在一个实施例中，壳体140的尺寸变化造成了当从壳体140反射后，从发送光纤被传送到接收光纤的光信号的变化，这些变化表示壳体上的压力变化。光纤传感器148可以通过延伸穿过变压器箱104中的密封孔160的连接线缆156被连接到计算机系统。
[0026]返回到图1，光纤传感器148可被包括在绝缘组件120中的一个或多个内，这些绝缘组件120位于变压器100内的同一平面上，例如，平面152上。例如，在一个实施例中，光纤传感器148可被嵌入到平面152上彼此等距离隔开的绝缘组件120A-C中的每一个中。每个光纤传感器148测量在其径向位置处的力，并且平均的测得的载荷力可以由计算机系统导出(在下面更详细地描述)并被提供给操作者，或者每个位置处的力可以被分别地提供给操作者。在本实施例中，光纤传感器148除了对绕组上的夹持力的下降进行识别以外，还可以协助确定在短路事件期间一个或多个绕组是否已经发生移位。例如，如果短路事件后，由一个或多个光纤传感器148所提供的的压力测量值在平面152的一个区域中比在其他区域中大，这将指示在绕组116中的非均匀移位。该非均匀移位可以被传送给操作者进行评估。包含传感器136允许在变压器100的使用之前和使用期间在变压器100上执行一些可能的诊断测量。例如，除了其他的以外，传感器136能够:a)确认在变压器制造商处的预载荷压力，b)监测在运输至安装现场的过程中的预载荷压力，c)确认在安装现场的预载荷压力，d)确认在变压器内从相位到相位的预载荷压力，e)确认在变压器的启动过程中的预载荷压力，f)确认在预载荷压力极限上的上升速率，g)对预载荷压力降低中的变化进行跟踪和制图，h)识别由短路事件引起的预载荷压力中的变化，i)测量变压器所经历的短路的幅度，j)预测变压器故障的风险，k)建议操作者对变压器进行修理，I)跟踪短路事件的数量，m)确定变压器的干燥下限，或n)重置在变压器的维护操作期间的预载荷压力。此外，虽然示出传感器组件132是在两个绕组116之间(图1和图1A)，但是该传感器组件(带或不带载荷构件144)可被插入在绕组和其中一个端板112之间。
[0027]在可选的实施例中，变压器100可包括与传感器组件132相接合的额外传感器(图中未示出)，该额外传感器采取的形式是薄膜应变计、金属载荷单元、或压敏电阻泡沫。虽然因为这些传感器可能是介电不接受的或可能会破坏绕组组件中的电场，所以上述的传感器在绕组组件108内可具有有限的适用性，但是这些可选的传感器可以被用在邻近端板112处(在电场以外)，并且从而当与传感器组件132相结合时提供额外的信息。
[0028]在使用中，传感器组件132提供与绕组组件108的条件有关以及因此与变压器100的条件有关的及时和可动作的信息。应当理解的是，虽然在一些实施例中，对传感器组件132的输出进行审阅并采取动作完全是基于其提供的信息(如下面更充分描述的)，但在可选的实施例中，从传感器组件接收到的信息可与其他的测量值相结合，这些其他的测量值例如但不限于绕组温度、油温度、振动、和局部放电起始电平。
[0029]现在回到图2A，图表200显示了变压器(如变压器100)的随着时间推移的绕组夹持力中的典型变化。正如前面提到的，当对变压器的组件进行组装时，施加预载荷夹持力，该预载荷夹持力由时间等于0时的预载荷值204所表示。一旦变压器投入使用，变压器的材料并且特别是绝缘材料就开始老化。老化造成在变压器绕组上的夹持力的减小，并且由夹持力线208所表示。一般而言,夹持力线208在变压器的整个寿命期间可以具有相对恒定的斜率。然而，夹持力中的急剧下降是由短路事件212A-D所造成的，这些短路事件212A-D通常是但不完全是由变压器外部的事件引起的。例如，动物入侵、雷电、树木倒塌在电线上等可引起造成变压器100内的短路事件如短路事件212A的电气系统故障。故障的幅度和持续时间(和因此变压器100的损坏的等级)至少部分是受电气系统的阻抗、故障的位置、和电气系统从故障中恢复的能力所控制的。短路事件212可以在严重程度和数量上有所不同，从而可以发生比在图表200中所示的变压器绕组上的夹持力减小得更大或更小。
[0030]随着时间的推移，在变压器绕组上的夹持力减小到低于最小夹持力阈值216。最小夹持阈值216是预定的夹持力值，在该点变压器承受短路事件并保持使用的能力大大减小。在图表200中所示的示例性的变压器生命周期中，变压器能够在短路事件212C后继续提供使用，但在遇到短路事件212D时不能使用。
[0031]图2B示出了其中包括重新拧紧时间224的图表220。在重新拧紧时间224重新拧紧(也称为重新夹持或重新载荷)变压器绕组有助于延长变压器的使用寿命，因为施加到变压器绕组上的夹持力增加至高于最低夹持力值216。对于现有技术的变压器，重新拧紧时间224将主要是基于变压器已经使用的时间长度和与变压器的已知操作条件相关的可能的一些信息。然而，由于夹持力线208穿越最小夹持阈值216的时间随着变压器的不同而变化，这是由于其中的每天载荷周期、载荷的大小、环境条件、短路的严重程度、以及短路的数量，所以能够知道重新拧紧变压器绕组的适当的时间是适当地维护变压器的有价值的信息。如上所述，如果重新拧紧进行得不够快，则在故障时间228会发生灾难性的故障。在包含可以提供有关变压器绕组上的夹持力的实时信息的传感器组件(如传感器组件132)时，操作者可很容易地确定夹持力何时下降到最小夹持阈值216以下。在图2B中，重新拧紧时间224可以发生在夹持力下降到最小夹持阈值216以下之前、同时、或一段时间后，在重新拧紧时间224，变压器退出使用，变压器绕组上的夹持力增加，变压器再重新投入使用。如图所示，因为绝缘材料的劣化，与重新拧紧时间224相关的重载荷值232可能不如预载荷值204 —样高。
[0032]重新紧固后，绝缘材料的老化继续沿着重载荷值线236，在例如，发生短路事件212E后，重载荷值线236在时间240再次穿越最小夹持力阈值216。在故障之前，在时间244，可再次尝试重新拧紧或可退出变压器使用，从而防止使用中断。值得注意的是，变压器的使用寿命延长了延伸时间248，延伸时间248示于图2B中，作为时间244和228之间的差值(示为夹持力线208的虚线延伸)。像以前一样，在现有技术的变压器中，使得变压器退出使用的选择主要是基于变压器已经使用的时间量或操作者可以等到变压器报废，从而从变压器中提取出全部的使用寿命。然而，可在适当的时间，监测并预先移除根据本公开所构建的并因此包括如传感器组件132的传感器组件的变压器，以便尽量减少由于变压器故障所引起的配电干扰，并降低所产生的成本(例如但不限于电力丢失的成本)、损失和系统中断，以及由灾难性的故障所引起的潜在破坏，例如但不限于火灾、漏油、以及维护人员受伤。
[0033]图3示出了用于使用监测系统监测变压器(如变压器100 (图1))的示例性过程300，该监测系统可以包括传感器组件132和基于夹持力值测量值向电网运营商提供指令的相关硬件和软件。用于实现图3中所示出的过程的软件或固件指令可由计算系统400执行，计算系统400在以下图4中进行详细描述和示出。在步骤304中，对应于被施加到变压器绕组上的压力的预载荷夹持力值被记录下来。通常情况下，在变压器绕组组件被稳定在预定的绝缘干度水平上后，通过使用液压压力和使用螺栓或楔块固定端块的位置，将预载荷夹持力设定于绕组内。当施加预载荷夹持力时确保绕组具有适当的干燥度减轻了当变压器随后干燥至现场较低的湿度水平时从最初的预载荷力的偏差。
[0034]在步骤308中，由传感器组件，如传感器组件132 (图1和图1A)对夹持力值进行测量。夹持力值的测量可以周期性地进行或连续地进行，以便可对事件(如短路)进行识别并记录它们的严重程度和持续时间。
[0035]在步骤312中，确定夹持力值是否已超出了预载荷夹持力值的预定偏差参数。可选地或附加地，该过程也可监测在设定的时间段内发生的某些尺寸偏差。在这两种情况中的任一情况下，如果没有超过预定的偏差参数，则该过程返回到步骤308，在步骤308中进行夹持力的进一步的测量。如果超过了预定的参数，则该过程继续至步骤316。
[0036]在步骤316中，对偏差的程度进行确定，这对于本实施例而言，是对于夹持力值是否大于最小允许夹持力(MPCF)—定百分比所进行的确定。如果夹持力值例如大于MPCF的115%，则可以说，发生了可接受的偏差。如果已经发生了这种类型的偏差，则这个过程可以继续进行到步骤320，在步骤320中，该系统被置于“感知”状态中，这指示对变压器绕组施加了过量的夹持力，并且可能需要采取预防措施。将系统设置在“感知”状态后，该过程返回到步骤308，以继续测量夹持力值。如果偏差小于MPCF的115%，这指示已经发生了比较严重的偏差，则该过程继续至步骤324。
[0037]在步骤324中，对夹持力值中的下降量D进行确定，因为不同的偏差量可能需要操作者进行不同的响应。根据下降的严重程度或操作者的期望，该系统可在步骤328中被置于“警示”状态，或在步骤332中被置于“警报”状态。“警示”状态可以指示除其他事项外，应采取预防措施，如计划进行变压器的中断，以便调整夹持力。“警报”状态可以指示除其他事项外，夹持力值已降低到低于预定的水平和/或夹持力值中的显著下降已经增加了当下一个短路事件发生时变压器发生故障的概率。在过程300的当前实施例中，如果在步骤324中，D是在下界夹持力值Y和上界夹持力值Z之间，则该系统被设置为“警报”状态。无论所使用的标准是怎样的，在将系统置于一个状态后，该过程就返回到步骤308以继续测量在变压器绕组上的夹持力值。
[0038]根据几种不同的标准，该系统可被置于“警示”状态中。在一个实施例中，如果测得的夹持力值已经下降到低于MPCF的某预定百分比，则该系统可在步骤328中被置于的“警示”状态中。例如，当测得的夹持力值已降低到约小于MPCF的115%时，该系统可被置于“警示”状态上。在另一个实施例中，如果，测得的夹持力值已经下降了 MPCF的预定值超过预定的时间段，则该系统可被置于“警示”状态中。例如，如果在一个月的操作期间测得的夹持力值已经下降了约5%以上，则系统可被置于“警示”状态中。值得注意的是，在后一种情况下，在相对较短的时间量内的急剧减小可向操作者提示由于短路故障可能已经发生夹持力的减小，并且可能合理的是进行进一步的调查，以确定绕组组件是否已经损坏。在又一个实施例中，如果位于变压器内的任一传感器测量到一夹持力值，该夹持力值小于任何绕组中的最大的测得夹持力值的一定量，则该系统可被置于“警示”状态中。例如，如果位于变压器内的任一传感器测量到小于在任何绕组中的最大测得夹持力值的85%的夹持力值，则该系统可被置于“警示”状态中。在图3中所示的过程300的实施例中，如果D，即夹持力的下降，低于下界夹持力值Y，则该系统被设置到“警报”状态。
[0039]该系统还可根据预定义的标准被置于“警报”状态中。例如，如果夹持力值已经下降到等于或小于MPCF的水平，则该系统可被置于“警报”状态中。在另一个实施例中，当在一段时间内内的夹持力值的下降超过一预定量时，该系统也可被置于“警报”的状态中。
[0040]应当指出，对于计算机领域中的普通技术人员而言，将是明显的是，可使用根据本说明书的教导进行编程的一个或多个机器(例如，被用于电子文档的用户计算设备的一个或多个计算设备、一个或多个服务器设备，如文件服务器)方便地实现本文所描述的过程300的各方面和实施例中的任何一个或多个。对于软件领域的普通技术人员而言，将是明显是的，用于实现过程300的适当的软件编码可很容易地由熟练的程序员根据本公开的教导进行准备。上面所讨论的采用软件和/或软件模块的力监测系统128的各方面和实现方式也可包括有助于实现软件和/或软件模块的机器可执行指令的合适硬件。
[0041]这样的软件可以是采用一种机器可读的存储介质的计算机程序产品。机器可读的存储介质可以是能够对由机器(例如，计算设备)执行的指令序列进行存储和/或编码并促使机器执行本文所述的方法和/或实施例中的任一项的任何介质。机器可读存储介质的例子包括，但不限于，磁盘(例如，传统的软盘、硬驱动盘)、光盘(例如，致密盘“CD”，如可读、可写、和/或可重写的⑶；数字视频盘“DVD”，如可读、可写、和/或可重写的DVD)、磁-光盘、只读存储器“ROM”设备、随机存取存储器“RAM”设备、磁卡、光卡、固态存储器设备(例如，闪速存储器)、EPROM、EEPR0M、以及它们的任意组合。如本文所用的机器可读介质旨在包括单个介质以及物理上分离的媒介的集合，如，例如，致密盘或与计算机存储器组合的一个或多个硬盘驱动器的集合。如本文所用的机器可读存储介质中不包括信号。
[0042]这种软件可还包括作为数据信号被携带在数据载体(如载波)上的信息(例如，数据)。例如，可包括作为被嵌入在数据载体中的携带数据的信号的机器可执行的信息，在数据载体中，信号对用于由机器(例如，计算设备)执行的指令序列或其一部分、以及导致机器执行本文中所描述的方法和/或实施例中的任何一个的任何相关的信息(例如，数据结构和数据)进行编码。
[0043]计算设备的实施例包括，但不限于，电子书读取设备、计算机工作站、终端计算机、服务器计算机、手持式设备(例如，平板计算机、个人数字助理“PDA”、移动电话、智能电话等)、web应用、网络路由器，网络交换机、网桥、能够执行指定由该机器要采取的行动作的指令序列的任何机器、以及它们的任意组合。在一个例子中，计算设备可包括信息亭和/或被包括在信息亭中。
[0044]图4示出了在计算机系统400的示例性形式中的计算设备的一个实施例的图解表示，在计算机系统400内，一组用于使控制系统(如图1的监测系统128)执行本公开的方面和/或方法中的任何一项或多项的指令可以被执行。还可以设想，可采用多个计算设备来实现用于使得设备执行本公开的各方面和/或方法中的任何一个或多个的专门配置的指令集。计算机系统400包括通过总线412相互通信并与其它部件通信的处理器404和存储器408。总线412可包括总线结构的几种类型中的任何一种，这些类型包括但不限于使用各种总线体系结构中的任意一种的存储器总线、存储器控制器、外围总线、本地总线、以及它们的任意组合。
[0045]存储器408可包括各种组件(例如，机器可读介质)，这包括但不限于随机存取存储器部件(例如，静态RAM “SRAM”、动态RAM “DRAM”，等等)，只读组件、以及它们的任意组合。在一个实施例中，基本的输入/输出系统416 (BIOS)可被存储在存储器408中，基本的输入/输出系统416 (BIOS)包括如在启动过程中帮助在计算机系统400内的元件之间传送信息的基础例程。存储器408还可包括实施本公开的各方面和/或方法中的任何一个或多个的(例如，被存储在一个或多个机器可读介质中的)指令(例如，软件)420。在另一个例子中，存储器408可还包括任何数量的程序模块，这包括但不限于操作系统、一个或多个应用程序、其它程序模块、程序数据、以及它们的任意组合。
[0046]计算机系统400也可包括存储设备424。存储设备(例如，存储设备424)的例子包括但不限于用于从硬盘读取和/或写入到硬盘的硬盘驱动器、用于从可移动磁盘读取和/或写入到可移动磁盘的磁盘驱动器、用于从光介质(例如，⑶、DVD等)读取和/或写入到光介质的光盘驱动器、固态存储设备、以及它们的任意组合。存储设备424可通过适当的接口(图中未示出)被连接到总线412上。示例接口包括但不限于SCS1、高级技术附件(ATA)、串行ATA、通用串行总线(USB)、IEEE1394 (火线)、以及它们的任何组合。在一个实施例中，存储设备424 (或其一个或多个组件)可与计算机系统400可移除地接口连接(例如，通过外部端口连接器(图中未示出))。特别地，存储设备424和相关联的机器可读介质428可提供机器可读指令、数据结构、程序模块和/或计算机系统400的其他数据的非易失性和/或易失性的存储。在一个例子中，软件420可完全或部分地保存在机器可读介质428内。在另一个例子中，软件420可完全或部分地保存在处理器404内。
[0047]计算机系统400还可包括输入设备432。在一个例子中，计算机系统400的用户可通过输入设备432将命令和/或其它信息输入到计算机系统400内。输入设备432的例子包括但不限于字母数字输入设备(例如，键盘)、指向设备、操纵杆、游戏手柄、音频输入设备(例如，麦克风、声音响应系统等)、光标控制设备(例如，鼠标)、触摸板、光学扫描仪、视频捕获设备(例如，静态摄像机、视频摄像机)、触摸屏、以及它们的任意组合。输入设备432可通过各种接口中的任何一种(未示出)被接口接到总线412，这些接口包括但不限于串行接口、并行接口、游戏端口、USB接口、火线接口、到总线412的直接接口、以及它们的任意组合。输入设备432可包括触摸屏界面，触摸屏界面可以是显示器436的一部分或与显示器436分离开，这在下面进行进一步讨论。输入设备432可被用作用户选择设备，用于选择在如上所述的图形界面中的一个或多个图形表示。输入设备432还可包括传感器组件132，传感器组件132提供对上述的夹持力值的测量。传感器组件132的输出可以被存储例如在存储设备424中，并且可以被处理器404进一步处理以提供例如随时间变化的夹持力值的分析。
[0048]用户也可通过存储设备424 (例如，可移动盘驱动器、闪存驱动器等)和/或网络接口设备440向计算机系统400输入命令和/或其他信息。网络接口设备(如网络接口设备440)可被用于将计算机系统400连接到一个或多个不同的网络(例如网络444)上，以及与其相连的一个或多个远程设备448上。网络接口设备的例子包括但不限于网络接口卡(例如，移动网络接口卡、LAN卡)、调制解调器、以及它们的任意组合。网络的例子包括但不限于广域网络(例如，因特网、企业网络)、局域网(例如，与办公室、建筑物、校园或其他相对较小的地理空间相关联的网络)、电话网络、与电话/语音供应商相关联的数据网络(例如，移动通信供应商数据和/或语音网络)、两个计算设备之间的直接连接、以及它们的任意组合。诸如网络444的网络可采用有线和/或无线的通信模式。一般而言，可使用任何网络拓扑结构。可通过网络接口设备440将信息(例如，数据、软件420等)传送到计算机系统400和/或从计算机系统400进行传送。
[0049]计算机系统400还可包括视频显示适配器452，视频显示适配器452用于将可显示的图像传送到显示设备，例如显示设备436上。显示设备的例子包括但不限于液晶显示器(IXD)、阴极射线管(CRT)、等离子显示器、发光二极管(LED)显示器、以及它们的任意组合。显示适配器452和显示设备436可与处理器404结合使用，以向用户提供设施资源、地块的位置、和/或地役的位置的图形表示。除了显示设备外，计算机系统400可包括一个或多个其它的外围输出设备，这包括但不限于音频扬声器、打印机、以及它们的任意组合。这样的外围输出设备可通过外围接口 456被连接到总线412上。外围接口的例子包括但不限于串行端口、USB连接、火线连接、并行连接、以及它们的任意组合。[0050]示例性实施例已经如上进行了公开并在附图中进行了说明。本领域技术人员将会理解，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，可对本文具体公开的内容作出各种变化、省略和补充。
【权利要求】
1.一种变压器，包含: 被夹持的绕组组件，其包括: 第一端块和第二端块，其被设置在间隔开、相对的关系中； 至少一个绕组，其被设置在所述第一端块和所述第二端块之间； 多个绝缘构件，其被设置在所述第一端块和所述第二端块之间； 夹持组件，其用于在使所述第一端块和所述第二端块朝向彼此的方向上对所述第一端块和所述第二端块施加负荷，从而所述端块向所述至少一个绕组和所述多个绝缘构件施加压缩力；以及 载荷传感构件，其包括光纤传感器，所述载荷传感构件与下列中的一项相邻地设置以便受到所述压缩力:(i)所述至少一个绕组，以及(ii)所述多个绝缘构件中的所述至少一个，其中，所述载荷传感构件提供输出信号，所述输出信号包含有关所述压缩力的大小的信肩、O
2.如权利要求1所述的变压器，其中，所述载荷传感构件还包括外壳，并且所述光纤传感器被放置在所述外壳内。
3.如权利要求2所述的变压器，其中，所述多个绝缘构件中的每一个具有第一宽度和第一高度，并且其中，所述外壳具有约等于所述第一宽度的第二宽度和约等于所述第一高度的第二高度。
4.如权利要求2所述的变压器，其中，所述多个绝缘构件中的每一个具有第一压缩率，并且其中，所述外壳具有小于所述第一压缩率的第二压缩率。
5.如权利要求2所述的变压`器，其中，所述载荷传感构件被配置为将光传送入所述外壳内、接收来自所述外壳的经改变的光发射、并基于所传送的光与所述经改变的光发射之间的差异产生所述输出信号。
6.如权利要求1所述的变压器，其中，所述载荷传感构件被放置成与所述第一端块和所述第二端块中的至少一个相邻。
7.如权利要求1所述的变压器，其中，所述载荷传感构件被放置为与所述至少一个绕组相邻。
8.一种具有夹持组件的用于变压器的夹持力传感器，所述夹持组件包括第一端块和第二端块、多个绕组、以及具有第一压缩率的多个绝缘构件，所述第一端块和所述第二端块、所述多个绕组和所述多个绝缘构件被布置成使得能够施加压缩力以沿着通过所述第一端块和所述第二端块、所述多个绕组、以及所述多个绝缘构件行进的轴线压缩所述夹持组件，所述夹持力传感器包含: 外壳，其限定一腔室，其中，所述外壳具有第一高度，所述第一高度与所述夹持组件内的所述多个绝缘构件中的一个或多个的高度实质上相同，进一步地，其中所述外壳具有小于所述第一压缩率的第二压缩率；以及 光纤传感器，其被耦合到所述腔室。
9.根据权利要求8所述的夹持力传感器，其中，所述光纤传感器提供包含关于所述压缩力的大小的信息的输出信号。
10.根据权利要求8所述的夹持力传感器，其中，所述外壳具有第一宽度，进一步地，其中，所述多个绝缘构件中的每一个具有约等于所述第一宽度的第二宽度和约等于所述第一高度的第二高度。
11.根据权利要求8所述的夹持力传感器，其中，所述光纤传感器被配置为将光传送入所述外壳内、接收来自所述外壳的经改变的光发射、并基于所传送的光与所述经改变的光发射之间的差异产生所述输出信号。
12.根据权利要求8所述的夹持力传感器，其中，所述光纤传感器包括干涉型光纤换能器。
13.一种用于取代变压器内的多个绝缘构件中的一个或多个绝缘构件的夹持力传感器，其中，所述多个绝缘构件中的每一个具有第一宽度，并且能够在所述第一宽度上实质上均匀地传送压缩力，所述夹持力传感器包含: 外壳，其限定一腔室，其中，所述外壳具有约等于所述第一宽度的第二宽度，使得所述外壳实质上均匀地将所述压缩力传送至所述多个绝缘构件中的至少一个；以及 光纤传感器，其被放置在所述腔室中，以便确定所述腔室的形状变化，其中，所述光纤传感器传送表示所述腔室的所述形状变化的输出信号。
14.根据权利要求13所述的夹持力传感器，其中，所述多个绝缘构件中的每一个具有第一压缩率，并且其中，所述外壳具有小于所述第一压缩率的第二压缩率。
15.根据权利要求13所述的夹持力传感器，其中，所述多个绝缘构件中的每一个具有第一宽度和第一高度， 并且其中，所述外壳具有约等于所述第一宽度的第二宽度和约等于所述第一高度的第二高度。
16.根据权利要求13所述的夹持力传感器，其中，所述光纤传感器被配置为将光传送入所述外壳内、接收来自所述外壳的经改变的光发射、并基于所传送的光与所述经改变的光发射之间的差异产生所述输出信号。
17.根据权利要求13所述的夹持力传感器，其中，所述光纤传感器包括干涉型光纤换能器。
18.一种用于确定变压器内的绕组的实时压缩的方法，包含: 使用安装在夹持组件中的夹持力传感器测量被施加在所述夹持组件上的初始压缩力； 确定压缩力与所述初始压缩力的差别；以及 基于压缩力的所述差别指示所述夹持组件的状态。
19.如权利要求18所述的方法,其中，所述确定是基于包含光纤传感器的外壳的形状变化。
20.如权利要求18所述的方法，其中，所述确定是在原位并且是在所述变压器的操作过程中完成的。
21.根据权利要求18所述的方法，还包括确定压缩力的变化的频率并基于所述变化的频率指示所述夹持组件的状态。
22.一种变压器监测系统，包含: 受到压缩力压缩的被夹持的绕组组件，所述被夹持的绕组组件包括: 多个绝缘构件，其径向地被布置在所述被夹持的绕组组件内的多个平面上；以及载荷传感构件，其具有光纤传感器，所述载荷传感构件被布置为与所述多个绝缘构件中的至少一个相邻，以便受到所述压缩力，其中，所述载荷传感构件提供输出信号，所述输出信号包含有关所述压缩力的大小的信息；以及 控制器，其被耦合到所述载荷传感构件，并且被配置为: 接收所述输出信号； 将所述信息与警报触发器进行比较； 根据所述比较的结果，确 定所述被夹持的绕组组件的状态。
【文档编号】H01F27/40GK103620710SQ201180071427
【公开日】2014年3月5日 申请日期:2011年4月4日 优先权日:2011年4月4日
【发明者】大卫·J·伍德科克 申请人:魏德曼电气技术公司