可监测在运变压器所受短路力的在线监测系统的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种可监测在运变压器所受短路力的在线监测系统，该系统内变压器的低压线圈内侧壁设第一绝缘撑条，低压线圈外侧壁设第二绝缘撑条，变压器的油箱壁内侧壁设绝缘支撑杆，该绝缘支撑杆的一端与油箱壁内侧壁固定连接，变压器的铁心与第一绝缘撑条之间设第一辐向压力传感模块，变压器的高压线圈内侧壁与第二绝缘撑条之间设第二辐向压力传感模块，高压线圈外侧壁与绝缘支撑杆的另一端之间设第三辐向压力传感模块，第一辐向压力传感模块、第二辐向压力传感模块、第三辐向压力传感模块的信号输出端连接计算机。本发明相较传统的理论计算获取变压器内部压力的方法，具有更强的时效性和准确性，有利于技术人员对变压器的维护。
【专利说明】可监测在运变压器所受短路力的在线监测系统
【技术领域】
[0001]本发明涉及输变电设备中变压器智能检测【技术领域】，具体涉及一种可监测在运变压器所受短路力的在线监测系统。
【背景技术】
[0002]随着电力系统容量的扩大，变压器承受电力系统短路的运行条件更加苛刻。电力系统普遍对变压器耐受短路的能力提出了具体的要求，如进行短路试验和审查变压器线圈耐受短路能力的计算报告等。由于变压器短路试验周期长、费用高，且一些超大容量变压器的短路试验在现有条件下很难完成，因此绝大多数变压器只能通过计算来考核其耐受短路的能力。但是由于变压器运行环境复杂，理论计算方法很难准确的得到变压器在短路过程中实际受到的冲击力。并且，理论计算结果的时效性差，不能实时反映变压器在短路过程中实际受到的冲击力。
[0003]参考文献:国家标准《GB1094.5-2008电力变压器第5部分承受短路的能力》，详细阐述了对变压器承受短路能力的理论评估方法，也是变压器短路能力校核应遵循和采用的方法。
【发明内容】
[0004]本发明的目的就是要提供一种可监测在运变压器所受短路力的在线监测系统，该装置可以在变压器运行期间实时监测变压器绕组、铁心、夹件等装置的受力情况，当变压器受到短路冲击时，该系统可以实时准确的反映出内部的受力情况，可以为运维人员判断变压器内部受损提出判断依据。
[0005]为实现此目的，本发明所设计的可监测在运变压器所受短路力的在线监测系统，其特征在于:所述系统包括变压器、第一辐向压力传感模块、第二辐向压力传感模块、第三辐向压力传感模块和计算机，其中，所述变压器的低压线圈内侧壁设有第一绝缘撑条，低压线圈外侧壁设有第二绝缘撑条，所述变压器的油箱壁内侧壁设有绝缘支撑杆，该绝缘支撑杆的一端与油箱壁内侧壁固定连接，所述变压器的铁心与第一绝缘撑条之间设有第一辐向压力传感模块，所述变压器的高压线圈内侧壁与第二绝缘撑条之间设有第二辐向压力传感模块，所述高压线圈外侧壁与绝缘支撑杆的另一端之间设有第三辐向压力传感模块，所述第一辐向压力传感模块、第二辐向压力传感模块、第三辐向压力传感模块的信号输出端连接计算机的信号输入端。
[0006]上述技术方案中，还包括第一轴向压力传感模块、第二轴向压力传感模块、设置在低压线圈顶部的低压线圈压板和设置在高压线圈顶部的高压线圈压板，其中，所述第一轴向压力传感模块设置在低压线圈顶部与低压线圈压板之间，所述第二轴向压力传感模块设置在高压线圈顶部与高压线圈压板之间；所述低压线圈压板、第一轴向压力传感模块和低压线圈之间具有预紧力，所述高压线圈压板、第二轴向压力传感模块和高压线圈之间也具有预紧力；所述第一轴向压力传感模块和第二轴向压力传感模块的信号输出端连接计算机的信号输入端。
[0007]本发明通过在变压器内设置第一辐向压力传感模块、第二辐向压力传感模块、第三福向压力传感模块、第一轴向压力传感模块和第二轴向压力传感模块，使得发明可以在变压器运行期间实时准确的监测变压器绕组、铁心、夹件等装置的受力情况，当变压器受到短路冲击时，本发明可以实时准确的反映出变压器内部的受力情况，可以为运维人员判断变压器内部受损提出判断依据。本发明相较传统的理论计算获取变压器内部压力的方法，具有更强的时效性和准确性，有利于技术人员对变压器的维护，增加了变压器的使用寿命。
【专利附图】
【附图说明】[0008]图1为本发明的结构示意图；
[0009]图2为本发明中压力传感模块的原理框图；
[0010]其中，I—变压器、1.1—铁心、1.2—低压线圈、1.3 —闻压线圈、1.4一油箱壁、2—第一辐向压力传感模块、3—第二辐向压力传感模块、4 一第三辐向压力传感模块、5—计算机、6—第一绝缘撑条、7—第二绝缘撑条、8—绝缘支撑杆、9 一第一轴向压力传感模块、10—第二轴向压力传感模块、11一低压线圈压板、12—高压线圈压板、13—压力传感器、14一放大器、15—可调电阻、16—电源、17—压力传感模块安装孔、18—信号输出单兀、19一第 ^扣、20—第二卡扣。
【具体实施方式】
[0011]以下结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明:
[0012]图1所示的可监测在运变压器所受短路力的在线监测系统，所述系统包括变压器1、第一辐向压力传感模块2、第二辐向压力传感模块3、第三辐向压力传感模块4和计算机5，其中，所述变压器I的低压线圈1.2内侧壁设有第一绝缘撑条6，低压线圈1.2外侧壁设有第二绝缘撑条7，所述变压器I的油箱壁1.4内侧壁设有绝缘支撑杆8，该绝缘支撑杆8的一端与油箱壁1.4内侧壁固定连接，所述变压器I的铁心1.1与第一绝缘撑条6之间设有第一辐向压力传感模块2，所述变压器I的高压线圈1.3内侧壁与第二绝缘撑条7之间设有第二辐向压力传感模块3，所述高压线圈1.3外侧壁与绝缘支撑杆8的另一端之间设有第三辐向压力传感模块4，所述第一辐向压力传感模块2、第二辐向压力传感模块3、第三辐向压力传感模块4的信号输出端连接计算机5的信号输入端。
[0013]上述技术方案中，还包括第一轴向压力传感模块9、第二轴向压力传感模块10、设置在低压线圈1.2顶部的低压线圈压板11和设置在高压线圈1.3顶部的高压线圈压板12，其中，所述第一轴向压力传感模块9设置在低压线圈1.2顶部与低压线圈压板11之间，所述第二轴向压力传感模块10设置在高压线圈1.3顶部与高压线圈压板12之间；所述低压线圈压板11、第一轴向压力传感模块9和低压线圈1.2之间具有预紧力，所述高压线圈压板12、第二轴向压力传感模块10和高压线圈1.3之间也具有预紧力；所述第一轴向压力传感模块9和第二轴向压力传感模块10的信号输出端连接计算机5的信号输入端。上述低压线圈1.2、低压线圈压板11和第一轴向压力传感模块9之间刚性连接，上述高压线圈1.3、高压线圈压板12和第二轴向压力传感模块10之间也为刚性连接。这种设置可以良好的测量变压器线圈在经受短路冲击的过程中，线圈所承受的轴向短路力。[0014]上述技术方案中，所述第一福向压力传感模块2、第二福向压力传感模块3、第三辐向压力传感模块4、第一轴向压力传感模块9和第二轴向压力传感模块10均为绝缘型薄片式压力传感器。该绝缘型薄片式压力传感器质地较软，不会对变压器I的绝缘性能造成影响。
[0015]上述技术方案中，如图2所示，所述第一辐向压力传感模块2、第二辐向压力传感模块3、第三辐向压力传感模块4、第一轴向压力传感模块9和第二轴向压力传感模块10均包括压力传感器13、放大器14、可调电阻15和信号输出单元18，其中，压力传感器13的信号输出端连接放大器14的信号输入端，放大器14的信号输出端通过信号输出单元18连接计算机5，所述放大器14的正极电源端通过可调电阻15连接电源16正极，放大器14的负极电源端连接电源16负极。所述电源16为非共地的双路独立±5V电源，电源16正极提供+5V电源，电源16负极提供-5V电源。本发明中压力传感模块使用双路独立±5V电源供电(非共地)，可保证有更好的线性，如另一路负电源也使用的是+5V电源，只要把接线倒过来接电源正负极就可以了(等同于-5V)，传感器两端可以任意接线，不分正负，信号由放大器14处理后通过信号输出单元18输出，并将其传送至计算机5中，其中通讯协议可以使用现今比较常规的通讯协议。
[0016]上述技术方案中，所述第一绝缘撑条6和第二绝缘撑条7上均开设有压力传感模块安装孔17，所述第一辐向压力传感模块2安装在第一绝缘撑条6的压力传感模块安装孔17内；所述第二辐向压力传感模块3安装在第二绝缘撑条7的压力传感模块安装孔17内。
[0017]上述技术方案中，所述油箱壁1.4、绝缘支撑杆8、第三辐向压力传感模块4和高压线圈1.3之间具有预紧力；低压线圈1.2、第二绝缘撑条7、第二辐向压力传感模块3和高压线圈1.3之间具有预紧力；所述低压线圈1.2、第一绝缘撑条6、第一辐向压力传感模块2和铁心1.1之间具有预紧力；所述低压线圈压板11、第一轴向压力传感模块9和低压线圈1.2之间的预紧力保证第一轴向压力传感模块9自身固定即可；这是由于在变压器承受短路冲击力时，其力的作用方向往往是轴向向上的，因此变压器在制作过程中会用压板对变压器绕组进行预紧，该预紧力就监测变压器所承受短路冲击力而言，已经足够，因此不需要再添加其他预紧力，所述高压线圈压板12、第二轴向压力传感模块10和高压线圈1.3之间的预紧力范围保证第二轴向压力传感模块10自身固定即可。
[0018]上述技术方案中，所述低压线圈1.2顶部设有第一卡扣19，所述低压线圈压板11通过第一卡扣19安装在低压线圈1.2顶部；所述高压线圈1.3顶部设有第二卡扣20，所述高压线圈压板12通过第二卡扣20安装在高压线圈1.3顶部。这种卡扣式安装结构能提供上述低压线圈压板11、第一轴向压力传感模块9和低压线圈1.2之间的预紧力，以及高压线圈压板12、第二轴向压力传感模块10和高压线圈1.3之间的预紧力。
[0019]上述技术方案中，所述低压线圈1.2、第一绝缘撑条6、第一辐向压力传感模块2和铁心1.1之间的预紧力等于发生短路时低压线圈1.2向内的最大短路冲击力；这是由于如果不施加预紧力，在线圈承受辐向向内的短路冲击力时，传感器会由于位置处于线圈外部而无法监测线圈的受力情况，现阶段有大量研究绕组在短路冲击时，绕组受力情况，并有很多研究可以计算短路冲击时，绕组所承受的最大冲击力，因此完全可以在传感器与线圈之间施加足够的预紧力。所述低压线圈1.2、第二绝缘撑条7、第二辐向压力传感模块3和高压线圈1.3之间的预紧力等于发生短路时高压线圈1.3向内的最大短路冲击力；所述油箱壁1.4、绝缘支撑杆8、第三辐向压力传感模块4和高压线圈1.3之间的预紧力等于发生短路时闻压线圈1.3向内的最大短路冲击力。
[0020]由于在线圈经历短路冲击力时，线圈可能受到一个向内压缩的短路力，如果安装传感器时，未留有一定量的预紧力，可能使得传感器在线圈向内压缩时，毫无反应。
[0021]当变压器I发生短路事故时，第一辐向压力传感模块2感应低压线圈1.2向内的压力变化，并传输给计算机5 ;第二辐向压力传感模块3感应高压线圈1.3向内及低压线圈
1.2向外的压力变化，并传输给计算机5 ;第三辐向压力传感模块4感应高压线圈1.3向外的压力变化，并传输给计算机5 ;第一轴向压力传感模块9感应低压线圈压板11轴向的压力变化，并传输给计算机5 ;第二轴向压力传感模块10感应高压线圈压板12轴向的压力变化，并传输给计算机5。上述压力变化数据为运维人员判断变压器内部受损提出判断依据。
[0022]本说明书未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。
【权利要求】
1. 一种可监测在运变压器所受短路力的在线监测系统，其特征在于:所述系统包括变压器(I)、第一辐向压力传感模块(2)、第二辐向压力传感模块(3)、第三辐向压力传感模块(4)和计算机(5)，其中，所述变压器(I)的低压线圈(1.2)内侧壁设有第一绝缘撑条(6)，低压线圈(1.2)外侧壁设有第二绝缘撑条(7)，所述变压器(I)的油箱壁(1.4)内侧壁设有绝缘支撑杆(8)，该绝缘支撑杆(8)的一端与油箱壁(1.4)内侧壁固定连接，所述变压器(I)的铁心(1.1)与第一绝缘撑条(6)之间设有第一辐向压力传感模块(2)，所述变压器(I)的高压线圈(1.3)内侧壁与第二绝缘撑条(7)之间设有第二辐向压力传感模块(3)，所述高压线圈(1.3)外侧壁与绝缘支撑杆(8)的另一端之间设有第三辐向压力传感模块(4)，所述第一福向压力传感模块(2)、第二福向压力传感模块(3)、第三福向压力传感模块(4)的信号输出端连接计算机(5)的信号输入端。
2.根据权利要求1所述的可监测在运变压器所受短路力的在线监测系统，其特征在于:还包括第一轴向压力传感模块(9)、第二轴向压力传感模块(10)、设置在低压线圈(1.2)顶部的低压线圈压板(11)和设置在高压线圈(1.3)顶部的高压线圈压板(12)，其中，所述第一轴向压力传感模块(9)设置在低压线圈(1.2)顶部与低压线圈压板(11)之间，所述第二轴向压力传感模块(10)设置在高压线圈(1.3)顶部与高压线圈压板(12)之间；所述低压线圈压板(11)、第一轴向压力传感模块(9)和低压线圈(1.2)之间具有预紧力，所述高压线圈压板(12)、第二轴向压力传感模块(10)和高压线圈(1.3)之间也具有预紧力；所述第一轴向压力传感模块(9)和第二轴向压力传感模块(10)的信号输出端连接计算机(5)的信号输入端。
3.根据权利要求2所述的可监测在运变压器所受短路力的在线监测系统，其特征在于:所述第一福向压力传感模块(2)、第二福向压力传感模块(3)、第三福向压力传感模块(4)、第一轴向压力传感模块(9)和第二轴向压力传感模块(10)均为绝缘型薄片式压力传感器。
4.根据权利要求2所述的可监测在运变压器所受短路力的在线监测系统，其特征在于:所述第一福向压力传感模块(2)、第二福向压力传感模块(3)、第三福向压力传感模块(4)、第一轴向压力传感模块(9)和第二轴向压力传感模块(10)均包括压力传感器(13)、放大器(14)、可调电阻(15)和信号输出单元(18)，其中，压力传感器(13)的信号输出端连接放大器(14)的信号输入端，放大器(14)的信号输出端通过信号输出单元(18)连接计算机(5)，所述放大器(14)的正极电源端通过可调电阻(15)连接电源(16)正极，放大器(14)的负极电源端连接电源(16)负极。
5.根据权利要求1所述的可监测在运变压器所受短路力的在线监测系统，其特征在于:所述第一绝缘撑条(6)和第二绝缘撑条(7)上均开设有压力传感模块安装孔(17)，所述第一辐向压力传感模块(2)安装在第一绝缘撑条(6)的压力传感模块安装孔(17)内；所述第二辐向压力传感模块(3)安装在第二绝缘撑条(7)的压力传感模块安装孔(17)内。
6.根据权利要求4所述的可监测在运变压器所受短路力的在线监测系统，其特征在于:所述电源(16)为非共地的双路独立±5V电源，电源(16)正极提供+5V电源，电源(16)负极提供-5V电源。
7.根据权利要求2所述的可监测在运变压器所受短路力的在线监测系统，其特征在于:所述油箱壁(1.4)、绝缘支撑杆(8)、第三辐向压力传感模块(4)和高压线圈(1.3)之间具有预紧力；低压线圈(1.2)、第二绝缘撑条(7)、第二辐向压力传感模块(3)和高压线圈(1.3)之间具有预紧力；所述低压线圈(1.2)、第一绝缘撑条(6)、第一辐向压力传感模块(2)和铁心(1.1)之间具有预紧力；所述低压线圈压板(11)、第一轴向压力传感模块(9)和低压线圈(L2)之间的预紧力保证第一轴向压力传感模块(9)自身固定即可；所述高压线圈压板(12)、第二轴向压力传感模块(10)和高压线圈(1.3)之间的预紧力范围保证第二轴向压力传感模块(10)自身固定即可。
8.根据权利要求2所述的可监测在运变压器所受短路力的在线监测系统，其特征在于:所述低压线圈(1.2)顶部设有第一卡扣(19)，所述低压线圈压板(11)通过第一卡扣(19)安装在低压线圈(1.2)顶部；所述高压线圈(1.3)顶部设有第二卡扣(20)，所述高压线圈压板(12)通过第二卡扣(20)安装在高压线圈(1.3)顶部。
9.根据权利要求7所述的可监测在运变压器所受短路力的在线监测系统，其特征在于:所述低压线圈(1.2)、第一绝缘撑条(6)、第一辐向压力传感模块(2)和铁心(1.1)之间的预紧力等于发生短路时低压线圈(1.2)向内的最大短路冲击力；所述低压线圈(1.2)、第二绝缘撑条(7)、第二辐向压力传感模块(3)和高压线圈(1.3)之间的预紧力等于发生短路时高压线圈(1.3)向内的最大短路冲击力；所述油箱壁(1.4)、绝缘支撑杆(8)、第三辐向压力传感模块(4)和高压线圈(1.3)之间的预紧力等于发生短路时高压线圈(1.3)向内的最大短路 冲击力。
【文档编号】G01L5/00GK103529352SQ201310519930
【公开日】2014年1月22日 申请日期:2013年10月29日 优先权日:2013年10月29日
【发明者】王珊珊, 梁嗣元, 詹浩, 宋友, 杜振波 申请人:国家电网公司, 国网电力科学研究院武汉南瑞有限责任公司