[发明专利]用于监测和诊断变压器健康的系统和方法

说明书

本发明提供监测和诊断变压器健康，其中电流感测元件(110，130)和溶解气体分析(DGA)设备(170)连接到所述变压器(120)和诊断设备(175)。所述诊断设备(175)可以配置成通过至少部分基于从所述电流感测元件(110，130)接收的电流值执行电流量分析来检测所述变压器中的穿越故障。所述诊断设备还可以使用由所述DGA设备(170)提供的DGA数据来检测所述变压器(120)中的异常气体相关条件。可以由所述诊断设备(175)发送基于所述变压器健康数据的变压器健康相关信号和/或控制信号。

相关申请案的交叉引用

本申请案要求2015年5月4日提交的标题为“集成变压器健康监测架构(INTEGRATED TRANSFORMER HEALTH MONITORING ARCHITECTURE)”的第14/703,533号美国专利申请的优先权并且是此专利申请的部分继续申请，并且进一步要求2016年2月3日提交的标题为“用于监测和诊断变压器健康的系统和方法(SYSTEMS AND METHODS FORMONITORING AND DIAGNOSING TRANSFORMER HEALTH)”的第201644003795号印度专利申请的优先权，这两个专利申请均以引用方式并入本专利申请中。

技术领域

本公开涉及一种变压器，并且更确切地说，涉及用于监测和诊断变压器健康的系统和方法。

背景技术

各种类型的变压器应用于各种场合。更确切地说，电力变压器广泛用于输电系统中，以量身提供适于通过输电线输送的电压电平。所述电力变压器通常包括油基冷却机构，以消散变压器绕组中产生的热。但是，随着时间的推移，这些油的化学成分趋于恶化并且危及变压器的操作。例如，电力变压器中的油粘度可随着时间的推移改变并且/或者可(例如由于雷击)释放可能导致电力变压器严重损坏的有害气体。因此，某些类型的监测装置可以连接到电力变压器以便从变压器内部获得气体样本并且分析这些气体样本以评估油的质量并且评估电力变压器的健康状态。

可以使用检测各种类型变压器故障的其他装置来进一步监测电力变压器的健康状态，并且可以采取补救措施。例如，使用传感器和继电器的保护装置可以用于监测与电力变压器相关联的各种电流和电压，并且例如当在变压器本身或输电线中检测到故障时将电力变压器与输电线隔离。与电力变压器相关联的一种类型的故障在所属领域领域中称为穿越故障(through-fault)。典型的穿越故障的特征在于有大量电流传播通过电力变压器。当此电流超出电力变压器的操作电流极限时，所述穿越故障视作必须立即采取补救措施的重大穿越故障或关键穿越故障。例如，当连接到输电线的负载中发生短路或者电力变压器端子之间发生短路时，可能必须立即将电力变压器与输电线隔离。但是，电力变压器中出现的一些其他类型的穿越故障在本质上可能更加细微，并且相对较难检测到。例如，传播通过电力变压器的电流可能低于保护装置的跳闸极限，但是仍然足够大以致于如果不加以解决，电力变压器本身将发生长期损坏。

因此，某些类型的变压器监测装置可以连接到电力变压器，以便检测这些类型的细微穿越故障。这些变压器监测装置可以感测各种类型的变压器相关参数(例如一次绕组电流和二次绕组电流)，以便基于这些参数中的一个或多个参数可能发生的小变化来检测穿越故障。可以理解，这些各种参数的变化量可能非常小，并且各种常规变压器监测装置的有效性通常是次优的，不仅因为它们无法检测到这些小变化，而且还因为用于在检测到这些细微改变时对其进行处理的算法和程序中存在限制。

此外，常规变压器监测装置通常配置成以仅着重于一个主要功能的独立方式操作，例如检测需要立即采取补救措施的电气故障、检测需要在一段时间内采取补救措施的穿越故障，或者分析气体样本以用于检测变压器中能够在一段时间内解决的油相关问题。所述常规变压器监测装置未能提供解决各种因素的组合的整体解决方案，这些因素可能会相互作用，从而对电力变压器的健康产生不利影响，例如油相关气体积聚，这可能加剧电力变压器中的穿越故障。

发明内容