本實用新型涉及變壓器技術領域，特別涉及變壓器繞組變形在線監(jiān)測裝置。

背景技術：

電力變壓器是電力系統(tǒng)中的樞紐設備，在整個電力系統(tǒng)中起著能量和電壓轉換的作用。因此變壓器能否安全穩(wěn)定運行直接影響到整個電力系統(tǒng)的安全與穩(wěn)定。

有關變壓器損壞事故統(tǒng)計表明，繞組是發(fā)生故障較多的部件，其故障多由繞組絕緣的老化以及繞組變形導致絕緣損壞引起的。相比較而言，繼電保護是當故障發(fā)生時，通過對故障前后數(shù)據(jù)的分析、比較，作出跳閘、報警并快速切除故障，以免造成系統(tǒng)或設備的進一步損壞，繼電保護動作切除故障是對電力系統(tǒng)和電力設備的被動安全防御方式；而“繞組變形監(jiān)測”是在故障發(fā)生前，通過對表征變壓器繞組狀態(tài)的數(shù)據(jù)進行分析、判斷，來確定繞組的健康狀態(tài)，從而確定是否需要安排維護作業(yè)，起到防患于未然的作用，并為有計劃的維護提供了信息。對于很大部分的變壓器繞組故障的發(fā)生是由于繞組變形亞健康狀態(tài)的積累，因此監(jiān)測繞組運行狀態(tài)實現(xiàn)預知維修進而避免設備的故障，是提高變壓器運行安全性的積極主動防御方式。

然而，由于變壓器繞組所處位置的特殊性、運行情況的復雜性和技術手段的缺乏，長期以來繞組運行狀態(tài)還無法直接監(jiān)測。

技術實現(xiàn)要素：

本實用新型旨在至少在一定程度上解決相關技術中的技術問題之一。為此，本實用新型的目的在于提出一種變壓器繞組變形在線監(jiān)測裝置，能夠降低變壓器損壞事故、提高變壓器安全運行水平。

為達到上述目的，本實用新型的實施例提出了變壓器繞組變形在線監(jiān)測裝置，包括：信息獲取單元、參數(shù)預設單元、參數(shù)處理單元、分布式光纖溫度監(jiān)測單元和在線監(jiān)控單元；所述信息獲取單元用于實時采集所述變壓器原邊三相繞組的實時數(shù)據(jù)和副邊三相繞組的實時數(shù)據(jù)；所述參數(shù)預設單元用于當所述在線監(jiān)測裝置上電啟動之后，預先設定所述變壓器的銘牌參數(shù)：所述參數(shù)處理單元，用于根據(jù)所述變壓器原邊三相繞組的實時數(shù)據(jù)、副邊三相繞組的實時數(shù)據(jù)以及預先設定的所述變壓器的銘牌參數(shù)，利用所述變壓器的關系模型，計算變壓器的各側電流數(shù)據(jù)突變量；分布式光纖溫度監(jiān)測單元，包括至少一組纏繞在所述變壓器的繞組上并用光開關選通的待測光纖組、第一分布式反饋半導體激光器和第二分布式反饋半導體激光器，用于測量所述變壓器繞組的溫度；所述在線監(jiān)控單元，用于當所述分布式光纖溫度監(jiān)測單元檢測到所述變壓器繞組的溫度大于預設溫度時，根據(jù)所述變壓器的各側電流數(shù)據(jù)突變量判定所述變壓器是否存在變形潛伏故障。

根據(jù)本實用新型提出的變壓器繞組變形在線監(jiān)測裝置，通過對表征變壓器繞組形狀的數(shù)據(jù)或參數(shù)在線實時分析、判斷繞組變形程度，并在繞組變形程度嚴重時發(fā)出告警信號，調度運行人員有計劃的安排變壓器退出運行進行維護檢修，從而降低變壓器損壞事故、提高變壓器安全運行水平。

具體的，所述變壓器繞組變形在線監(jiān)測裝置還包括故障報警單元，用于當所述在線監(jiān)控單元判定所述變壓器存在變形潛伏故障時通過無線傳輸形式向后臺管理系統(tǒng)預警。

根據(jù)本實用新型的一個實施例，所述變壓器繞組變形在線監(jiān)測裝置還包括策略調整單元，用于當所述在線監(jiān)控單元判定所述變壓器存在變形潛伏故障時，啟動所述變壓器對應的保護元件，跳閘切除故障，同時將所述變壓器復歸。

根據(jù)本實用新型的一個實施例，所述待測光纖組包括摻鉺光纖。

附圖說明

圖1為根據(jù)本發(fā)明一個實施例的變壓器繞組變形在線監(jiān)測裝置的示意圖；

圖2為根據(jù)本發(fā)明又一個實施例的變壓器繞組變形在線監(jiān)測裝置的示意圖；

圖3為根據(jù)本發(fā)明又一個實施例的變壓器繞組變形在線監(jiān)測裝置的示意圖。

具體實施方式

下面詳細描述本實用新型的實施例，所述實施例的示例在附圖中示出，其中自始至終相同或類似的標號表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。下面通過參考附圖描述的實施例是示例性的，旨在用于解釋本實用新型，而不能理解為對本實用新型的限制。

如附圖1所示，一種變壓器繞組變形在線監(jiān)測裝置包括：信息獲取單元11、參數(shù)預設單元12、參數(shù)處理單元13、分布式光纖溫度監(jiān)測單元14和在線監(jiān)控單元15。

所述信息獲取單元11用于實時采集所述變壓器原邊三相繞組的實時數(shù)據(jù)和副邊三相繞組的實時數(shù)據(jù)。

所述參數(shù)預設單元12用于當所述在線監(jiān)測裝置上電啟動之后，預先設定所述變壓器的銘牌參數(shù)。具體的，所述銘牌參數(shù)一般包括短路電壓、短路損耗、變壓器額定容量、變壓器額定電壓、額定電流，變壓器額定變比。

所述參數(shù)處理單元13，用于根據(jù)所述變壓器原邊三相繞組的實時數(shù)據(jù)、副邊三相繞組的實時數(shù)據(jù)以及預先設定的所述變壓器的銘牌參數(shù)，以及根據(jù)上述銘牌參數(shù)計算得到的所述變壓器的等值電阻和漏電感，利用所述變壓器的關系模型，計算變壓器的各側電流數(shù)據(jù)突變量。

具體的，所述變壓器的關系模型可以為利用所述變壓器的短路阻抗、變壓器一次側電壓和電流以及變壓器二次側電壓和電流之間的關系得到的數(shù)學模型。建立該關系模型具體包括步驟：

S1：建立變壓器等效電路模型；

S2：根據(jù)所述變壓器等效電路模型，獲得變壓器短路阻抗、變壓器一次側電壓和電流；以及

S3：變壓器二次側電壓和電流之間的關系模型。

分布式光纖溫度監(jiān)測單元14，包括至少一組纏繞在所述變壓器的繞組上并用光開關選通的待測光纖組、第一分布式反饋半導體激光器和第二分布式反饋半導體激光器，用于測量所述變壓器繞組的溫度。優(yōu)選的，所述待測光纖組包括摻鉺光纖。

至今繞組熱點溫度只能通過頂層油溫間接反映，因此對變壓器的負載能力通過負載電流和頂層油溫進行了過度的限制，或在短期過載時又處于失控狀態(tài)，而分布式光纖溫度監(jiān)測單元14對繞組進行的實時監(jiān)測功能可以充分發(fā)揮變壓器的負載能力，又可以防止出現(xiàn)危及變壓器絕緣的故障風險，同時可以通過積累熱點溫度數(shù)據(jù)計算變壓器絕緣使用壽命。

所述在線監(jiān)控單元15，用于當所述分布式光纖溫度監(jiān)測單元檢測到所述變壓器繞組的溫度大于預設溫度時，根據(jù)所述變壓器的各側電流數(shù)據(jù)突變量判定所述變壓器是否存在變形潛伏故障。

根據(jù)本實用新型提出的變壓器繞組變形在線監(jiān)測裝置，通過對表征變壓器繞組形狀的數(shù)據(jù)或參數(shù)在線實時分析、判斷繞組變形程度，并在繞組變形程度嚴重時發(fā)出告警信號，調度運行人員有計劃的安排變壓器退出運行進行維護檢修，從而降低變壓器損壞事故、提高變壓器安全運行水平。

如附圖2所示，所述變壓器繞組變形在線監(jiān)測裝置還可以包括故障報警單元21，用于當所述在線監(jiān)控單元判定所述變壓器存在變形潛伏故障時通過無線傳輸形式向后臺管理系統(tǒng)預警。

如附圖3所示，所述變壓器繞組變形在線監(jiān)測裝置還可以包括策略調整單元31，用于當所述在線監(jiān)控單元判定所述變壓器存在變形潛伏故障時，啟動所述變壓器對應的保護元件，跳閘切除故障，同時將所述變壓器復歸。在保護啟動后，利用變壓器保護元件快速識別所述變壓器保護區(qū)內嚴重故障時，保護元件的動作時間隨故障嚴重程度增加而減小。

若此時所述變壓器處于空載合閘狀態(tài)，則采用“頻域保護元件”來判斷變壓器是否區(qū)內故障；若是，則保護發(fā)出跳閘信號切除故障，同時將所述變壓器進行復位；若否，則結束。

若所述變壓器處于負載運行狀態(tài)，則保護采用“故障分量保護元件”來判斷變壓器是否區(qū)內弱故障；若是，則保護發(fā)出跳閘信號切除故障，同時將所述變壓器進行復位；若否，則對保護參數(shù)和動作保護門檻值進行實時更新。

在本實用新型的描述中，需要理解的是，術語“中心”、“縱向”、“橫向”、“長度”、“寬度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“豎直”、“水平”、“頂”、“底”“內”、“外”、“順時針”、“逆時針”、“軸向”、“徑向”、“周向”等指示的方位或位置關系為基于附圖所示的方位或位置關系，僅是為了便于描述本實用新型和簡化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構造和操作，因此不能理解為對本實用新型的限制。

此外，術語“第一”、“第二”僅用于描述目的，而不能理解為指示或暗示相對重要性或者隱含指明所指示的技術特征的數(shù)量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隱含地包括至少一個該特征。在本實用新型的描述中，“多個”的含義是至少兩個，例如兩個，三個等，除非另有明確具體的限定。

在本實用新型中，除非另有明確的規(guī)定和限定，術語“安裝”、“相連”、“連接”、“固定”等術語應做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或成一體；可以是機械連接，也可以是電連接；可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連，可以是兩個元件內部的連通或兩個元件的相互作用關系，除非另有明確的限定。對于本領域的普通技術人員而言，可以根據(jù)具體情況理解上述術語在本實用新型中的具體含義。

在本實用新型中，除非另有明確的規(guī)定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接觸，或第一和第二特征通過中間媒介間接接觸。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或僅僅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或僅僅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本說明書的描述中，參考術語“一個實施例”、“一些實施例”、“示例”、“具體示例”、或“一些示例”等的描述意指結合該實施例或示例描述的具體特征、結構、材料或者特點包含于本實用新型的至少一個實施例或示例中。在本說明書中，對上述術語的示意性表述不必須針對的是相同的實施例或示例。而且，描述的具體特征、結構、材料或者特點可以在任一個或多個實施例或示例中以合適的方式結合。此外，在不相互矛盾的情況下，本領域的技術人員可以將本說明書中描述的不同實施例或示例以及不同實施例或示例的特征進行結合和組合。

盡管上面已經(jīng)示出和描述了本實用新型的實施例，可以理解的是，上述實施例是示例性的，不能理解為對本實用新型的限制，本領域的普通技術人員在本實用新型的范圍內可以對上述實施例進行變化、修改、替換和變型。