[发明专利]一种变压器壳体内故障的定位装置和方法

说明书

本申请提供了一种变压器壳体内故障的定位装置和方法，该装置包括：制冷片，安装在变压器的壳体外侧；温差发电单元，安装在变压器的壳体内侧，与制冷片的位置相对；多个振动传感器，安装在变压器内部，根据传感器最优配置模型确定多个振动传感器在绝缘油内的最优布置方案，该多个振动传感器用于在绝缘油中的多个不同方位，对变压器内的振动情况进行检测并定位；该多个振动传感与温差发电单元相连，以通过该温差发电单元为多个振动传感器供电；超声波透传模块，用于将变压器内的振动情况及定位信息发送给位于变压器外的终端。本申请实现了对故障源的定位，故障测量精度更高，反映信息更丰富。

技术领域

本申请涉及测量装备技术领域，尤其涉及一种变压器壳体内故障的定位装置和方法。

背景技术

目前国内外提出的变压器振动源超声定位方法大多将变压器视为注满油的箱体，未考虑变压器内结构以及金属箱壁对超声信号传播路径与传播速度的影响，若仅采用固定的传播速度来计算局放源的位置会严重影响定位精度。此外当超声波信号传播到金属外壳时，由于全反射的原因，当入射角超过全反射角后，此时传感器将无法采集到来自直达波的局放信号，若此情况下仍采用超声直达波路径来计算的话，会引入极大误差，难以精确的判断局部放电源位置。

发明内容

为了解决上述问题，本申请提出了一种变压器壳体内故障的定位装置和方法。

本申请所采用的技术方案为：

第一方面，本申请提供了一种变压器壳体内故障的定位装置，包括：制冷片，安装在所述变压器的壳体外侧，用于降低所述壳体的温度，与所述变压器内的绝缘油形成温度差；温差发电单元，安装在所述变压器的壳体内侧，与所述制冷片的位置相对，用于产生并输出温差电压；多个振动传感器，安装在所述变压器内部，根据传感器最优配置模型确定所述多个振动传感器在所述绝缘油内的最优布置方案，所述最优布置方案为根据预设的所述多个传感器的数量，确定所述多个传感器的最优安装位置，所述多个振动传感器用于在所述绝缘油中的多个不同方位，对所述变压器内的振动情况进行检测并定位；所述多个振动传感与所述温差发电单元相连，以通过所述温差发电单元为所述多个振动传感器供电；超声波透传模块，用于将所述变压器内的振动情况及定位信息发送给位于所述变压器外的终端。

在一个示例中，所述传感器最优配置模型包括：将所述振动传感器的各位置分别记为一个作用点，根据预设数量的所述振动传感器对应的作用点，构建多自由度的传感器结构模态分析系统，并根据所述传感器结构模态分析系统中的参数建立对应的运动微分方程，获得对应的特征向量，所述参数包括由所述多个振动传感器的质量参数、阻尼参数和刚度参数构成的质量、阻尼和刚度矩阵；根据所述特征向量建立加权有效独立分配矩阵，利用反向迭代法对所述加权有效独立分配矩阵进行融合误差修正，对所述加权有效独立分配矩阵的主对角线数值点进行筛选，删除小于预设的阈值的所述主对角线数值点，得出所述最优布置方案。

在一个示例中，所述多个振动传感器的安装位置包括以下任意一种或多种：在绝缘油内和固定在所述变压器壳体内侧；固定在所述变压器壳体内侧的所述振动传感器与所述壳体之间安装有橡胶缓冲垫，用于阻隔由所述壳体传播的振动信号。

在一个示例中，所述温差发电单元包括：第一导电金属组，包含同一方向放置的若干第一导电金属；第二导电金属组，与所述第一导电金属组位置相对，包含若干同一方向放置的若干第二导电金属；所述第二导电金属组的首个导电金属、末尾导电金属与所述多个振动传感器相连，以通过所述温差发电单元为所述多个振动传感器供电；第一导热陶瓷，与所述制冷片的位置相对且固定在所述变压器壳体内侧表面，用于将所述变压器壳体的热量传递给所述第一导电金属组；第二导热陶瓷，设置在所述绝缘油中，与所述第一导热陶瓷位置相对，用于将所述绝缘油的热量传递给所述第二导电金属组；半导体材料，安装在所述第一导电金属组与所述第二导电金属组之间，用于根据所述第一导电金属组与所述第二导电金属组之间温度差产生所述温差电压。