CN111856166B - 一种箱式变压器的检测方法及变压器 - Google Patents

一种箱式变压器的检测方法及变压器 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种箱式变压器的检测方法及变压器，所述的检测方法包括如下步骤：ST1：启动检测程序；ST2：判断变压器室油位状态是否满足预设状态，若是，则进行ST3检测，若否，则判定为箱式变压器发生故障；ST3：检测箱式变压器的环境参数，判断是否满足启动故障检测模块的触发条件；ST4：根据故障检测模块进行检测，判断变压器是否发生故障；ST5：执行变压器故障保护操作。本发明所述的箱式变压器的检测方法通过设置多层级的检测程序，一方面保证了箱式变压器运行检测的可靠性，避免由于误判给出错误的运行指令，对变压器的正常运行造成二次损坏；同时也避免故障检测程序持续运行，浪费资源。

Description

一种箱式变压器的检测方法及变压器
技术领域
本发明涉及电力设备技术领域，特别涉及一种箱式变压器的检测方法及变压器。
背景技术
随着电网规模的日趋扩大和复杂、输送容量的大幅提升和电压等级的提高，电能输送效率越来越高，电网装备投资越来越高，突发故障所造成的直接与间接损失也越来越大，如何避免和减少损失就成为十分突出的问题。为此，电网装备的检修逐渐从事故检修发展到定期检修，进而发展到基于可靠性的状态检修。
箱变是一种高压开关设备、配电变压器和低压配电装置，按一定接线方案将高压受电、变压器降压、低压配电等功能有机地组合在一起，安装在一个防潮、防锈、防尘、防鼠、防火、防盗、隔热、全封闭的箱体内，机电一体化，全封闭运行。箱式变压器环境参数主要是箱变的非电量参数，如温度、湿度、局放等。
箱变的变压器室一般采用的油浸式变压器，是将变压器铁芯和绕组浸于变压器油中，通过变压器油来冷却器身的一种油冷式变压器设备。油浸式变压器的器身内置于油箱中，油箱内部的油量、温度、湿度、空气含量等多种因素都会对铁芯和绕组的状态造成影响。
因受相关技术水平不足、对电网装备故障机理认知有限、对于特征量辨识不足等因素的影响，加之电网装备运行中环境恶劣，可变因素及约束条件较多，如何对变压器的运行状态进行检测以及故障预期判断及处理是本领域技术人员亟待解决的技术问题。现在常用的箱式变压器的检测方法是在一定周期内进行定期检修，对变压器的各项参数、性能和运行状态进行停机数据采集，然后人工检测处理，并依此为依据对变压器进行状态判断和控制。在定期检修过程中，由于对各个变压器的实际应用情况了解不清，往往要花费大量的人力与物力，对变压器进行检查，同时还需要在一段时间内暂停运行所检修的电力设备。这种检测方法不仅浪费资源，对于检测数据结果的判断也完全依靠人为的主观性，无法做到对变压器的客观判断以及故障预期判断。
另一方面，若箱式变压器发生故障或者误判发生故障，轻则影响变压器零部件的正常工作，重则会影响整个电网的正常运行，箱式变压器故障判断的精准性以及保护操作的合理性对整个电网的正常工作都影响甚大。
此外，现有的箱式变压器中的变压器、高压电压控制设备、低压电压控制设备为一整体结构。当其中一部分无法维修时，只能将一整套设备更换，造成资源的浪费。另外，在箱式变压器的维修过程中，整套设备是处于停止工作的状态，只有在设备维修好之后才能正常工作，在这过程中居民是处于长时间的停电状态，为其生活带来不便。现有的箱式变压器通常采用吊装的方式进行安装，安装难度大，且安装成本高。
发明内容
有鉴于此，本发明旨在提出一种箱式变压器的检测方法及变压器，至少解决上述技术问题中的一个。
为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：
一种箱式变压器的检测方法，所述箱式变压器包括底座，在所述底座上设置可相互组合、拼接固定的三个箱体，在所述三个箱体内分别单独设置为低压室、变压器室和高压室，将高压室、变压器室以及低压室均采用模块化设计，所述低压室、变压器室和高压室通过电缆进行电连接，所述变压器室包括油箱以及变压器器身，所述变压器器身内置于所述油箱中，在所述箱体的上方设置顶盖，在所述顶盖上设置检测模块、通信模块和微处理器，所述检测模块通过传感器单元检测高压室、变压器室以及低压室内的检测信息，微处理器将获得的检测信息通过通信模块传递至监控中心，监控中心的数据处理服务器设备对接收的数据进行存储和分析，根据监控中心内设置的预设指令执行相应的检测方法；所述的检测方法包括如下步骤：
ST1：启动检测程序；
ST2：判断变压器室油位状态是否满足预设状态，若是，则进行ST3检测，若否，则判定为箱式变压器发生故障；
ST3：检测箱式变压器的环境参数，判断是否满足启动故障检测模块的触发条件；
ST4：根据故障检测模块进行检测，判断变压器是否发生故障；
ST5：执行变压器故障保护操作。
进一步的，在ST2中，包括如下的检测步骤：
ST21：启动变压器室内安装的压力传感器，检测变压器室顶端的气压Pa和变压器室底端的油压Pb，微处理器将采集到的压力信号传输到监控中心；
ST22：估算变压器油的初始平均温度T油1；
ST23：计算变压器室内变压器油的初始高度H1；
ST24：启动油温检测计数器,计数为n,定义每次估算油温变化的时间为t,定义T1＝T油1；
ST25：计数器加1；
ST26：判断是否计数器读数n>A,其中A大于15；若是，则进入ST210；若否，则进入ST27；
ST27：计算变压器油的膨胀体积V膨胀，根据变压器的膨胀体积以及变压室的体积，再次估算变压器油的平均温度Tn，Tn为第n个油温变化时间后的油温的平均值,n为正整数；
ST28：判断是否Tn-T(n-1)<预设温度阈值T0；若是，则进入ST210；若否，则进入ST29；
ST29：定义(Tn+T(n-1))/2＝Tn，返回至ST25；
ST210：查询此时的变压器油密度ρ1；
ST211：计算此时的油位高度HN；
ST213：输出油位H＝HN；
ST214：判定是否油位H>预设油位阈值H0；若是，则进入STR；若否，则进入ST215；
ST215：进入ST3；
STR：变压器发生故障，停机保护，并进行提示。
进一步的，在ST2中，在ST211后面增加步骤ST212，增加的ST212为：
判断是否HN-H1<ΔH0，若是，则进入ST213，若否，则返回至ST29。
进一步的，在ST3中，包括如下的检测步骤：
ST31：通过传感器检测箱式变压器内部的环境参数，至少包括高压带电体的温度T高、高频局部放电信号的脉冲次数M高和脉冲幅值E高；
ST32：检测数据通过有线或者无线的方式发送至监控中心；
ST33：判断是否T高<T高0，或者M高<M高0且E高<E高0，若是，则进入STR，若否，则进入ST34；
ST34:初检正常，进入ST4；
STR:变压器发生故障，停机保护，并进行提示。
进一步的，在ST4中，包括如下的检测步骤：
ST41：获取变压器的温度参数，包括此时的变压器油温值T测和母线温度值T母；
ST42：检测数据通过有线或者无线的方式发送至监控中心；
ST43：判断是否|T测-T母|>ΔT，若是，则进入STR；若否，则进入ST47；
ST47：进入ST5；
STR：变压器发生故障，停机保护，并进行提示。
进一步的，在ST4中，包括如下的检测步骤：
ST41：获取变压器的温度参数，包括此时的变压器油温值T测和母线温度值T母；
ST42：检测数据通过有线或者无线的方式发送至监控中心；
ST43：判断是否|T测-T母|>ΔT，若是，则进入STR；若否，则进入ST44；
ST44：检测变压器的电压信号和电流信号；
ST45：对获取的电压信号和电流信号进行处理，将处理后的电流值I和电压值U与预设的电流值I0与电压值U0进行对比；
ST46：判断是否I<I0、且U<U0，若是，则进入ST47，若否，则进入STR；
ST47：进入ST5；
STR：变压器发生故障，停机保护，并进行提示。
进一步的，在ST5中，包括如下的检测步骤：
ST51：判定是否出现STR，若是，则进入ST52；若否，则进入STN；
ST52：供电模块启动，为变压器提供220V电压；
ST53：启动故障检测电路，所述故障检测电路包括分别在高压室、变压器室以及低压室设置的电压信号检测电路、电流信号检测电路；
ST54：判定高压室、变压器室以及低压室是否是有发生故障，若是，则进入ST55，若否，则进入STN；
STN：变压器正常，检测程序运行结束；
ST55：判定高压室、变压器室以及低压室是否是单一位置发生故障，若是，则进入ST56；若否，则进入ST57；
ST56：监控中心发出三级警报；
ST57：利用组分浓度检测模块能够循环检测每个气体组分的浓度，并将每个浓度值Ci与该气体组分所对应的极限值Ci0进行依次比较；
ST58：计数器M进行计数操作；
ST59：判断是否M>K，若是，则进入ST510；若否，则返回至ST57；
ST510：利用产气速率检测模块检测出变压器总烃绝对产气速率V；
ST511：判断是否V>V0，若是，则进入ST513；若否，则进入ST512；
ST512：监控中心发出二级警报；
ST513：监控中心发出一级警报。
进一步的，在ST57中，利用组分浓度检测模块能够循环检测每个气体组分的浓度在一定的时间范围内进行，组分浓度检测模块的检测时长t1，判断是否t1<t阈，若t1≥t阈时，且M≤K，则进入ST56。
进一步的，所述的检测方法每隔一段时间T启后进入ST1启动检测程序，此时的T启为预设的固定值。
相对于现有技术，本发明所述的箱式变压器的检测方法具有以下优势：
(1)本发明所述的箱式变压器的检测方法通过设置多层级的检测程序，根据变压器室油位状态、环境参数以及故障检测模块的检测信息判定箱式变压器是否发生故障，只有油位状态、环境参数以及故障检测信息全部满足预设条件范围之内，才判定箱式变压器处于正常运行状态，否则，则执行相应的保护程序，一方面保证了箱式变压器运行检测的可靠性，避免由于误判给出错误的运行指令，对变压器的正常运行造成二次损坏；同时也避免故障检测程序持续运行，浪费资源。
(2)本发明所述的箱式变压器的检测方法，通过设置的供电模块对故障检测电路进行供电，避免变压器异常时启动故障检测电路对电路造成损坏，通过分别检测高压室、变压器室以及低压室的电压信息检测电路和电流信号检测电路，判断变压器发生故障的大概位置，便于工作人员快速修理或者维护。
(3)通过二次检验判断的方法，一方面避免误判的概率，另一方面也对故障的等级和故障原因进行分类，便于工作人员快速处理。
(4)本发明设计出一种低压室、变压器室和高压室模块化的箱式变压器，便于其中一部分进行维护或者维修时不影响整个箱式变压器的使用，缩短时间，且发生更换时只需对其中的部分结构进行更换即可，节约成本。
本发明的另一目的在于提出一种箱式变压器，所述箱式变压器采用如上述所述的箱式变压器的检测方法进行检测和维护。
所述箱式变压器与上述箱式变压器的检测方法相对于现有技术所具有的优势相同，在此不再赘述。
附图说明
构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1为本发明实施例所述箱式变压器的检测方法的整体流程图；
图2为本发明实施例所述箱式变压器的检测方法中ST2的流程图；
图3为本发明实施例所述箱式变压器的检测方法中ST2的第二种流程图；
图4为本发明实施例所述箱式变压器的检测方法中ST3的流程图；
图5为本发明实施例所述箱式变压器的检测方法中ST4的流程图；
图6为本发明实施例所述箱式变压器的检测方法中ST4的第二种流程图；
图7为本发明实施例所述箱式变压器的检测方法中ST5的流程图；
图8为本发明实施例所述箱式变压器的检测方法中一种具体的流程图。
具体实施方式
应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
需要说明，本发明实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。
需要说明的是，本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施例。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、***、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元，以本领域普通技术人员能够实现为基础。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
实施例1，本发明公开了一种箱式变压器的检测方法，所述的箱式变压器包括高压室、变压器室以及低压室，其检测方法包括如下步骤：
ST1：启动检测程序；
ST2：判断变压器室油位状态是否满足预设状态，若是，则进行ST3检测，若否，则判定为箱式变压器发生故障；
ST3：检测箱式变压器的环境参数，判断是否满足启动故障检测模块的触发条件；
ST4：根据故障检测模块进行检测，判断变压器是否发生故障；
ST5：执行变压器故障保护操作。
所述箱式变压器包括底座，在所述底座上设置可相互组合、拼接固定的三个箱体，在所述三个箱体内分别单独设置为低压室、变压器室和高压室，将高压室、变压器室以及低压室均采用模块化设计，所述低压室、变压器室和高压室通过电缆进行电连接，所述变压器室包括一油箱以及一变压器器身，所述变压器器身内置于所述油箱中，在所述箱体的上方设置顶盖，在所述顶盖上设置检测模块、通信模块和微处理器，所述检测模块通过传感器单元检测高压室、变压器室以及低压室内的检测信息，微处理器将获得的检测信息通过通信模块传递至监控中心，监控中心的数据处理服务器设备对接收的数据进行存储和分析，根据监控中心内设置的预设指令执行相应的检测方法。
该设置通过设计出一种低压室、变压器室和高压室模块化的箱式变压器，便于其中一部分进行维护或者维修时不影响整个箱式变压器的使用，缩短时间，且发生更换时只需对其中的部分结构进行更换即可，节约成本。所述的检测方法通过设置多层级的检测程序，根据变压器室油位状态、环境参数以及故障检测模块的检测信息判定箱式变压器是否发生故障，只有油位状态、环境参数以及故障检测信息全部满足预设条件范围之内，才判定箱式变压器处于正常运行状态，否则，则执行相应的保护程序，一方面保证了箱式变压器运行检测的可靠性，避免由于误判给出错误的运行指令，对变压器的正常运行造成二次损坏；同时也避免故障检测程序持续运行，浪费资源。
实施例2
如图2所示，在ST2中，包括如下的检测步骤：
ST21：启动变压器室内安装的压力传感器，检测变压器室顶端的气压Pa和变压器室底端的油压Pb，微处理器将采集到的压力信号传输到监控中心；
ST22：估算变压器油的初始平均温度T油1；
ST23：计算变压器室内变压器油的初始高度H1；
ST24：启动油温检测计数器,计数为n,定义每次估算油温变化的时间为t,定义T1＝T油1；
ST25：计数器n加1；
ST26：判断是否计数器读数n>A,其中A大于15；若是，则进入ST210；若否，则进入ST27；
ST27：计算变压器油的膨胀体积V膨胀，根据变压器的膨胀体积以及变压室的体积，再次估算变压器油的平均温度Tn，Tn为第n个油温变化时间后的油温的平均值,n为正整数；
ST28：判断是否Tn-T(n-1)<预设温度阈值T0；若是，则进入ST210；若否，则进入ST29；
ST29：定义(Tn+T(n-1))/2＝Tn，返回至ST25；
ST210：查询此时的变压器油密度ρ1；
ST211：计算此时的油位高度HN；
ST213：输出油位H＝HN；
ST214：判定是否油位H>预设油位阈值H0；若否，则进入STR；若是，则进入ST215；
ST215：进入ST3；
STR：变压器发生故障，停机保护，并进行提示。
在本发明的示例中，首先使用初始估计的平均温度T油1，通过压力传感器采集的变压器室顶端的气压Pa与变压器室底端的油压Pb的差值即为变压器油的压强P，利用帕斯卡定律，P＝ρgh，其中ρ为变压器油密度，g为重力加速度常数，h为高度，计算变压器室内变压器油的初始高度H1，然后定义再次估算变压器油温的时间为t,t的取值范围为不大于10s,优选，5s>t>1s，启动油温检测计数器，判断油温检测计数器的读数是否大于A，A>15，变压器室内随着热梯度的动态运行，测得的压力值会随变压器油的热膨胀或者收缩而进行变化，对应的油位也会发生变化，计算变压器油的膨胀体积V膨胀，其中Z为变压器油温度为20度时变压器油的总重量，k为变压器油膨胀系数，再次估算变压器油的平均温度Tn，判断Tn与Tn-1的差值与预设温度阈值T0进行对比，若Tn-T(n-1)<预设温度阈值T0，若否，则通过定义(Tn+T(n-1))/2＝Tn，然后返回至ST25进行迭代运算，直至油温检测计数器的读数n大于10或者Tn-T(n-1)<预设温度阈值T0，查询此Tn温度下的变压器油的密度ρ1，然后计算此时的油位高度HN，输出变压器油位高度H即为HN，再通过判断H与预设油位阈值H0的关系，若H>预设油位阈值H0，H0为箱式变压器在正常运行状态油位高度的最低阈值，则说明液压器室内的油位正常，进入ST3进行检测，否则的话，则判定箱式变压器发生故障。作为本发明的一些示例，所述估算变压器油的温度可以通过公式估算，也可以通过多个传感器检测后求平均值。
本实施例通过采集到的压力信号，由于变压器室内部的变压器油在不同高度下膨胀和收缩的比例并不相同，将采集到的变压器室顶端的气压Pa与变压器室底端的油压Pb的差值作为变压器油的压强进行计算变压器油的液位高度，然后通过初次检测和多次检测后的平均温度变化的差值是否在预设阈值范围以内或者油温检测的次数达到预设阈值作为判断条件，从而最大限度的保证油位位置高度计算的准确定，进而增加油位状态判定的精度，避免出现误判，提高本发明所述检测方法的精准度和可靠性。
实施例3：
如图3所示，在ST2中，包括如下的检测步骤：
ST21：启动变压器室内安装的压力传感器，检测变压器室顶端的气压Pa和变压器室底端的油压Pb，微处理器将采集到的压力信号传输到监控中心；
ST22：估算变压器油的初始平均温度T油1；
ST23：计算变压器室内变压器油的初始高度H1；
ST24：启动油温检测计数器,计数为n,定义每次估算油温变化的时间为t,定义T1＝T油1；
ST25：计数器n加1；
ST26：判断是否计数器读数n>A,其中A大于15；若是，则进入ST210；若否，则进入ST27；
ST27：计算变压器油的膨胀体积V膨胀，根据变压器的膨胀体积以及变压室的体积，再次估算变压器油的平均温度Tn，Tn为第n个油温变化时间后的油温的平均值,n为正整数；
ST28：判断是否Tn-T(n-1)<预设温度阈值T0；若是，则进入ST210；若否，则进入ST29；
ST29：定义(Tn+T(n-1))/2＝Tn，返回至ST25；
ST210：查询此时的变压器油密度ρ1；
ST211：计算此时的油位高度HN；
ST212：判断是否HN-H1<ΔH0，若是，则进入ST213，若否，则返回至ST29；
ST213：输出油位H＝HN；
ST214：判定是否油位H>预设油位阈值H0；若否，则进入STR；若是，则进入ST215；
ST215：进入ST3；
STR：变压器发生故障，停机保护，并进行提示。
相比于实施例2，在本实施例中增加ST212的判断，通过判断计算的油位高度HN与计算变压器室内变压器油的初始高度H1的差值是否在预设高度差值ΔH0之内，若否的话，直接返回至ST29中再次进行迭代计算，该设置进一步避免估算的平均油温来计算的估算油位高度的精度范围内时输出油位H的误差，基于再次估算变压器油温的时间t，利用两种不同温度的平均值来计算高度和油量并在这个迭代处理过程中重复直到结果所要求的精度，从而进一步油位状态检测的精准性。
实施例4；
如图4所示，在ST3中，包括如下的检测步骤：
ST31：通过传感器检测箱式变压器内部的环境参数，至少包括高压带电体的温度T高、高频局部放电信号的脉冲次数M高和脉冲幅值E高；
ST32：检测数据通过有线或者无线的方式发送至监控中心；
ST33：判断是否T高<T高0，或者M高<M高0且E高<E高0，若是，则进入STR，若否，则进入ST34；
ST34:初检正常，进入ST4；
STR:变压器发生故障，停机保护，并进行提示。
本实施例公开了一种判断是否启动故障检测模块触发条件的判断条件，通过检测箱式变压器内部的环境参数，经过传感器检测的环境参数信息发送至监控中心，并通过监控中心的数据处理服务器对接收到的信息进行处理、存储和分析，并根据预设的判断条件进行下一步的执行操作，通过设置该步骤，保证对箱式变压器的正常运行进行可靠检测，避免变压器异常状态运行，其中T高0、M高0、E高0为监控中心数据处理服务器中预存储的该型号下箱式变压器的最大正常参数。
作为本发明的示例，通过设置的高频罗高夫斯基局放传感器，将其安装在箱式变电器的三相电缆接地线处，用以检测和发送箱式变压器内的高频局部放电信号的脉冲次数M高和脉冲幅值E高，通过声表现波无源无线测温传感器，设置在箱式变压器内高压侧的谐振器，以及设置在箱式变压器内低压侧的收发器；所述收发器向谐振器发出激励信号，并对所述谐振器返回的响应信号进行处理，得到与该响应信号的谐振频率相对应的温度采集数据，从而获得高压带电体的温度T高，上述的温度传感器在高压侧无需电源供能，不仅解决了传感器的供电难题，而且使高压侧与低压侧物理隔离，安全可靠，实现了对高压带电体温度的检测。
实施例5：
如图5所示，在ST4中，包括如下的检测步骤：
ST41：获取变压器的温度参数，包括此时的变压器油温值T测和母线温度值T母；
ST42：检测数据通过有线或者无线的方式发送至监控中心；
ST43：判断是否|T测-T母|>ΔT，若是，则进入STR；若否，则进入ST47；
ST47：进入ST5；
STR：变压器发生故障，停机保护，并进行提示。
经过ST3的判断，箱式变压器内部的环境参数正常，启动故障检测模块进行下一步的故障检测，通过获取此时的变压器油温值T测和母线温度值T母，此时的变压器油温值T测采用与ST2中估算油温T油1的相同方式获得，母线温度值T母通过温度传感器检测获得，监控中心将接收到的T测和T母进行分析计算，将T测与T母差值的绝对值与预设的ΔT进行比较，ΔT为该型号箱式变压器在正常状态下T测和T母差值的最大值。
实施例6：
如图6所示，在ST4中，包括如下的检测步骤：
ST41：获取变压器的温度参数，包括此时的变压器油温值T测和母线温度值T母；
ST42：检测数据通过有线或者无线的方式发送至监控中心；
ST43：判断是否|T测-T母|>ΔT，若是，则进入STR；若否，则进入ST44；
ST44：检测变压器的电压信号和电流信号；
ST45：对获取的电压信号和电流信号进行处理，将处理后的电流值I和电压值U与预设的电流值I0与电压值U0进行对比；
ST46：判断是否I<I0、且U<U0，若是，则进入ST47，若否，则进入STR；
ST47：进入ST5；
STR：变压器发生故障，停机保护，并进行提示。
相比于实施例5，在本实施例的ST4增加了箱式变压器电压信号和电流信号的判断，将检测的电压信号和电流信号与预设的电压信号和电流信号进行对比，判断是否在预设的范围之内，若是，则进入ST5，若超出预设范围，则进入STR，所述的I0、U0为该型号的箱式变压器在正常的环境参数以及温度参数下的正常运行的最大值。
优选的，最大本发明的一些示例，在变压器内设置弧声探测器，在多个采集点设置的弧声探测器分别获取弧声信号，监控中心将收取的弧声信号、电流信号和电压信号进行信息融合处理，进一步判断变压器是否发生故障。
实施例7：
如图7所示，在ST5中，包括如下的检测步骤：
ST51：判定是否出现STR，若是，则进入ST52；若否，则进入STN；
ST52：供电模块启动，为变压器提供220V电压；
ST53：启动故障检测电路，所述故障检测电路包括分别在高压室、变压器室以及低压室设置的电压信号检测电路、电流信号检测电路；
ST54：判定高压室、变压器室以及低压室是否是有发生故障，若是，则进入ST55，若否，则进入STN；
STN：变压器正常，检测程序运行结束；
ST55：判定高压室、变压器室以及低压室是否是单一位置发生故障，若是，则进入ST56；若否，则进入ST57；
ST56：监控中心发出三级警报；
ST57：利用组分浓度检测模块能够循环检测每个气体组分的浓度，并将每个浓度值Ci与该气体组分所对应的极限值Ci0进行依次比较；
ST58：计数器M进行计数操作；
ST59：判断是否M>K，若是，则进入ST510；若否，则返回至ST57；
ST510：利用产气速率检测模块检测出变压器总烃绝对产气速率V；
ST511：判断是否V>V0，若是，则进入ST513；若否，则进入ST512；
ST512：监控中心发出二级警报；
ST513：监控中心发出一级警报。
油浸式变压器在运行过程中会受到机械应力、温度、强电场以及水分、氧气等各种因素的影响，绝缘油会在这些因素的作用下发生碳化、裂解以及氧化等各种化学反应，生成氢气、低分子烃类化合物、油泥、某些氧化物以及碳氢聚合物，这就是变压器绝缘油劣化与老化现象。在正常情况下，绝缘油只生成很少量的一些气体，这些气体的含量也通常会保持在国标规定值以内。一旦油浸式变压器发生内部潜伏性故障，故障点释放的能量会加速绝缘油分解产气，可能导致气体浓度超过临界值。而变压器油中溶解气体的来源非常复杂，油浸式变压器在正常运行条件下也会在电、热应力的作用下生成少量气体，当油浸式变压器发生内部潜伏性故障时，故障点释放的能量会加速绝缘材料的分解产气，可能导致气体浓度超过极限值，因此可以通过气体的浓度来大致判断油浸式变压器状态是否正常，规定变压器油中溶解气体浓度极限值如表所示。
气体组分 H2 CH4 C2H2 C2H4 C2H6
预设极限值 C10 C20 C30 C40 C50
举例 180 65 12 70 35
在本发明的示例中，所述检测模块包括组分浓度检测模块和产气速率检测模块，所述组分浓度检测模块能够循环检测每个气体各组分(H2，CH4，C2H2，C2H4，C2H6)的浓度，并将每个浓度值Ci与该气体组分所对应的极限值Ci0Ci0(C10，C20，C30，C40，C50)进行依次比较，在每次循环检测中，一旦得到该气体组分检测的浓度超出极限值，则进行计数器M的计数操作，一旦计数器M等于或超过K(通常情况下，M，K均为整数可设置，K≤5，优选为3)时,则通过产气速率检测模块总烃绝对产气速率V,V0为变压器发生轻微或者中级故障时变压器内部总烃绝对产气速率的阈值。
在本发明中，将每次循环检测的气体浓度与预设阈值进行比较，判断每次循环中气体浓度超过阈值的次数是否超过预设的次数作为判断条件，一方面避免变压器正常运行检测程序持续运转，对变压器的正常运行造成负荷，同时持续运行的检测程序和检测模块也会加剧设备的老化，将超过的次数作为判断依据，也为了避免偶然属性造成的单一气体浓度超标，提高判断的精准性。
作为本发明的示例，在ST57中，利用组分浓度检测模块能够循环检测每个气体组分的浓度在一定的时间范围内进行，组分浓度检测模块的检测时长t1，判断是否t1<t阈，t阈为自定义可编写的时间参数，若t1≥t阈时，且M≤K，则进入ST56。
作为本发明的示例，所述的监控中心可以设置在箱式变压器上，也可以设置在管理中心，每一个箱式变压器对应一个编号的监控中心，管理中心通过设置的多个监控中心对多个变压器进行管理，便于后台人员对箱式变压器进行监控和维护。
本发明通过依次进行的油位状态、环境参数以及故障检测的检测方法，实现对箱式变压器正常运行的检测，当其中的某一步骤出现异常时，则进入STR，否则，则进入ST5，只有箱式变压器的油位状态、高压侧的带电体温度、高频局部放电信号的脉冲次数和脉冲幅值、变压器的油温参数、母线温度参数以及变压器的电流信号、电压信号都在正常运行的范围之内时，才判定变压器处于正常运行状态，否则，则进入STR的判断，如出现STR，启动供电模块，再启动与供电模块电连接的故障检测电路，通过分别检测高压室、变压器室以及低压室的电压信息检测电路和电流信号检测电路，若三个箱体里面均没有发生异常，则判定变压器正常，否则的话，则通过变压器室内产生气体的浓度与速率判定变压器异常处于哪一警报等级，其中一级警报最为严重，需要工作人员立即处理，通过二次检验判断的方法，一方面避免误判的概率，另一方面也对故障的等级和故障的位置进行分类，便于工作人员快速处理。
作为本发明的示例，所述的检测方法每隔一段时间T启后进入ST1启动检测程序，此时的T启可以为预设的固定值，如30min、50min、100min、200min,所述T启的取值范围为20min～220min；亦或者是，定义在本检测程序启动之前的检测程序中在ST2、ST3、ST4、ST5出现STR的次数为λ，因为STR出现的次数越多，箱式变压器内部出现异常的概率就会越大，需要进入ST1启动检测程序进行检测的时间间隔就需要越短，反之，则可以适当放宽进入ST1启动检测程序进行检测的时间间隔，申请人根据以往的经验可得，当T启与λ的数学关系满足关系式T启＝0.068λ2-7.1λ+220时，该检测方法能够起到一个良好的检测结果，一方面避免了能源和资源的浪费，另一方面也保证箱式变压器正常运行的可靠性。
实施例8，如图8所示，本发明还公开了一种箱式变压器的检测方法，包括如下的检测步骤：
S1：启动检测程序；
S2：启动变压器室内安装的压力传感器，检测变压器室顶端的气压Pa和变压器室底端的油压Pb，微处理器将采集到的压力信号传输到监控中心；
S3：估算变压器油的初始平均温度T油1；
S4：计算变压器室内变压器油的初始高度H1；
S5：启动油温检测计数器,计数为n,定义每次估算油温变化的时间为t,定义T1＝T油1；
S6：计数器n加1；
S7：判断是否计数器读数n>A,其中A大于15；若是，则进入S25；若否，则进入S8；
S8：计算变压器油的膨胀体积V膨胀，根据变压器的膨胀体积以及变压室的体积，再次估算变压器油的平均温度Tn，Tn为第n个油温变化时间后的油温的平均值,n为正整数；
S9：判断是否Tn-T(n-1)<预设温度阈值T0；若是，则进入S11；若否，则进入S25；
S10：定义(Tn+T(n-1))/2＝Tn，返回至S6；
S11：查询此时的变压器油密度ρ1；
S12：计算此时的油位高度HN；
S13：判断是否HN-H1<ΔH0，若是，则进入S14，若否，则返回至S10；
S14：输出油位H＝HN；
S15：判定是否油位H>预设油位阈值H0；若否，则进入S25；若是，则进入S16；
S16：通过传感器检测箱式变压器内部的环境参数，至少包括高压带电体的温度T高、高频局部放电信号的脉冲次数M高和脉冲幅值E高；
S17：检测数据通过有线或者无线的方式将环境参数发送至监控中心；
S18：判断是否T高<T高0，或者M高<M高0且E高<E高0，若是，则进入S25，若否，则进入S19；
S19：获取变压器的温度参数，包括此时的变压器油温值T测和母线温度值T母；
S20：检测数据通过有线或者无线的方式将温度参数发送至监控中心；
S21：判断是否|T测-T母|>ΔT，若是，则进入S25；若否，则进入S22；
S22：检测变压器的电压信号和电流信号；
S23：对获取的电压信号和电流信号进行处理，将处理后的电流值I和电压值U与预设的电流值I0与电压值U0进行对比；
S24：判断是否I<I0、且U<U0，若是，则进入SN，若否，则进入S25；
S25：供电模块启动，为变压器提供220V电压；
S26：启动故障检测电路，所述故障检测电路包括分别在高压室、变压器室以及低压室设置的电压信号检测电路、电流信号检测电路；
S27：判定高压室、变压器室以及低压室是否是有发生故障，若是，则进入ST28，若否，则进入SN；
SN:变压器正常，检测程序运行结束；
S28：判定高压室、变压器室以及低压室是否是单一位置发生故障，若是，则进入ST29；若否，则进入ST30；
S29：监控中心发出三级警报；
S30：利用组分浓度检测模块能够循环检测每个气体组分的浓度，并将每个浓度值Ci与该气体组分所对应的极限值Ci0进行依次比较；
S31：计数器M进行计数操作；
S32：判断是否M>K，若是，则进入S34；若否，则进入S33；
S33：判断组分浓度检测模块的检测时长t1>t阈，若是，则返回至S29；若否，则返回至S30；
S34：利用产气速率检测模块检测出变压器总烃绝对产气速率V；
S35：判断是否V>V0，若是，则进入S37；若否，则进入S36；
S36：监控中心发出二级警报；
S37：监控中心发出一级警报。
本发明还公开了一种箱式变压器，所述箱式变压器采用如上述任意一种所述的箱式变压器的检测方法进行检测和维护。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种箱式变压器的检测方法，其特征在于，所述箱式变压器包括底座，在所述底座上设置可相互组合、拼接固定的三个箱体，在所述三个箱体内分别单独设置为低压室、变压器室和高压室，将高压室、变压器室以及低压室均采用模块化设计，所述低压室、变压器室和高压室通过电缆进行电连接，所述变压器室包括油箱以及变压器器身，所述变压器器身内置于所述油箱中，在所述箱体的上方设置顶盖，在所述顶盖上设置检测模块、通信模块和微处理器，所述检测模块通过传感器单元检测高压室、变压器室以及低压室内的检测信息，通过设置的高频罗高夫斯基局放传感器，将其安装在箱式变压器的三相电缆接地线处，用以检测和发送箱式变压器内的高频局部放电信号的脉冲次数M高和脉冲幅值E高，通过声表现波无源无线测温传感器，设置在箱式变压器内高压侧的谐振器，以及设置在箱式变压器内低压侧的收发器；所述收发器向谐振器发出激励信号，并对所述谐振器返回的响应信号进行处理，得到与该响应信号的谐振频率相对应的温度采集数据，从而获得高压带电体的温度T高，微处理器将获得的检测信息通过通信模块传递至监控中心，监控中心的数据处理服务器设备对接收的数据进行存储和分析，根据监控中心内设置的预设指令执行相应的检测方法；所述的检测方法包括如下步骤：
ST1：启动检测程序；
其中，所述的检测方法每隔一段时间T启后进入ST1启动检测程序，此时的T启为预设的固定值；或者，定义在本检测程序启动之前的检测程序中在ST2、ST3、ST4、ST5出现STR的次数为λ，T启与λ的数学关系满足关系式T启＝0.068λ2-7.1λ+220；
ST2：判断变压器室油位状态是否满足预设状态，若是，则进行ST3检测，若否，则判定为箱式变压器发生故障；
其中，在ST2中，包括如下的检测步骤：
ST21：启动变压器室内安装的压力传感器，检测变压器室顶端的气压Pa和变压器室底端的油压Pb，微处理器将采集到的压力信号传输到监控中心；
ST22：估算变压器油的初始平均温度T油1；
ST23：计算变压器室内变压器油的初始高度H1；
ST24：启动油温检测计数器,计数为n,定义每次估算油温变化的时间为t,定义T1＝T油1；
ST25：计数器加1；
ST26：判断是否计数器读数n>A,其中A大于15；若是，则进入ST210；若否，则进入ST27；
ST27：计算变压器油的膨胀体积V膨胀，根据变压器的膨胀体积以及变压室的体积，再次估算变压器油的平均温度Tn，Tn为第n个油温变化时间后的油温的平均值,n为正整数；
ST28：判断是否Tn-T(n-1)<预设温度阈值T0；若是，则进入ST210；若否，则进入ST29；
ST29：定义(Tn+T(n-1))/2＝Tn，返回至ST25；
ST210：查询此时的变压器油密度ρ1；
ST211：计算此时的油位高度HN；
ST213：输出油位H＝HN；
ST214：判定是否油位H>预设油位阈值H0；若是，则进入STR；若否，则进入ST215；
ST215：进入ST3；
ST3：检测箱式变压器的环境参数，判断是否满足启动故障检测模块的触发条件；
其中，在ST3中，包括如下的检测步骤：
ST31：通过传感器检测箱式变压器内部的环境参数，至少包括高压带电体的温度T高、高频局部放电信号的脉冲次数M高和脉冲幅值E高；
ST32：检测数据通过有线或者无线的方式发送至监控中心；
ST33：判断是否T高<T高0，或者M高<M高0且E高<E高0，若是，则进入STR，若否，则进入ST34；
其中，T高0、M高0、E高0为监控中心数据处理服务器中预存储的该型号下箱式变压器的最大正常参数；
ST34:初检正常，进入ST4；
ST4：根据故障检测模块进行检测，判断变压器是否发生故障；
其中，在ST4中，包括如下的检测步骤：
ST41：获取变压器的温度参数，包括此时的变压器油温值T测和母线温度值T母；
ST42：检测数据通过有线或者无线的方式发送至监控中心；
ST43：判断是否|T测-T母|>ΔT，若是，则进入STR；若否，则进入ST47；
其中，ΔT为该型号箱式变压器在正常状态下T测和T母差值的最大值；
ST47：进入ST5；
STR：变压器发生故障，停机保护，并进行提示；
ST5：执行变压器故障保护操作；
其中，在ST5中，包括如下的检测步骤：
ST51：判定是否出现STR，若是，则进入ST52；若否，则进入STN；
ST52：供电模块启动，为变压器提供220V电压；
ST53：启动故障检测电路，所述故障检测电路包括分别在高压室、变压器室以及低压室设置的电压信号检测电路、电流信号检测电路；
ST54：判定高压室、变压器室以及低压室是否是有发生故障，若是，则进入ST55，若否，则进入STN；
STN：变压器正常，检测程序运行结束；
ST55：判定高压室、变压器室以及低压室是否是单一位置发生故障，若是，则进入ST56；若否，则进入ST57；
ST56：监控中心发出三级警报；
ST57：利用组分浓度检测模块能够循环检测每个气体组分的浓度，并将每个浓度值Ci与该气体组分所对应的极限值Ci0进行依次比较；
ST58：计数器M进行计数操作；
ST59：判断是否M>K，若是，则进入ST510；若否，则返回至ST57；
其中，K为预设整数，K≤5；
ST510：利用产气速率检测模块检测出变压器总烃绝对产气速率V；
ST511：判断是否V>V0，若是，则进入ST513；若否，则进入ST512；
其中，V0为变压器发生轻微或者中级故障时变压器内部总烃绝对产气速率的阈值；
ST512：监控中心发出二级警报；
ST513：监控中心发出一级警报。
2.根据权利要求1所述的箱式变压器的检测方法，其特征在于，在ST2中，在ST211后面增加步骤ST212，增加的ST212为：
判断是否HN-H1<ΔH0，若是，则进入ST213，若否，则返回至ST29；
其中，ΔH0为预设高度差值。
3.根据权利要求1所述的箱式变压器的检测方法，其特征在于，在ST4中，当判断|T测-T母|≤ΔT时，则进入ST44；
ST44：检测变压器的电压信号和电流信号；
ST45：对获取的电压信号和电流信号进行处理，将处理后的电流值I和电压值U与预设的电流值I0与电压值U0进行对比；
ST46：判断是否I<I0、且U<U0，若是，则进入ST47，若否，则进入STR；
ST47：进入ST5。
4.根据权利要求1所述的箱式变压器的检测方法，其特征在于，在ST57中，利用组分浓度检测模块能够循环检测每个气体组分的浓度在一定的时间范围内进行，组分浓度检测模块的检测时长t1，判断是否t1<t阈，若t1≥t阈时，且M≤K，则进入ST56。
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