CN109792144B - 快速压力上升检测与管理系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种快速压力上升检测和管理系统，所述快速压力上升检测和管理系统检测变压器中的内部压力变化。所述快速压力上升检测和管理系统与附接到所述变压器的罐上的一个或多个压力传感器通信并且测量所述压力随时间变化的速率。所述快速压力上升检测和管理系统随后将所述压力变化速率与一组参数进行比较，以确定所述压力变化是需要所述变压器脱机的内部故障还是将被忽略的外部故障。所述快速压力上升检测和管理系统可以是独立装置或者可与其他监测/控制装备一起工作，以扩展其感测和管理能力。

Description

快速压力上升检测与管理系统

技术领域

本专利申请涉及检测和管理快速压力上升，并且具体地讲，涉及检测和管理变压器中的快速压力上升。

背景技术

任何电网系统的主要组成部分都是变压器。变压器对电网系统而言至关重要，并且更换费用昂贵。因此，公用事业公司和电力公司高度优先保护变压器，使其免受可能导致损坏或故障的内外事件影响。一个这样的事件是内部电弧，在油浸式变压器中，内部电弧可立即蒸发周围的油。油蒸发可导致高气压，这可使罐破裂。

为了防止或尽量减少内部电弧引起的损坏，必须监测和检测气压的快速变化。当检测到快速气压变化时，必须使变压器脱机（即，必须关闭变压器）。然而，变压器的外部故障（例如，传输线故障或地磁感应电流）可也由于绕组发热的增加而导致罐内发生压力上升。由于外部故障而导致变压器脱机是不期望的。

为了区分内部故障和外部故障，应采用测量时间和压力强度变化的系统。这些变化的测量至关重要，因为快速压力上升系统可安装在冷却油上方或冷却油本身的气体空间中。导致压力变化的事件在油空间中相对于气体空间中具有更大的影响。由于气体比油更可压缩，因此气体空间弱化了压力变化的强度。因此，气体空间中快速压力上升检测系统的响应必须更快，以补偿这种传递强度的变化。使用快速压力上升检测装置需要克服的重大技术挑战是对将导致进一步损坏的事件作出反应，而不对任何外来刺激作出反应并且避免不必要地使变压器脱机。不必要地使变压器脱机存在问题，因为公用事业公司必须在变压器脱机时随时部署维修人员。

历史上已经使用机械快速压力上升继电器（“RPRR”）（例如，美国专利No. 4,074,096）作为油浸式电力变压器的保护方案。这些装置可使用波纹管或其他敏感的机械元件来感测压力变化的速率，然后致动用于使变压器脱机的开关。美国专利No. 4,074,096描述的机械RPRR的响应曲线在图1中示出。这些曲线的主要特征如下：(1)对于任何小于0.22psi/秒的压力变化，继电器不得使变压器脱机；(2)安装在变压器的气体空间中的继电器以10psi/秒的压力速率操作的时间为0.178秒；并且(3)对于安装在冷却油中的继电器，以10psi/秒的压力速率操作继电器的时间为0.267秒。值得注意的是，在机械RPRR中，这些对压力变化的响应是固定的。

由于油浸式变压器的外部故障引起的实际压力上升速率取决于许多不同因素（例如，变压器设计、电阻抗、变压器位置，等等）。因此，期望快速压力上升检测系统能够在系统安装后调节RPRR的灵敏度水平或响应。

以这种方式，美国专利No. 4,823,224结合了模拟快速压力上升电路，用于使用离散电子部件和机电继电器来检测压力变化，以使变压器脱机。这种模拟快速压力上升电路允许调节RPRR的响应。因此，这种模拟快速压力上升电路可在其安装后调节其灵敏度水平，以具有与此前安装的继电器相同的响应。美国专利No. 4,823,224描述的响应曲线的范围与图1所示的美国专利No. 4,074,096此前公开的两组曲线相匹配。

来自美国专利No. 4,074,096的图1的响应曲线在美国专利No. 4,823,224中得到了进一步说明，其遵循以下等式：

t = -T(ln [1 - ((dp Max) / (dp/dt))])

其中：‘T’是时间延迟电路的时间常数；

‘dp Max’是将不会导致继电器操作的最大压力变化速率（在这种情况下为0.22psi/sec）；

‘dp/dt’是压力变化速率；以及

‘t’是操作时间。

使用曲线中的基点并且求解‘T’，得到针对安装在气体空间中的RPRR为‘T’= 8秒，以及针对安装在冷却油中的继电器为12秒。对于任何RPRR装置，无论是机械还是电气装置，一旦检测到压力上升速率大于灵敏度曲线设置，就应在一个电气周期内（60Hz = 16mSec；50Hz = 20mSec）使变压器脱机。

机械RPRR已存在多年，并且仍广泛用于变压器。然而，机械RPRR具有一些显著的局限性。首先，机械RPRR不可实地调节。因此，机械RPRR的响应曲线取决于机械元件的公差及其制造方式。一旦构建了机械RPRR，它们就只有一个灵敏度设置。因此，为气体空间构建的机械RPRR将不会在冷却油中起作用，并且为冷却油构建的机械RPRR将不会在气体空间中起作用。另外，机械装置需要外部锁定开关来捕获单元的瞬时功能。

虽然电子模拟RPRR装置具有一些灵敏度调节，但这种调节是有限的。电子板采用一组有限的响应曲线构建，并且该调节仅允许用户从一个预设的固定曲线切换到下一个预设的固定曲线。即使具有这种微调节能力，目前的电子模拟RPRR也无法辨别内部压力故障和一些正常的变压器操作或外部事件，诸如地震事件。本领域一直亟需能够克服这些限制的快速压力上升检测系统。

值得注意的是，在本部分中讨论的所有主题不一定是现有技术并且不应仅仅是由于其在本部分中的讨论而被假定是现有技术。因此，除非明确注明是现有技术，否则对本部分所讨论的现有技术中的或者与此类主题相关的问题的任何识别均不应被视为现有技术。相反，对本部分中任何主题的讨论应被视为对要克服的技术问题进行的识别的一部分，这其中或其本身也可能是具有发明性的。

发明内容

简而言之，一般来说，本发明公开了用于检测变压器内压力上升的快速压力上升继电器系统。该系统包括与变压器相关联并且响应于变压器内的压力变化而产生电输出的一个或多个压力传感器；测量地震活动并且响应于地震活动而产生电输出的地震传感器；包括一个或多个电控致动触点以使变压器脱机的继电器；与一个或多个压力传感器、和变压器相关联的一个或多个辅助变压器部件、地震传感器、继电器和控制系统通信的一个或多个处理器，该控制系统具有在其中存储指令集的存储器装置。与变压器相关联的一个或多个辅助变压器部件各自产生识别状态的电输出。

当由一个或多个处理器执行时，存储在控制系统中的指令集使得一个或多个处理器检查由一个或多个压力传感器产生的电输出；使用由一个或多个压力传感器产生的电输出计算变压器内压力随时间的上升；将计算出的变压器内压力随时间的上升与一个或多个快速压力上升曲线进行比较；识别引起内部压力读数的辅助变压器部件的状态，并且从辅助变压器部件补偿内部压力读数，以防止不必要的继电器致动；使用地震传感器识别地震活动，并且防止地震活动引起的不必要的继电器致动；以及，如果计算出的变压器内压力随时间的上升超过一个或多个快速压力上升曲线所设定的允许极限，则致动继电器并且使变压器脱机。

在一些实施方案的一个方面，各自产生识别状态的电输出的与变压器相关联的辅助变压器部件包括泵、风扇、电机、冷却器、呼吸器、干燥器和分接开关。在一些实施方案的另一方面，测量地震活动并且响应于地震活动而产生电输出的地震传感器是加速度计。在一些实施方案的又一方面，控制系统通过识别、隔离和忽略由辅助变压器部件引起的内部压力读数来补偿引起内部压力读数的辅助变压器部件。在一些实施方案的再一方面，控制系统通过暂时使控制系统停止计算变压器内的压力上升来补偿引起内部压力读数的辅助变压器部件。

现在参见一些实施方案的另一方面，控制系统通过识别、隔离和忽略由地震活动引起的压力读数来补偿由地震活动引起的通过地震传感器识别的压力读数。在一些实施方案的又一方面，控制系统通过暂时使控制系统停止计算变压器内的压力上升来补偿由地震活动引起的通过地震传感器识别的压力读数。在一些实施方案的再一方面，控制系统被配置为响应于变压器操作特性来学习新的快速压力上升曲线。

在一些实施方案的一个方面，控制系统可编程快速压力上升曲线参数的速率，其中控制系统包括多个快速压力上升曲线的速率，并且其中控制系统能够根据变压器操作特性在快速压力上升曲线之间自动切换。在一些实施方案的另一方面，系统还包括多个压力传感器以检测变压器内的压力变化，其中控制系统将由变压器内多个压力传感器检测到的压力变化速率与快速压力上升曲线进行比较，并且使用表决逻辑来确定是否致动继电器。在一些实施方案的又一方面，多个压力传感器包括在变压器内彼此正交定位的三个压力传感器。

在另一个实施方案中，公开了用于检测变压器内压力上升的快速压力上升继电器系统，其中变压器包括响应于变压器内的压力变化而产生电输出的一个或多个压力传感器。该系统包括与一个或多个压力传感器、辅助变压器部件、地震传感器和继电器以及控制系统通信的一个或多个处理器，该控制系统具有在其中存储指令集的存储器装置。

当由一个或多个处理器执行时，存储在控制系统中的指令集使得一个或多个处理器检查由一个或多个压力传感器产生的电输出；使用由一个或多个压力传感器产生的电输出计算变压器内压力随时间的上升；将计算出的变压器内压力随时间的上升与一个或多个快速压力上升曲线进行比较；识别引起内部压力读数的辅助变压器部件的状态，并且从辅助变压器部件补偿内部压力读数，以防止不必要的继电器致动；使用地震传感器识别由地震活动引起的压力读数并且补偿由地震活动引起的压力读数，以防止不必要的继电器致动；以及，如果计算出的变压器内压力随时间的上升超过一个或多个快速压力上升曲线所设定的允许极限，则致动继电器并且使变压器脱机。

在又一个实施方案中，公开了用于检测变压器内压力上升的快速压力上升继电器系统，其中变压器包括响应于变压器内的压力变化而产生电输出的一个或多个压力传感器。该系统包括与一个或多个压力传感器、辅助变压器部件、地震传感器和继电器以及控制系统通信的一个或多个处理器，该控制系统具有在其中存储指令集的存储器装置。

当由一个或多个处理器执行时，存储在控制系统中的指令集使得一个或多个处理器检查由一个或多个压力传感器产生的电输出；使用由一个或多个压力传感器产生的电输出计算变压器内压力随时间的上升；将计算出的变压器内压力随时间的上升与一个或多个快速压力上升曲线进行比较；识别由非内部电弧事件引起的压力读数并且补偿由非内部电弧事件引起的压力读数，以防止不必要的继电器致动；以及，如果计算出的变压器内压力随时间的上升超过一个或多个快速压力上升曲线所设定的允许极限，则致动继电器并且使变压器脱机。

这些特征，以及随后将变得显而易见的其他技术改进，属于下文更充分描述和权利要求书要求保护的构造和操作的细节，其中参考了构成它的一部分的附图。

附图说明

本专利申请将参考以下附图更充分地理解，这些附图仅用于示例性目的。附图未必按比例绘制，并且在所有附图中，具有类似结构或功能的元件通常由类似的附图标号表示以用于示例性目的。附图仅旨在有利于描述本文所述的各种实施方案。附图不描述本文所公开的教导的每一个方面并且不限制权利要求书的范围。

图1A和图1B是机械快速压力上升曲线的图形视图。

图2是快速压力上升检测和管理系统的框图视图。

图3是使用快速压力上升检测和管理系统的变压器的侧视图。

图4是作为快速压力上升检测和管理系统的部件的单个传感器压力监测器的侧视图。

图5是用于快速压力上升检测和管理系统的单个传感器实施方案的压力监测器控制箱的正视图。

图6是作为快速压力上升检测和管理系统的部件的多个传感器压力监测器的正视图。

图7是作为快速压力上升检测和管理系统的部件的多个传感器压力监测器的侧视图。

图8是用于快速压力上升检测和管理系统的多个传感器实施方案的压力监测器控制箱的正视图。

具体实施方式

本领域的普通技术人员将理解，本公开仅仅是示例性的，并不以任何方式具有限制性。本发明所公开的系统和方法的其他实施方案和各种组合对于具有本公开的帮助的此类技术人员是显而易见的。

本文公开的特征和教导中的每一者可单独使用或与其他特征和教导结合使用，以提供快速压力上升检测和管理系统。参考所附的图2至图8更详细地描述了以单独和组合的方式使用多种这样的额外的特征和教导的代表性示例。该详细描述旨在教导本领域的技术人员用于实践本发明教导的方面的进一步的细节，并不旨在限制权利要求书的范围。因此，上文以详细描述所公开的特征的组合可能不是实践最广义的教导所必要的，而是仅仅被教导来描述本发明教导的特别具有代表性的示例。

在下面的描述中，仅为了说明的目的，阐述了具体的命名以提供对本发明的快速压力上升检测和管理系统的透彻理解。然而，本领域的技术人员将显而易见的是，这些具体细节不是实践本发明的快速压力上升检测和管理系统教导所必需的。也可使用其他方法和系统。

如本文所述，实施了快速压力上升检测和管理系统，以检测油浸式变压器内由油浸式变压器中的内部电弧引起的内部电压的快速上升。值得注意的是，快速压力上升检测和管理系统是基于处理器的装置。在一个实施方案中，快速压力上升检测和管理系统使用附接到变压器的油罐上的一个或多个压力传感器来测量压力随时间变化的速率。系统将测量的压力上升速率与一组配置的参数进行比较。值得注意的是，快速压力上升检测和管理系统随后确定所测量的压力上升速率是由于内部故障还是外部故障。如果系统确定发生了内部故障（即，内部电弧引起油蒸发），则变压器随后脱机。相反，如果快速压力上升检测和管理系统确定发生了外部故障，则忽略该外部故障。在一些实施方案中，快速压力上升检测和管理系统可以是独立装置。在其他实施方案中，系统是更大控制器系统的一部分，该更大控制器系统包括具有扩展的整体感测能力的其他监测和控制装备。

现在参见图2和图3，图2是显示快速压力上升检测和管理系统100的一个实施方案的框图。图3示出了使用快速压力上升检测和管理系统100的变压器110的侧视图。快速压力上升检测和管理系统100包括安装在变压器110内的一个或多个压力传感器120（图3）或与其通信，该压力传感器响应于变压器内的压力变化而产生电输出。快速压力上升检测和管理系统100包括与变压器110相关联的一个或多个辅助变压器部件130（图2和图3）或与其通信。一个或多个辅助变压器部件130各自产生识别辅助变压器部件的状态（例如，接通、断开、空转，等等）的电输出。在至少一个实施方案中，快速压力上升检测和管理系统100还包括测量地震活动并且响应于地震活动而产生电输出的地震传感器140（图2）。另外，快速压力上升检测和管理系统100包括具有一个或多个电控致动触点152以使变压器脱机的继电器150（图2）。快速压力上升检测和管理系统100还包括具有在其上存储指令集的相关联的存储器装置162以及与其相关联的一个或多个处理器164的控制系统160（图2）。

如图2所示，在快速压力上升检测和管理系统100的一个实施方案中，变压器110在变压器内部具有注油管线，其中在注油管线上方具有气体空间，并且在注油管线下方具有油空间。如本文所述，术语气体空间压力传感器122是指安装在油浸式变压器110的气体空间内并且输出与变压器中的气体压力成比例的电信号或机械位移的任何传感器。这包括但不限于隔膜、电阻器桥、压电装置、光纤探头或输出与气体压力相对应的成比例电流或电压的其他元件。如本文所述，术语油空间压力传感器126是指安装在油浸式变压器的油空间内并且输出与变压器中的气体压力成比例的电信号或机械位移的任何传感器。这包括但不限于隔膜、电阻器桥、压电装置、光纤探头或输出与气体压力相对应的成比例电流或电压的其他元件。

如图2所示，在快速压力上升检测和管理系统100中，气体空间压力传感器122将信号发送到模数电路124。模数电路124将来自气体空间压力传感器122的模拟信号转换成数字信号，该数字信号被转发到快速压力上升检测和管理系统100的控制系统160。在另一个实施方案中，气体空间压力传感器122是数字传感器，其将数字信号发送到快速压力上升检测和管理系统100的控制系统160而无需模数电路124。

继续参见图2，在快速压力上升检测和管理系统100中，油空间压力传感器126将信号发送到模数电路128。模数电路128将来自油空间压力传感器126的模拟信号转换成数字信号，该数字信号被转发到快速压力上升检测和管理系统100的控制系统160。在另一个实施方案中，油空间压力传感器126是数字传感器，其将数字信号发送到快速压力上升检测和管理系统100的控制系统160而无需模数电路128。

现在参见图4和图5，图4是作为快速压力上升检测和管理系统100的部件或与其通信的单个压力传感器120的侧视图。在一个实施方案中，单个压力传感器120是压力换能器，其监测内部变压器罐压力并且提供突然压力内部压力上升的识别。图5是用于快速压力上升检测和管理系统100的单个传感器实施方案的压力监测器控制箱128的正视图。在至少一个实施方案中，压力监测器控制箱128包括指示迅速压力上升或缓慢压力上升的故障的显示灯。

现在参见图2和图3，在快速压力上升检测和管理系统100的一些实施方案中，油浸式变压器110与辅助变压器部件130相关联。这些辅助变压器部件130包括但不限于安装在变压器110上或安装到变压器的协助变压器运行的任何机械或电气设备（例如，泵、风扇、电机、冷却器、呼吸器、干燥器和分接开关）。在至少一个实施方案中，辅助变压器部件130各自产生识别辅助变压器部件的状态（例如，接通、断开、空转，等等）的电输出。如图2所示，在快速压力上升检测和管理系统100中，辅助变压器部件130将信号发送到模数电路132。模数电路132将来自辅助变压器部件130的模拟信号转换成数字信号，该数字信号被转发到快速压力上升检测和管理系统100的控制系统160。在另一个实施方案中，辅助变压器部件130是数字部件，其将数字信号发送到快速压力上升检测和管理系统100的控制系统160而无需模数电路132。

在快速压力上升检测和管理系统100的一些实施方案中，控制系统160通过识别、隔离和忽略由辅助变压器部件引起的内部压力读数来补偿引起内部压力读数的辅助变压器部件130，以使得继电器150不使变压器110脱机。在另一个实施方案中，快速压力上升检测和管理系统100的控制系统160通过暂时关闭系统100的压力监测来补偿引起内部压力读数的辅助变压器部件130，以使得继电器150不使变压器110脱机。

现在参见图2，在一些实施方案中，快速压力上升检测和管理系统100包括一个或多个地震传感器140或与其通信。如本文所述，地震传感器140测量油浸式变压器110的物理移动。控制系统160和处理器164可分析来自地震传感器140的信号。在至少一个实施方案中，地震传感器140包括但不限于加速度计、振动传感器、地震仪和地震检波器。在快速压力上升检测和管理系统100的一些实施方案中，控制系统160通过识别、隔离和忽略由地震活动引起的压力读数来补偿由地震传感器140识别的引起压力读数的地震活动，以使得继电器150不使变压器110脱机。在另一个实施方案中，控制系统160通过暂时关闭系统100的压力监测来补偿由地震传感器140识别的引起压力读数的地震活动，以使得继电器150不使变压器110脱机。

如图2所示，快速压力上升检测和管理系统100包括继电器150或与其通信，该继电器具有一个或多个电控致动触点152以使变压器脱机。如果计算的压力上升速率超过所选择的响应曲线，则控制系统160和处理器164致动继电器150以使变压器110脱机。在一些实施方案中，在快速压力上升检测和管理系统100中，控制系统160将信号发送到数字-继电器电路156。数字-继电器电路156将来自控制系统160的数字信号转换成继电器信号，该继电器信号被转发到快速压力上升检测和管理系统100的继电器150。在另一个实施方案中，继电器150是数字部件，所以快速压力上升检测和管理系统100的控制系统160可直接将数字信号发送到继电器150而无需数字-继电器电路156。

在一些实施方案中，快速压力上升检测和管理系统100还包括具有在其上存储指令集的相关联的存储器装置162以及与其相关联的一个或多个处理器164的控制系统160。一个或多个处理器164是可被编程用于执行本文所述的快速压力上升检测和管理操作的装置。在各种实施方案中，处理器160包括但不限于微处理器、微控制器、微型计算机、处理器芯片组和计算机模块。

在一些实施方案中，快速压力上升检测和管理系统100的控制系统160接收来自油浸式变压器110的气体空间压力传感器122和/或油空间压力传感器126的信号。这些信号随后被快速压力上升检测和管理系统100的处理器164转换和分析。处理器164通过这些接收的信号来计算油浸式变压器110中的压力上升速率。控制系统160可被编程为具有多个压力上升响应曲线。在一个实施方案中，控制系统包括编程大约十二条压力上升响应曲线。在至少一个实施方案中，快速压力上升检测和管理系统100响应于接收到用户输入而从多个压力上升响应曲线中选择这些响应曲线中的一者，以与计算的油浸式变压器110中的压力上升速率进行比较。如果计算的压力上升速率超过所选择的响应曲线，则控制系统160致动继电器150（或开关）以使变压器110脱机。例如，通过记录幅度高于响应曲线上的对应点的数据点，压力上升速率将超过所选择的响应曲线。

在快速压力上升检测和管理系统100的一些实施方案中，控制系统160被编程为响应于接收到用户输入而为由系统监测的油浸式变压器110选择合适的响应曲线。在一些实施方案中，控制系统160自动改变多条响应曲线中正在使用的响应曲线，直到达到合适的灵敏度水平。合适的灵敏度水平可被定义为这样的灵敏度水平：在该灵敏度水平处，系统适当地响应于内部电弧引起的快速压力上升而致动继电器，但不会响应于“误报”（诸如由于辅助变压器部件130的动作所引起的压力上升）而致动继电器。

值得注意的是，控制系统160被配置为响应于变压器操作特性来学习新的快速压力上升曲线。在一个实施方案中，控制系统160通过进入“测试模式”一段时间来学习新的快速压力上升曲线，在此期间不存在实际的内部电弧引起的快速压力上升。因此，在此“测试模式”期间发生的任何快速压力上升必须是“误报”，诸如由于辅助变压器部件130或地震活动引起的压力上升。因此，所学习的新的快速压力上升曲线足够高，使得“测试模式”期间的压力计算值将都不会致动继电器150。油浸式变压器110中的实际压力上升速率取决于许多不同因素（例如，变压器设计、电阻抗、变压器位置，等等）。为此，控制系统160被开发具有学习并且产生响应曲线的能力，该响应曲线对于每个独特的变压器实施方式而言是最佳的，如上文使用“测试模式”所述。

控制系统160还接收来自辅助变压器部件130（例如，泵、风扇、继电器，等等）的状态输入（例如，接通、断开、空转，等等）以及由地震传感器140测量的变压器110的任何地震运动。这些状态输入的接收使得控制系统160能够忽略某些装备活动的时间段或者地震事件发生的时间段中的压力上升速率。

在快速压力上升检测和管理系统100的一些实施方案中，控制系统160通过识别、隔离和忽略由非内部电弧事件引起的内部压力读数来补偿(1)辅助变压器部件130引起的内部压力读数和/或(2)由地震传感器140测量的变压器110的地震运动，使得继电器150不使变压器110脱机。在另一个实施方案中，快速压力上升检测和管理系统100的控制系统160通过暂时关闭系统100的压力监测来补偿(1)由辅助变压器部件130引起的内部压力读数和/或(2)由地震传感器140检测的变压器110的地震运动，以使得继电器150不使变压器110脱机。

现在参见图6至图8，在一些实施方案中，快速压力上升检测和管理系统100在多个传感器压力监测器中采用多个压力传感器170。图6显示了作为快速压力上升检测和管理系统100的部件的多个传感器压力监测器的正视图。图7显示了作为快速压力上升检测和管理系统100的部件的多个传感器压力监测器的侧视图。图8显示了用于快速压力上升检测和管理系统100的多个传感器实施方案的压力监测器控制箱172的正视图。在图6至图8所示的实施方案中，在该实施方式中使用三个压力传感器170。在至少一个此类多个压力传感器实施方案中，快速压力上升检测和管理系统100的控制系统160被编程为仅当多个传感器压力监测器中的大多数传感器170传输的变压器110内所计算的压力上升速率超过响应曲线限制时才致动继电器150。在另一个实施方案中，多个压力传感器包括在变压器内彼此正交定位的三个压力传感器。

通过使用技术和独创性方面的进步，本文所述的快速压力上升检测和管理系统100消除了将引发早期快速压力上升继电器设计的外来故障。该快速压力上升检测和管理系统100采用具有一个或多个处理器164的数字技术。因此，该系统不限于一组固定的曲线，而是相对于上升曲线的速率在压力上升的幅度和持续时间方面都是可配置的。另外，由于油浸式变压器110中的实际压力上升速率取决于许多不同因素（例如，变压器设计、电阻抗、变压器位置，等等），所以快速压力上升检测和管理系统100能够学习和调节针对每种实施方式而言最优的响应曲线。此外，快速压力上升检测和管理系统100可被编程为忽略可被解释为内部故障的内部操作（例如，冷却泵接合并且引起瞬时压力增加）。最后，快速压力上升检测和管理系统100包括加速度计，可校准该加速度计以使得由地震活动导致的响应不敏感，而无论地震活动是自然的还是人为的。

在一个实施方案中，快速压力上升检测和管理系统100提供了结合可编程响应曲线参数的技术改进以及从存储在控制系统160的存储器装置162中的多条响应曲线中选择一条曲线的能力。在另一个实施方案中，快速压力上升检测和管理系统100提供了通过学习特定非故障的油冷却变压器的特性然后使用这些特性更准确地检测未来内部故障来自动调节响应曲线的灵敏度的技术改进。在又一个实施方案中，快速压力上升检测和管理系统100提供了读取多个油浸式变压器压力传感器120的技术改进，并且使用可编程表决逻辑来防止继电器150的错误激活。例如，此类表决逻辑可确定是否多个变压器压力传感器120中的大多数检测到满足阈值的内部故障以使变压器110脱机，从而防止单个传感器错误而使变压器脱机。

在再一个实施方案中，快速压力上升检测和管理系统100提供了能够检测地震事件（自然和人为）的技术改进，并且通过将系统编程为忽略这些地震事件或者在这些地震事件期间暂停系统操作来防止继电器150的错误激活。继续，在又一个实施方案中，快速压力上升检测和管理系统100提供了能够作为独立装置或与其他监测装备一起作为更大的监测和控制系统的一部分执行的技术改进。在另一个实施方案中，快速压力上升检测和管理系统100通过将系统编程为忽略这些特定变压器操作或者在这些特定变压器操作期间暂停系统100的操作而提供了在特定变压器操作（例如，启动冷却泵）期间防止错误激活的技术改进。

在快速压力上升检测和管理系统100中，本文所公开的与其对应的系统、方法、功能、步骤、特征等的各个方面可在使用硬件、软件、固件、电路或它们的组合的一个或多个计算机系统上实施。硬件、软件、固件和电路分别是指任何硬件、软件、固件或电路部件。本文所提及的计算机系统可以是指任何计算装置并且反之亦然（例如，智能电话、移动计算装置、个人数据助理、平板电脑、膝上型计算机、台式计算机、其他计算装置，等等)。

如本文所公开的，在快速压力上升检测和管理系统100的一些实施方案中，处理器164可指任何硬件处理器或软件处理器。软件处理器可包括或以其他方式构成由对应的硬件处理器执行的解译器。根据本文所公开的任何实施方案所述的计算机系统被配置为执行与本文所公开的系统的各种实施方案相关的任何所描述的功能。

在快速压力上升检测和管理系统100的至少一个实施方案中，任何方法、功能、步骤、特征或结果可被视为可包括软件指令的模块，所述软件指令当由计算装置执行时导致得到期望的方法、功能、步骤、特征或结果。由计算装置执行包括由计算装置（诸如硬件处理器164）的任何硬件部件（例如，CPU、GPU、网络接口、集成电路、其他硬件部件，等等）执行。任何模块均可由计算装置（例如，由计算装置的处理器）执行。无论是否明确描述，本文所公开的任何方法、功能、步骤、特征、结果等均可由一个或多个软件模块来实施。计算装置内的各个部件可一起工作以实现期望的方法、功能、步骤、特征或结果。例如，计算装置可接收数据并且处理数据。一个简单的示例是，网络接口接收数据并且通过总线将数据传输到处理器164。

本文所公开的快速压力上升检测和管理系统100的各个方面可被实施为在计算机系统中执行的软件。计算机系统可包括中央处理单元（即，硬件处理器），该中央处理单元连接到一个或多个存储器装置162、图形处理单元、输入装置诸如鼠标和键盘、输出装置诸如扬声器和显示器、用于连接到一个或多个其他计算机系统的网络接口（例如，被配置为提供服务使得用作数据库的一个或多个计算机系统）、操作系统、编译器、解译器（即，虚拟机）等。

在快速压力上升检测和管理系统100的一些实施方案中，存储器装置162可为任何类型的存储器，诸如只读存储器(ROM)、静态随机存取存储器(RAM)或动态RAM等。存储器装置162被配置为存储可执行指令，该可执行指令当由处理器164执行时使得处理器执行本文所述的操作/技术。存储器装置162可用于在计算机系统的操作期间存储可执行程序和数据。可执行程序可以用高级别计算机编程语言诸如Java或C++编写。当然，也可使用其他编程语言，因为本公开并不限于特定的编程语言或计算机系统。此外，应当理解，本文所公开的系统和方法不限于在任何特定计算机系统或计算机系统组上执行。

纵观快速压力上升检测和管理系统100的说明书、权利要求书和附图，除非上下文另有明确规定，否则以下术语具有本文明确关联的含义。术语“本文”是指与当前发明申请相关联的说明书、权利要求书和附图。短语“在一个实施方案中”、“在另一个实施方案中”、“在各种实施方案中”、“在一些实施方案中”、“在其他实施方案中”以及它们的其他变型形式是指本公开的一个或多个特征、结构、功能、限制或特性，并且除非上下文另有明确规定，否则便不限于在相同或不同的实施方案。如本文所用，术语“或”是包括性的“或”操作符，并且等同于短语“A或B，或两者”或“A或B或C，或它们的任意组合”，并且具有额外的元素的列表以类似方式处理。术语“基于”不是排他性的并且允许基于未描述的额外的特征、功能、方面或限制，除非上下文另有明确规定。此外，在整个说明书中，“一”、“一个”和“该”的含义包括单数和复数引用。

快速压力上升检测和管理系统100的详细描述中的一些部分根据对计算机存储器内的数据位的运算的算法和符号表示来呈现。这些算法描述和表示是数据处理领域的技术人员用来最有效地将其工作实质传达给本领域其他技术人员的手段。如本文所述，算法是导致期望结果的步骤序列。这些步骤是需要对物理量进行物理操纵的那些步骤。通常，尽管不一定，但这些量采用能够被存储、传输、组合、比较以及以其他方式操纵的电信号或磁信号的形式。有时，主要出于常见用法的原因，将这些信号引用作为位、值、元素、符号、字符、术语、数字等等被证明是方便的。

然而，应当记住的是，所有这些和类似的术语都与适当的物理量相关联并且仅仅是应用于这些量的便利标签。除非在以下显而易见的讨论中另外特别指出，否则应当理解，在整个说明书中，使用术语诸如“处理”、“计算”、“运算”、“确定”、“显示”、“配置”等进行的讨论，是指的计算机系统或类似的电子计算装置的动作和过程，所述计算机系统或类似的电子计算装置操纵位于计算机系统的寄存器和存储器内的被表示为物理（电子）量的数据并且将所述数据转换成在计算机系统存储器或寄存器或其他此类信息存储、传输或显示装置内以类似方式被表示为物理量的其他数据。

快速压力上升检测和管理系统100的实施方案还涉及用于执行本文的操作的设备。该设备可被专门构造用于所需的目的，并且其可需要被存储在计算机中的计算机程序选择性地激活或重新配置。此类计算机程序可存储在计算机可读存储介质中，该计算机可读存储介质诸如为但不限于任何类型的磁盘（包括软盘、光盘、CD-ROM和磁光盘）、只读存储器(ROM)、随机存取存储器(RAM)、EPROM、EEPROM、磁卡或光卡，或适用于存储电子指令并且各自耦接到计算机系统总线的任何类型的介质。

此外，在快速压力上升检测和管理系统100中，代表性示例和从属权利要求书的各特征可以未具体且明确枚举的方式组合以提供本发明的教导的其他有用实施方案。还需明确指出的是，出于原公开的目的以及出于限制要求权利要求保护的主题的目的，各实体组的所有的值范围或指示均公开了每个可能的中间值或中间实体。还需明确指出的是，图中所示部件的尺寸和形状被设计用于帮助理解如何实践本发明的教导，而不旨在限制示例中所示的尺寸和形状。

以上描述出于说明的目的使用特定命名法和公式来提供对所公开的实施方案的透彻理解。对于本领域的技术人员而言显而易见的是，具体的细节不是实践本发明所必需的。对实施方案的选择和描述旨在以最佳的方式说明所公开的实施方案的原理及其实际应用，从而使本领域的技术人员能够利用所公开的实施方案、以及具有适用于特定预期用途的各种修改的各种实施方案。因此，前述公开并非旨在穷举或将本发明限制于所公开的确切形式，并且本领域的技术人员应认识到，根据上述教导可能有许多修改形式和变型形式。

可组合以上所述的各种实施方案来提供另外的实施方案。本说明书中提及的所有美国专利，包括2016年6月28日提交的美国临时专利申请序列号62/355,759，均以引用的方式整体并入本文。必要时，可以修改实施方案的各个方面，以采用各专利的概念来提供另外的实施方案。

鉴于上文的详细说明，可以对这些实施方案做出这些和其它改变。一般来说，在随后的权利要求中，使用的术语不应解释成将权利要求书限制在本说明书和权利要求书中披露的具体实施方案中，而应解释成包括所有可能的实施方案以及这类权利要求书赋予的等效物的全部范围。因此，所公开的实施方案的广度和范围不应受任何上述示例性实施方案的限制，而是应仅根据所附权利要求书及其等同物来限定。

Claims (34)

1.一种用于检测变压器内压力上升的快速压力上升继电器系统，所述系统包括：

一个或多个压力传感器，所述一个或多个压力传感器与所述变压器相关联，所述一个或多个压力传感器响应于所述变压器内的压力变化而产生电输出；

地震传感器，所述地震传感器测量地震活动并且响应于所述地震活动而产生电输出；

继电器，所述继电器包括一个或多个电控致动触点以使所述变压器脱机；

一个或多个处理器，所述一个或多个处理器与所述一个或多个压力传感器、与所述变压器相关联的一个或多个辅助变压器部件、所述地震传感器和所述继电器通信，其中所述一个或多个辅助变压器部件各自产生识别状态的电输出；

控制系统，所述控制系统具有存储指令集的存储器装置，当由所述一个或多个处理器执行时，所述指令集使得所述一个或多个处理器：

检查由所述一个或多个压力传感器产生的所述电输出；

使用由所述一个或多个压力传感器产生的所述电输出计算所述变压器内所述压力随时间的上升；

将所述计算出的所述变压器内压力随时间的上升与一个或多个快速压力上升曲线进行比较；

识别引起内部压力读数的所述辅助变压器部件的所述状态，并且从所述辅助变压器部件补偿所述内部压力读数，以防止不必要的继电器致动；

使用所述地震传感器识别地震活动，并且防止所述地震活动引起的不必要的继电器致动；以及

如果所述计算出的所述变压器内压力随时间的上升超过所述一个或多个快速压力上升曲线所设定的允许极限，则致动所述继电器并且使所述变压器脱机。

2.根据权利要求1所述的系统，其中各自产生识别状态的电输出的与所述变压器相关联的所述辅助变压器部件包括泵、风扇、电机、冷却器、呼吸器、干燥器和分接开关。

3.根据权利要求1所述的系统，其中测量地震活动并且响应于所述地震活动而产生电输出的所述地震传感器是加速度计。

4.根据权利要求1所述的系统，其中所述控制系统通过识别、隔离和忽略由所述辅助变压器部件引起的所述内部压力读数来补偿所述辅助变压器部件引起的内部压力读数。

5.根据权利要求1所述的系统，其中所述控制系统通过暂时使所述控制系统停止计算所述变压器内的所述压力上升来补偿所述辅助变压器部件引起的内部压力读数。

6.根据权利要求1所述的系统，其中所述控制系统通过识别、隔离和忽略由所述地震活动引起的所述压力读数来补偿由所述地震活动引起的通过所述地震传感器识别的所述压力读数。

7.根据权利要求1所述的系统，其中所述控制系统通过暂时使所述控制系统停止计算所述变压器内的所述压力上升来补偿由所述地震活动引起的通过所述地震传感器识别的所述压力读数。

8.根据权利要求1所述的系统，其中所述控制系统被配置为响应于变压器操作特性来学习新的快速压力上升曲线。

9.根据权利要求1所述的系统，其中所述控制系统能够编程快速压力上升曲线参数的速率，其中所述控制系统包括多个快速压力上升曲线的速率，并且其中所述控制系统能够根据变压器操作特性在所述快速压力上升曲线之间自动切换。

10.根据权利要求1所述的系统，还包括多个压力传感器以检测所述变压器内的压力变化，其中所述控制系统将由所述变压器内所述多个压力传感器检测到的压力变化速率与所述快速压力上升曲线进行比较，并且使用表决逻辑来确定是否致动所述继电器。

11.根据权利要求10所述的系统，其中所述多个压力传感器包括在所述变压器内彼此正交定位的三个压力传感器。

12.一种用于检测变压器内压力上升的快速压力上升继电器系统，其中所述变压器包括响应于所述变压器内的压力变化而产生电输出的一个或多个压力传感器，所述系统包括：

一个或多个处理器，所述一个或多个处理器与所述一个或多个压力传感器、辅助变压器部件、地震传感器和继电器通信；

控制系统，所述控制系统具有存储指令集的存储器装置，当由所述一个或多个处理器执行时，所述指令集使得所述一个或多个处理器：

检查由所述一个或多个压力传感器产生的所述电输出；

使用由所述一个或多个压力传感器产生的所述电输出计算所述变压器内所述压力随时间的上升；

将所述计算出的所述变压器内压力随时间的上升与一个或多个快速压力上升曲线进行比较；

识别引起内部压力读数的辅助变压器部件的状态，并且从所述辅助变压器部件补偿所述内部压力读数，以防止不必要的继电器致动；

使用所述地震传感器识别由地震活动引起的压力读数并且补偿由所述地震活动引起的所述压力读数，以防止不必要的继电器致动；以及

如果所述计算出的所述变压器内压力随时间的上升超过所述一个或多个快速压力上升曲线所设定的允许极限，则致动所述继电器并且使所述变压器脱机。

13.根据权利要求12所述的系统，其中各自产生识别状态的电输出的与所述变压器相关联的所述辅助变压器部件包括泵、风扇、电机、冷却器、呼吸器和分接开关。

14.根据权利要求12所述的系统，其中测量地震活动并且响应于所述地震活动而产生电输出的所述地震传感器是加速度计。

15.根据权利要求12所述的系统，其中所述控制系统通过识别、隔离和忽略由所述辅助变压器部件引起的所述内部压力读数来补偿所述辅助变压器部件引起的内部压力读数。

16.根据权利要求12所述的系统，其中所述控制系统通过暂时使所述控制系统停止计算所述变压器内的所述压力上升来补偿所述辅助变压器部件引起的内部压力读数。

17.根据权利要求12所述的系统，其中所述控制系统通过识别、隔离和忽略由所述地震活动引起的所述压力读数来补偿由所述地震活动引起的通过所述地震传感器识别的所述压力读数。

18.根据权利要求12所述的系统，其中所述控制系统通过暂时使所述控制系统停止计算所述变压器内的所述压力上升来补偿由所述地震活动引起的通过所述地震传感器识别的所述压力读数。

19.根据权利要求12所述的系统，其中所述控制系统被配置为响应于变压器操作特性来学习新的快速压力上升曲线。

20.根据权利要求12所述的系统，其中所述控制系统能够编程快速压力上升曲线参数的速率，其中所述控制系统包括多个快速压力上升曲线的速率，并且其中所述控制系统能够根据变压器操作特性在所述快速压力上升曲线之间自动切换。

21.根据权利要求12所述的系统，还包括多个压力传感器以检测所述变压器内的压力变化，其中所述控制系统将由所述变压器内所述多个压力传感器检测到的压力变化速率与所述快速压力上升曲线进行比较，并且使用表决逻辑来确定是否致动所述继电器。

22.根据权利要求21所述的系统，其中所述多个压力传感器包括在所述变压器内彼此正交定位的三个压力传感器。

23.一种用于检测变压器内压力上升的快速压力上升继电器系统，其中所述变压器包括响应于所述变压器内的压力变化而产生电输出的一个或多个压力传感器，所述系统包括：

一个或多个处理器，所述一个或多个处理器与所述一个或多个压力传感器、辅助变压器部件、地震传感器和继电器通信；

控制系统，所述控制系统具有存储指令集的存储器装置，当由所述一个或多个处理器执行时，所述指令集使得所述一个或多个处理器：

检查由所述一个或多个压力传感器产生的所述电输出；

使用由所述一个或多个压力传感器产生的所述电输出计算所述变压器内所述压力随时间的上升；

将所述计算出的所述变压器内压力随时间的上升与一个或多个快速压力上升曲线进行比较；

识别由非内部电弧事件引起的压力读数并且补偿由所述非内部电弧事件引起的所述压力读数，以防止不必要的继电器致动；以及

如果所述计算出的所述变压器内压力随时间的上升超过所述一个或多个快速压力上升曲线所设定的允许极限，则致动所述继电器并且使所述变压器脱机。

24.根据权利要求23所述的系统，其中所述非内部电弧事件包括由与所述变压器相关联的辅助变压器部件引起的内部压力波动以及由地震活动引起的压力波动。

25.根据权利要求24所述的系统，其中与所述变压器相关联的所述辅助变压器部件包括泵、风扇、电机、冷却器、呼吸器、干燥器和分接开关。

26.根据权利要求24所述的系统，其中所述地震活动是通过包括加速度计的地震传感器测量的。

27.根据权利要求24所述的系统，其中所述控制系统通过识别、隔离和忽略由所述辅助变压器部件引起的所述内部压力读数来补偿所述辅助变压器部件引起的内部压力读数。

28.根据权利要求24所述的系统，其中所述控制系统通过暂时使所述控制系统停止计算所述变压器内的所述压力上升来补偿所述辅助变压器部件引起的内部压力读数。

29.根据权利要求26所述的系统，其中所述控制系统通过识别、隔离和忽略由所述地震活动引起的所述压力读数来补偿由所述地震活动引起的通过所述地震传感器识别的所述压力读数。

30.根据权利要求26所述的系统，其中所述控制系统通过暂时使所述控制系统停止计算所述变压器内的所述压力上升来补偿由所述地震活动引起的通过所述地震传感器识别的所述压力读数。

31.根据权利要求23所述的系统，其中所述控制系统被配置为响应于变压器操作特性来学习新的快速压力上升曲线。

32.根据权利要求23所述的系统，其中所述控制系统能够编程快速压力上升曲线参数的速率，其中所述控制系统包括多个快速压力上升曲线的速率，并且其中所述控制系统能够根据变压器操作特性在所述快速压力上升曲线之间自动切换。

33.根据权利要求23所述的系统，还包括多个压力传感器以检测所述变压器内的压力变化，其中所述控制系统将由所述变压器内所述多个压力传感器检测到的压力变化速率与所述快速压力上升曲线进行比较，并且使用表决逻辑来确定是否致动所述继电器。

34.根据权利要求33所述的系统，其中所述多个压力传感器包括在所述变压器内彼此正交定位的三个压力传感器。

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