CN117053876A - 变压器故障检测定位方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于变压器故障诊断技术领域，具体涉及变压器故障检测定位方法，该方法包括以下步骤：变压器的油枕侧面和油箱连通一根管道，并通过电磁阀控制开闭；从油枕的进油口置入具有故障检测定位功能的机器人，且该机器人浮于油枕的空腔；变压器异常工作状态时，电磁阀打开，机器人从管道进入油箱，进行故障定位检测，且机器人不回收；机器人将变压器内部情况通过无线回传至检测人员，判断是否需要断电检修。本发明利用了油枕的空腔，将机器人置于空腔内，机器人浮于变压器油的表面，机器人和变压器油的接触面积较小，因此耐腐蚀性能和密封性能需求大大降低，也对机器人的电池续航要求大大降低，能够更加精准地定位变压器的故障问题。
Description
技术领域
本发明属于变压器故障诊断技术领域，具体涉及变压器故障检测定位方法。
背景技术
常见的变压器按照绝缘散热介质来分的话，包括油浸式变压器和干式变压器。
现有常见的几种变压器不断电故障检测定位方法，无论是基于声音振动信号检测，还是基于变压器油气体色谱检测，亦或是温度检测等，都需要在变压器表面或非安全范围内进行操作，变压器故障骤变或恶化时，无法给检测人员留足安全避险时间；而基于电压的故障检测定位中，诊断的特征信号繁多，能够定位的故障类型局限，且存在定位不准的情况。
基于无线通讯技术的发展，又出现了微型机器人进行变压器内部故障定位的方法，通过视频采集、信号传输、运动控制等功能，该方法能够实现在油浸式变压器内部较为复杂环境下检测故障的效果，使用低照度摄像机能够较为清晰地从多角度进行变压器内部的视频采集，便于检测人员进行对照分析，从而对故障位置进行精准定位。但该方法下，由于需要基于不断电、不拆卸操作，微型机器人需要长时间浸泡于烃类变压器油中，且大多数时间均处于待机状态，因此，对微型机器人的耐腐蚀性能和待机时长有较高要求。
发明内容
本发明的目的是提供变压器故障检测定位方法，该故障检测定位方法用于具有油枕的油浸式变压器，便于检测人员进行所述油浸式变压器的故障定位检测，其中，所述油浸式变压器选用不低于110KVA，该故障检测定位方法包括以下步骤：
步骤1.油浸式变压器的改造：在所述油浸式变压器的油枕的侧面贯通连接一根中空的管道，管道内部光滑，管道另一端连通所述油浸式变压器的油箱，所述管道表面设置电磁阀，所述电磁阀通过外接信号控制开闭；
其中，所述管道和油枕以及油箱的连接处密封固定；所述管道选用内径不小于25cm，所述管道与油枕的连接处应落在油枕容量高度的1/4以下；所述油枕的内径不小于800mm；所述油枕的进油口定制内径不小于30cm；
步骤2.从所述油枕的进油口处置入微型机器人，该微型机器人具有变压器故障检测定位的功能；
其中，微型机器人具有变压器故障检测定位的功能具体是指：
所述微型机器人应至少具有低照度视频拍摄、超声波探测和激光探测中的检测方法的一种，所述微型机器人需要具有主控单元、照明单元、无线通信模块、电源模块、传感器模组、压力调节模块以及可折叠回收的尾鳍动力模块之外，整体呈现光滑的流线型；
同时，所述微型机器人满足不少于120min的续航，所述正常工作状态时，微型机器人机身的整体密度小于变压器油的密度；所述微型机器人需要满足不低于120min的防渗漏实验，且微型机器人的外壳和外界高度绝缘；
步骤3.所述油浸式变压器处于正常工作状态时，所述微型机器人浮于油枕内变压器油的表面；
步骤4.所述油浸式变压器处于异常工作状态时，所述电磁阀打开，所述微型机器人通过所述管道进入油箱内；
其中，所述异常工作状态的判断：包括轻重瓦斯继电器报警、消防报警、温度异常升高告警和局部放电预警，还包括所述油浸式变压器所有异常工作状态预警以及所述检测人员认定需要进行变压器检测的状态；
步骤5.在所述油浸式变压器外搭建中继通信系统，所述检测人员处建立接收终端，实现微型机器人和接收终端处的无线通信；
步骤6.所述微型机器人接收终端的控制下，在油箱内进行多自由度运动，对所述油浸式变压器的各部分结构情况进行数据记录和回传；
步骤7.所述检测人员通过微型机器人回传的数据，判断是否需要进行变压器的断电检修；
其中，根据微型机器人回传的数据判断需要进行变压器的断电检修情况包括：铁芯或绕组变形，绝缘组件破损，变压器油渗漏至危险临界值和变压器局部放电。
需要注意的是，所述油枕内单次可同时置入的微型机器人的数量不多于3个，所述油枕和油箱内的微型机器人的总数量超过3个时，需要对变压器进行断电吊罩检查，并取出油箱和油枕内的微型机器人。
本发明取得的技术效果为：
本发明对现有技术中通过微型机器人进行变压器故障定位检测的方法进行改进，常规的微型机器人，需要长期工作于烃类变压器油中，因此，对微型机器人的密封性和耐腐蚀性有较大考验，常规的机器人采用工程塑料作为机器人外壳，具有一定的耐腐蚀性能，但长期完全浸没于烃类变压器油中，接触面大，仍具有被腐蚀的风险，同时，常规采用O型圈进行机器人外壳的机械密封，在机器人较小的体积下，较小的O型圈不能具有良好的回弹性能，不能完全保证长时间工作状态下的防渗漏，而且机器人的长时间工作续航也是一个难题，因此，本发明中，利用了油枕的空腔，将微型机器人置于空腔内，机器人浮于变压器油的表面，机器人和变压器油的接触面积较小，因此耐腐蚀性能和密封性能需求大大降低，只需在变压器出现故障时，机器人才会沿着管道进入油箱内，完全浸没于变压器油内，进行变压器故障的检测定位，只需保证工作时间内机器人的耐腐蚀性和密封性即可，工艺要求大大降低；同时，由于机器人为免回收机器人，无需考虑故障定位检测完成后，机器人的回收问题以及机器人的耐腐蚀和密封问题，因此，对机器人的电池续航要求也大大降低，只需保证单个工作流程内的续航，下一轮故障定位检测时，会由下一个机器人进行检测，在同样的电池续航时间内，给检测人员的预留检测时间大大延长了，能够更加精准、无遗漏地定位变压器的所有故障问题。
附图说明
图1是本发明的变压器故障检测定位方法的流程示意图；
图2是本发明中变压器改造及微型机器人工作原理的示意图。
附图标记：
图中，1、微型机器人；2、油枕；201、空腔；202、油腔；3、管道；4、电磁阀；5、回油管路；6、瓦斯继电器；7、油箱。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合说明书附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。
请参阅图1-2所示，本发明提供了变压器故障检测定位方法，该故障检测定位方法用于具有油枕2的油浸式变压器，便于检测人员进行油浸式变压器的故障定位检测，其中，油浸式变压器选用不低于110KVA，该故障检测定位方法包括以下步骤：
步骤1.油浸式变压器的改造：如图2所示，在油浸式变压器的油枕2的侧面贯通连接一根中空的管道3，本实施例中，该管道3通体采用铝制，且管道3内部涂覆一层高分子耐腐蚀涂层，管道3内部光滑，管道3另一端连通油浸式变压器的油箱7，管道3表面设置电磁阀4，电磁阀4通过外接信号控制开闭；
其中，管道3和油枕2以及油箱7的连接处密封固定，本实施例中，管道3和油枕2的连接处和水平面的夹角在20度，而管道3的曲度不大于0.2，可以保证微型机器人1流畅地滑入油箱7内；管道3选用内径不小于25cm，管道3与油枕2的连接处应落在油枕2容量高度的1/4以下；这个数据是由于油枕2内注入变压器油的通用规范得来的，一般油枕2内变压器油占油枕2总容积的1/4-3/4，即如图2所示，空腔201高度与油腔202高度的比值为1:3，当微型机器人1浮于变压器油的上方时，机器人和变压器油的接触层仅为机器人底部的一小块，在本实施例的实测中，不超过机器人总体积的1/8，大大降低了机器人的腐蚀和渗漏的隐患；变压器处于正常工作状态时，机器人正常浮于空腔201内，当机器人收到检测任务时，机器人上电启动，压力调节模块调节机器人整体机身密度（本实施例通过排出机器人机身内气囊中的空气达成调节），使得机器人沉没于油腔202内，并沿着管道3进入油箱7内进行检测；
油枕2的内径不小于800mm；油枕2的进油口定制内径不小于30cm；一般油枕2可定制，油枕2的内腔需要保证至少3个微型机器人1空间，且还需给变压器留足够的压力释放空间；
步骤2.从油枕2的进油口处置入微型机器人1，该微型机器人1具有变压器故障检测定位的功能；
该微型机器人1可参见较成熟的仿生机器人，参见【基于仿生机器鱼的油浸式变压器内部故障检测平台设计】（柏祖军，张世武，金 虎，朱阅微；文章编号:1002－1841(2022)08－0074－06），其采用仿生检测机器鱼的设计，其外形尺寸为 22 cm×10．5 cm×11．5cm，其可实现变压器内低照度视频拍摄和回传；
其中，微型机器人1具有变压器故障检测定位的功能具体是指：
微型机器人1应至少具有低照度视频拍摄、超声波探测和激光探测中的检测方法的一种，微型机器人1需要具有主控单元、照明单元、无线通信模块、电源模块、传感器模组、压力调节模块以及可折叠回收的尾鳍动力模块之外，整体呈现光滑的流线型；
其中，照明单元提供低照度照明，一般采用LED灯珠设计，而压力调节模块可通过排出气体的方式，调节（即增加）机器人的密度，使得机器人可沉入变压器油中，而可折叠回收的尾鳍动力模块可为机器人在变压器油中的运动提供动力，其中可折叠回收的设计，可保证机器人可自由通过管道3滑入油箱7，不会在管道3中卡住；
同时，微型机器人1满足不少于120min的续航，正常工作状态时，微型机器人1机身的整体密度小于变压器油的密度；微型机器人1需要满足不低于120min的防渗漏实验，且微型机器人1的外壳和外界高度绝缘；
步骤3.油浸式变压器处于正常工作状态时，微型机器人1浮于油枕2内变压器油的表面；
步骤4.油浸式变压器处于异常工作状态时，电磁阀4打开，微型机器人1通过管道3进入油箱7内；
其中，异常工作状态的判断：包括轻重瓦斯继电器6报警、消防报警、温度异常升高告警和局部放电预警，还包括油浸式变压器所有异常工作状态预警以及检测人员认定需要进行变压器检测的状态；
异常状态的判定需要以检测人员的意见作为优先，本实施例中，并未将轻重瓦斯继电器6报警器、消防报警器和温度传感器与微型机器人1启动的判定机制直接关联，由于存在误报的可能性，以及变压器故障类型以及工作环境的复杂多样，一般均需要通过检测人员收到报警信息后进行电磁阀4的打开，并控制微型机器人1启动检测，但对故障类型进行简单细分，把报警器和微型机器人1的启动进行简单自动关联的方法，依然落在本实施例的保护范围内；
步骤5.在油浸式变压器外搭建中继通信系统，检测人员处建立接收终端，实现微型机器人1和接收终端处的无线通信；
步骤6.微型机器人1接收终端的控制下，在油箱7内进行多自由度运动，对油浸式变压器的各部分结构情况进行数据记录和回传；
步骤7.检测人员通过微型机器人1回传的数据，判断是否需要进行变压器的断电检修；
其中，根据微型机器人1回传的数据判断需要进行变压器的断电检修情况包括：铁芯或绕组变形，绝缘组件破损，变压器油渗漏至危险临界值和变压器局部放电，通过影像数据或其他数据检测，出现变压器内主要器件变形或其他重大安全隐患时，即需要做断电维修处理。
需要注意的是，油枕2内单次可同时置入的微型机器人1的数量不多于3个，油枕2和油箱7内的微型机器人1的总数量超过3个时，需要对变压器进行断电吊罩检查，并取出油箱7和油枕2内的微型机器人1。
本实施例中，微型机器人1即设置为3个，在变压器出现异常状态时，通过检测人员判断是否需要释放机器人进行故障源的探测，3个机器人为一整个检测周期，可为变压器的检测工作留足备选，即使变压器进行吊罩检查后，油枕2内未使用的机器人仍可继续使用，无需取出，可在下一轮检测中进行使用。
本发明对现有技术中通过微型机器人1进行变压器故障定位检测的方法进行改进，常规的微型机器人1，需要长期工作于烃类变压器油中，因此，对微型机器人1的密封性和耐腐蚀性有较大考验，常规的机器人采用工程塑料作为机器人外壳，具有一定的耐腐蚀性能，但长期完全浸没于烃类变压器油中，接触面大，仍具有被腐蚀的风险，同时，常规采用O型圈进行机器人外壳的机械密封，在机器人较小的体积下，较小的O型圈不能具有良好的回弹性能，不能完全保证长时间工作状态下的防渗漏，而且机器人的长时间工作续航也是一个难题，因此，本发明中，利用了油枕2的空腔201，将微型机器人1置于空腔201内，机器人浮于变压器油的表面，机器人和变压器油的接触面积较小，因此耐腐蚀性能和密封性能需求大大降低，只需在变压器出现故障时，机器人才会沿着管道3进入油箱7内，完全浸没于变压器油内，进行变压器故障的检测定位，只需保证工作时间内机器人的耐腐蚀性和密封性即可，工艺要求大大降低；同时，由于机器人为免回收机器人，无需考虑故障定位检测完成后，机器人的回收问题以及机器人的耐腐蚀和密封问题，因此，对机器人的电池续航要求也大大降低，只需保证单个工作流程内的续航，下一轮故障定位检测时，会由下一个机器人进行检测，在同样的电池续航时间内，给检测人员的预留检测时间大大延长了，能够更加精准、无遗漏地定位变压器的所有故障问题。
本实施例中，如图2所示，油枕2和油箱7通过回油管路5进行变压器油的交换，从而实现不同温度下油箱7内变压器油的自动补足，且瓦斯继电器6进行变压器一般故障的报警；而油枕2内不会注满变压器油，一般会分为油腔202和空腔201，空腔201与油腔202的比值一般为1:3，而本实施例对该结构进行改进后，在油枕2的侧面设立一根管道3，管道3另一端连通油箱7，而管道3通过电磁阀4控制开闭，电磁阀4打开时，微型机器人1可通过管道3进入油箱7；而电磁阀4控制打开的机制为，当检测到变压器出现故障报警时，检测人员根据情况的严重程度，判断是否启动微型机器人1，若启动微型机器人1，则微型机器人1打开数据采集单元（根据设计可为图像采集，视频采集，超声波、红外数据采集等均可），采集变压器内数据后，回传至检测人员处，通过检测人员判断是否需要进行变压器断电维修工作。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。本发明中未具体描述和解释说明的结构、装置以及操作方法，如无特别说明和限定，均按照本领域的常规手段进行实施。
Claims (12)
1.变压器故障检测定位方法，该故障检测定位方法用于具有油枕（2）的油浸式变压器，便于检测人员进行所述油浸式变压器的故障定位检测，其特征在于：该故障检测定位方法包括以下步骤：
步骤1.油浸式变压器的改造：在所述油浸式变压器的油枕（2）的侧面贯通连接一根中空的管道（3），管道（3）内部光滑，管道（3）另一端连通所述油浸式变压器的油箱（7），所述管道（3）表面设置电磁阀（4），所述电磁阀（4）通过外接信号控制开闭；
步骤2.从所述油枕（2）的进油口处置入微型机器人（1），该微型机器人（1）具有变压器故障检测定位的功能；
步骤3.所述油浸式变压器处于正常工作状态时，所述微型机器人（1）浮于油枕（2）内变压器油的表面；
步骤4.所述油浸式变压器处于异常工作状态时，所述电磁阀（4）打开，所述微型机器人（1）通过所述管道（3）进入油箱（7）内；
步骤5.在所述油浸式变压器外搭建中继通信系统，所述检测人员处建立接收终端，实现微型机器人（1）和接收终端处的无线通信；
步骤6.所述微型机器人（1）接收终端的控制下，在油箱（7）内进行多自由度运动，对所述油浸式变压器的各部分结构情况进行数据记录和回传；
步骤7.所述检测人员通过微型机器人（1）回传的数据，判断是否需要进行变压器的断电检修。
2.根据权利要求1所述的故障检测定位方法，其特征在于：所述油浸式变压器选用不低于110KVA。
3.根据权利要求1所述的故障检测定位方法，其特征在于：所述管道（3）选用内径不小于25cm，所述管道（3）与油枕（2）的连接处应落在油枕（2）容量高度的1/4以下。
4.根据权利要求1所述的故障检测定位方法，其特征在于：所述微型机器人（1）应至少具有低照度视频拍摄、超声波探测和激光探测中的检测方法的一种，所述微型机器人（1）需要具有主控单元、照明单元、无线通信模块、电源模块、传感器模组、压力调节模块以及可折叠回收的尾鳍动力模块之外，整体呈现光滑的流线型。
5.根据权利要求1所述的故障检测定位方法，其特征在于：所述微型机器人（1）满足不少于120min的续航，所述正常工作状态时，微型机器人（1）机身的整体密度小于变压器油的密度。
6.根据权利要求5所述的故障检测定位方法，其特征在于：所述微型机器人（1）需要满足不低于120min的防渗漏实验，且微型机器人（1）的外壳和外界高度绝缘。
7.根据权利要求1所述的故障检测定位方法，其特征在于：所述油枕（2）的内径不小于800mm。
8.根据权利要求1所述的故障检测定位方法，其特征在于：所述油枕（2）的进油口定制内径不小于30cm。
9.根据权利要求1所述的故障检测定位方法，其特征在于：所述管道（3）和油枕（2）以及油箱（7）的连接处密封固定。
10.根据权利要求1所述的故障检测定位方法，其特征在于：所述异常工作状态的判断：包括轻重瓦斯继电器（6）报警、消防报警、温度异常升高告警和局部放电预警，还包括所述油浸式变压器所有异常工作状态预警以及所述检测人员认定需要进行变压器检测的状态。
11.根据权利要求1所述的故障检测定位方法，其特征在于：所述油枕（2）内单次可同时置入的微型机器人（1）的数量不多于3个，所述油枕（2）和油箱（7）内的微型机器人（1）的总数量超过3个时，需要对变压器进行断电吊罩检查，并取出油箱（7）和油枕（2）内的微型机器人（1）。
12.根据权利要求1所述的故障检测定位方法，其特征在于：根据微型机器人（1）回传的数据判断需要进行变压器的断电检修情况包括：铁芯或绕组变形，绝缘组件破损，变压器油渗漏至危险临界值和变压器局部放电。
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Citations (8)
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-
2023
- 2023-10-11 CN CN202311313757.1A patent/CN117053876B/zh active Active
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