電是人類歷史上最重要的發(fā)現(xiàn)之一。它提供舒適、奢華、鼓勵發(fā)明，對我們的日常生活非常重要。然而，他們的運輸和發(fā)電系統(tǒng)的發(fā)展無法跟上他們不斷增長的需求。在世界上的一些地區(qū)，我們已經(jīng)達到了供應(yīng)、需求和分配之間的不平衡正在造成巨大的直接和間接損害的臨界點。受這些問題影響的地區(qū)似乎越來越大。這些基礎(chǔ)設(shè)施無法承受未來的需求，尤其是隨著可再生能源的整合和這些不同能源的貿(mào)易不斷擴大。

所有這些可能性的主要促成因素是位于電力線所有分支上的變壓器。然而，大多數(shù)使用的變壓器已經(jīng)或即將結(jié)束其生命周期。這意味著，如果不對電氣系統(tǒng)進行重大改變，我們現(xiàn)在或未來都無法實現(xiàn)擴展電氣系統(tǒng)的目標和愿景。大多數(shù)變壓器的使用壽命已經(jīng)達到30到40年，而可再生能源系統(tǒng)的不斷整合導(dǎo)致了越來越大、越來越頻繁的波動，危及系統(tǒng)的穩(wěn)定性。這個問題更為重要，因為更換有缺陷和有缺陷的變壓器既昂貴又耗時，更換可能需要2年時間。

認識到這個問題并加以解決，導(dǎo)致了所謂的新“智能電網(wǎng)”的發(fā)展，這種電網(wǎng)能夠承受未來更高的需求，同時提供更穩(wěn)定、更強健的基礎(chǔ)設(shè)施。必須“在運行中”完成的任務(wù)(對持續(xù)運行的系統(tǒng)進行更新)。顯然，這是一項艱難的工作，即使是最小的錯誤也可能導(dǎo)致連鎖反應(yīng)，帶來災(zāi)難性的后果。因此，必須對最關(guān)鍵的部件(即變壓器)進行監(jiān)控。

在變壓器的運行中，絕緣油是保證其長壽命的最重要元素。然而，隨著時間的推移，它會受到不良物質(zhì)的污染，從而影響其功能。對這些雜質(zhì)及其濃度的分析可以提供有關(guān)變壓器本身使用壽命和老化的信息，同時提供有關(guān)電氣絕緣性能的重要數(shù)據(jù)，從而確保變壓器的正確運行。目前，獲取上述絕緣油情況的標準程序是對運行中的變壓器探頭進行選擇性和零星的實驗室分析。這是一種實踐，其產(chǎn)生的結(jié)果表明，絕緣油的狀態(tài)與其實際使用狀態(tài)相差甚遠。由于缺乏綜合的監(jiān)測方法，因此絕緣油在最初調(diào)試的5-10年之后，絕緣油才會在實驗室進行檢測，如果有的話，每隔1-2年，當變壓器的壽命達到臨界狀態(tài)時才會進行檢測。

基于這種情況，并考慮到該過程目前的缺點，目的是開發(fā)一種傳感器，能夠?qū)崟r記錄運行中變壓器的數(shù)據(jù)，而不會損害或篡改其功能。所記錄的值應(yīng)該能夠?qū)崟r地為變壓器操作員提供所有必要的信息，以便他能夠盡可能快速和有效地對產(chǎn)品的變化作出反應(yīng)。

TrafoStick是適用于現(xiàn)場在線使用，專門用于可重復(fù)測量變壓器絕緣油的擊穿電壓、含水量和溫度的傳感器。一款用于電力變壓器的堅固緊湊的在線傳感器。聲學(xué)解決方案的硬件實現(xiàn)，一個鍍鋁壓電諧振器，擴展到包括濕度和溫度傳感器，被封裝在一個緊湊的鋁外殼中。

使用可永久暴露在變壓器油中的材料。測試和校準程序是在對900多個不同變壓器的3800多個油樣進行評估的基礎(chǔ)上制定的。

該計算考慮了油水分(WC)、酸值(TAN)、溫度(T)和擊穿電壓之間的強相關(guān)性，由一個32位嵌入式系統(tǒng)在傳感器中執(zhí)行，該系統(tǒng)使用浮點處理(FPU)并使用查找表(查找表)。油樣極限行為的表示已在查找表中考慮在內(nèi)。

分解圖顯示了緊湊型TrafoStick的部件，也可用于非常狹窄的安裝情況。在共振室和聲音傳感器上放置了一個濕度和溫度傳感器。使用1英寸的管螺紋將傳感器擰入變壓器外殼。當然，為了能夠通過Modbus TCP與傳感器建立連接，還需要額外的組件。5 VDC/250 mA電源也經(jīng)過優(yōu)化，可將傳感器連接到以太網(wǎng)接口。

優(yōu)勢

TrafoStick首次能夠在整個運行時間內(nèi)確定變壓器最重要的測量值。只有掌握了這些知識，才有可能對電力設(shè)施中最重要的資源之一的剩余使用壽命做出合理的估計。

TrafoStick的測量數(shù)據(jù)在實際操作條件(負載、溫度等)下連續(xù)實時記錄，并通過Modbus TCP直接傳輸至網(wǎng)絡(luò)管理。

變壓器介電強度的自動實時監(jiān)測可以觀察變壓器的安全狀態(tài)，識別趨勢，最重要的是，及時采取措施，提高變壓器的安全性，并可能提高整個供電區(qū)域的安全性。

審核編輯：湯梓紅