用于估计变压器剩余寿命的方法和系统的制作方法
【专利摘要】用溶解气体监视设备来监视变压器。采用可执行代码形式的方法指令处理器估计变压器的剩余寿命。该方法包括从监视设备接收数据元素，数据元素表示变压器中与变压器中的绝缘材料的退化相关的溶解气体的当前值。响应于在变压器处发生的孤立事件来确定对于气体的调整值。将当前值和调整值组合以获得总值，并且使用该总值来估计聚合度。将该值转换成变压器的剩余寿命的测量，并且向用户呈现该剩余寿命的测量。
【专利说明】用于估计变压器剩余寿命的方法和系统
【技术领域】
[0001]本发明一般地涉及变压器(transformer)管理和故障监视系统的领域。更具体地，本发明涉及用于估计变压器的剩余寿命的溶解气体分析(DGA)。
【背景技术】
[0002]由纤维素(cellulose)材料制成的绝缘材料，比如牛皮纸、压制板等，通常在充油电力变压器中被用作电绝缘以将变压器内的不同电路分离、以为线圈提供机械支撑、以将绕组芯和外壳(outer case)与电路隔离等。为了执行这些功能，绝缘材料必须具有高介电强度和高机械强度。然而，这些绝缘材料由于加热(高温分解)、氧(氧化)以及湿度(水解)而逐渐退化并损失机械强度，这能够负面地影响变压器的寿命。例如，由于绝缘材料退化而引起的机械强度的损失使得变压器绕组在移动期间，特别是诸如穿越故障(through-fault)这样的极端事件期间，更易受到机械损坏。因此，变压器的寿命受限于其固体绝缘材料的寿命O
[0003]用来测量纤维素绝缘材料耐受变压器内的应力的能力的技术是通过测量聚合度(DP)。绝缘材料中的纤维素是具有重复葡萄糖键的长链聚合物，并且每单位的这些重复葡萄糖键的数量的测量是聚合度。典型的绝缘材料在新的时具有约一千的平均聚合度。然而，随着绝缘材料中的葡萄糖键断裂，聚合度降低。因此，具有小于两百的聚合度的老化的、即退化的绝缘材料可能过于易碎而不能有效地耐受变压器内的机械应力。因此，能够执行用以测量聚合度的测试以评定绝缘老化。
[0004]在操作变压器时，为了直接地测量聚合度，将变压器断电(deenergize)，并且将纤维素绝缘材料的样本带到实验室以供测试。显然，这种直接测量方法是耗费时间且昂贵的。用以测量聚合度的间接方式是通过呋喃(furan)测试。呋喃是能够在变压器绝缘油中找到的主要纤维素降解产物。能够针对呋喃分析油样本并与呋喃模型相比较以获得绝缘材料的聚合度的近似值。然而，这种近似技术并不总是给出一致的结果。
【专利附图】
【附图说明】
[0005]通过在结合附图来考虑时参考详细描述和权利要求，可得到对本发明的更全面理解，其中，贯穿附图相似的附图标记指代类似项目，并且:
图1示出根据本发明的其中进行用以估计变压器剩余寿命的数据元素分析的机构的一部分的框图；
图2示出表示变压器中的溶解气体并由监视图1的装置中之一的监视设备产生的数据元素的第一示例性分组的图；
图3示出表示变压器中的溶解气体并由监视图1的装置中之一的监视设备产生的数据元素的第二示例性分组的图；
图4示出产生用于气体生成速率的非谐波部分的线性拟合的谐波回归预测方程的示例性结果的图； 图5示出根据本发明的用来基于变压器中的溶解气体的值来估计变压器的剩余寿命的测量的方程的图；
图6示出根据本发明的分析过程的流程图；
图7示出用来根据图6的分析过程而计算溶解气体的当前值的方程的图；
图8示出用来响应于变压器处的孤立事件而存储用于溶解气体的调整值的跟踪数据库的表格；
图9示出用来根据图6的分析过程而计算由于穿越故障而损失的剩余寿命的测量的方程的图；
图10示出用来确定用于由穿越故障产生的过量的溶解气体的调整值的方程的图；
图11示出用来预测到变压器的寿命终止的持续时间的方程的图；
图12示出用来基于变压器的剩余寿命的当前测量而确定变压器经受住未来穿越故障的能力的方程的图；
图13示出用来确定变压器的剩余寿命的另一测量的方程的图；
图14示出通知过程的流程图；
图15示出可呈现给一个或多个负责方的变压器老化条件的通知的图；以及 图16示出相对于变压器老化描述变压器中的溶解气体的其他生成速率的图。
【具体实施方式】
[0006]本发明的实施例带来用于评定纤维素绝缘材料的老化并估计由监视单元监视的变压器的剩余有用寿命的分析方法、包含可执行代码的计算机可读介质以及系统。与监视位于电业公司的变电站处的变压器相结合地描述实施例，并且由溶解气体分析(DGA)单元来执行监视，DGA单元中的一个或多个执行变压器中的每一个的在线监视。根据本发明的分析通过分析由DGA单元监视的变压器油中的溶解气体且特别是一氧化碳(CO)和二氧化碳(CO2)的量来提供变压器中的绝缘材料的聚合度(DP)的间接估计。
[0007]因此，不需要使变压器离线以评定变压器中的绝缘材料的退化。此外，DP的此估计能够用来基于从DGA单元接收到的溶解气体值来估计变压器的剩余有用寿命的测量。能够利用来自分析的结果来确定变压器老化条件、确定变压器经受住穿越故障的能力、确定何时可能需要维修或另外替换变压器等。
[0008]图1示出根据实施例的其中进行变压器剩余寿命的估计和数据元素分析的机构20的一部分的框图。机构20包括多个变电站22,仅不出其中的两个。用省略号24表不附加变电站22。采用变压器26形式的多个装置位于每个变电站22处。为了例示的简单起见，在每个变电站22处仅示出三个变压器26。然而，应理解的是每个变电站22能够包括任何数量的变压器26，如本领域的技术人已知的那样。
[0009]由多个溶解气体分析器(DGA)单元28中的一个或多个来监视每个变压器26。DGA单元28监视通常为矿物油起源的变压器流体。DGA单元28监视例如作为基于矿物油的变压器流体的退化产物的八种气体。这八种气体能包括氢气(H2)、氧气(02)、一氧化碳(CO)、二氧化碳(CO2)、甲烷(CH4)、乙炔(C2H2)、乙烯(C2H4)以及乙烷(C2H6)15
[0010]机构20还包括经由通信网络32与DGA单元28通信的计算系统30。在优选实施例中，计算系统30可位于由电业机构20操作的能量控制中心(未示出)。然而，可备选地将处理系统30外包给签约第三方监视机构20。
[0011]计算系统30包括用于执行根据本发明的分析过程36的处理器34。处理器34还可执行可选轮询(Po I ling)过程38和通知过程40。处理器34与输入设备42、输出设备44、显示器46以及用于存储可响应于分析过程36的执行而生成的变压器条件数据库50的存储器系统48通信。这些元件被总线结构52互连。本领域技术人员将认识到分析过程36、轮询过程38以及通知过程40不需要是不同的物理单元，而是可替代地实现为单个、集成过程。计算系统30的特定配置至少部分地取决于机构20的复杂性、向处理系统30提供数据的DGA单元28的数量以及正被处理的数据量。
[0012]输入设备42能够包括键盘、鼠标、定点设备、音频设备(例如，扩音器)和/或向处理器34提供输入的任何其他设备。输出设备44能够包括打印机、音频设备(例如，扬声器)和/或向处理器34提供输出的其他设备。输入和输出设备42和44还能够包括网络连接、调制解调器或用于经由通信网络32与其他计算机系统或设备通信的其他设备。
[0013]计算系统30还包括计算机可读存储介质54。计算机可读存储介质54可以是磁盘、压缩盘或可被处理器34读取的任何其他易失性或非易失性大容量存储系统。计算机可读存储介质54还可包括合作或互连的计算机可读介质，其专有地存在于计算系统30上或分布在可在本地或远处的多个互连计算机系统(未示出)之间。分析过程36、轮询过程38以及通知过程40被记录在计算机可读存储介质54上以便指令处理器34执行轮询、分析和通知功能，如下面所论述的那样。
[0014]机构20还可包括通知设备56，仅示出其中的一个。通知设备56可以是常规手持式通信设备，诸如寻呼机、蜂窝式电话、个人数字助理或其组合。备选地，通知设备56可以是桌上型计算机或用于向通知设备56的用户产生电子消息的任何其他装置。通知设备56可经由通信网络32与计算系统30进行通信。通信网络32可经由本领域技术人员熟知的常规无线和/或有线线路技术进行通信。
[0015]每个通知设备56可分配给特定负责方58或与之相关联。在此例示中，负责方58可以是负责特定变电站22处的变压器26、对特定故障条件所需的修正措施最有见识和/或具有做出关于变压器26的决策的适当水平的权限的一个或多个个人的维护(maintenance)组。
[0016]一般地，DGA分析器28对变压器26内的流体进行采样并监视采样流体中的溶解气体。可标称地每四小时获取样本。然而，如果达到用于单独气体的预定义阈值或者如果达到用于单独气体的预定义变化速率，则采样速率可增加至每小时一次。DGA单元28处的溶解气体监视伴随着用于变压器流体内的许多溶解气体中的每一个的值的测量。这些测量随后经由通信网络32被作为数据元素60传送至计算系统30。来自DGA单元28的数据元素60的传送可自动地和/或响应于经由轮询过程38传送的轮询信号来进行。备选地，能够手动地获取数据元素60。能够按照常规数据录入(entry)方法将这些手动测量手动地输入到处理系统30。数据元素60被分析过程36分析，并且分析的结果能被记录在变压器条件数据库50中和/或能够经由通知过程40以通知62的形式被提供给被分配给一个或多个负责方58的一个或多个通知设备56。
[0017]参考图2和3，图2示出由监视变压器26 (图1)中之一的DGA单元28 (图1)中之一产生的数据元素60的第一示例性分组64的图。图3示出由监视变压器26的DGA单元28产生的数据元素60的第二示例性分组66的图。分组64和66中的每个期望地包括变压器标识符68，在本文中示为标识变压器26中之一的“TA01”。分组64和66中的每个还包括作为用于正被DGA单元28监视的许多溶解气体72中的每一个的值70的数据元素60。在本文中未示出的附加信息可被包括，比如收集的时间/日期、其中未列出的其他溶解气体72等。
[0018]根据本发明，在本文中示出第一和第二分组64和66以描绘可从DGA单元28 (图1)提供给计算系统30 (图1)以供分析和后续选择性通知的信息。相应地，用于传输的数据元素60及第一和第二分组64和66的特定配置能够采取多种形式，并且传输能够经由本领域技术人员已知的多种技术来实现。
[0019]图2 —般地示出表示其中用“TA01”标识的变压器26正常运转的正常条件74的第一分组64。当对于每个溶解气体72的值70落入定义正常条件74的预先确立的极限内时，可确定正常条件74。这些预先确立的极限可在行业认可标准中提供，诸如IEEEStd C57.104-2008 “IEEE Guide for the Interpretation of Gases Generated inOil-1mmersed Transformers” 或根据其他来源。
[0020]相反，图3 —般地示出表示异常条件76的第二分组66，其中用“TA01”标识的变压器26可异常运转。当对于溶解气体72的某些或所有值70已上升至更加临界的条件水平时，可确定异常条件76。在该示例中，一氧化碳(CO)水平已上升至在正常期望极限以上的值。行业认可标准 IEEE Std C57.104-2008 “IEEE Guide for the Interpretation ofGases Generated in Oil-1mmersed Transformers”还基于对于溶解气体 72 的值 70 将变压器的行为分类为四种故障类型的组合:具有起弧的高能放电(HEDA)、低能放电(LED)、油过热(0H0)或纤维素降解(CD )。
[0021]充油式变压器中的纤维素绝缘材料的纤维素降解的产物是CO和二氧化碳(C02)。因此，对于CO和CO2气体72的值70能够唤起纤维素降解故障类型的通知。纤维素降解故障类型能够为用户提供存在绝缘退化(即，异常老化)的某些指示，但是其未提供关于变压器的剩余有用寿命的信息。
[0022]数据分析过程36 (图1)通过利用从在线DGA单元28 (图1)接收到的CO和CO2气体72的测量(即，值70)来估计聚合度(DP)值而规避此问题。根据DP的该估计，能够进行关于变压器26 (图1)的剩余有用寿命的预测。此类特征能够增加公用事业公司方便地安排修理的能力，从而通过延长变压器更换日期来推迟资本支出、降低维护成本、提供可能导致灾难性变压器失灵和计划外停机的逐渐产生的故障的提前警告等。将结合图6来详细地论述数据分析过程36的操作。
[0023]图4示出产生用于气体生成速率80的非谐波部分的线性拟合的谐波回归预测方程的示例性结果的图78。变压器26(图1)能够具有负载相关内部故障并由于变压器26的循环加载而显示出正常的循环放气(gassing)速率。因此，由于正常循环加载而在正常极限以上的值70 (图2)可向随后的分析计算中引入错误。在某些实施例中，使测量的放气速率稳定可能是有用的，即根据循环或周期性加载特性，标识“稳态”气体生成速率80。
[0024]在示例中，图78包括图82。图82包括相对于在变压器油中发现并从数据元素60(图2)获得的溶解二氧化碳气体72的时间88的值86的第一绘图84。在该示例中，时间88与样本相符。也即，由于每四小时对变压器油进行采样，所以六个样本的数值对应于二十四小时。相当地，一千零九十五个样本的数值对应于一年的一半，并且两千一百九十个样本的
数值对应于一年。
[0025]第一绘图84表示在时间段88内在变压器油中发现的二氧化碳气体72的实际值70 (图2)。在示例中，图78包括具有由r2参数92表示的高“拟合优度”的谐波回归方程的解90，其中，Y等于时间t处的预测二氧化碳值。图82还包括响应于导出解90而产生的第二绘图94。因此，第二绘图94是使用解90建模的二氧化碳的实际值的“最佳拟合”表示或模型。出于例示目的，图82还包括变压器加载的日波动96、半年波动98以及年波动100的周期性特性。
[0026]在该示例中，能够从解90去除或抵消日波动96、半年波动98以及年波动100的正弦分量，以使得能够确定采用“稳态”气体生成速率80形式的准确趋势。气体生成速率80能够与估计的聚合度值相组合地用来确定直至将达到变压器26中之一的寿命终止的持续时间，如下面将结合图11所论述的那样，和/或对形成的CO + CO2溶解气体72、CO + CO2的气体生成速率以及变压器26的老化之间的三路关系(three way relationship)进行绘图，如下面将结合图16所论述的那样。
[0027]图5示出根据本发明的用来基于变压器油中的溶解气体72 (图2)的值70 (图2)而估计变压器26 (图1)中之一的剩余寿命的测量的方程的图102。图102包括图104。图104显示出相对于聚合度值110的一氧化碳(CO)和二氧化碳(CO2)溶解气体72的值108的绘图106。当前，充油式变压器中使用的绝缘纸和压制板两者均由纤维素材料形成。这些纤维素材料的机械强度由于热和氧化(deterioration)劣化而降低。因此，聚合度被降低。同时，气体72，且最关键地是CO和CO2，被形成。
[0028]使用对聚合度和由变压器中的绝缘纸的退化而引起的CO和CO2溶解气体72的形成的直接测量来导出关系。实验显示，绝缘纸产生变压器油中的CO和CO2溶解气体72的约百分之八十，而压制板产生变压器油中的CO和CO2溶解气体72的另外百分之二十。因此，能够将对聚合度和由变压器中的绝缘纸的退化而引起的CO和CO2溶解气体72的形成的直接测量调整约百分之二十五以解决来自压制板的CO和CO2溶解气体72的形成。结果得到的组合产生绘图106，即聚合度与CO和CO2溶解气体72的形成之间的关系的图形表示。
[0029]另外能够用在图102中呈现的聚合度方程112来估计聚合度与CO和CO2溶解气体72的形成之间的此关系。CO和CO2溶解气体72的组合量的总值114由命名“06@值”来表示，并且在本文中被称为DG,6值114。以毫升/克为单位来表示DG,6值114。用命名“DP值116”来表示通过对方程112求解而确定的聚合度值116。在该实例中，方程112具有用r2参数118表示的高“拟合优度”。因此，方程112能够用来使用CO和CO2溶解气体72的组合量的当前总测量，即DG,6 116，来估计变压器26 (图1)中之一的DP值116。
[0030]方程112对于在0.101ml/g与2.904ml/g之间的范围120内的DG总值114是有效的。因此，方程112对于在九百与两百之间的DP值116是有效的。在约0.101 ml/g以下的非常低的DG,6值114可报告为DP值116大于九百。类似地，在约2.904 ml/g以上的高DG总值114被报告为DP值116小于两百。
[0031]一旦已经预测了 DP值116，然后能够将DP值116转换成变压器26的剩余有用寿命的测量° Facilities Instructions, Standards, and Techniques,卷 3-31,“Transformer Diagnostics (变压器诊断)，，，2003 年 6 月，United States Department ofthe Interior, Bureau of Reclamations,表 6,“Furans, DP, Percent of Life Used, ofPaper Insulation”提供用于聚合度针对百分比剩余寿命的值。表6提出用于百分之一百剩余寿命的DP值为八百。已根据实施例调整了表6内的值，使得九百的DP值116对应于百分之一百剩余寿命，以便与方程112 —致。而两百的DP值116对应于变压器26的寿命终止。已用在图102中呈现的方程122来估计已调整值。
[0032]DP值116能够应用于方程122以便确定变压器26中之一的剩余有用寿命的测量。剩余有用寿命的该测量是按百分比剩余寿命124呈现的，并且用命名“％RL”124来表示。下面所论述的实施例将根据DP值116的估计向一个或多个负责方58 (图1)呈现％RL 124。
[0033]图6示出根据本发明的分析过程36的流程图。分析过程36由处理器34 (图1)执行以获得能够用来估计聚合度值(即DP值116(图5))、获得剩余有用寿命的测量(即％RL124)并计算变压器老化的任何附加测量的结果。结合从监视变压器26中之一的DGA单元28 (图1)中之一接收到的数据元素60的溶解气体分析来论述分析过程36。然而，能够针对从其中的每一个正在监视变压器26中的单独的一个的任何多个DGA单元28接收到的数据元素60执行分析过程36。
[0034]分析过程36从任务126开始。在任务126，处理器34 (图1)接收先前在期望时间段内从DGA单元28中之一收集的多个数据元素60。在一个实施例中，DGA监视器28 (图1)中之一提供包含每四个小时的用于许多气体72 (图2)的值70 (图2)的数据元素60，每年提供两千一百九十个样本(即，每气体72的值70)。相应地，不需要一次从DGA单元28中之一下载该多个值70，而是可备选地周期性地收集并保存在计算机系统30 (图1)中的数据文件(未示出)中以用于稍后处理。
[0035]分析过程36继续任务128。在任务128，根据接收到的数据元素60来计算CO +CO2溶解气体72的当前值。
[0036]结合任务128参考图7，图7示出用来根据分析过程36的任务128来计算CO +CO2溶解气体72的当前值的方程的图130。图130包括示例性方程132，其示出考虑变压器26中的油的体积和变压器28内的绝缘材料的重量情况下用于CO + CO2溶解气体72的值70的转换。在本文中用命名“DG? 134”来表示CO + CO2溶解气体72的当前值134并用
毫升/克来呈现。
[0037]为了以ml/g为单位来适当地计算DGcuk 134，已知值包括用参数“X”表示的变压器26内的油的体积136以及用参数“Y”表示的变压器26内的绝缘材料的重量138。可从公用事业公司的资产管理数据库获得体积136和重量138。在线DGA单元28(图1)提供数据元素60，特别是以兆比率(parts-per-million)为单位的用于CO + CO2溶解气体72的值70。如方程132中所示，以兆比率为单位的用于CO + CO2溶解气体72的值的总和被转换成ml/1，其中，一个ml/1等于一千兆比率。以加仑(gallon)为单位的油的体积136被转换成油的升，其中，一加仑的油等于3.7854升。以ml/1为单位的气体水平乘以变压器26中的油的升数。以磅(pound)为单位的绝缘材料的重量138被转换成克，其中，一磅等于453.59237克。一旦完成了所有转换，则可针对当前样本计算表示CO + CO2溶解气体72的以ml/g为单位的总、即当前量的DGaffi 134。本领域技术人员将很容易认识到当体积136和/或重量138分别以升和克为单位时不需要进行某些转换。
[0038]返回参考图6，继之以任务128，分析过程36继续任务140。在任务140，响应于在变压器26 (图1)处发生的一个或多个孤立事件确定针对CO + CO2溶解气体72的一个或多个调整值。这些孤立事件在本文中称为维护事件和穿越故障事件。
[0039]在变压器26的寿命期间，变压器26可已经历维护。按照惯例，如果变压器油在维护期间耗尽，则变压器油将已在变压器充填规程期间被“处理”。该“处理”从变压器油去除溶解气体72。在维护事件期间去除的CO + CO2溶解气体72的量在本文中被称为调整值，DGmaint 142 (参见图 8)。
[0040]穿越故障事件是在诸如继电器这样的保护区外面的诸如变压器26这样的系统上的故障，其中，所有或某些故障电流流过所讨论的保护区。当一个或多个电导体接触地线和/或彼此时，能够发生穿越故障事件。由此类穿越故障事件产生的故障电流通常在量值方面比正常地流过电路的电流大几倍。穿越故障事件导致对绝缘材料的机械损坏。此机械损坏将导致降低的聚合度，但是不产生溶解气体。在实施例中，针对穿越故障事件来计算等效量的CO + CO2溶解气体72，以便估计此降低的聚合度。因此，在本文中计算的用于等效量的CO + CO2溶解气体72的值表示由于来自穿越故障的机械损坏而引起的聚合度的降低。用于等效量的CO + CO2溶解气体72的值在本文中被称为调整值，DGfu 144 (参见图8)。
[0041]结合任务140来参考图8，图8示出用来响应于变压器26处的孤立事件而存储用于溶解气体72的调整值DGmaint 142和DGfu 144的跟踪数据库146的表格。跟踪数据库146包括例如变压器标识字段150、日期/时间字段152、事件字段154、DGmaint字段156以及DGflt字段158。在该示例中，变压器标识字段150包括在本文中被示为标识变压器26的“TA01”和“TA02”的变压器标识符68。日期/时间字段152示出为标识何时发生特定孤立事件时。事件字段154包括用于诸如穿越故障事件160和维护事件162之类的特定孤立事件的标识符。
[0042]DGmaint字段156包括列出在维护事件162期间去除的CO量的子字段161和列出在相同维护事件162期间去除的CO2的量的另一子字段163。在发生于任何变压器26 (图1)处的维护事件162期间去除的CO和CO2的量可简单地记录在跟踪数据库146中。共同地，能够将每个子字段161和163中的CO和CO2的各量加和以提供DGmaint 142，表示在维护事件162期间去除的CO + CO2溶解气体72的总量的调整值。DGflt字段158提供对于穿越故障事件160的调整值DGfu 144。将结合图9和10来论述对于穿越故障事件160的调整值DGflt 144的计算。
[0043]在该示例中，以兆比率为单位来提供对于维护事件162的调整值DGmaint 142和对于穿越故障事件160的调整值DGfu 144。然而，在随后的论述中应变得显而易见的是分别地调整值DGmaint和DGflt 142和144可被存储在跟踪数据库146中除所示的之外的单元中，并且能够根据需要来执行适当的转换。另外，本领域技术人员将认识到跟踪数据库146及其内容能够与所示的大大不同。
[0044]图9示出用来根据分析过程36 (图6)来计算由于穿越故障而损失的剩余寿命的测量的方程的图164。穿越故障在变压器26 (图1)内的绝缘材料上施加大的机械应力，并且因此通过聚合度的降低而不利地影响绝缘材料的寿命。尽管实际上不是响应于穿越故障而产生CO + CO2溶解气体72，但针对穿越故障事件160 (图8)来计算表示聚合度的该降低的等效量的CO + CO2溶解气体72。确定CO + CO2溶解气体72的等效量以产生调整值DGflt144 (图8)，以便获得变压器油中的CO + CO2的总量的准确测量。[0045]可通过使用IEEE C57.109-1993, “IEEE Guide for Liquid-1mmersed TransformerThrough-Fault-Current Duration”图1 至 4 来确定故障电流的影响。IEEE C57.109-1993 将变压器划分成I至IV类。这些类别是基于变压器的尺寸而创建的。最大尺寸变压器在第IV类中，并且是大于10兆伏安(MVA)的单相变压器或大于30 MVA的三相变压器。对小于第IV类的变压器使用在线DGA监视可能不是成本有效的。因此，图9仅提供针对第IV类变压器的方程。然而，本领域技术人员应认识到该概念可适合于小于第IV类的变压器。
[0046]IEEE Std C57.109-1993以穿越故障保护曲线的形式提供用于电力变压器的标准操作极限。例如，IEEE Std C57.109-1993提供可用来确定用于各种种类的液浸变压器的最大穿越故障电流持续时间的曲线。IEEE Std C57.109-1993还提供用于每个变压器类别的曲线，其示出热负荷极限曲线和机械负荷极限曲线。例如，对于第IV类变压器而言，机械负荷极限曲线在最大短路电流的约50%处开始。
[0047]继续参考图9，IEEE Std C57.109-1993暗示可用方程168来表示变压器26 (图1)的最大、寿命穿越故障强度K 166，其中，时间T是两秒，并且Imax是最大故障电流。根据实施例，由穿越故障事件160 (图8)去除的百分比剩余寿命％RLfu 170是对于变压器26的最大故障强度K 166的百分比。可用方程174来计算最大故障电流Imax 172，其中，基本MVA指的是基本兆伏安，是变压器26的次级电压，而Zt是变压器26的阻抗。
[0048]IEEE Std C57.109-1993还暗示对于第IV类变压器的保护曲线取决于在故障电流超过最大故障电流Imax 172的约50%时的变压器阻抗。例如，当故障电流Ifu 176小于Imx/2时，损坏主要是热的，而当故障电流Ifu 176大于Imx/2时，损坏主要是机械的。因此，在本文中利用除以二的最大故障电流Imax 172 (IMX/2)作为用于用来求解去除的百分比剩余寿命％此1^ 170的两个不同方程的折点(break point)。
[0049]当故障电流Ifw 176大于Imx/2时，使用方程178来计算去除的百分比剩余寿命％此[170，其中，％RLfu 1`70被计算成作为Iflt 176、故障持续时间、以秒为单位的Tflt180和最大故障电流Imax 172的函数。相反，当故障电流Ifu 176小于或等于Imx/2时，使用方程182来计算去除的百分比剩余寿命％RLfu 170，其中，％RLfu 170被计算成作为根据表格184确定的寿命穿越故障强度K 166和最大故障电流Imax 172的函数。
[0050]图10示出用来确定对于由于穿越故障而引起的等效量的溶解气体的调整值DGflt144的方程的图186。在实施例中，在使用方程178或182确定去除百分比剩余寿命％RLFU170之后，如结合图9所解释的，可使用聚合度方程112和百分比剩余寿命方程122来计算调整值DGfui 144。
[0051]在图186中，在本文中称为％RLpkev 190的穿越故障之前的百分比剩余寿命值是已知的。另外，去除百分比剩余寿命％RLfu 170和在本文中称为DGpkev 192的在前溶解气体值是已知的。在前溶解气体值DGpkev 192可以是DG总114 (图5)且％此^ 170可以是％RL124 (图5)，其中的每一个在分析过程36 (图6)的在前迭代期间被确定。现在，可将用于分析过程36 (图6)的当前迭代的DG114设置成如方程194所表示的DGpkev 192和DGflt144的和，并且可将百分比剩余寿命％RL 124设置成如方程196所表示的在前百分比剩余寿命值％RLpkev 190与去除百分比剩余寿命％RLfu 170之间的差。
[0052]将用于聚合度的方程112与用于百分比剩余寿命的方程122组合产生方程198，其能够求解出DGfu 144，如另一方程200所表示的。因此，调整值DGflt 144表示由于穿越故障事件160 (图160)而引起的溶解气体(CO + CO2) 72的等效量。随后将计算的调整值DGflt 144记录在跟踪数据库146 (图8)中。
[0053]返回参考分析过程(图6)的任务140，在确定上文详细论述的DGmaint 142和DGflt144的调整值之后，分析过程36继续任务202。在任务202，将来自用于变压器26 (图1)中特定之一的跟踪数据库146 (图8)的所有调整值DGmaint 142 (图8)和DGfu 144 (图8)加和并包括有当前CO + CO2溶解气体值DGaffi 134 (图7)以获得总CO + CO2溶解气体值，SPDG总值114。
[0054]在任务202之后，执行任务204。在任务204，使用应用于方程112 (图5)的DG总值114来确定聚合度值DP值116。
[0055]接下来，执行任务206。在任务206，将聚合度值DP值116转换成对于变压器26的剩余寿命的测量。特别地，使用DP值116对方程122 (图5)进行求解以获得对于变压器26的百分比剩余寿命％RL 124 (图5)。
[0056]分析过程36继续任务208。在任务208，变压器条件的附加测量可根据百分比剩余寿命％RL 124被计算和/或确证百分比剩余寿命％RL 124。变压器条件的附加测量可包括例如到变压器26的寿命终止为止的持续时间的预测、变压器26经受住未来穿越故障事件的能力的预测、基于热方法的剩余寿命的预测等。下面将结合图11-13来论述变压器条件的这些附加测量。
[0057]在任务208之后，执行任务210。在任务210，可将对于变压器26的剩余寿命的各种测量，比如百分比剩余寿命％RL 124，存储在变压器条件数据库50 (图1)中和/或可经由例如显示器46 (图1)将剩余寿命的各种测量呈现给用户。还可将分析过程36的结果的通知传送给负责方58 (图1)，如下面将结合图14-16所论述的。
[0058]在任务210之后，查询任务212确定分析过程36是否要继续。数据元素60可在随后的时间段内从变压器26中的同一个获得。此外，数据元素60可用于机构20 (图1)内的对于其而言要求分析的其他变压器26 (图1)。因此，如果用户希望在查询任务212处继续分析，则过程控制环回至任务126以从与变压器26中特定之一相关联的DGA监视器28(图1)中之一接收数据元素60。然而，如果用户希望在查询任务212处停止分析过程36，则分析过程36退出。
[0059]图11-13的以下论述提供可被计算的变压器条件的附加测量的示例性描述。应理解的是，结合图11-13所论述的某些或所有计算可提供有聚合度、DP值116 (图5)和百分比剩余寿命％RL 124 (图5)以便呈现给用户。
[0060]现在参考图11，图11示出用来预测到变压器26中之一的寿命终止为止的持续时间，即寿命终止(T) 216，的方程的图214。变压器26可被设计成使用年限例如是三十年。然而，由于不利的操作条件，例如穿越故障事件160 (图8)、热、湿气和氧化，变压器26实际上可比设计的老化更快。因此，可有利的是，不仅根据百分比剩余寿命％RL而且另外根据对变压器26在其应被替换之前有多少年的估计来显现(visualize)变压器寿命。也就是说，用户可发现接收例如如下的通知是非常富有信息性的:变压器已剩下少于其剩余寿命的百分之八，其等效于直至寿命终止的三年持续时间。
[0061]为了估计到寿命终止之前的持续时间寿命终止(T) 216，可对聚合度方程112求出达到最小可允许聚合度(DP)值116所需的未来溶解气体值DGfcs 218。结合图5应回想起的是两百的DP值对应于变压器26的寿命终止。因此，到寿命终止为止的持续时间寿命终止(T) 216被以年为单位报告为达到两百的DP值116。
[0062]在图214中，已知两百的DP值116。另外，已知在本文中称为DGpkev 220的在前溶解气体值。在前溶解气体值DGpkev 220可以是在分析过程36 (图6)的在前迭代期间确定的DG总 114 (图 5)。因此，DGpkev 220 包括 DGmaint 142 (图 8)和 DGflt 144 (图 8)。为了找到寿命终止之前的持续时间寿命终止(T) 216，可将DG总114设置成DGfcs 218与DGpkev 220之间的差，如方程222所表示的。在方程222中示出的DGfcs 218与DGpkev 220之间的此差被应用于聚合度方程112，其中，可将DP值116设置成两百。
[0063]以数学方式操纵聚合度方程112以求解出DG未* 218，如方程224所表示的。一旦根据方程224相对于溶解气体值的当前总值，例如DGpkev 220，计算了 DGfcs 218，则可利用DG未来218及一氧化碳(CO)的气体生成速率226和二氧化碳(CO2)的气体生成速率228来计算寿命终止之前的持续时间寿命终止(T)。可如上文结合图4所论述地计算气体生成速率226和228，其将“稳态”气体生成速率与循环或周期性加载特性区别开。本领域技术人员将认识到可备选地采用用于确定气体生成速率226和228的其他技术。
[0064]在实施例中，将DG未* 218除以各气体生成速率226和228，如方程230所表示的那样，以便预测到寿命终止为止的持续时间寿命终止(T) 216。因此，寿命终止(T) 216表示用于变压器26中之一达到两百的聚合度值116 (图5)的天或年数，用信号表示其剩余服务寿命的结束。随后可将寿命终止(T) 216存储在变压器条件数据库50 (图1)中。
[0065]图12示出用来基于变压器剩余寿命的当前测量％RL 124 (图5)来确定变压器经受住未来穿越故障事件160 (图8)的能力的方程的图232。再次地，由于不利的操作条件，例如穿越故障事件160、热、湿气以及氧，变压器26可以加快的速度退化。因此，可有利的是预测变压器是否能够经受住未来穿越故障事件160，以便做出关于何时和/或是否应替换变压器26的决策。
[0066]使用用于变压器26的保护`继电器的清零时间设置Tct 234和预测的故障电流水平Iflt @?236，基于平均值或平均值加在前穿越故障事件160 (图8)的标准偏差，能对是否能够预期变压器26将耐受下一穿越故障事件160的预测进行估计。在实施例中，可使用预期下一穿越故障清零时间设置Tct 234和预测故障电流水平Ifw (絲)236来估计由于未来穿越故障事件160而去除的百分比剩余寿命％RLfu (#s?) 238，如方程240所表示的。
[0067]可将由于未来穿越故障事件160而去除的百分比剩余寿命％RLFlT 238与在分析过程36 (图6)的最近迭代期间确定的未来穿越故障事件之前的剩余寿命的当前估计百分比tMLam 242相比较。如果下一穿越故障事件的影响的计算大于当前估计百分比剩余寿命，即％RLFm#so 238 > %RL_ 242时，则能够做出确定:变压器26不太可能经受住未来穿越故障事件。在这种情况下，可向用户58呈现通知244，指示此类情况并建议替换变压器
26。备选地,当下一穿越故障事件的影响的计算小于当前估计百分比剩余寿命,即％RLFIiT(#jS)238 < %RLcuee 242时，则然后能够做出确定:变压器很可能经受住未来穿越故障事件166。在这种情况下，可向用户58呈现指示此类情况的通知246。随后可将由于未来穿越故障事件而去除的百分比剩余寿命，即％RLfu 238，和/或通知244和246中的任一个存储在变压器条件数据库50 (图1)中。
[0068]图13示出用来确定变压器26的剩余寿命的另一测量的方程的图248。行业认可标准 IEEE Std C57.91-1995 “IEEE Guide for Loading Mineral-Oil-1mmersedTransformers”第5节和附录I提供用于计算寿命值的百分比损失250的技术。该技术使用变压器26内的最热点温度以基于Arrhenius反应速率理论来测量变压器26中的绝缘材料的劣化。根据实施例，寿命值的百分比损失250被转换成由于热老化值而引起的百分比剩余寿命％RLS 252。
[0069]在图248中提供的方法假设如果变压器最热点温度在其整个寿命内是110°C且分配I的每正常寿命单位(Per Unit of Normal Life)，则将实现正常变压器寿命。根据实施例，作为百分之一百来呈现每正常寿命单位以便与根据方程122 (图5)确定的百分比剩余寿命％RL 124 (图5)—致。IEEE C57.91-1995的第5节提出用于“老化加速因数(agingacceleration factor)”和“等效老化(equivalent aging)” 的方程。
[0070]使用在图248中呈现的解决绕组最热斑温度Oh 258的方程256来计算“老化加速因数” Faa 254。使用同样在图248中呈现的方程262来计算“等效老化”值Fequ 260。根据这些值，能够根据IEEE C57.91-1995、附录I和如在图248中用方程264表示的那样计算寿命的百分比损失250。根据IEEE C57.91-1995，表2，正常绝缘寿命在110°C下通常是180000小时。通过将每个采样间隔，即Atn 266，内的寿命的百分比损失250加和并用百分之一百减去该加和，将计算的寿命的百分比损失250转换成百分比剩余寿命％RLTS 252，如在图248中用方程268所表示的那样。随后可将百分比剩余寿命％RLTS 252存储在变压器条件数据50 (图1)中。
[0071]图14示出通知过程40的流程图。可执行通知过程40以将分析过程36的结果告知一个或多个负责方58 (图1)，所述结果包括例如聚合度(DP)值116 (图5)、百分比剩余寿命％此124 (图5)、寿命终止前的持续时间寿命终止(T) 216 (图11)、百分比剩余寿命％RLa 252 (图13)、由于未来穿越故障事件而去除的百分比剩余寿命％RLflt (未来)238 (图12)、变压器老化的通知等。 本文中呈现的通知过程用于例示性目的。本领域技术人员将理解，能够用许多方法来执行通知。
[0072]通知过程40从任务270开始。在任务270，处理器34 (图1)访问变压器条件数据库50 (图1)并编制变压器寿命的各种计算的测量以便呈现给一个或多个负责方58。
[0073]参考图15-16，图15示出可呈现给一个或多个负责方58的变压器老化条件的通知62的图272，而图16示出描绘变压器26 (图1)中的溶解气体72的气体生成速率278相对于变压器26的老化280的图276。可在任务270处编制通知62、图276或其某种组合以便呈现给负责方58。
[0074]通知62包括标识变压器26 (图1)中之一的变压器标识符68。在通知62中呈现的变压器寿命的测量包括例如估计的聚合度(DP)值116、百分比剩余寿命％RL 124 (根据溶解气体计算)、百分比剩余寿命％RLS 252、寿命终止前的持续时间寿命终止(T) 216以及由于未来穿越故障事件而去除的百分比剩余寿命WRLflt^so 238 (图12)。通知62另外可包括文本282和/或采用描述变压器26的条件的措辞形式的通知244和246 (图12)中的任一个。
[0075]根据本发明，通知62在本文中被示为描述可经由通知过程40 (图1)的执行呈现给一个或多个负责方58的关于变压器寿命的信息。通知62的特定配置能够采取本领域技术人员已知的多种形式，并且可与关于用于各种被监视溶解气体72 (图2)的变压器26值70 (图2)的附加信息组合，或者也可不这样。另外，通知62不必包括图272中呈现的信息的全部，而是可替代地包括其将对合适的负责方58最有用的某个子集。
[0076]图276提供用于解释用于由变压器标识符68标识的变压器26中之一的变压器条件的各种测量的附加技术。特别地，图276示出形成的的总CO + CO2的量、确定的CO + CO2形成的速率(即，气体生成速率278)(例如，如结合图78 (图4)所论述的)以及变压器26的操作时间(即，使用年限280)之间的三路关系。在图276上对当前样本284进行绘图。还能够在图276上对可选数量的在前样本286进行绘图。因此，样本284和286表示根据气体生成速率278和变压器26的操作时间(即，使用年限280)的变压器26中之一内的绝缘材料的退化速率。另外，能够在图276中提供警告(caution)极限水平288和异常极限水平290以标定溶解气体形成相对于使用年限280的正常范围292、警告范围294以及异常范围 296。
[0077]警告极限水平288设置成0.304 ml/g以及1.156 X 1O^6 ml/g*hr的气体生成速率。另外，异常极限水平290设置成1.071 ml/g以及4.076X 10_6 ml/g*hr的气体生成速率。根据实施例，警告极限水平288对应于七百的聚合度(DP)值116 (图5)，而异常极限水平290对应于四百三十的DP值116。能够将用于警告极限水平288和异常极限水平290的DP值116代入聚合度方程112 (图5)以求解出各DG总值114 (图5)，形成的总CO + CO2的量。使用这些计算的DG自值114和三十年的变压器寿命提供针对警告极限水平288为
1.156 X 1O-6 ml/g*hr的气体生成速率和针对异常极限水平290为4.076 X IO-6 ml/g*hr的气体生成速率。在图276中，警告极限水平288的直线示出针对CO + CO2形成的特定速率(即，气体生成速率278)达到0.304 ml/g的警告水平的时间(B卩，使用年限280)。同样地，异常极限水平290的直线示出针对CO + CO2形成的特定速率(即，气体生成速率278)达到1.071 ml/g的异常水平的时间(即，使用年限280)。
[0078]图276示出变压器老化通过约前十年的进程。对于变压器的典型设计寿命是三十年，如在图276中用三十年标记298所表示的。在这种情况下，当前样本284和所有的在前样本286显示变压器26 (图1)的气体生成速率278在正常范围292内且可预期变压器26将操作达其三十年的整个寿命。此寿命用与三十年标记298相交但保持在警告极限水平288以下的点线300来表示。以比较的方式，未来样本302显示出仍在正常范围292内的气体生成速率278的增加。然而，以此气体生成速率278，变压器26可不工作达其三十年的整个寿命，如在与三十年标记298相交之前与警告极限水平288相交的点线304所表示的那样。相反，另一未来样本306可显示出气体生成速率278的减小，并且可预期变压器26将操作达其整个三十年寿命，再次如与三十年标记298相交但保持在警告极限水平288以下的点线308所表示的那样。因此，图276提供在由估计的聚合度(DP)值116 (图5)定义的极限288和290内、与变压器26中的绝缘材料的退化相关的CO + CO2溶解气体72的气体生成速率278的直接显现。
[0079]返回参考在任务270的数据编制之后的通知过程40 (图14)，过程40可继续查询任务310。在查询任务310，可针对变压器26中的绝缘材料的退化是否大于过度退化条件做出确定。简要地参考在图16中呈现的示例性图276，可由警告极限水平288来指定过度退化条件。由样本302来表示相对于警告极限水平288的绝缘材料的过度退化条件的示例，其中，气体生成速率278已增加至足够使变压器26可不操作达I其三十年的整个寿命，用在与三十年标记298相交之前与警告极限水平288相交的点线304来表示。
[0080]当查询任务310显示过度退化条件时，过程40继续任务312，在任务312可生成指示变压器绝缘材料正在经受过度退化的通知314。在任务312之后，通知过程40继续任务316。备选地，当变压器26没有经受其绝缘材料的过度退化时，通知过程40还能够继续任务 316。
[0081]在任务316，可向负责方58 (图1)呈现变压器26 (图1)的条件的通知。此通知可以是具有在图272 (图15)中提供的某些或全部信息的通知62 (图1)。根据变压器26的条件，通知62可包括通知314、通知244和246(图15)或被认为最适合于向负责方58传送所需信息的其他措辞。此通知可另外或备选地包括图276。因此，整体地，在任务316的通知能够为负责方58提供高水平的细节，以便做出关于变压器维护、变压器替换等的合适判定。在任务316之后，通知过程40退出。
[0082]总而言之，本发明带来用于评定纤维素绝缘材料的老化并估计由监视单元监视的变压器的剩余有用寿命的分析方法、包含可执行代码的计算机可读介质以及系统。根据本发明的分析通过分析由DGA单元监视的变压器油中的溶解气体，特别是一氧化碳(CO)和二氧化碳(C02)，的量来提供变压器中的绝缘材料的聚合度(DP)的间接估计。对DP的该估计能够用来基于从DGA单元接收到的溶解气体值来估计变压器的剩余有用寿命的测量。能够利用来自分析的结果来确定变换器老化条件、确定变换器经受穿越故障的能力、确定何时可能需要维修或另外替换变换器等。
[0083]尽管已详细地例示并描述了本发明的优选实施例，但对于本领域技术人员而言将很容易显而易见的是，在不脱离本发明的精神或随附权利要求的范围的情况下可对其进行各种修改。
【权利要求】
1.一种用于估计变压器(26)的剩余寿命(124)的方法(36)，所述变压器(26)被监视设备(28 )监视，并且所述方法(36 )包括: 接收(126)在所述监视设备(28)处收集的数据元素(60)，所述数据元素(60)表征所述变压器(26) —段时间内的操作期间所述变压器(26)中的绝缘材料的退化，所述数据元素(60)在处理系统(30)处被从所述监视设备(28)接收，并且所述数据元素(60)表示所述变压器(26)中与所述变压器(28)中的所述绝缘材料的所述退化相关的溶解气体(72)的当前值(134)； 响应于在所述变压器(28 )处发生的孤立事件(160，162 )来确定(140 )对于所述溶解气体(72)的调整值(142，144)； 将所述溶解气体(72)的所述当前值(134)与所述调整值(144)组合(202)以获得所述溶解气体(72)的总值(114)； 使用所述溶解气体(72)的所述总值(I 14)来估计(204)聚合度值(I 16)； 将所述聚合度值(116)转换(206)成所述剩余寿命(124)的测量；以及 向用户(58)呈现(316)所述剩余寿命(124)的所述测量。
2.根据权利要求1所述的方法(36)，其中，所述溶解气体(72)包括所述变压器(26)的变压器油中的一氧化碳(CO)和二氧化碳(CO2),所述一氧化碳和所述二氧化碳在所述变压器油中从所述绝缘材料的所述退化演进而来，并且所述方法(36)还包括:响应于所述绝缘材料的重量(138)和所述变压器(26)中的所述变压器油的体积(136)而计算(128)所述溶解气体(72)的所述当前值(134)。
3.根据权利要求1所述的方法(36)，其中: 所述确定操作(140)包括将所述孤立事件(160，162)标识为维护事件(162)，其中，在所述维护事件(162)期间从所述变压器中的变压器油中去除所述溶解气体(72)，并且跟踪(146)在所述维护事件(162)期间从所述变压器油中去除的所述溶解气体(72)的量(148)，所述量(148)对应于所述调整值(142);以及 所述组合操作(202)包括将所述当前值(134)与所述调整值(142)加和以获得所述溶解气体(72)的所述总值(I 14)。
4.根据权利要求1所述的方法(36)，其中: 所述确定操作(140)包括:将所述孤立事件(160，162)标识为穿越故障事件(160)，其导致所述聚合度(116)的 降低；计算对于所述变压器(26)的所述溶解气体(72)的等效量(144)，所述等效量(144)表示由于所述穿越故障事件(160)而引起的所述聚合度(116)的所述降低；并且跟踪(146)针对所述穿越故障事件(160)计算的所述等效量(114)，所述等效量(144)对应于所述调整值(144);以及 所述组合操作(202)包括将所述当前值(134)与所述调整值(144)加和以获得所述溶解气体(72)的所述总值(I 14)。
5.根据权利要求1所述的方法(36)，还包括: 将剩余寿命(124)的所述测量转换(208 )成预测的到所述变压器(26 )的寿命终止为止的持续时间(216);以及 向所述用户(58)呈现(316)所述预测的到寿命终止为止的持续时间(216)。
6.根据权利要求5所述的方法(36)，其中，所述转换(208)包括:计算所述溶解气体(72)相对于所述溶解气体(72)的所述总值(114)将达到最小可允许聚合度值(112)的未来值(218)； 确定(78)对于所述溶解气体(72)中的每种溶解气体的气体生成速率(226，228);以及利用(230 )对于所述溶解气体(72 )中的所述每种溶解气体的所述气体生成速率(226，228)和所述未来值(218)来确定所述预测的到所述变压器(26)的寿命终止为止的持续时间(216)。
7.根据权利要求1所述的方法(36)，还包括: 响应于剩余寿命(124)的所述测量来预测(208)所述变压器(26)不太可能耐受未来穿越故障事件(160);以及 向所述用户(58)传送(316)所述变压器(26)不太可能耐受所述未来穿越故障事件(160)的通知(244)。
8.根据权利要求7所述的方法(36)，其中，所述预测操作(208)包括: 估计(240)由于所述未来穿越故障事件(160)而去除的剩余寿命的第二测量(238)；将由于所述未来穿越故障事件而去除的剩余寿命的所述第二测量(238)与所述剩余寿命的所述测量(242)相比较；以及 当所述测量(242)小于所述第二测量(238)时，确定所述变压器(26)不太可能耐受所述未来穿越故障事件(160)。
9.根据权利要求1所述的方法(36)，其中，所述剩余寿命(124)的所述测量是所述剩余寿命(124)的第一测量，并且所述方法(36)还包括: 周期性地(208)接收所述变压器(26)的绕组温度(258)； 响应于所述绕组温度(258 )来计`算(262 )变压器绝缘的有效老化因数(260 ); 响应于所述变压器绝缘的所述有效老化因数(260)来确定(268)所述剩余寿命(252)的第二测量；以及 使得所述剩余寿命(124，252)的所述第一和第二测量相关(270)。
10.根据权利要求1所述的方法(36)，还包括: 根据所述数据元素(60 )来确定(78 )对于所述溶解气体(72 )的气体生成速率(80 );以及 根据所述变压器(26)的操作时间(280)和所述气体生成速率(278)来确定(276)所述绝缘材料的退化速率。
11.根据权利要求10所述的方法(36)，还包括: 确定(310)所述绝缘材料的所述退化速率是过度退化速率条件；以及 将所述过度退化速率条件的通知(312)传送(316)给所述用户(58)。
12.一种包含可执行代码(36 )的计算机可读存储介质(54 )，用于指令处理器(34 )估计由组织(20)维护并由溶解气体监视设备(28)监视的变压器(26)的剩余寿命(124)，所述可执行代码(36)指令所述处理器(34)执行操作，包括: 接收(126)在所述监视设备(28)处收集的数据元素(60)，所述数据元素(60)表征所述变压器(26) —段时间内的操作期间的所述变压器(26)中的绝缘材料的退化，所述数据元素(60 )在处理系统(30 )处被从所述监视设备(28 )接收，并且所述数据元素(60 )表示所述变压器(26)中与所述变压器(26)中的所述绝缘材料的所述退化相关的溶解气体(72)的当前值(134)； 标识(140)维护事件(162)和穿越故障事件(160)中的至少一个，其中，所述维护事件(162)导致所述溶解气体(72)从所述变压器(26)中的变压器油中的去除，并且所述穿越故障事件(160)导致对于所述变压器(26)的聚合度(116)的降低； 存储(140)调整值(142，144)，所述调整值(142，144)表示在所述维护事件(162)期间从所述变压器油去除的所述溶解气体(72)的量和由于所述穿越故障事件(160)而针对所述变压器(26)计算的所述溶解气体(72)的等效量中的至少一个，所述等效量表示所述聚合度(116)的所述降低； 将所述溶解气体(72)的所述当前值(134)与所述调整值(142，144)组合(202)以获得所述溶解气体(72)的总值(114)； 使用所述溶解气体(72)的所述总值(I 14)来估计(204)聚合度值(I 16)； 将所述聚合度值(116)转换(206)成所述剩余寿命(124)的测量；以及 向用户(58)呈现(316)所述剩余寿命(124)的所述测量。
13.根据权利要求12所述的计算机可读存储介质(54)，其中，所述可执行代码(36)指令所述处理器(34)执行进一步操作，包括: 将剩余寿命(124)的所述测量转换(208)成预测的到所述变压器(26)的寿命终止为止的持续时间(216);以及 向所述用户(58)呈现(316 )所述预测的到寿命终止为止的持续时间(216)。
14.根据权利要求12所述的计算机可读存储介质(54)，其中，所述可执行代码(36)指令所述处理器(34)执行进一步操作，包括: 响应于剩余寿命(124)的所述测量来预测(208 )所述变压器(26 )不太可能耐受未来穿越故障事件；以及 向所述用户(58)传送(316)所述变压器(26)不太可能耐受所述未来穿越故障事件的通知(244)。
15.根据权利要求14所述的计算机可读存储介质(54)，其中，所述可执行代码指令(36)所述处理器(34)执行所述预测操作(208)的操作，包括: 估计(240)由于所述未来穿越故障事件而去除的剩余寿命的第二测量(238)； 将由于所述未来穿越故障事件而去除的剩余寿命的所述第二测量(238)与所述剩余寿命的所述测量(242)相比较；以及 当所述测量(242)小于所述第二测量(238)时，确定所述变压器(26)不太可能耐受所述未来穿越故障事件。
16.一种用于估计由监视设备(28)监视的变压器(26)的剩余寿命(124)的计算系统(30)，包括: 处理器(34)； 输入元件(42)，与所述处理器(34)通信，用于从所述监视设备(28)接收数据元素(60)，所述数据元素(60)与所述变压器(26) —段时间期间的操作相关联； 计算机可读存储介质(54);以及 可执行代码(36)，被记录在所述计算机可读存储介质(54)上用于指令所述处理器(34)执行操作,包括:接收(126)在所述监视设备(28)处收集的所述数据元素(60)，所述数据元素(60)表征所述变压器(26) —段时间内的操作期间所述变压器(26)中的绝缘材料的退化，所述数据元素(60)在处理系统(30)处被从所述监视设备(28)接收，并且所述数据元素(60)表示所述变压器(26)中与所述变压器(26)中的所述绝缘材料的所述退化相关的溶解气体(72)的当前值(134)，所述溶解气体(72)包括所述变压器(26)的变压器油中的一氧化碳(CO)和二氧化碳(CO2),所述一氧化碳和所述二氧化碳在所述变压器油中从所述绝缘材料的所述退化演进而来； 响应于所述绝缘材料的重量(138)和所述变压器中的所述变压器油的体积(136)而计算(128)所述溶解气体的所述当前值(134); 响应于在所述变压器(26 )处发生的孤立事件(160，162 )来确定(140 )对于所述溶解气体(72)的调整值(142，144)； 将所述溶解气体(72)的所述当前值(134)与所述调整值(142，144)组合(202)以获得所述溶解气体(72)的总值(114)； 使用所述溶解气体(72)的所述总值(I 14)来估计(204)聚合度值(I 16)； 将所述聚合度值(116)转换(206)成所述剩余寿命(124)的测量； 将剩余寿命(124 )的所述测量转换(208 )成预测的到所述变压器(26 )的寿命终止为止的持续时间(216);以及 向用户(58)呈现(316)所述剩余寿命(124)的所述测量和所述预测的到寿命终止为止的持续时间(216)。
17.根据权利要求16所·述的计算系统(30)，其中，所述可执行代码(36)指令所述处理器(34)执行进一步操作，包括: 将所述孤立事件(160，162 )标识(140 )为维护事件(162 )，其中，在所述维护事件(162)期间从所述变压器(26)中的变压器油中去除所述溶解气体(72)； 跟踪(146)在所述维护事件(162)期间从所述变压器油中去除的所述溶解气体(72)的量(148),所述量(148)对应于所述调整值(142);以及 将所述当前值(134)与所述调整值(142)加和(202)以获得所述溶解气体(72)的所述总值(114)。
18.根据权利要求16所述的计算系统(30)，其中，所述可执行代码(36)指令所述处理器(34)执行进一步操作，包括: 将所述孤立事件(160，162)标识(140)为导致所述聚合度(116)的下降的穿越故障事件(160)； 计算对于所述变压器(26)的所述溶解气体(72)的等效量(144)，所述等效量(144)表示由于所述穿越故障(160)而引起的所述聚合度(116)的所述下降； 跟踪(146)针对所述穿越故障事件(160)计算的所述等效量(144)，所述等效量(144)对应于所述调整值(144);以及 将所述当前值(134)与所述调整值(144)加和(202 )以获得所述溶解气体(72)的所述总值(114)。
19.根据权利要求16所述的计算系统(30)，其中，所述可执行代码(36)指令所述处理器(34)执行进一步操作，包括:计算所述溶解气体(72)相对于所述溶解气体(72)的所述总值(114)将达到最小可允许聚合度值(112)的未来值(218)； 确定(78)对于所述溶解气体(72)中的每种溶解气体的气体生成速率(226，228);以及利用(230 )对于所述溶解气体(72 )中的所述每种溶解气体的所述气体生成速率(226，228)和所述未来值(218)来确定所述预测的到所述变压器(26)的寿命终止为止的持续时间(216)。
20.根据权利要求16所述的计算系统(30)，其中，所述可执行代码(36)指令所述处理器(34)执行进一步操作，包括: 根据所述数据元素(60)来确定(78)对于所述溶解气体(72)的气体生成速率(278)；以及 根据所述变压器(26)的操作时间(280)和所述气体生成速率(278)来确定(276)所述绝缘材料的退化 速率。
【文档编号】H01H31/12GK103828007SQ201280035471
【公开日】2014年5月28日 申请日期:2012年7月16日 优先权日:2011年7月19日
【发明者】D.R.拉蒙塔涅 申请人:亚利桑那公共服务公司