一款用于电力变压器的坚固紧凑的在线传感器

电是人类历史上最重要的发现之一。它提供舒适、奢华、鼓励发明，对我们的日常生活非常重要。然而，他们的运输和发电系统的发展无法跟上他们不断增长的需求。在世界上的一些地区，我们已经达到了供应、需求和分配之间的不平衡正在造成巨大的直接和间接损害的临界点。受这些问题影响的地区似乎越来越大。这些基础设施无法承受未来的需求，尤其是随着可再生能源的整合和这些不同能源的贸易不断扩大。

所有这些可能性的主要促成因素是位于电力线所有分支上的变压器。然而，大多数使用的变压器已经或即将结束其生命周期。这意味着，如果不对电气系统进行重大改变，我们现在或未来都无法实现扩展电气系统的目标和愿景。大多数变压器的使用寿命已经达到30到40年，而可再生能源系统的不断整合导致了越来越大、越来越频繁的波动，危及系统的稳定性。这个问题更为重要，因为更换有缺陷和有缺陷的变压器既昂贵又耗时，更换可能需要2年时间。

认识到这个问题并加以解决，导致了所谓的新“智能电网”的发展，这种电网能够承受未来更高的需求，同时提供更稳定、更强健的基础设施。必须“在运行中”完成的任务(对持续运行的系统进行更新)。显然，这是一项艰难的工作，即使是最小的错误也可能导致连锁反应，带来灾难性的后果。因此，必须对最关键的部件(即变压器)进行监控。

在变压器的运行中，绝缘油是保证其长寿命的最重要元素。然而，随着时间的推移，它会受到不良物质的污染，从而影响其功能。对这些杂质及其浓度的分析可以提供有关变压器本身使用寿命和老化的信息，同时提供有关电气绝缘性能的重要数据，从而确保变压器的正确运行。目前，获取上述绝缘油情况的标准程序是对运行中的变压器探头进行选择性和零星的实验室分析。这是一种实践，其产生的结果表明，绝缘油的状态与其实际使用状态相差甚远。由于缺乏综合的监测方法，因此绝缘油在最初调试的5-10年之后，绝缘油才会在实验室进行检测，如果有的话，每隔1-2年，当变压器的寿命达到临界状态时才会进行检测。

基于这种情况，并考虑到该过程目前的缺点，目的是开发一种传感器，能够实时记录运行中变压器的数据，而不会损害或篡改其功能。所记录的值应该能够实时地为变压器操作员提供所有必要的信息，以便他能够尽可能快速和有效地对产品的变化作出反应。

TrafoStick是适用于现场在线使用，专门用于可重复测量变压器绝缘油的击穿电压、含水量和温度的传感器。一款用于电力变压器的坚固紧凑的在线传感器。声学解决方案的硬件实现，一个镀铝压电谐振器，扩展到包括湿度和温度传感器，被封装在一个紧凑的铝外壳中。

使用可永久暴露在变压器油中的材料。测试和校准程序是在对900多个不同变压器的3800多个油样进行评估的基础上制定的。

该计算考虑了油水分(WC)、酸值(TAN)、温度(T)和击穿电压之间的强相关性，由一个32位嵌入式系统在传感器中执行，该系统使用浮点处理(FPU)并使用查找表(查找表)。油样极限行为的表示已在查找表中考虑在内。

分解图显示了紧凑型TrafoStick的部件，也可用于非常狭窄的安装情况。在共振室和声音传感器上放置了一个湿度和温度传感器。使用1英寸的管螺纹将传感器拧入变压器外壳。当然，为了能够通过Modbus TCP与传感器建立连接，还需要额外的组件。5 VDC/250 mA电源也经过优化，可将传感器连接到以太网接口。

优势

TrafoStick首次能够在整个运行时间内确定变压器最重要的测量值。只有掌握了这些知识，才有可能对电力设施中最重要的资源之一的剩余使用寿命做出合理的估计。

TrafoStick的测量数据在实际操作条件(负载、温度等)下连续实时记录，并通过Modbus TCP直接传输至网络管理。

变压器介电强度的自动实时监测可以观察变压器的安全状态，识别趋势，最重要的是，及时采取措施，提高变压器的安全性，并可能提高整个供电区域的安全性。

审核编辑：汤梓红