相关案例的交叉参考
本申请案依据35u.s.c.§119(e)主张2017年3月10日申请的第62/470,147号美国临时专利申请案的优先权，所述临时专利申请案的全部内容以引用方式并入本文中。
背景技术：
配电变压器在电力分配系统中提供最后的电压变换，从而将传输线中使用的电压逐步降低到消费者使用的电压。例如，配电变压器可将传输线电压逐步降低到家用电压水平以便分配到一或多个住宅。配电变压器通常远小于电源变压器，且因此可杆式安装在电线杆上或垫式安装在地面上。典型配电变压器包含浸入油中用于绝缘及冷却的内部组件。
技术实现要素：
根据一个方面，揭示一种用于配电变压器监测的系统。所述系统包含配电变压器、监测单元及通信单元。所述配电变压器包含变压器流体槽。所述监测单元包含多个传感器，且耦合到所述配电变压器。所述多个传感器包含内含传感器探针的流体传感器，所述传感器探针延伸出所述监测单元到所述配电变压器的所述变压器流体槽中。所述监测单元进一步包含：传感器模块，其用来从所述多个传感器接收传感器数据，其中所述传感器数据包含：(i)来自电压或电流传感器的电压或电流数据，其中所述电压或电流数据指示由所述配电变压器输出的电压或电流；及(ii)来自所述流体传感器的流体槽数据，其中所述流体槽数据指示所述变压器流体槽内的特性；存储模块，其用来将所述传感器数据存储在所述监测单元的内部数据存储装置中；分析模块，其用来分析所述传感器数据以确定所生成数据；及通信模块，其用来将所述传感器数据或所述所生成数据传达到远程计算装置。所述通信单元耦合到所述配电变压器且以通信方式耦合到所述监测单元。
在一些实施例中，所述通信单元可包含与所述监测单元分离的外壳，且传达所述传感器数据或所述所生成数据可包含使用所述通信单元与所述远程计算装置进行通信。在一些实施例中，将所述传感器数据或所述所生成数据传达到所述远程计算装置可包含基于所述传感器数据或所述所生成数据将警报传达到所述远程计算装置。在一些实施例中，所述通信单元可进一步包含用来将指示所述配电变压器的识别数据传输到远程计算装置的识别模块。在一些实施例中，传输指示所述配电变压器的所述识别数据可包含利用所述通信单元的射频标识符(rfid)系统传输所述识别数据。
在一些实施例中，所述流体传感器可为流体温度传感器、绝缘液位传感器、压力传感器、水含量传感器或溶解气体传感器。在一些实施例中，分析所述传感器数据以确定所述所生成数据可包含分析所述传感器数据以确定所估计寿命消耗数据。在一些实施例中，分析所述传感器数据以确定所述所生成数据可包含分析所述传感器数据以确定诊断数据。
在一些实施例中，所述配电变压器可包含变压器端子，且所述电压或电流传感器可耦合到所述变压器端子以测量由所述配电变压器输出的所述电压或电流。在一些实施例中，所述监测单元可由所述变压器端子供电。
根据另一方面，揭示一种用于配电变压器监测的方法。所述方法包含：由监测单元从多个传感器接收传感器数据；由所述监测单元将所述传感器数据存储在所述监测单元的内部数据存储装置中；由所述监测单元分析所述传感器数据以确定所生成数据；及由所述监测单元将所述传感器数据或所述所生成数据传达到远程计算装置。接收所述传感器数据包含：从电压或电流传感器接收电压或电流数据，其中所述电压或电流数据指示由配电变压器输出的电压或电流；及从流体传感器接收流体槽数据，其中所述流体槽数据指示所述配电变压器的变压器流体槽内的特性。
在一些实施例中，将所述传感器数据或所述所生成数据传达到所述远程计算装置可包含基于所述传感器数据或所述所生成数据将警报传达到所述远程计算装置。在一些实施例中，传达所述传感器数据或所述所生成数据可包含使用通信单元与所述远程计算装置进行通信。所述通信单元包含与所述监测单元分离的外壳，且所述通信单元以通信方式耦合到所述监测单元。在一些实施例中，所述通信单元的所述外壳可为非金属。在一些实施例中，所述方法进一步包含由所述通信单元将指示所述配电变压器的识别数据传输到远程计算装置。在一些实施例中，传输指示所述配电变压器的所述识别数据可包含利用所述通信单元的射频标识符(rfid)系统传输所述识别数据。
在一些实施例中，从所述流体传感器接收所述流体槽数据可包含从流体温度传感器、绝缘液位传感器、压力传感器、水含量传感器或溶解气体传感器接收流体槽数据。在一些实施例中，分析所述传感器数据以确定所述所生成数据可包含分析所述传感器数据以确定所估计寿命消耗数据。在一些实施例中，分析所述传感器数据以确定所述所生成数据可包含分析所述传感器数据以确定诊断数据。
在一些实施例中，从所述电压或电流传感器接收所述电压或电流数据可包含从耦合到所述配电变压器的变压器端子的电压或电流传感器接收电压或电流数据。在一些实施例中，所述监测单元可由所述变压器端子供电。
根据另一方面，揭示一种用于组装配电变压器系统的方法。所述方法包含：在配电变压器的变压器流体槽的壁中形成开口；将凸缘附接到所述变压器流体槽的所述壁，其中所述凸缘环绕所述开口；响应于附接所述凸缘，通过所述开口将监测单元的传感器探针阵列插入到所述变压器流体槽中，其中所述传感器探针阵列包含用来测量所述变压器流体槽内的特性的传感器探针；及响应于插入所述传感器探针阵列，将所述监测单元附接到所述凸缘。
在一些实施例中，形成所述开口可包含在现存变压器流体槽中切割开口。在一些实施例中，附接所述凸缘可包含将所述凸缘焊接到所述壁。在一些实施例中，附接所述监测单元可包含将所述监测单元螺接到所述凸缘。
附图说明
在附图中以实例且非限制的方式绘示本文中所描述的概念。为了简单地及清楚地绘示起见，附图中所绘示的元件不一定按比例绘制。在认为合适的情况下，附图当中已重复参考标记以指示对应或类似元件。详细描述参考附图，其中：
图1是用于智能电网配电变压器监测的系统的至少一个实施例的简化框图；
图2是图1的系统的监测单元及通信单元的至少一个实施例的简化框图；
图3是图1及2的监测单元的至少一个实施例的透视图；
图4是图1到3的监测单元的至少一个实施例的仰视图；
图5是图1到4的监测单元的至少一个实施例的内部视图；
图6是图1到5的监测单元的传感器探针阵列的详细视图；
图7是图1到5的监测单元的下部部分的内部视图；
图8是图1的系统的电压/电流传感器连接件的详细视图；
图9是图8的电压/电流传感器连接件的侧视图；
图10是图1的系统的变压器槽壁中的开口的前视图；
图11是图1的系统的至少一个实施例的透视图；
图12是图11的系统的至少一个实施例的内部视图；
图13是可由图1到12的监测单元建立的环境的至少一个实施例的简化框图；
图14是用于可由图1到13的监测单元执行的配电变压器监测的方法的至少一个实施例的简化流程图；
图15是用于组装图1的系统的方法的至少一个实施例的简化流程图；
图16是用于图1的系统的配置工具的第一用户界面屏幕的绘示性实施例；及
图17是图15的配置工具的第二用户界面屏幕的绘示性实施例。
具体实施方式
虽然本发明的概念易于进行各种修改及替换形式，但是其具体实施例已在附图中以实例的方式展示且将在本文中详细描述。然而，应理解，并非旨在将本发明的概念限于所揭示的特定形式，相反，旨在涵盖与本发明及所附权利要求书一致的所有修改、等效物及替代方案。
说明书中对“一个实施例”、“实施例”、“绘示性实施例”等的引用指示所描述实施例可包含特定特征、结构或特性，但是每个实施例可包含或可不一定包含所述特定特征、结构或特性。此外，此类短语不一定是指同一实施例。此外，当结合实施例描述特定特征、结构或特性时，结合其它实施例(无论是否未明确描述)实现此类特征、结构或特性是在所属领域技术人员的知识范围内。另外，应明白，呈“a、b及c中的至少一者”的形式包含在列表中的项目可表示(a)；(b)；(c)；(a及b)；(a及c)；(b及c)；或(a、b及c)。类似地，呈“a、b或c中的至少一者”的形式所列的项目可表示(a)；(b)；(c)；(a及b)；(a及c)；(b及c)；或(a、b及c)。
在一些情况下，所揭示实施例可以硬件、固件、软件或其任何组合来实施。所揭示实施例还可经实施为通过可由一或多个处理器读取及执行的一或多个暂时性或非暂时性机器可读(例如，计算机可读)存储媒体承载或存储在所述存储媒体上的指令。机器可读存储媒体可经体现为用于呈机器(例如，易失性或非易失性存储器、媒体光盘或其它媒体装置)可读的形式存储或传输信息的任何存储装置、机构或其它物理结构。
在附图中，可以特定布置及/或排序展示一些结构或方法特征。然而，应明白，可能不需要此类特定布置及/或排序。相反，在一些实施例中，此类特征可以不同于绘示性图中所展示的方式及/或顺序来布置。另外，特定图中包含结构或方法特征并非意味着暗示在所有实施例中都需要此类特征，且在一些实施例中可不包含此类特征或此类特征可与其它特征组合。
现参考图1，在绘示性实施例中，用于智能电网配电变压器监测的系统100包含监测单元102、通信单元104及配电变压器106。配电变压器106包含槽壁108，槽壁108至少部分地界定容纳变压器绝缘流体110的槽。变压器绝缘流体110是非导电绝缘流体，其使配电变压器106的内部组件绝缘及冷却。变压器绝缘流体110可为电介质流体，且作为非限制性实例可为矿物油、酯基流体或类似材料。配电变压器106还包含一或多个低电压衬套112，配电变压器106的低电压输出可通过低电压衬套112来存取。如所展示，监测单元102包含通过槽壁108插入到绝缘流体110中的传感器探针阵列114。监测单元102还使用电压/电流传感器连接件116连接到低电压衬套112。尽管被绘示为附接到槽壁108，但是应理解，在一些实施例中，监测单元102可附接到槽的不同部分，例如盖。
在使用时，如下文进一步所描述，监测单元102从多个传感器接收传感器数据，包含电压及电流传感器数据以及指示绝缘流体110的特性的传感器数据。监测单元102可分析传感器数据以确定所生成数据。通信单元104可例如经由无线联网、rfid或其它技术将传感器数据、所生成数据及/或与配电变压器106相关的识别数据传输到一或多个远程装置。因此，系统100可提供对配电变压器106的状况的连续监测，从而允许使网络状态的知识增长。另外，系统100可通过仅需要将两个装置(监测单元102及通信单元104)安装在配电变压器106中来提供简化且稳健的组装。与个别地安装及布线每一传感器相比，系统100可提供较低的安装成本及较高的可靠性。另外，系统100可经改装到现存配电变压器且可容易在检修期间更换。而且，系统100可从配电变压器106的低电压衬套或其它端子汲取电力，且因此可用于没有外部电源的位置，例如变电站。
现参考图2，图解200绘示监测单元102及通信单元104。监测单元102可体现为能够执行本文中所描述的功能的任何类型的计算或计算机装置，包含但不限于计算机、嵌入式系统、工业控制器、多处理器系统、服务器、机架式服务器、网络设施、分布式计算系统、基于处理器的系统及/或消费类电子装置。如图2中所展示，监测单元102绘示性地包含处理器220、输入/输出子系统222、存储器224及数据存储装置226。当然，在其它实施例中，监测单元102可包含其它或额外组件，例如通常在工业控制器中发现的组件(例如，各种输入/输出装置)。另外，在一些实施例中，绘示性组件中的一或多者可并入另一组件中或以其它方式形成另一组件的部分。例如，在一些实施例中，存储器224或其部分可并入处理器220中。
处理器220可经体现为能够执行本文中所描述的功能的任何类型的处理器。处理器220可经体现为(若干)单核或多核处理器、数字信号处理器、微控制器，或其它处理器或处理/控制电路。类似地，存储器224可经体现为能够执行本文中所描述的功能的任何类型的易失性或非易失性存储器或数据存储设备。在操作时，存储器224可存储在监测单元102的操作期间使用的各种数据及软件，例如操作系统、应用程序、程序、库及驱动程序。存储器224经由i/o子系统222以通信方式耦合到处理器220，i/o子系统222可经体现为用来促进与处理器220、存储器224及监测单元102的其它组件进行输入/输出操作的电路及/或组件。例如，i/o子系统222可经体现为或以其它方式包含存储器控制器集线器、输入/输出控制集线器、固件装置、通信链路(即，点对点链路、总线链路、导线、电缆、光导、印刷电路板迹线等)及/或用来促进输入/输出操作的其它组件及子系统。
数据存储装置226可被体现为经配置用于短期或长期数据存储的任何类型的装置，例如存储器装置及电路、存储卡、硬盘驱动器、固态驱动器或其它数据存储装置。如下文进一步所描述，数据存储装置226可存储与配电变压器106相关的传感器数据、所生成数据及/或识别数据。
如所展示，监测单元102进一步包含一或多个电压/电流传感器228及多个流体传感器230。电压/电流传感器228可经体现为能够确定电流及电压的任何电子传感器。如所展示，电压/电流传感器228耦合到电压/电流传感器连接件116，电压/电流传感器连接件116连接到配电变压器106的低电压衬套112。因此，电压/电流传感器228可感测配电变压器106的低电压输出的电压及电流。电压/电流传感器228及/或电压/电流传感器连接件116可包含一或多个霍尔效应传感器、变流器、罗氏线圈或其它传感器装置。绘示性地，电压/电流传感器连接件116包含经配置以测量配电变压器106的三个电相位中的每一者中的电流的三个罗氏线圈。在一些实施例中，电流测量装置可包含在变压器槽内部，用环氧树脂绝缘，或嵌入在低电压衬套112中。电压/电流传感器连接件116还从低电压衬套112汲取电力，低电压衬套112可用来对监测单元102及通信单元104的功能性供电。另外或替代地，在一些实施例中，监测单元102可从配电变压器106的(若干)任何其它端子汲取电力。
流体传感器230中的每一者可经体现为能够感测配电变压器106内的绝缘流体110的一或多个特性的任何电子传感器。每一流体传感器230耦合到传感器探针232，传感器探针232经布置成位于监测单元102外部的传感器探针阵列114且延伸到绝缘流体110中。
在至少一个实施例中，流体传感器230可包含流体温度传感器、湿度传感器、溶解气体传感器、绝缘液位传感器及/或压力传感器。流体温度传感器可经配置以确定绝缘流体110的温度，且可朝向变压器槽的顶部定位。流体温度传感器可经体现为由德国爱福门(ifmelectronicgmbh)提供的零件编号为ta2115的传感器。湿度传感器可经配置以检测绝缘流体110内的水的存在。湿度传感器可经体现为由德国爱福门提供的零件编号为ldh100的传感器。溶解气体传感器可经配置为用来检测溶解在绝缘流体110中的一或多种气体(例如氢气(h2))的传感器。溶解气体传感器可经体现为由美国氢气扫描公司(h2scan)提供的零件编号为440-gg01的氢气传感器。液位传感器可经配置以确定绝缘流体110是否达到槽中的特定液位。监测单元102可包含多个液位传感器(例如，正常液位传感器及临界液位传感器)。每一绝缘液位传感器可经实施为由德国爱福门提供的零件编号为lmt110的传感器。压力传感器可经配置以测量配电变压器106内的绝缘流体110的压力。压力传感器可经体现为由德国爱福门提供的零件编号为pt5415的传感器。
如所展示，监测单元102例如经由四脚连接器耦合到通信单元104。通信单元104包含允许传输无线电波或其它无线信号的外壳，例如非金属外壳。如下文进一步所描述，通信单元104可在任何金属外壳外部附接到配电变压器106。如所展示，通信单元104包含通信子系统234、定位电路236及射频识别(rfid)子系统238。通信单元104的通信子系统234可经体现为能够通过网络或其它通信拓扑实现通信单元104及/或其它远程装置之间的通信的任何通信电路、装置或其集合。通信子系统234可经配置以使用任何一或多种通信技术(例如，有线或无线通信)及相关联协议(例如，以太网、
通信单元104的定位电路236可经体现为能够确定配电变压器106的精确或大致位置的任何类型的电路。例如，定位电路236可经体现为能够确定配电变压器106的精确坐标的全球定位系统(gps)接收器。在其它实施例中，定位电路236可使用到由通信子系统234或热点提供的具有已知位置的蜂窝网络塔的距离或角度对配电变压器106的位置进行三角测量或三边测量。在其它实施例中，定位电路236可使用通信子系统234基于与具有已知位置的无线网络的关联来确定配电变压器106的大致位置。
rfid子系统238可包含一或多个rfid标签或近场通信(nfc)装置，所述装置能够被附近rfid/nfc天线询问。rfid子系统238可允许远程装置在放置在通信单元104附近时检索识别信息。类似地，rfid子系统238还可包含用来询问附近装置(例如附近rfid识别卡)的一或多个rfid/nfc天线。即使在系统100断电时(即，当系统100存储在仓库中或以其它方式在线下时)，rfid子系统238仍能够进行通信。
如下文更详细所论述，监测单元102可经配置以经由通信单元104通过网络与一或多个远程装置传输及接收数据。所述网络可经体现为任何数目的各种有线及/或无线网络。例如，所述网络可经体现为或以其它方式包含有线或无线局域网(lan)、有线或无线广域网(wan)、蜂窝网络及/或可公共接入全球网络，例如因特网。因而，所述网络可包含用来促进系统100与远程装置之间的通信的任何数目的额外装置，例如额外计算机、路由器及交换机。
现参考图3到7，展示监测单元102的一个潜在实施例。监测单元102是紧凑型装置，其包含单个外壳内的所有传感器及电子设备，足够小以附接到配电变压器106。如所展示，绘示性监测单元102的外壳是由两个部分(电子设备盒302及传感器盒304)形成。监测单元102通过螺栓机械地紧固到凸缘306，凸缘306焊接到变压器槽壁108(或在一些实施例中到配电变压器106的盖)。如所展示，传感器探针232从传感器盒304延伸穿过凸缘306到绝缘流体110中。凸缘306为监测单元102提供机械支撑且避免从配电变压器106漏油。凸缘306包含用于通过螺栓安装的孔及用来避免漏油的凹槽/垫圈系统。
如图5中最佳所展示，电子设备盒302包含用于数据采集、执行及存储的监测单元102的电子组件，包含处理器220、i/o子系统222、存储器224及数据存储装置226。电子设备盒302还包含用于电流及电压测量的电子设备，包含电压/电流传感器228。电压/电流传感器连接件116可连接到电子设备盒302中的端口。电子设备盒302还可包含用于通信单元104的连接器。在一些实施例中，电子设备盒302还可包含用于外部电源的连接器。
如图6及7中最佳所展示，传感器盒304包含流体传感器230。流体传感器230可经由电子设备盒302与传感器盒304之间的内部通道连接到所述电子设备盒的组件(例如，i/o子系统222或处理器220)。如所展示，传感器探针阵列114(包含多个传感器探针232)从传感器盒304延伸。绘示性探针阵列114包含最高流体温度传感器探针232a、湿度传感器探针232b、氢气传感器探针232c、正常绝缘液位传感器探针232d、临界绝缘液位传感器探针232e及压力传感器探针232f。传感器探针232各自连接到分别如图7中最佳所展示的对应温度传感器230a、湿度传感器230b、氢气传感器230c、绝缘液位传感器230d、绝缘液位传感器230e及压力传感器230f。传感器盒304还包含可用作绝缘液位传感器的替代位置的耦合件602。在其它实施例中，传感器盒304可包含不同数目或类型的传感器230。例如，传感器盒304可不包含绝缘液位传感器或压力传感器(例如，用于配备有储油器的配电变压器106)。在所述实施例中，传感器盒304可包含用于外部绝缘液位传感器的连接器。作为另一实例，基于客户规格，传感器盒304可不包含氢气传感器。另外，尽管被绘示为包含单独的电子设备盒302及传感器盒304，但是应理解，在一些实施例中，监测单元102的所有组件可包含在单个外壳中。
现参考图8及9，展示系统100的电压/电流传感器连接件116。如图8的图800中所展示，监测单元102连接到配电变压器106的低电压衬套112。如所展示，监测单元102附接到槽壁108，且衬套112向外延伸穿过槽壁108。针对电压测量，使用标准端子环将导线附接到衬套112。如图9的图900中所展示，针对电流测量，罗氏线圈902环绕每一衬套112。使用一对棘轮夹具904将每一罗氏线圈902保持在适当位置。
现参考图10，图解1000绘示配电变压器106的槽壁108中的开口1002。开口1002被凸缘306环绕，凸缘306焊接到槽壁108。所述凸缘包含可接纳螺栓或其它安装硬件的多个螺纹孔1004。在组装期间，监测单元102的传感器探针阵列114可插入到开口1002中，且监测单元102(例如，监测单元102的传感器盒304)可通过螺栓附接到凸缘306。o形环1006定位在凸缘306中以防止泄漏。
现参考图11及12，展示系统100的一个潜在实施例。绘示性系统100包含内含可锁定机柜1102的垫式安装配电变压器106。如所展示，通信单元104附接到配电变压器106外部且监测单元102定位在机柜1102内部，且因此定位在配电变压器106内部。所述机柜可为可锁定的或以其它方式在物理上是安全的，且通信单元104可使用防盗系统进行连接以进行物理保护。例如，将通信单元104附接到配电变压器106的螺栓可仅从机柜1102内接入。如所展示，物理导线(例如，四脚/四线连接器)允许监测单元102与通信单元104之间的通信。因为配电变压器106具有金属外壳，所以与定位在配电变压器106的机柜内部相比，将通信单元104定位在配电变压器106外部可允许改进监测单元102对无线通信的接收。另外，通过在可接入位置定位在配电变压器106外部，通信单元104可更容易与rfid扫描仪或其它近场通信(nfc)工具一起使用。
现参考图13，在绘示性实施例中，监测单元102在操作期间建立环境1300。绘示性环境1300包含传感器模块1302、存储模块1304、分析模块1306及通信模块1308。环境1300的各种模块可体现为硬件、固件、软件或其组合。例如，环境1300的各种模块、逻辑及其它组件可形成处理器220或监测单元102的其它硬件组件的部分，或由处理器220或监测单元102的其它硬件组件以其它方式建立。因而，在一些实施例中，环境1300的模块中的任何一或多者可体现为电子装置的电路或集合(例如，传感器电路1302、存储电路1304、分析电路1306及/或通信电路1308)。另外，在一些实施例中，绘示性组件中的一或多者可形成另一组件的部分，及/或绘示性组件中的一或多者可彼此独立。
传感器模块1302经配置以从监测单元102的传感器228、230接收传感器数据。传感器数据可包含来自一或多个电压或电流传感器228的电压或电流数据。电压或电流数据指示由配电变压器106输出的电压或电流。传感器数据还可包含来自一或多个流体传感器230的流体槽数据。流体槽数据指示配电变压器106流体槽内的特性。流体传感器230可体现为例如流体温度传感器、绝缘液位传感器、压力传感器、水含量传感器或溶解气体传感器。电压或电流传感器228可耦合到配电变压器106的变压器端子以测量由配电变压器106输出的电压或电流。监测单元102可由变压器端子供电。
存储模块1304经配置以将传感器数据存储在监测单元102的内部数据存储装置中。分析模块1306经配置以分析传感器数据以确定所生成数据。所生成数据可体现为例如所估计寿命消耗数据或诊断数据。
通信模块1308经配置以将传感器数据或所生成数据传达到远程计算装置。可使用通信单元104与远程计算装置传达传感器数据或所生成数据。通信模块1308可经配置以基于传感器数据或所生成数据将警报传达到远程计算装置。
仍参考图13，在绘示性实施例中，通信单元104可在操作期间建立环境1310。绘示性环境1310包含识别模块1312，识别模块1312可经体现为硬件、固件、软件或其组合。例如，环境1310的各种模块、逻辑及其它组件可形成通信子系统234、rfid子系统238或通信单元104的其它硬件组件的部分，或由通信子系统234、rfid子系统238或通信单元104的其它硬件组件以其它方式建立。因而，在一些实施例中，环境1310的模块中任何一或多者可经体现为电子装置的电路或集合(例如，识别电路1312)。
识别模块1312经配置以将指示配电变压器106的识别数据传输到远程计算装置。可使用通信单元104的rfid子系统238将识别数据传输到远程计算装置。
现参考图14，在使用时，监测单元102可执行用于配电变压器监测的方法1400。方法1400的步骤是绘示性的，且将明白，在其它实施例中，监测单元102可执行用于配电变压器监测的方法，所述方法包含不同于图14中所展示的步骤或除图14中所展示的步骤以外的步骤，及/或不包含图14中所展示的所有步骤。
方法1400开始于框1402，其中监测单元102从多个传感器228、230接收传感器数据。监测单元102可在配电变压器106操作时连续地监测传感器228、230。在框1404中，监测单元102从电压/电流传感器228接收电压数据。在框1406中，监测单元102从电压/电流传感器228接收电流数据。在框1408中，监测单元102从流体传感器230接收流体温度数据。在框1410中，监测单元102从流体传感器230接收液位数据。在框1412中，监测单元102从流体传感器230接收压力数据。在框1414中，监测单元102从流体传感器230接收溶解气体数据。在框1416中，监测单元102从流体传感器230接收水含量数据。
在框1418中，监测单元102将传感器数据存储在内部数据存储装置226中，例如闪速存储卡。监测单元102可包含足以存储持续配电变压器106的整个预期使用寿命(例如，20年)的传感器数据的存储空间。因此，数据存储装置226可包含持续配电变压器106的整个使用寿命的历史传感器数据。在一些实施例中，在框1420中，监测单元102可使用gps接收器236对传感器数据加时间戳作为时间参考。
在框1422中，监测单元102分析原始传感器数据以确定一或多种类型的所生成数据。监测单元102可执行一或多种算法以确定所生成数据，所述所生成数据可包含对客户有用的复合或其它所计算数据，例如所估计寿命消耗数据、诊断数据或其它数据。例如，监测单元102可基于所估计最热点温度及输出到负载的电流量确定所消耗寿命估计(例如，所消耗时数的估计)。作为另一实例，监测单元102可基于外部环境温度预测变压器老化。可基于环境温度及电流/负载的历史时均、日均、周均及月均值估计/预测下周的所消耗寿命。作为另一实例，监测单元102可在操作期间时而实时计算k因子或谐波损耗因子，且如果谐波超过额定k因子阈值，那么可给出警告。作为另一实例，监测单元102可时而实时计算k因子且使用k因子来对变压器的总电流额定值进行降额。新电流额定值可用来计算所消耗寿命的更新估计。可使用适用ieee/iec标准或出版物确定所述计算。作为另一实例，监测单元102可基于环境温度及最高流体温度两者估计热点温度，检查谐波含量是否高于额定阈值，且如果是，那么比较来自环境的热点温度的估计与最高流体温度。如果所述所估计温度在3度到5度内不匹配，那么监测单元102可生成警告。作为另一实例，监测单元102可确定有助于老化因子估计的测量的 /-极限，且接着利用不确定性下限及不确定性上限估计老化因子，且接着提供所消耗寿命上限及下限。在一些实施例中，监测单元102可在电力中断之后取决于中断长度而更新寿命估计。
在一些实施例中，在框1424中，监测单元102可分析电压、电流及电力质量。例如，监测单元102可分析电流数据以提供关于配电变压器106上的负载以及(结合温度)过载能力裕度的信息。监测单元102还可分析电流的谐波含量以及相位当中的电流的任何失衡。监测单元102可分析电压信息以确定例如与标准所允许的值相比的电压值的正确性，或确定是否需要用于抽头转换器调节的动作。监测单元102可使用电压信息来确定关于变压器次级绕组的中断信息，例如以确定集成在配电变压器106中的熔断器是否已发生一些事情。监测单元102还可确定电压的谐波含量。在一些实施例中，监测单元102还可分析总电力输送数据。与由配电变压器106服务的消费者(例如，住宅)的电力消耗数据相比，总电力输送数据可揭露非技术损耗(例如，公共设施盗窃)或其它能量损耗。
在一些实施例中，在框1426中，监测单元102可分析温度及寿命消耗数据。监测单元102可结合电流及环境状况检查配电变压器106的实际温度(即，流体温度)，这可提供过载能力的信息。监测单元102可针对异常或临界流体温度生成警报。在一些实施例中，监测单元102可监测流体内的水的存在，这可显著降低配电变压器106的预期寿命。高水位可能是极其有害的且可建议立即维护动作。监测单元102可针对流体量中的异常或临界水生成警报。
在一些实施例中，在框1428中，监测单元102可分析流体质量、液位及/或槽压力。例如，监测单元102可检查变压器中存在的流体的量且避免在没有绝缘流体的情况下离开有源部分。监测单元102可针对异常或临界液位生成警报。监测单元102可监测配电变压器106内部的压力，所述压力是确定内部故障状况的相关参数。监测单元102可针对异常或临界流体或气体空间压力生成警报。监测单元102可确定溶解气体(例如，氢气)是否存在于流体中。溶解气体的存在可指示配电变压器106的某个部分中的老化、过高温度或电介质问题。监测单元102可针对异常或临界溶解气体水平生成警报。尽管被绘示为监测溶解氢气(h2)，但应理解，在其它实施例中，监测单元102可监测一或多种其它类型的溶解气体，包含氧气(o2)、氮气(n2)、一氧化碳(co)、二氧化碳(co2)、甲烷(ch4)、乙烷(c2h6)、乙烯(c2h2)、乙炔(c2h2)、丙烷(c3h8)、丙烯(c3h6)或其它气体。
应理解，监测单元102可监测及分析可指示配电变压器106的内部状况或其它状态的其它传感器数据。例如，监测单元102可监测及分析由配电变压器106产生的声音发射及/或振动。监测单元102还可收集与一或多个保护熔断器的状态相关的数据。
在框1430中，监测单元102使用通信单元104将传感器数据及/或所生成数据传达到远程装置。监测单元102可传达信息，例如配置数据，版权数据，变压器名牌信息，绝缘流体参数，分析、事件及诊断算法的配置，关于传感器测量的实时信息、传感器测量的历史趋势(例如，用图形显示)，变压器事件，网络事件，及/或其它数据。通信单元104可无线地(例如，经由wi-fi无线联网、蓝牙或其它无线通信协议)或利用有线网络连接件传达数据。远程装置可经体现为任何计算机、服务器、平板计算机、智能电话、移动计算装置，或能够存取由监测单元102生成的数据的其它装置。例如，远程装置可为公共设施客户的监督控制及数据采集(scada)系统或网络通信中心(ncc)的部分，或以其它方式与公共设施客户的监督控制及数据采集(scada)系统或网络通信中心(ncc)进行通信。在一些实施例中，远程装置可执行经配置以存取由监测单元102收集及/或生成的数据的一或多个用户界面应用程序。图16及17中展示一个此类应用程序的用户界面屏幕的绘示性实施例。在一些实施例中，为了安全存取监测单元102，编码的rfid卡必须物理地靠近通信单元104的rfid子系统238以便允许存取通信单元104的无线联网特征。
在一些实施例中，在框1432中，监测单元102可基于传感器数据或所生成数据生成一或多个警报、警示、警告或其它通知。在一些实施例中，监测单元102可根据传感器数据及/或所生成数据的值控制外部负载断路开关的断开及闭合。在一些实施例中，监测单元102本身可不执行致动，但是可用作用户保护系统的触发器(例如，在变电站或子系统中)。在一些实施例中，在框1434中，监测单元102可传达实时数据或历史数据。
在框1436中，监测单元102及/或通信单元104可将识别数据传输到远程装置。识别数据可包含与配电变压器106的识别、属性、资格或其它属性相关的任何数据。例如，识别信息可包含铭牌信息、测试报告、图纸、指令及其它数据。在一些实施例中，在框1438中，通信单元104可将gps位置信息传输到远程装置。例如，位置信息可用于网络控制站，从而允许在故障或馈线过载的情况下容易由维护人员定位配电变压器106。在一些实施例中，在框1440中，通信单元104可经由rfid子系统238传输识别数据。应注意，即使在监测单元102及通信单元104的其它组件未被供电时，rfid子系统238仍可传输数据。因此，rfid子系统238可用于在现场及在线下(例如，当存储在仓库中)时识别配电变压器106。
现参考图15，展示用于组装用于配电变压器监测的系统的方法1500。方法1500开始于框1502，其中在配电变压器106的槽中形成开口。例如，可在槽壁108中形成开口1002，如图10中所展示。可将开口切割到现存槽壁108中，或可最初将槽制造成具有开口。因此，在一些实施例中，现存配电变压器106可与监测单元102改装在一起。
在框1504中，环绕开口将凸缘306焊接在变压器槽壁108上。如上文所描述，凸缘306经配置以例如通过包含适当螺纹孔以接纳安装螺栓而附接到监测单元102(例如，监测单元102的传感器盒304)。在框1506中，通过开口将监测单元102的传感器探针阵列114插入到配电变压器106的槽中。在框1508中，将监测单元102(例如，传感器盒304及电子设备盒302的组合件)螺接到凸缘306。在将监测单元102附接到凸缘306之后，方法1500完成。在完成方法1500之后，监测单元102准备好连接到槽外部的组件，例如配电变压器106的低电压衬套112及通信单元104。
虽然已在附图及前文描述中详细描述某些绘示性实施例，但是此绘示及描述性质上被认为是实例性的而非限制性的，应理解，仅展示及描述绘示性实施例且期望保护属于本发明的精神内的所有改变及修改。本文中所描述的方法、系统及制品的各种特征产生本发明的多个优点。将注意，本发明的方法、系统及制品的替代实施例可不包含尚未描述的所有特征，但仍受益于此类特征的至少一些优点。所属领域一般技术人员可容易设想结合本发明的一或多个特征的方法、系统及制品的自身实施方案。
1.一种用于配电变压器监测的系统，所述系统包括：
配电变压器，其包含变压器流体槽；
监测单元，其包含多个传感器，其中所述监测单元耦合到所述配电变压器，且其中所述多个传感器包括包含传感器探针的流体传感器，所述传感器探针从所述监测单元延伸到所述配电变压器的所述变压器流体槽中；及
通信单元，其耦合到所述配电变压器且通信地耦合到所述监测单元；
其中所述监测单元进一步包括：
传感器模块，其用来从所述多个传感器接收传感器数据，其中所述传感器数据包括：(i)来自电压或电流传感器的电压或电流数据，其中所述电压或电流数据指示由所述配电变压器输出的电压或电流；及(ii)来自所述流体传感器的流体槽数据，其中所述流体槽数据指示所述变压器流体槽内的特性；
存储模块，其用来将所述传感器数据存储在所述监测单元的内部数据存储装置中；
分析模块，其用来分析所述传感器数据以确定所生成数据；及
通信模块，其用来将所述传感器数据或所述所生成数据传达到远程计算装置。
2.根据权利要求1所述的系统，其中：
所述通信单元包括独立于所述监测单元的外壳；且
传达所述传感器数据或所述所生成数据包括使用所述通信单元与所述远程计算装置进行通信。
3.根据前述权利要求中任一权利要求所述的系统，其中所述通信单元进一步包括用来将指示所述配电变压器的识别数据传输到所述远程计算装置的识别模块。
4.根据权利要求3所述的系统，其中传输指示所述配电变压器的所述识别数据包括利用所述通信单元的射频标识符rfid系统传输所述识别数据。
5.根据前述权利要求中任一权利要求所述的系统，其中所述流体传感器包括流体温度传感器、绝缘液位传感器、压力传感器、水含量传感器或溶解气体传感器。
6.根据前述权利要求中任一权利要求所述的系统，其中分析所述传感器数据以确定所述所生成数据包括分析所述传感器数据以确定所估计寿命消耗数据。
7.根据前述权利要求中任一权利要求所述的系统，其中分析所述传感器数据以确定所述所生成数据包括分析所述传感器数据以确定诊断数据。
8.根据前述权利要求中任一权利要求所述的系统，其中将所述传感器数据或所述所生成数据传达到所述远程计算装置包括基于所述传感器数据或所述所生成数据将警报传达到所述远程计算装置。
9.根据前述权利要求中任一权利要求所述的系统，其中：
所述配电变压器包括变压器端子；且
所述电压或电流传感器耦合到所述变压器端子以测量由所述配电变压器输出的所述电压或电流。
10.根据权利要求9所述的方法，其中所述监测单元是由所述变压器端子供电。
11.一种用于配电变压器监测的方法，所述方法包括：
由监测单元从多个传感器接收传感器数据，其中接收所述传感器数据包括：
从电压或电流传感器接收电压或电流数据，其中所述电压或电流数据指示由配电变压器输出的电压或电流；及
从流体传感器接收流体槽数据，其中所述流体槽数据指示所述配电变压器的变压器流体槽内的特性；
由所述监测单元将所述传感器数据存储在所述监测单元的内部数据存储装置中；
由所述监测单元分析所述传感器数据以确定所生成数据；及
由所述监测单元将所述传感器数据或所述所生成数据传达到远程计算装置。
12.根据权利要求11所述的方法，其中传达所述传感器数据或所述所生成数据包括使用通信单元与所述远程计算装置进行通信，其中所述通信单元包括独立于所述监测单元的外壳，且其中所述通信单元通信地耦合到所述监测单元。
13.根据权利要求12所述的方法，其进一步包括由所述通信单元将指示所述配电变压器的识别数据传输到所述远程计算装置。
14.根据权利要求13所述的方法，其中传输指示所述配电变压器的所述识别数据包括利用所述通信单元的射频标识符rfid系统传输所述识别数据。
15.根据权利要求11到14中任一权利要求所述的方法，其中从所述流体传感器接收所述流体槽数据包括从流体温度传感器、绝缘液位传感器、压力传感器、水含量传感器或溶解气体传感器接收流体槽数据。
16.根据权利要求11到15中任一权利要求所述的方法，其中分析所述传感器数据以确定所述所生成数据包括分析所述传感器数据以确定所估计寿命消耗数据。
17.根据权利要求11到16中任一权利要求所述的方法，其中分析所述传感器数据以确定所述所生成数据包括分析所述传感器数据以确定诊断数据。
18.根据权利要求11到17中任一权利要求所述的方法，其中将所述传感器数据或所述所生成数据传达到所述远程计算装置包括基于所述传感器数据或所述所生成数据将警报传达到所述远程计算装置。
19.根据权利要求11到18中任一权利要求所述的方法，其中从所述电压或电流传感器接收所述电压或电流数据包括从耦合到所述配电变压器的变压器端子的电压或电流传感器接收电压或电流数据。
20.根据权利要求19所述的方法，其中所述监测单元是由所述变压器端子供电。
21.一种计算装置，其包括：
处理器；及
存储器，其中存储有多个指令，所述多个指令在由所述处理器执行时致使所述计算装置执行根据权利要求11到20中任一权利要求所述的方法。
22.一或多种机器可读存储媒体，其包括存储在其上的多个指令，所述多个指令响应于被执行而引起计算装置执行根据权利要求11到20中任一权利要求所述的方法。
23.一种计算装置，其包括用于执行根据权利要求11到20中任一权利要求所述的方法的部件。
24.一种用于组装配电变压器系统的方法，所述方法包括：
在配电变压器的变压器流体槽的壁中形成开口；
将凸缘附接到所述变压器流体槽的所述壁，其中所述凸缘环绕所述开口；
响应于附接所述凸缘，通过所述开口将监测单元的传感器探针阵列插入到所述变压器流体槽中，其中所述传感器探针阵列包括用来测量所述变压器流体槽内的特性的传感器探针；及
响应于插入所述传感器探针阵列，将所述监测单元附接到所述凸缘。
25.根据权利要求24所述的方法，其中形成所述开口包括在现存变压器流体槽中切割开口。
26.根据权利要求24或权利要求25所述的方法，其中附接所述凸缘包括将所述凸缘焊接到所述壁。
27.根据权利要求24或权利要求25所述的方法，其中附接所述监测单元包括将所述监测单元螺接到所述凸缘。
技术总结