一种自动保护型多输出电力变压装置的制作方法

1.本发明涉及电力设备领域，具体为一种自动保护型多输出电力变压装置。


背景技术：

2.变压器是用来变换交流电压、电流而传输交流电能的一种静止的电器设备。它是根据电磁感应的原理实现电能传递的。变压器就其用途可分为电力变压器、试验变压器、仪用变压器及特殊用途的变压器。电力变压器是变压器的一种，是电力输配电、电力用户配电的必要设备，能够满足远距离输电的需求。
3.但是现有的电力变压器在远距离输电过程中，由于变压器输电线路的不稳定性，导致很多时候，仅仅一个非常简单的故障，就会导致整个输电系统的崩溃。因此，目前很多变电器采用继电器和变压器结合的方式来保护变压器，将继电保护装置安装在电力变压器系统中，电力变压器系统就具有了自动保护措施，将会使电力变压器系统的安全性大幅提高。不过仅仅依靠单一的继电器保护变压器，还远远达不到变压器的安全使用要求。并且现有的继电器保护变压器的措施往往是直接关闭总电路，切断所有变压开关，之后再人工维修，而正常的电路也被关闭，十分影响变压器的使用效率，也不能对故障电路自动定位，需要人工重新排查风险和故障电路，不方便维修。变压器在使用中还会产生大量热量，如果没有及时散热或者关闭故障电路，极易引发火灾，因此还需要对变压器的散热和故障做一般工作处理和故障应急处理。
4.另外，大多数变压器产生的低频噪声以及散热系统产生噪音会对人体产生慢性损伤，容易使人烦躁、易怒，有时甚至失去理智，长期受袭扰的话，还可能造成神经衰弱、失眠等神经系统疾病，如果孕妇长期处于低频噪声中也会影响到腹中胎儿的发育。同时，外界产生的振荡冲击波对变压器纵绝缘危害较为严重，外界产生的振荡冲击波作用在壳体上使之与变压器本体产生共振则会对变压器本体造成巨大损伤，现有的变压器没有对此作出改进措施。
5.因此，急需一种应对变压器故障情况下能够进行自动保护的电力变压装置。本发明提供一种自动保护型多输出电力变压装置，利用红外测温传感器能够识别变压器本体内异常电路并定位其位置，再通过主控系统自动关闭异常电路，具备了自动保护功能，能够在不切断主电路的情况下，实现自动保护措施，提高了变压器本体的安全性和使用效率。并且设置了振动检测器和减震装置，能够避免改变变压器本体的振动频率，使之与外界振动频率不同步，避免了共振危害。


技术实现要素：

6.本发明的目的在于提供一种自动保护型多输出电力变压装置，以解决上述背景技术中提出的问题。
7.本发明提供如下技术方案：一种自动保护型多输出电力变压装置，包括变压器本体、安装变压器本体的壳体、监测系统和主控系统。监测系统包括两个红外测温传感器、带
动两个红外测温传感器背向或对向运动的移动装置、成像模块和图像处理模块。红外测温传感器采集变压器本体内部的红外线差信号并对异常红外线差信号进行初步定位，成像模块接收红外测温传感器采集的变压器本体内部的红外线差信号并生成变压器本体的热成像信息，图像处理模块对比两个红外测温传感器的热成像信息和定位信息，从而确定异常红外线差信号的具体电路位置。红外测温传感器安装在移动装置下端，移动装置安装在壳体内部上端，变压器本体安装在壳体内部下端中心位置。变压器本体具有多个输入电压和输出电压和多个独立变压电路，每个变压电路的通断均由主控系统控制。变压器本体、监测系统与主控系统电性连接。主控系统包括显示器和内置在显示器的输入模块，成像模块将生成热成像传送至显示器显示，图像处理模块将异常红外线差信号的变压器本体内的线路定位信息显示在显示器上，所述输入模块用于手动关闭变压器本体内的局部变压电路和总电路。红外测温传感器通过移动装置在变压器本上端背向或对向移动，从而校准热源信息，两个红外测温传感器分别将采集到的热源信息上传至图像处理模块，并能够检测变压器本体内部具体温度值，将个别温度与其它区域温度偏差较大的电路划分为异常外线差信号并通过两个信号进行准确定位，主控系统控制该段电路断开，其它电路正常使用，成像模块将异常热成像信息传送至显示器显示，维修人员根据异常热成像信息和断开电路检修变压器本体，从而提高变压器本体的整体使用效率和维护效率。操作员也可以根据显示器显示的热成像，手动关闭变压器本体内的局部变压电路或总电路。
8.进一步地，所述移动装置包括主动齿轮、从动齿轮、转动电机、齿条带、安装块a和安装块b，所述两个红外测温传感器分别安装在安装块a和安装块b下端，所述安装块a上端固定安装在齿条带上端，安装块b上端固定安装在齿条带下端。主动齿轮和从动齿轮设置在齿条带的左右两端，其中，主动齿轮与转动电机传动连接，用于带动齿条带反复转动。转动电机带动主动齿轮循环正反转动，循环行程不大于齿条带的一半，主动齿轮带动齿条带和从动齿轮循环转动，安装块a和安装块b带动两个红外测温传感器背向或对向来回移动，从而使红外测温传感器采集循环动态影像，确保异常信号的定位准确度。
9.进一步地，所述壳体内还包括通风装置，所述通风装置包括抽风层、若干抽风管道、若干抽风机a、若干抽风机b、消音层、防尘层和进风层，通风装置与主控系统电性连接。抽风层设置在壳体顶壁，下表面设置若干网孔，抽风层给移动装置避位。抽风管道入口接抽风层、出口接抽风机a，所述抽风机a外部套设消音层，且抽风机a设置在壳体侧壁偏上端，用于从壳体内部抽取热气流至壳体外侧，通过抽风机a从壳体处吸出气流，将壳体内的热量带出，从而达到散热效果。进风层设置在壳体下端，抽风机b安装在壳体侧壁偏下端且位于进风层处，防尘层设置在壳体下端，位于进风层以上，紧贴变压器本体侧面。通过抽风机b从外界抽取新的冷空气进入壳体内部，实现壳体内气流循环，先利用防尘层将外界空气的灰尘过滤掉，再将其导入壳体，防止灰尘直接进入壳体，影响变压器本体工作。抽风机b设置在壳体侧面，而抽风层从下网上抽取气体，因此气体会在变压器本体处倾斜向上流动，从而带走变压器本体产生的热量。
10.进一步地，所述消音层包括锥形消音罩和消音板，所述锥形消音罩套设在抽风机a上，一端宽一端窄，窄口连接抽风管道出口，宽口设置消音板，侧壁开有若干消音孔a。消音板为圆形面板，中心位置开有出风孔，围绕出风孔设置若干消音孔b。锥形的消音罩能够将抽风机a和气流产生的噪音拉长后吸收，起到降噪作用，并且不会影响气流的流动。
11.进一步地，所述壳体还包括与抽风机a一一匹配的安装腔，所述安装腔设置在壳体侧壁偏上端，为空心圆环状，内部中空安装抽风机a和消音层，且消音层与安装腔留有间隙，外部为填充惰性气体的空腔，惰性气体能够改善气流的热传递，辅助散热和降低噪音。安装腔能够消除部分抽风机a和气流产生的噪音，增强消音效果，间隙处能够使抽风机a抽出的气体以扩散的形式向外界流动，增强气体流动效率，提高散热效果。
12.进一步地，所述壳体还包括减震装置，所述减震装置包括若干弹性件、气囊、气管、储气箱和气缸，所述弹性件安装在变压器本体下端，内部贯穿设置气囊，所述气囊底部连接气管一端，气管另一端连接储气箱，所述储气箱设置在壳体底部，且连接气缸，气缸用于给气囊填充和抽取气体。当变压器本体工作时会产生振动，弹性件能够缓冲该振动，并且通过给气囊填充或抽取气体，能够使气囊以不同的压力紧贴弹性件，从而改变弹性件的弹性延伸，间接改变了变压器本体的振动频率。
13.进一步地，所述储气箱上端与进风层连通，连通处设置气阀开关，所述气阀开关与主控系统电性连接，所述储气箱内储存的气体为压缩七氟丙烷。当监测系统检测到壳体内出现电路故障引起局部快速升温引发火灾时，主控系统控制气阀开关打开，压缩七氟丙烷从储气箱快速进入进风层，并填充壳体，从而实现灭火功能，即实现了变压器本体失火的自动保护。
14.进一步地，所述监测系统还包括烟雾传感器、气体浓度检测计和若干开关阀，所述烟雾传感器设置在抽风管道入口，气体浓度检测计安装在抽风管道出口，用于检测壳体内的七氟丙烷气体浓度，开关阀设置在抽风机a和抽风机b处。当变压器本体温度异常急剧升高产生火灾时，主控系统控制气阀开关打开，压缩七氟丙烷从储气箱快速进入进风层，从进风层进入壳体并完全填充壳体进行灭火。当气体浓度检测计检测到七氟丙烷气体浓度达到设定值时，壳体内已经不再满足产生明火的条件，主控系统控制开关阀闭合，抽风机a和抽风机b停止运行，抽风机a和抽风机b与抽风管道的连接处均被开关阀关闭，将壳体完全密封，阻断外界气体进入壳体，维修人员进行手动检修。烟雾传感器能够检测壳体内是否出现烟雾，当烟雾传感器检测到壳体内有烟雾时，主控系统控制气阀开关打开，压缩七氟丙烷从储气箱快速进入进风层，并填充壳体，与红外测温传感器一起构成变压器本体出现意外事故的双保险。红外测温传感器检测到异常温度信号，首先定位和关闭电路，但有时失火过于迅速，而红外测温传感器来不及响应，此时烟雾传感器就能够快速传递信号至主控系统，进行自动灭火。
15.进一步地，所述监测系统还包括振动检测器a和振动传感器b，所述振动传感器a设置在变压器本体内，用于检测变压器本体的振动频率，所述振动传感器b设置在壳体外侧，用于检测壳体的振动频率，所述减震装置与主控系统电性连接，所述主控系统控制减震系统改变壳体振动频率，使壳体和变压器本体保持不同的振动频率，从而避免外界与变压器本体产生共振，对变压器本体产生破坏。
16.进一步地，所述振动传感器b包括两组水平振动件、一组垂直振动件、振动仪、减震层和固定壁，所述水平振动件和垂直振动件分别与壳体的上端、左端和右端接触，且在接触面设置固定壁。水平振动件和垂直振动件外周套设弹簧，内部设置伸缩杆，弹簧一端与固定壁接触，另一端与减震层接触，没有振动时，弹簧正常延伸，不具备弹力，固定壁刚好与壳体接触但不产生作用力。振动仪安装在减震层的中心位置，水平振动件对称穿过减震层与振
动仪连接，垂直振动件从上端穿过减震层与振动仪连接。当壳体受外界影响振动时，振动仪分别接收两组水平振动件和一组垂直振动件与壳体的振动信号并生成壳体的振动频率信号发生至主控系统。
17.与现有技术相比，本发明所达到的有益效果是：1、使用两组红外测温传感器能够识别变压器本体内异常电路并精准确定异常电路的位置，再通过主控系统自动关闭异常电路，具备了自动保护功能，并能够在不切断主电路的情况下，实现自动保护措施，其它正常电路能够正常使用，提高了变压器本体的安全性和使用效率。
18.2、移动装置能够带动两组红外测温传感器对向和背向循环移动，使红外测温传感器采集动态热源影像，不会因为热源不稳定而使定位出现偏差，提高异常电路定位的准确性。
19.3、通风装置能够过滤外界空气的灰尘实现壳体内的气流循环，给变压器本体散热，同时在抽风机a处设置消音层，气体以扩散的形式向外界流动，能够增强气体流动效率，提高散热效果，同时还能够降低抽风机a和气流产生的噪音。
20.4、减震装置能够减缓变压器本体的振动幅度，降低振动带来的损伤，同时能够改变变压器本体的振动频率，再通过振动检测器a和振动传感器b检测壳体和变压器本体的振动频率，使两者的振动频率始终保持不同，从而避免共振带来的损伤。
附图说明
21.附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：图1是本发明一种自动保护型多输出电力变压装置的示意图；图2是本发明一种自动保护型多输出电力变压装置的移动装置的示意图；图3是本发明一种自动保护型多输出电力变压装置的消音层和安装腔的示意图；图4是本发明一种自动保护型多输出电力变压装置的消音板的截面图；图5是本发明一种自动保护型多输出电力变压装置的振动传感器b的示意图；图中：1、变压器本体，2、壳体，201、安装腔，3、红外测温传感器，4、移动装置，401、主动齿轮，402、从动齿轮，403、齿条带，404、安装块a，405、安装块b，501、抽风层，502、抽风管道，503、抽风机a，504、抽风机b，505、消音层，506、防尘层，507、进风层，5051、锥形消音罩，5052、消音板，5053、消音孔a，5054、出风孔，5055、消音孔b，601、弹性件，602、气囊，603、储气箱，701、水平振动件，702、垂直振动件，703、振动仪，704、减震层，705、固定壁，706、弹簧。
具体实施方式
22.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。
23.请参阅图1-5，本发明提供技术方案：本发明一种自动保护型多输出电力变压装置，包括变压器本体1、安装变压器本体1的壳体2、监测系统和主控系统。监测系统包括两个红外测温传感器3、带动两个红外测温传感器3背向或对向运动的移动装置4、成像模块、图
像处理模块、烟雾传感器、气体浓度检测计、四组开关阀、振动检测器a和振动传感器b。红外测温传感器3向下正对变压器本体1，每个红外测温传感器3均能采集变压器本体1内的整体红外线差信号并具备抓取异常红外线差信号的位置功能，成像模块接收红外测温传感器3采集的变压器本体1内部的红外线差并生成变压器本体1的热成像信息，将热成像信息传送至主控系统，图像处理模块对比两个红外测温传感器3的热成像信息和定位信息，从而准确定位异常红外线差信号的位置。红外测温传感器3安装在移动装置4下端，移动装置4安装在壳体2内部上端，变压器本体1安装在壳体2内部下端中心位置，壳体2整体呈长方体。变压器本体1具有多个输入电压和输出电压和多个独立变压电路，每个变压电路的通断均由主控系统控制。变压器本体1、监测系统与主控系统电性连接。主控系统包括显示器和内置在显示器的输入模块，成像模块将生成热成像传送至显示器显示，图像处理模块将异常红外线差信号的变压器本体1内的线路定位信息显示在显示器上。操作员也可以根据显示器显示的热成像，手动关闭变压器本体1内的局部变压电路或总电路。
24.移动装置4包括主动齿轮401、从动齿轮402、转动电机、齿条带403、安装块a404和安装块b405，安装块a404上端固定安装在齿条带403上端，下端固定设置一个红外测温传感器3，并能够随齿条带403移动，安装块b405上端固定安装在齿条带403下端，下端固定设置另一个红外测温传感器3。主动齿轮401固定设置在齿条带403左端，与转动电机传动连接，用于带动齿条带403反复转动。从动齿轮402固定设置在齿条带403右端，用于辅助齿条带403转动。转动电机带动主动齿轮401循环正反转动，循环行程不大于齿条带403的一半，主动齿轮401带动齿条带403和从动齿轮402循环转动，安装块a404和安装块b405带动两个所述红外测温传感器3背向或对向来回移动，从而使红外测温传感器3采集循环动态影像。每次使用红外测温传感器3前需先使用移动装置4进行调零校准。
25.壳体2内还包括通风装置和减震装置，通风装置包括抽风层501、两组抽风管道502、两组抽风机a503、两组抽风机b504、消音层505、防尘层506和进风层507。抽风层501平铺设置在壳体2顶壁，下表面开有若干用于进风的网孔，抽风层501需要给移动装置4避位，壳体2内气流从网孔进入抽风层501再从抽风层501进入抽风管道502，最后离开壳体2。抽风管道502入口接抽风层501两侧面、出口接抽风机a503。抽风机a503外部套设消音层505，且抽风机a503设置在壳体2侧壁偏上端，用于从壳体2内部抽取热气流至壳体2外侧，通过抽风机a503从壳体2处吸出气流，将壳体2内的热量带出，从而达到散热效果。进风层507设置在壳体2下端，并设置在变压器本体1侧边，抽风机b504固定安装在壳体2侧壁偏下端且位于进风层507处，防尘层506设置在壳体2下端，防尘层506为具有通孔的防尘海绵层和活性炭层，防尘海绵层在下，活性炭层在上，且位于进风层507以上，紧贴变压器本体1的侧面。通过抽风机b504从外界抽取新的冷空气进入壳体2内部，穿过变压器本体1进入抽风层501，实现壳体2内气流循环，通过防尘层506先将外界空气的灰尘过滤掉，再将其导入壳体2，防止灰尘直接进入壳体2，影响变压器本体1工作。通风装置和减震装置与主控系统电性连接。
26.消音层505包括锥形消音罩5051和消音板5052，锥形消音罩5051套设在抽风机a503上，呈梯形圆锥状，一端窄一端宽，窄口固定连接抽风管道502出口，宽口外侧设置消音板5052，侧壁沿锥形面等距开有六个椭圆形的消音孔a5053。消音板5052为圆形面板，中心位置开有圆形的出风孔5054，围绕出风孔5054等距设置六个消音孔b5055，气流主要从出风孔5054流出，部分气流从消音孔a5053和消音孔b5055流出。锥形的消音罩能够将抽风机
a503和气流产生的噪音拉长后吸收，并且不会影响气流流动。壳体2还设置与抽风机a503一一匹配的两组安装腔201，安装腔201设置在壳体2侧壁偏上端，为空心圆环状，内部中空呈锥形凹槽，用于安装抽风机a503和消音层505，且消音层505与安装腔201留有间隙，消音孔a5053流出的气体从间隙处流出壳体2，安装腔201外部为填充惰性气体的封闭空腔，所述惰性气体为氩气。
27.减震装置包括多组弹性件601、气囊602、气管、储气箱603和气缸，所述弹性件601竖直安装在变压器本体1下端，每个弹性件601的内部均竖向贯穿设置一个能够与弹性件601接触的气囊602。所有气囊602底部连通气管，气管连接储气箱603，所述储气箱603设置在壳体2底部，位于变压器本体1侧边，进风层507下侧，且连接气缸，气缸同时给所有气囊602填充和抽取气体，气囊602充气后会填充弹性件601，从而减缓弹性件601的振动，间接改变变压器本体1的振动频率。储气箱603上端与进风层507连通，连通处设置气阀开关，所述气阀开关与主控系统电性连接。储气箱603内储存的气体为压缩七氟丙烷，气阀开关开启，七氟丙烷迅速填充壳体2。
28.烟雾传感器设置在抽风管道502入口，气体浓度检测计安装在抽风管道502出口，用于检测壳体2内的七氟丙烷气体浓度，所述开关阀分别设置在抽风机a503和抽风机b504处，开关阀能够关闭和开启抽风机a503和抽风机b504与抽风管道502的连接口。主控系统设定自动保护热源温度值和烟雾值，自动保护热源温度值为变压器本体1零部件中最低燃点，当红外测温传感器3检测到变压器本体1内的温度达到自动保护热源温度值和烟雾值时，主控系统控制气阀开关打开，压缩七氟丙烷会储气箱603快速进入进风层507，进行自动灭火处理。
29.振动传感器a设置在变压器本体1内，用于检测变压器本体1的振动频率，振动传感器b设置在壳体2外侧，用于检测壳体2的振动频率。振动传感器b包括两组水平振动件701、一组垂直振动件702、振动仪703、减震层704和固定壁705，所述水平振动件701和垂直振动件702分别与壳体2的上端、左端和右端接触，且在接触面设置固定壁705。减震层704内填充玻璃纤维，固定壁705为扁平圆柱体，由橡胶制成。水平振动件701和垂直振动件702呈杆状外周套设弹簧706，内部设置可向减震层704伸缩的伸缩杆，弹簧706一端与固定壁705接触，另一端与减震层704接触，当壳体2没有振动时，弹簧706正常延伸，不具备弹力，固定壁705刚好与壳体2接触但不产生作用力，振动仪703检测不到振动，当变压器本体1不工作时，通过弹簧706对振动仪进行复位和调零校准。振动仪703安装在减震层704的中心位置，水平振动件701对称穿过减震层704与振动仪703连接，垂直振动件702从上端穿过减震层704与振动仪703连接。当壳体2受外界影响振动时，振动仪703分别接收两组水平振动件701和一组垂直振动件702与壳体2的振动信号并生成壳体2的振动频率信号发生至主控系统。主控系统通过减震装置控制变压器本体1的振动频率，使壳体2和变压器本体1保持不同的振动频率。
30.工作原理：1、转动电机带动主动齿轮401，主动齿轮401带动齿条带403，齿条带403带动安装块a404和安装块b405，并带动两个红外测温传感器3背向和对向循环移动，两个红外测温传感器3分别采集变压器本体1内的红外线差信号，成像模块接收红外测温传感器3采集的变压器本体1内部的红外线差信号并生成变压器本体1的热成像信息，将热成像信息在显示器
上显示，图像处理模块对比两个红外测温传感器3的热成像信息；抽风机b504从外界抽取气体分别经过进风层507、防尘层506、变压器本体1、抽风层501、抽风管道502，再由抽风机a503从抽风管道502将气体抽取至壳体2外，实现气体循环。
31.2、当两组红外测温传感器3检测到异常红外线差信号时，分别对该信号进行初步定位，图像处理模块将温度与其它区域温度偏差较大的电路划分为异常电路，并对比定位信息，如果两个红外线差信号同时确定一个电路为异常电路时，则主控系统控制该段电路断开，其它电路正常使用，成像模块将生成热成像传送至显示器显示，红外测温传感器3将最高温度值显示在显示器上，维修人员根据断开电路检修变压器本体1。
32.3、当红外测温传感器3检测到变压器本体1内的温度达到自动保护热源温度值和烟雾值时，主控系统控制气阀开关打开，压缩七氟丙烷会储气箱603快速进入进风层507，进行自动灭火处理；当气体浓度检测计检测到七氟丙烷气体浓度达到设定值时，壳体2内以及不再满足产生明火的条件，主控系统控制开关阀闭合，抽风机a503和抽风机b504停止运行，且抽风机a503和抽风机b504的管道均被开关阀关闭，将壳体2完全密封，阻断外界气体进入壳体2，直至壳体2内的温度降下，维修人员参考显示器的信息进行手动检修。
33.需要说明的是，在本文中，诸如前、后和上、下等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者任何其他变体意在涵盖非排他性地包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者还是包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
34.最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。