DE60003675T2 - Zustandsermittlungsgerät und verfahren für flüssigkeitsgefüllte elektrische anlage - Google Patents

Zustandsermittlungsgerät und verfahren für flüssigkeitsgefüllte elektrische anlage Download PDF

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Description

  • Hintergrund der Erfindung
  • Die Erfindung bezieht sich allgemein auf elektrisches Gerät. Genauer gesagt, bezieht sich die Erfindung auf eine Status- bzw. Zustandserfassungseinrichtung zum Ermitteln des Betriebszustandes von elektrischem Gerät in Realzeit durch Messung von verschiedenen Parametern von Fluid, das Komponenten von dem elektrischen Gerät umgibt, und auf ein elektrisches Gerät, das die Zustandserfassungseinrichtung enthält.
  • Elektrisches Gerät, insbesondere elektrische Mittelspannungs- oder Hochspannungsgeräte, erfordern einen hohen Grad an elektrischer und thermischer Isolation zwischen seinen Komponenten. Dementsprechend ist es bekannt, Komponenten des elektrischen Gerätes, wie beispielsweise Spulen von einem Transformator, in einem Einschlussbehälter zu kapseln und den Einschlussbehälter mit einem Fluid zu füllen. Das Fluid erleichtert die Abfuhr von Wärme, die durch die Komponenten erzeugt ist, und kann durch einen Wärmetauscher umgewälzt werden, um die Betriebstemperatur der Komponenten auf effiziente Weise zu senken. Das Fluid dient auch als elektrische Isolation zwischen Komponenten oder zur Unterstützung von anderen Formen von Isolation, die um die Komponenten herum angeordnet ist, wie beispielsweise Zellulosepapier oder andere Isoliermaterialien. Es kann jedes Fluid verwendet werden, das die gewünschten elektrischen und thermischen Eigenschaften hat. Üblicherweise wird das elektrische Gerät mit einem Öl gefüllt, wie beispielsweise Kastoröl oder Mineralöl oder ein synthetisches „Öl", wie beispielsweise chloriertes Diphenyl, Silicon, Pflanzenöl oder Schwefelhexafluorid.
  • Häufig wird elektrisches Verteilungsgerät in einer Mission mit kritischer Umgebung verwendet, in der ein Versagen für kritische Systeme aufgrund eines Verlustes elektrischer Energie sehr teuer oder sogar katastrophal sein kann. Weiterhin hat ein Ver sagen des elektrischen Verteilungsgerätes üblicherweise eine große Beschädigung an dem Gerät selbst und an umgebendem Gerät zur Folge, und erfordert somit einen Austausch des teuren Gerätes. Weiterhin kann ein derartiges Versagen Verletzungen beim Personal aufgrund von elektrischem Schlag, Feuer oder Explosion zur Folge haben. Deshalb ist es wünschenswert, den Zustand bzw. Status von elektrischem Gerät zu überwachen, um ein mögliches Versagen des Gerätes vorherzusagen durch Erfassung von beginnenden Fehlern und Abhilfe zu schaffen durch Reparatur, Austausch oder Einstellung von Betriebsbedingungen des Gerätes.
  • Ein bekanntes Verfahren zum Überwachen des Zustands von mit Fluid gefüllten elektrischen Geräten besteht darin, verschiedene Parameter des Fluids zu überwachen. Beispielsweise ist bekannt, dass die Temperatur von dem Fluid und dem gesamten brennbaren Gas in dem Fluid ein Maß für den Betriebszustand des mit Fluid gefüllten elektrischen Gerätes ist. Deshalb kann die Überwachung dieser Parameter des Fluids für eine Anzeige von irgendwelchen einsetzenden Fehlern in dem Gerät sein. Beispielsweise wurde gefunden, dass Kohlenstoff-Monoxid und Kohlenstoff-Dioxid in der Konzentration zunehmen bei thermischer Alterung und Verschlechterung von zelluloseartiger Isolation in dem elektrischen Gerät. Wasserstoff und verschiedene Kohlenwasserstoffe (und Derivate davon, wie beispielsweise Acetylen und Äthylen) nehmen in Konzentration zu aufgrund von heißen Flecken, die durch zirkulierende Ströme und dielektrische Durchbrüche, wie beispielsweise Koronaentladung und Lichtbogenbildung, verursacht werden. Konzentrationen von Sauerstoff und Stickstoff zeigen die Qualität des Gasverdichtungssystems an, das in großen elektrischen Geräten, wie beispielsweise Transformatoren, verwendet wird. Dementsprechend ist die „Analyse des gelösten Gases" (DGA von dissolved gas analysis) eine anerkannte Methode geworden zum Unterscheiden einsetzender Fehler in mit Fluid gefülltem elektrischen Gerät.
  • In bekannten DGA Methoden wird eine Fluidmenge aus dem Einschlussbehälter des Gerätes über ein Entleerungsventil entnommen. Das entnommene Fluid wird an einer Untersuchung nach gelöstem Gas in einem Laboratorium oder durch Gerät im Feld unterzogen. Diese Prüfmethode wird hier als „off-line" DGA bezeichnet. Da die Gase durch verschiedene bekannte Fehler erzeugt werden, wie beispielsweise Verschlechterung des Isoliermaterials oder anderer Teile der elektrischen Komponenten in dem Gerät, Kurzschlüssen in Spulen von Windung zu Windung, Überlastung, lose Verbindungen oder ähnliches, sind verschiedene diagnostische Theorien entwickelt worden zum Korrelieren der Mengen verschiedener Gas in dem Fluid mit bestimmten Fehlern in dem elektrischen Gerät, in dem das Fluid enthalten ist. Da jedoch bekannte Methoden mit off-line DGA eine Entnahme von Fluid aus dem elektrischen Gerät erfordern, sind bekannte Methoden nicht in der Lage, 1) Information über die lokalisierte Position zu erzielen, die sich auf irgendeinen Fehler in dem Gerät bezieht, 2) räumlichen Änderungen der Gase in dem Gerät Rechnung zu tragen und 3) Realzeitdaten in Bezug auf die Fehler zu liefern. Wenn die Analyse nicht an Ort und Stelle durchgeführt wird, werden Resultate möglicherweise für mehrere Stunden nicht erhalten. Einsetzende Fehler können sich über eine derartige Zeitperiode zu einem Ausfall des Gerätes entwickeln. MICROMONITORS, INCTM und SYPROTECTM haben jeweils einen Gassensor entwickelt, der in dem Abflussventil oder an anderen einzelnen Orten von einem Transformator sitzt und einige der Einschränkungen der off-line DGA überwindet. Jedoch sind Ortsdaten in Bezug auf einen Fehler mit einer derartigen Vorrichtung nicht unterscheidbar, weil sie in einer vordefinierten Position angeordnet ist und keine Anzeige über die Position der Quelle des Gases, d. h. des Fehlers, liefert.
  • Es sind verschiedene Multiparameter-Sensoren zum Erfassen von Parametern bekannt, wie beispielsweise Temperatur, Azidität, Konzentrationen von verschiedenen Gasen, Grad der Polymerisation oder ähnliches. Beispielsweise beschreibt US-Patent 5,591,321 eine Anordnung von Halbleiter-Diodensensoren, die jeweils einen bestimmten Parameter erfassen. Weiterhin sind verteilte Anordnungen von Sensoren in verschiedenen Anwendungen zum Erfassen eines einzelnen Parameters, wie beispielsweise Temperatur, verwendet worden. US-Patente 5,191,206, 5,696,863 und 5,499,313 sind Beispiele von verteilten Temperatursensoren. US-Patent 4,827,487 beschreibt einen verteilten Temperatursensor für Statorwicklungen eines elektrischen Motors. Verteilte Multiparameter-Abtastung ist in der Prozessregelung verwendet worden, wie es beispielsweise durch das US-Patent 5,586,305 beschrieben ist. US-Patent 4,654,806 beschreibt eine Einrichtung zum Überwachen von Transformatoren, die einen oberen Öltemperatursensor und einen Heißpunkt-Temperatursensor aufweisen, der an einem bekannten heißen Punkt des Transformators angeordnet ist. Diese Einrichtung ist jedoch nicht in der Lage, Daten zu liefern, die zum Lokalisieren von Fehlern erforderlich sind.
  • Bekannte Verfahren und Einrichtungen liefern keine genauen Realzeitdaten, die den Typ und Ort von einsetzenden Fehlern in einem mit Fluid gefüllten elektrischen Gerät anzeigen. Da auch bekannte Verfahren räumlichen Veränderungen von Parametern in einem mit Fluid gefüllten elektrischen Gerät nicht Rechnung tragen, wird die Genauigkeit von Fehlerermittlungen mit bekannten Verfahren verringert.
  • Zusammenfassung der Erfindung
  • Die Erfindung ist auf eine Status- bzw. Zustandserfassungseinrichtung für elektrisches Gerät gerichtet, die mehrere verteilte Multiparameter-Sensoren in einem Einschlussbehälter oder einem anderen mit Fluid gefülltem Bereich des elektrischen Gerätes aufweist. Die Sensoren sind in der Lage, Daten, die sich auf mehrere Parameter des Fluids beziehen, gleichzeitig an verschiedenen Stellen in dem mit Fluid gefüllten Bereich zu liefern. Die von den Sensoren gelieferten Daten können verarbeitet werden, um eine Lokalisierung von einsetzenden Fehlern zu ge statten, wenn sie mit bekannten Strömungsdaten des Fluids durch das elektrische Gerät kombiniert werden.
  • Ein erster Aspekt der Erfindung ist eine elektrische Einrichtung, enthaltend einen Einschlussbehälter, der zum Einschließen eines Fluids konfiguriert ist, wenigstens eine elektrische Komponente, die in dem Einschlussbehälter angeordnet ist, und verteilte Multiparameter-Sensoren, die in dem Einschlussbehälter angeordnet sind. Ein zweiter Aspekt der Erfindung ist eine Zustandserfassungseinrichtung zum Erfassen von Fehlern in elektrischem Gerät des Typs, der einen Einschlußbehälter, der zum Einschliessen eines Fluids konfiguriert ist, und wenigstens eine elektrische Komponente aufweist, die in dem Einschlussbehälter angeordnet ist. Die Zustandserfassungseinrichtung weist verteilte Multiparameter-Sensoren auf, die in dem Einschlussbehälter angeordnet und konfiguriert sind, um abgetastete Parameter anzeigende Daten zu generieren, eine Datengewinnungsvorrichtung zum Ermitteln des Betriebsstatus von dem elektrischen Gerät und Mittel aufweist zum Leiten von Signalen von den Multiparameter-Sensoren zu der Datengewinnungsvorrichtung. Ein dritter Aspekt der Erfindung ist ein elektrischer Transformator, der einen Einschlussbehälter, einen Transformatorkern mit Spulen darauf und verteilte Multiparameter-Sensoren enthält, die in dem Einschlussbehälter angeordnet sind. Ein vierter Aspekt der Erfindung ist ein Verfahren zum Erfassen des Betriebszustandes in elektrischem Gerät des Typs, der einen Einschlussbehälter, wenigstens eine elektrische Komponente in dem Einschlussbehälter und ein Fluid in dem Einschlussbehälter enthält, das die wenigstens eine elektrische Komponente umgibt. Das Verfahren enthält die Schritte, dass mehrere Parameter des Fluids an mehreren Abtastorten in dem Fluid gleichzeitig abgetastet werden und der Betriebszustand des elektrischen Gerätes auf der Basis der Ergebnisse des Abtastschrittes ermittelt wird.
  • Kurze Beschreibung der Zeichnung
  • Die vorliegende Erfindung kann vollständiger verstanden werden beim Lesen der folgenden detaillierten Beschreibung in Verbindung mit der beigefügten Zeichnung, in der:
  • 1 eine schematische Darstellung von einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung ist.
  • Detaillierte Beschreibung des bevorzugten Ausführungsbeispiels
  • 1 stellt ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung dar. Ein Status- bzw. Zustandserfassungssystem 10 enthält elektrisches Gerät 12, einen elektrischen Verteilungstransformator in dem bevorzugten Ausführungsbeispiel, und eine Datengewinnungsvorrichtung 30. Das elektrische Gerät 12 weist elektrische Komponenten 16, enthaltend einen Kern und Spulen/Wicklungen von dem Transformator, einen Einschlussbehälter 14, der die Komponenten 16 umgibt, einen Radiator 18 in Verbindung mit dem Einschlussbehälter 14, eine Abflussöffnung 24 und ein Ventil 26 zum selektiven Verschließen der Abflussöffnung 24 auf. Der Einschlussbehälter 14 ist in der Lage, ein Fluid F, wie beispielsweise Öl, zum Kühlen der Komponenten 16 zu enthalten. Das Fluid F zirkuliert durch den Einschlussbehälter 14 und den Radiator 18, wie es schematisch durch Pfeile in 1 angegeben ist. Der Radiator 18 dient als ein Wärmetauscher, um das Fluid F zu kühlen und dadurch Wärme von den Komponenten 16 weg zu leiten. Der Radiator 18 kann irgendeine bekannte Form von Rohrleitungen, Leitungen, Wärmetauscherflächen, Kühlelementen, Pumpen oder ähnliches enthalten. Zwar ist der Radiator 18 in dem bevorzugten Ausführungsbeispiel schematisch so dargestellt, dass er Rohrleitungen oder Leitungen getrennt von dem Einschlussbehälter 14 hat, aber Seiten oder andere Abschnitte von dem Einschlussbehälter 14 können als der Radiator dienen, um Wärme von dem Fluid F weg zu leiten, und somit ist ein getrennter Radiator nicht erforderlich. Eine Kühlung kann durch ther mische Konvektion, thermische Leitung, molekulare Konvektion des Fluids F oder auf irgendeine andere Art und Weise erreicht werden.
  • Mehrere Multiparameter-Sensoren 20 sind räumlich über den Einschlussbehälter 14 und/oder den Radiator 18 verteilt, um verschiedene Parameter des Fluids F abzutasten. In dem bevorzugten Ausführungsbeispiel sind die Sensoren 20 mit dem Fluid F in Kontakt. Jedoch erfordert die Erfindung lediglich, dass die Sensoren 20 in der Lage sind, Parameter des Fluids F zu messen. Demzufolge können die Sensoren mit dem Fluid F in Kontakt sein oder nicht, was von dem Typ der verwendeten Sensoren abhängt, wie es nachfolgend näher erläutert wird. Beispielsweise können die Sensoren 20 entfernt von dem Fluid F angeordnet sein und Abtastelemente haben, die in dem Fluid F angeordnet sind. Alternativ können die Sensoren 20 vollständig entfernt von dem Fluid F sein und können Parameter in dem Fluid F aus einem Abstand überwachen, wie beispielsweise durch optische Mittel oder ähnliches. Es sei darauf hingewiesen, dass in dem bevorzugten Ausführungsbeispiel die Sensoren 20 über dem Einschlussbehälter 14 verteilt angeordnet sind, einschließlich eines durch die Komponente 16 gebildeten Kanals und in Abschnitten des Radiators 18. Jedoch können die Sensoren 20 an jedem Ort angeordnet sein und können Parameter des Fluids F an jeder Stelle abtasten, wie es durch Typ, die Größe und die Form des elektrischen Gerätes und irgendwelche anderen Details der praktischen Anwendung bestimmt ist. Vorzugsweise sind die Sensoren 20 an Positionen angeordnet, die ein dreidimensionales Gitter in dem Gerät 12 bilden.
  • Die Phrase „verteilte Sensoren", wie sie hier verwendet wird, bezieht sich auf einen Sensor oder Sensoren, die einen Parameter gleichzeitig an mehr als einem Ort messen können. Beispielsweise kann eine verteilte Array von Sensoren mehrere Sensoren sein, die räumlich verteilt sind. Die Phrase „Multiparameter-Sensor", wie sie hier verwendet wird, bezieht sich auf einen Sensor, der mehr als einen Parameter an einem einzelnen Ort messen kann. Ein Multiparameter-Sensor kann tatsächlich mehrere Einzelparameter-Sensoren in enger räumlicher Relation aufweisen. Die Phrase „verteilte Multiparameter-Sensoren" bezieht sich deshalb auf einen Sensor oder Sensoren, die mehr als einen Parameter gleichzeitig an jedem von mehr als einem Ort messen können. Die Multiparameter-Sensoren 20 gemäß der Erfindung können mehrere räumlich verteilte diskrete Multiparameter-Sensoren oder eine kontinuierliche Abtastschicht oder ähnliches sein, für die die Ausgangsgröße dekodiert ist, beispielsweise durch Zeitdivisions-Multiplexierung, um eine Ausgangsgröße für mehrere Orte entlang der Schicht zu erzeugen.
  • Die Sensoren 20 können in dem Einschlussbehälter 14 und/oder Radiator 18 fest angeordnet sein. Alternativ können die Sensoren 20 an gewünschten Orten herausnehmbar angeordnet sein, indem sie selektiv durch Sensoröffnungen oder andere Öffnungen eingeführt werden, die durch Wände des Einschlussbehälters 14 und/oder Radiators 18 ausgebildet sind. Selbstverständlich sollten bei der letzteren Konfiguration geeignete Dichtungen vorgesehen sein, um eine Leckage von Fluid F aus dem Einschlussbehälter und/oder Radiator 18 zu verhindern. Die Sensoren 20 können von irgendeinem geeigneten Typ sein. Beispielsweise kann jeder Sensor 20 ein oder mehrere Metallisolator-Halbleiterdiodensensoren, Lichtleitersonden, akustische oder optische Wellenleiter, Bimetallsensoren, Dünnfilmsensoren oder irgendein anderer geeigneter Sensor oder Wandler zum Messen der nachfolgend angegebenen Parameter sein. Wenn der Sensor 20 elektrischer oder elektronischer Natur ist und in einem Bereich 22 mit einem hohen elektromagnetischen Feld (gezeigt durch eine gestrichelte Linie in 1) angeordnet ist, müssen die Sensoren 20 die richtige elektrische Abschirmung haben. Optische oder andere Typen von Sensoren müssen nicht elektrisch abgeschirmt sein, unabhängig von dem Ort. Die Sensoren 20 generieren Daten oder Signale, die verschiedene Parameter des Fluids F anzeigen.
  • Die Datengewinnungsvorrichtung 30 weist einen Datenbus 32, einen Prozessor 34, eine Eingabevorrichtung 36 und ein Display 38 auf. Die Sensoren 20 sind durch geeignete leitende Mittel mit dem Datenbus 32 kommunikativ gekoppelt. Wenn beispielsweise die Sensoren 20 elektronisch sind oder elektronische Signale erzeugen, können sich elektrische Leiter von den Sensoren 20 zum Außenraum des Gerätes 12 erstrecken. Die Leiter können an irgendeinem geeigneten Anschlussband, Verbinder oder ähnlichem enden für eine Verbindung mit der Datengewinnungsvorrichtung 30. Eine Kopplung zwischen den Sensoren 20 und der Datengewinnungsvorrichtung 30 kann durch Drähte, Lichtleiterstränge, Hochfrequenzvorrichtungen oder auf irgendeine andere bekannte Art und Weise erreicht werden. Der Datenbus 32 kann Signale von den Sensoren 20 in irgendeiner bekannten Art und Weise durch irgendein bekanntes Interface empfangen. Beispielsweise kann die Datengewinnungsvorrichtung 30 ein Personal Computer sein, und der Datenbus 32 kann Signale durch einen seriellen Port, parallelen Port, Universal-Serienbusport oder ähnliches empfangen. Es kann irgendein geeigneter Wandler oder eine Signalverarbeitungsschaltung verwendet werden, um die Sensoren 20 über ein Interface mit der Datengewinnungsvorrichtung 30 zu verbinden. Der Datenbus 32 kann jeden geeigneten Typ von Hardware und/oder Software-Protokollen zum Empfangen von Daten oder Signalen von den Sensoren 20 verwenden. Der Datenbus 32 kann irgendein geeigneter Typ von Vorrichtungen zum Führen von Daten oder Signalen von den Sensoren 32 sein, wie beispielsweise ein Standard ISA Bus, DCI Bus, GPIB Bus oder ein einfaches Anschlussband. Die Datengewinnungsvorrichtung 30 kann mit dem Sensor 12 über eine entfernte oder lokale Kommunikationsverbindung kommunizieren.
  • Die Datengewinnungsvorrichtung 30 kann irgendeine Vorrichtung sein, die Signale oder Daten von Sensoren 20 gewinnen und daraufhin eine geeignete Aktion vornehmen kann, wie beispielsweise Senden eines Alarms. Beispielsweise kann die Datengewinnungsvorrichtung 30 ein Personal Computer, eine industrielle pro grammierbare Steuerung oder irgendein anderer Typ von Logikvorrichtung sein. Der Prozessor 34 kann irgendein Typ von Mikroprozessor-basierter Vorrichtung, verdrahteten elektrischen Komponenten, einer dezidierten Logikvorrichtung irgendeines Typs oder ähnliches sein. Der Prozessor 34 kann Speichervorrichtungen enthalten, wie beispielsweise Arbeitsspeicher, magnetischer Speicher, optischer Speicher oder ähnliches zum Speichern eines Steuerprogramms, Daten, Schwellenwerten, Alarmgrenzen und ähnliches. Die Eingabevorrichtung 36 kann irgendein Typ von Tastatur, Schalter oder Schaltern oder irgendeine andere Vorrichtung sein zum Liefern von Einstellparametern oder Befehlen an die Steuerung 34. Die Eingabevorrichtung kann auch weggelassen werden. Das Display 38 kann irgendein Displaytyp sein zum Anzeigen von Betriebsstatus, wie beispielsweise ein LCD oder CRT Display, eine Pilotlampe oder eine Serie von Pilotlampen, ein hörbarer Alarm oder ähnliches. Die Sensoren 20 können direkt mit einem Display gekoppelt sein, wie beispielsweise einem sichtbaren oder hörbaren Alarm oder eine Anzeige, und in einem derartigen Fall kann der Prozessor 34 weggelassen werden.
  • Im Betrieb ist der Einschlussbehälter 14 vollständig oder teilweise mit Fluid F, wie beispielsweise Öl, gefüllt. In diesem Zustand sind die Sensoren 20 in Kontakt mit oder können auf andere Weise verschiedene Parameter im Fluid F an mehreren Orten abtasten. Beispielsweise sind die Temperatur des Fluids F und der Gehalt an verschiedenen Gasen, wie beispielsweise Wasserstoff, Azetylen, Kohlenstoff, Monoxid und Äthylen eine Anzeige für den Betriebszustand des Gerätes 12, wie es oben erläutert wurde. Selbstverständlich kann jeder Parameter, der beim Ermitteln des Betriebszustandes des Gerätes hilfreich ist, durch alle oder einige der Sensoren 20 abgetastet werden. Die Sensoren 20 sind in der Lage, mehrere Parameter zu messen, d. h. sie sind Multiparameter-Sensoren, und sie sind über das Fluid F verteilt oder konfiguriert, um mehrere Parameter über dem Fluid F in einem dimensionalen Gitter zu messen, um für eine dreidimensionale Realzeitkarte von vielen Parametern in dem Fluid F zu lie fern. Beispielsweise können Temperatur und verschiedene Gaskonzentrationen gleichzeitig an unterschiedlichen Orten in dem räumlichen Gitter gemessen werden, und die Messdaten oder -signale können durch das Datengewinnungssystem 30 in einer bekannten Art und Weise gewonnen werden, um einen Betriebszustand des Gerätes 12 zu ermitteln und sie können verwendet werden, um den Betrieb des Gerätes 12 zu ändern oder eine andere geeignete Aktion vorzunehmen.
  • Eine derartige dreidimensionale Karte gestattet, wenn sie mit bekannten Fluidströmungen für das bestimmte Gerät und temperaturabhängigen Teilungseigenschaften für die jeweiligen erfassten Gase kombiniert wird, eine Lokalisierung von beginnenden Fehlern innerhalb des Auflösungsgrades des räumlichen Gitters, der durch die Abtastpositionen der Sensoren 20 in dem Fluid F bestimmt ist. Die Auflösung kann erhöht werden, indem Sensoren 20 enger aneinander angeordnet werden oder die Abtastpositionen auf andere Weise enger zueinander angeordnet werden und, falls erforderlich, mehr Sensoren 20 vorgesehen werden, um die Genauigkeit der Positionserfassung der Fehler zu erhöhen. Die Redundanz der Sensoren 20 gestattet eine Abtastung von Parametern, selbst wenn einer oder wenige Sensoren 20 ausfallen. Die zeitliche Entwicklung der dreidimensionalen Karte kann für zusätzliche Information in Bezug auf die Gastypen sorgen, die in dem Fluid F vorhanden sind, da die bekannten Verteilungsraten von verschiedenen Gasen unterschiedlich sind.
  • Die Erfindung kann auf jedes mit Fluid gefüllte elektrische Gerät angewendet werden. Es können irgendwelche gewünschten Parameter detektiert werden. Sensordaten oder -signale können auf irgendeinem Weg verarbeitet werden, um für eine Anzeige von beginnenden Fehlern oder einen anderen Zustand bzw. Status des elektrischen Gerätes auf der Basis von empirischen oder mathematischen Modellen zu sorgen. Die Datengewinnungsvorrichtung kann lokal, d. h. nahe in Bezug auf das elektrische Gerät, angeordnet sein, oder entfernt, d. h. an einem entfernten Ort in Be zug auf das elektrische Gerät, angeordnet sein. Es können Vergangenheiten der Werte der verschiedenen Parameter zusammengestellt werden, um die Fehlerermittlung weiter zu unterstützen. Die verschiedenen Sensoren können in regelmäßigen Intervallen abgefragt werden, und die Intervalle können erhöht werden zu Zeiten von schwerer Last an dem Gerät oder bei einer Anzeige von einem abnormalen Zustand des Gerätes. Der Lastzustand von dem Gerät kann detektiert und zur Temperatur- und Gasdetektion korreliert werden. Es können auch andere Parameter, wie beispielsweise Fluiddruck und -viskosität, durch das Gerät erzeugter Lärm und ähnliches detektiert werden. Die Erfindung kann verwendet werden, Fluidströmungsmodelle des elektrischen Gerätes zu ermitteln und/oder zu prüfen, indem Gas oder andere detektierbare Substanzen in das Fluid injiziert werden und die Änderung in der dreidimensionalen Karte der Substanz in dem Fluid über der Zeit ermittelt wird. Die Sensoren oder Abtastorte müssen nicht notwendigerweise ein Gitter bilden. Es kann irgendeine geeignete räumliche Verteilung verwendet werden, um Parameter an gewünschten Orten abzutasten.

Claims (32)

  1. Elektrische Einrichtung (12) enthaltend: einen Einschlußbehälter (14), der zum Einschließen eines Fluids konfiguriert ist, wenigstens eine elektrische Komponente (16), die in dem Einschlußbehälter (14) angeordnet ist, und verteilte Multiparameter-Sensoren (20), die in dem Einschlußbehälter (14) angeordnet sind, wobei die verteilten Multiparameter-Sensoren mehrere Sensoren aufweisen, die mehr als einen Parameter gleichzeitig an jedem von mehr als einem Ort messen können.
  2. Elektrische Einrichtung (12) nach Anspruch 1, wobei ferner ein Radiator (18) vorgesehen ist, der mit dem Einschlußbehälter (14) verbunden ist, wobei wenigstens einer der Multiparameter-Sensoren in dem Radiator (18) angeordnet ist.
  3. Elektrische Einrichtung (12) nach Anspruch 2, wobei ferner ein Fluid vorgesehen ist, das in dem Einschlußbehälter angeordnet ist, wobei der Radiator (18) die Funktion hat, Wärme aus dem Fluid abzuführen.
  4. Elektrische Einrichtung (12) nach Anspruch 3, wobei das Fluid eines von Castoröl, Mineralöl, Silikon, Schwefelhexafluoridöl, Pflanzenöl und chloriertem Diphenyl aufweist.
  5. Elektrische Einrichtung (12) nach Anspruch 4, wobei ferner Mittel zum Leiten von Signalen von den Sensoren (20) zum Äusseren des Einschlußbehälters (14) vorgesehen sind.
  6. Elektrische Einrichtung (12) nach Anspruch 5, wobei jeder der Sensoren (20) zum Erfassen der Temperatur des Fluids an einem entsprechenden Abtastort in dem Fluid und der Gaskonzentration in dem Fluid an dem gleichen Abtastort konfiguriert ist.
  7. Elektrische Einrichtung (12) nach Anspruch 6, wobei jeder der Sensoren (20) eine Konzentration von wenigstens einem von Wasserstoff, Kohlenmonoxid, Kohlendioxid, Sauerstoff, Stickstoff, Kohlenwasserstoffen und Kohlenwasserstoff-Derivaten erfasst.
  8. Elektrische Einrichtung (12) nach Anspruch 1, wobei die Sensoren (20) an Orten angeordnet sind, die ein dreidimensionales Gitter bilden.
  9. Elektrische Einrichtung (12) nach Anspruch 6, wobei die Abtaststellen ein dreidimensionales Gitter bilden.
  10. Statuserfassungseinrichtung (10) zum Erfassen von Fehlern in einem elektrischen Gerät (12), das einen Einschlußbehälter (14), der zum Einschließen eines Fluids konfiguriert ist, und wenigstens eine elektrische Komponente (16) hat, die in dem Einschlußbehälter (14) angeordnet ist, wobei die Statuserfassungseinrichtung (10) enthält: verteilte Multiparameter-Sensoren (20), die in dem Einschlußbehälter (14) angeordnet und zum Generieren von Daten konfiguriert sind, die abgetastete Parameter anzeigen, wobei die verteilten Multiparameter-Sensoren mehrere Sensoren aufweisen, die mehr als einen Parameter gleichzeitig an jedem von mehr als einem Ort messen können, eine Datengewinnungsvorrichtung zum Bestimmen des Betriebsstatus des elektrischen Gerätes auf der Basis der Daten und eine Einrichtung zum Leiten von Signalen von den Multiparameter-Sensoren zur Datengewinnungsvorrichtung.
  11. Statuserfassungseinrichtung (10) nach Anspruch 10, wobei die Datengewinnungsvorrichtung (30) Mittel aufweist zum Anzeigen, wenn das elektrische Gerät in einem Fehlerzustand ist.
  12. Statuserfassungseinrichtung (10) nach Anspruch 10, wobei jeder der Sensoren (20) zum Erfassen der Temperatur des Fluids an einem entsprechenden Abtastort in dem Fluid und der Gaskonzentration in dem Fluid an dem gleichen Abtastort konfiguriert ist.
  13. Statuserfassungseinrichtung (10) nach Anspruch 10, wobei jeder der Sensoren (20) zum Erfassen einer Konzentration von wenigstens einem von Wasserstoff, Kohlenmonoxid, Kohlendioxid, Sauerstoff, Stickstoff, Kohlenwasserstoffen und Kohlenwasserstoff-Derivaten konfiguriert ist.
  14. Statuserfassungseinrichtung (10) nach Anspruch 10, wobei die Sensoren (20) an Orten angeordnet sind, die ein dreidimensionales Gitter bilden.
  15. Statuserfassungseinrichtung (10) nach Anspruch 12, wobei die Abtastorte ein dreidimensionales Gitter bilden.
  16. Elektrische Einrichtung (12) nach Anspruch 1, ferner enthaltend: eine Datengewinnungsvorrichtung (30) zum Ermitteln des Betriebszustandes von wenigstens einer elektrischen Komponente (16) auf der Basis von Daten, die von dem Multiparameter Sensor (20) abgegeben werden, und eine Einrichtung zum Leiten von Signalen von den Multiparameter-Sensoren (20) zu der Datengewinnungseinrichtung.
  17. Elektrische Einrichtung (12) nach Anspruch 1, wobei die wenigstens eine elektrische Komponente (16) einen Kern und Spulen von einem elektrischen Verteilungs-Transformator aufweist.
  18. Elektrischer Transformator enthaltend: einen Einschlußbehälter (14), der zum Einschließen eines Fluids konfiguriert ist, wenigstens einen Kern, der in dem Einschlußbehälter (14) angeordnet ist und Spulen darauf aufweist, und verteilte Multiparameter-Sensoren (20), die in dem Einschlußbehälter (14) angeordnet sind, wobei die verteilten Multiparameter-Sensoren mehrere Sensoren aufweisen, die mehr als einen Parameter gleichzeitig an jedem von mehr als einem Ort messen können.
  19. Elektrischer Transformator nach Anspruch 18, wobei ferner ein Radiator (18) vorgesehen ist, der mit dem Einschlußbehälter (14) verbunden ist, wobei wenigstens einer der Multiparameter-Sensoren in dem Radiator (18) angeordnet ist.
  20. Elektrischer Transformator nach Anspruch 19, wobei ferner ein Fluid vorgesehen ist, das in dem Einschlußbehälter angeordnet ist, wobei der Radiator (18) die Funktion hat, Wärme aus dem Fluid abzuführen.
  21. Elektrischer Transformator nach Anspruch 20, wobei das Fluid eines von Castoröl, Mineralöl, Silikon, Schwefelhexafluoridöl, Pflanzenöl und chloriertem Diphenyl aufweist.
  22. Elektrischer Transformator nach Anspruch 21, wobei ferner Mittel zum Leiten von Signalen von den Sensoren (20) zum Äusseren des Einschlußbehälters (14) vorgesehen sind.
  23. Elektrischer Transformator nach Anspruch 22, wobei jeder der Sensoren (20) zum Erfassen der Temperatur des Fluids an einem entsprechenden Abtastort und der Gaskonzentration in dem Fluid an dem gleichen Abtastort konfiguriert ist.
  24. Elektrischer Transformator nach Anspruch 23, wobei jeder der Sensoren (20) eine Konzentration von wenigstens einem von Wasserstoff, Kohlenmonoxid, Kohlendioxid, Sauerstoff, Stickstoff, Kohlenwasserstoffen und Kohlenwasserstoff-Derivaten erfasst.
  25. Elektrischer Transformator nach Anspruch 18, wobei die Sensoren (20) an Orten angeordnet sind, die ein dreidimensionales Gitter bilden.
  26. Elektrischer Transformator nach Anspruch 23, wobei die Abtastorte ein dreidimensionales Gitter bilden.
  27. Verfahren zum Erfassen des Betriebszustandes von einem elektrischen Gerät, das einen Einschlußbehälter (14), wenigstens eine elektrische Komponente (16) in dem Einschlußbehälter (14) und ein Fluid in dem Einschlußbehälter (14) hat, das die wenigstens eine elektrische Komponente (16) umgibt, wobei das Verfahren die Schritte enthält: Abtasten mehrerer Parameter des Fluids an mehreren Abtastorten in dem Fluid gleichzeitig, Ermitteln des Betriebszustandes des elektrischen Gerätes auf der Basis der Ergebnisse des Abtastschrittes.
  28. Verfahren nach Anspruch 27, wobei in dem Abtastschritt die Abtastorte ein dreidimensionales Gitter in dem elektrischen Gerät bilden.
  29. Verfahren nach Anspruch 28, wobei der Abtastschritt durch mehrere verteilte Multiparameter-Sensoren (20) ausgeführt wird, die in dem elektrischen Gerät angeordnet sind, wobei die verteilten Multiparameter-Sensoren mehrere Sensoren aufweisen, die mehr als einen Parameter gleichzeitig an jedem von mehr als einem Ort messen können.
  30. Verfahren nach Anspruch 28, wobei der Ermittlungsschritt auf vorbestimmten Strömungscharakteristiken des Fluids in dem elektrischen Gerät basiert.
  31. Verfahren nach Anspruch 30, wobei der Ermittlungsschritt auf bekannten Werten der Parameter basiert, die verschiedenen Betriebszuständen des elektrischen Gerätes entsprechen.
  32. Verfahren nach Anspruch 31, wobei wenigstens einer der Betriebszustände ein Fehlerzustand ist:
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