CN101458308B - 变压器有载分接开关动作特性交流测试装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉一种变压器有载分接开关动作特性交流测试装置，属于测试装置。供电电源开关与内部电源模块连接，该内部电源模块和外部电源接口分别与控制开关连接，该控制开关与有载调压开关被测接口连接，该有载调压开关被测接口与电压电流传感器连接，该电压电流传感器与采集板连接，该采集板与主处理器连接，该主处理器与打印机，存储器和显示器连接。本发明的优点在于：适用范围广泛；对单相变压器、电抗器分接开关动作特性进行测试；对某些特种变压器，如整流变压器提供间接的分接开关测试模式；变压器分接开关工作在交流工况下，交流法测试最接近实际运行工况。
Description
技术领域
本发明属于变压器高压试验装置。
背景技术
为向电力用户提供电压质量合格的电力能源，我国自上世纪80年后期在电网开始使用有载调压变压器。到2004年末，全国供电网有载调压变压器已占变压器总数的60％以上，农电网也开始使用有载调压变压器，随之而来的因变压器有载分接开关引起的事故跃居变压器事故的第3位。这些事故造成电网主设备-变压器烧损。变压器有载分接开关烧损事故，造成变压器严重损坏，修复费用高，事故处理时间长，严重影响供电可靠性，被列为电力系统防止重大设备损坏事故的重点内容之一。我国自上个世纪90年代初在电力系统开始使用直流测试变压器带绕组有载分接开关动作特性(以下变压器有载分接开关动作特性测试均指带变压器绕组所进行的测试)，并生产专用仪器，但使用中存在以下问题：
变压器有载分接开关直流测试波形解析的不唯一性。用直流测试变压器有载分接开关所获得的波形，经常出现波形的无层次、断续和跳跃，现场试验人员无依据对波形进行分析，判定开关动作过程的技术状态，只好将波形传真给测试设备生产厂家，由其给出参考结论。而厂家给出的参考结论多是模棱两可或建议性的意见，对此现场测试人员并不完全认同。目前国内还没有技术专家能对直流测试和各类异常波形给出权威的准确的结论。
带绕组进行变压器有载分接开关直流测试波形与不带绕组进行测试的所获得的波形偏离较大，试验人员一般情况下都依靠经验要求变压器生产厂、开关生产厂将开关吊出对触头进行打磨，以获取理想波形。厂家技术人员很难证实开关没有缺陷，只能对开关触头进行打磨。这实质上是对开关触头接触面的破坏，造成开关运行中触头过度烧损。多年经验证实，现场吊出处理的有载分接开关绝大多数无质量问题。由于此类事件过多，现场试验人员不以直流测试波形为唯一依据判断开关的动作技术状态，把问题归结到“由于油膜影响直流测试波形异常”，准许将变压器按有载投入运行，这导致可能存在缺陷的分接开关投入运行。
一些直流测试有载分接开关动作特性波形异常的变压器，被试验人员建议改作无载调压变压器运行。目前我省有多台这样的变压器在网运行，一是资源的浪费，二是影响系统的电压质量控制。
直流测试所获得的变压器有载分接开关动作特性波形，与不带绕组直流测试的样板波形完全相符的现场并不多见。由于现场无法结论，没有权威认定，一些承担交接试验的单位拒绝用直流进行变压器有载分接开关动作特性测试。
对变压器有载分接开关进行直流测试受变压器结线方式、组别等条件的限制，一些标准结线方式的有载调压变压器直流测试仪不能测试。如一次中性点无引出的变压器、一次Δ结线变压器、在二次调压的整流变压器、单相调压变压器等。此类有载调压变压器只能不做分接开关测试，直接投入系统。
国内近期变压器设计制造业内屏蔽连续式绕线新技术的应用，变压器电容分配更为均匀，绕组的电容量增大，直流测试变压器有载分接开关所获得波形差异更大。
变压器、有载分接开关制造商对直流测试所获得的波形及结论不认可，对直流测试方法也不认同，无论什么样的波形，都答复开关无质量问题，并承诺质量保证。对人为设置缺陷所获得的测试波形，开关制造商也十分肯定的予以否定。国外技术界对直流测试变压器有载分接开关的技术方法、结论不承认。
虽然直流测试变压器有载分接开关动作特性的方法已在我国使用了十几年，但仍没有将变压器有载分接开关直流测试的方法、缺陷判断依据等纳入国家、行业标准。
发明内容
本发明提供一种变压器有载分接开关动作特性交流测试装置，以解决变压器有载分接开关直流测试波形解析的不唯一性、带绕组进行变压器有载分接开关直流测试波形与不带绕组进行测试的所获得的波形偏离较大、一些标准结线方式的有载调压变压器直流测试仪不能测试的问题。本发明采取的技术方案是：
供电电源开关与内部电源模块连接，该内部电源模块和外部电源接口分别与控制开关连接，该控制开关与有载调压开关被测接口连接，该有载调压开关被测接口与电压电流传感器连接，该电压电流传感器与采集板连接，该采集板与主处理器连接，该主处理器与打印机，存储器和显示器连接。
工作原理：使用单相220V电源作为工作电源，将单相电源变换为三相400V标准试验用电源，送到需试验的变压器，高精度传感器对输出的试验电流、电压、相角作高速采集，传输到信息处理模块，信息处理模块将这些信息量与自身实时更新的基础信息量进行比较，捕捉试验系统的瞬变点，将其前后一定范围内的信息存入记录卡，并在屏幕上显示局部波形供试验人员诊断，装置提供软件对记录的信息根据工程需要做进一步分析处理。
本发明的优点在于：
对高压绕组在一次侧、二次侧的所有结线级别的变压器进行分接开关动作特性测试，包括Y结线中性点不引出、Δ结线变压器，适用范围广泛；
对单相变压器、电抗器分接开关动作特性进行测试，而现有直流方法不能对其测试；
对某些特种变压器，如整流变压器提供间接的分接开关测试模式；
变压器分接开关工作在交流工况下，交流法测试最接近实际运行工况；
采用小波变化方法快速准确捕捉动作过程，不漏测；
提供后台数据的时频分析方法，以及进一步深化分析处理软件；
AC-DC-3AC测试电源方便现场使用，采用变频输出更有力避免工频噪声干扰；
测试结论的解析是唯一的，所做出的结论具有终裁性。
附图说明
图1是本发明的原理框图。
图2是内部电源模块的原理框图。
图3是控制开关按键处理部分原理图。
图4是本发明主控程序流程图。
图5是本发明主控程序中各实验方法流程图。
图6是本发明主控程序中分析程度流程图。
具体实施方式
供电电源开关与内部电源模块连接，该内部电源模块和外部电源接口分别与控制开关连接，该控制开关与有载调压开关被测接口连接，该有载调压开关被测接口与电压电流传感器连接，该电压电流传感器与采集板连接，该采集板与主处理器连接，该主处理器与打印机，存储器和显示器连接。
供电电源开关：它是装置供电的主开关，它给机内电源模块，主机电源和风扇提供220VAC电源。
内部电源模块：电源模块功能是完成单相交流的AC-DC-3AC过程，能提供50±5Hz的变频范围，为标准测试电源，电源功率为300-1500W，其原理框图见图2，其中3AC表示相差120°的三相交流电，3AC变压器进行升压，3AC无源滤波器将有害高频去掉。
外部电源接口：该装置提供使用用户自备电源的输入接口，分别为电压测量接口与电流测量接口。
控制开关：它是手动双向开关联动开关，通过切换选择采用机内电源还是机外电源，如选择机内电源则给逆变器供电。控制开关是实现机内、机外电源安全切换、机内电源启停、频率调整，不同试验方法传感器切换、采集通道共享等控制元件。薄膜按键部分处理由专门的电路板处理，OC门电路驱动继电器部分和数字I/O部分与信号调理PCB板整合，手动双向开关联动指示，可清晰表明试验方法与试验状态。按键处理部分原理见图3。
有载调压开关被测接口：提供多种试验方法的接线接口连接传感器与被测设备，需要根据现场实际情况选择使用不同接口。
电压电流传感器：使用不同量程的高精度的交流电压电流传感器，传感器为隔离型传感器。
采集板：选用高速同步多通道采集，同步采集消除延迟；减少通道间的采集间差，采用同步采集板、隔离型传感器，并且基于高速采集需要，每秒每通道200k，使用双电源跟踪供电，与滤波PCB板结合，以及与之匹配的滤波电路。
主处理器：CPU型号为2.4G主频，内存2G的工业主控板卡。负责数据采集，分析，显示，打印，存储等程序的调度运行。
软件部分
本装置软件为1个主控程序、4种采集测试处理程序及1个专业分析程序(见图4、图5)。专业分析程序可离线运行，供专业人员对现场获得的测试数据深化分析，见图6。这些程序在创新和功能设计有以下独特方面：
状态参数自学习功能。试验中需要实时计算相位与相差，准确提供初始参数。程序设计了自建、自动更新基准功能，每次测试前仪器自动获取试验的电压、电流、频率、相位数据做为试验的基准参数，与开关动作过程中动态实时参数进行比较，测试触发盲区极少，大大提高了试验触发的可靠性，并缩短了试验时间。
采用小波变化方法分析数据，具体选取Mallat公式，能分析原始信号携带的有用信息，并能解析其过程。
本装置采用彩色液晶显示，实时曲线快速走屏，真实反映试验变化过程。
内存压缩存储技术，预触发记录深度可达8通道最多800个周波深度，为数据分析提供了丰富的原始资料。
Claims (1)
1.一种变压器有载分接开关动作特性交流测试装置，其特征在于：供电电源开关与内部电源模块连接，该内部电源模块和外部电源接口分别与控制开关连接，该控制开关与有载调压开关被测接口连接，该有载调压开关被测接口与电压电流传感器连接，该电压电流传感器与采集板连接，该采集板与主处理器连接，该主处理器与打印机，存储器和显示器连接；其中内部电源模块结构是：单相220AC电源与AC-DC转换器连接，该AC-DC转换器与DC-3AC逆变器连接，该DC-3AC逆变器与3AC变压器连接，该3AC变压器与3AC无源滤波器连接，其中3AC表示相差120°的三相交流电，DC-3AC表示直流-相差120°的三相交流电。
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