CN104459451A - 变压器电流互感器极性测试仪及测试方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种变压器电流互感器极性测试仪及测试方法，所述测试仪包括：壳体及设于所述壳体内的控制电路板，所述壳体上设有用于采集变压器低压侧、中压侧及高压侧电流互感器的差动电流的电流采集接头，所述控制电路板上设有控制模块及分别连接于所述控制模块的供电模块、存储模块及显示输出模块，所述电流采集接头电性连接于控制模块及存储模块。本发明变压器电流互感器极性测试仪缩短了检测时间，提高了检测效率及检测的准确度，有利于及时发现变压器的安全隐患，保证整个电力设备的正常运行。

Description

变压器电流互感器极性测试仪及测试方法

技术领域

本发明涉及电力设备的技术领域，特别涉及一种变压器电流互感器极性测试仪及测试方法。

背景技术

在变压器运行后，为了校验变压器各侧差动、测量、计量等回路绕组极性是否正确、电流回路是否平衡，现有方法通常是在变压器投运时用相位表做带负荷检查，再画出相量图进行分析。然而，该方法耗费大量时间，而且容易出错，若没有及时发现隐藏问题，就很可能埋下安全隐患，造成变压器跳闸事故，影响变压器及整个电力设备的正常运行。

发明内容

为克服现有的缺陷，本发明提出一种变压器电流互感器极性测试仪及测试方法，其能够缩短检测时间，提高检测效率及检测的准确度。

根据本发明的一个方面，本发明提出了一种变压器电流互感器极性测试仪，其包括：壳体及设于所述壳体内的控制电路板，所述壳体上设有用于采集变压器低压侧、中压侧及高压侧电流互感器的差动电流的电流采集接头，所述控制电路板上设有控制模块及分别连接于所述控制模块的供电模块、存储模块及显示输出模块，所述电流采集接头电性连接于控制模块及存储模块；通过所述电流采集接头分别采集得到变压器的低压侧差动电流、中压侧差动电流及高压侧差动电流，所述控制模块用于根据所述低压侧差动电流、中压侧差动电流及高压侧差动电流计算得到变压器总差动电流，以及在所述变压器总差动电流大于零的情况下，根据总差动电流与低压侧差动电流、中压侧差动电流及高压侧差动电流的数值关系，计算得到低压侧、中压侧或高压侧电流互感器相位的偏移角度值。

进一步，在上述变压器电流互感器极性测试仪中，所述壳体为长方体，其包括正侧面及垂直于所述正侧面的前端面，所述电流采集接头设于所述壳体的前端面，所述正侧面上设有显示屏，所述显示屏电性连接于供电模块及显示输出模块。

进一步，在上述变压器电流互感器极性测试仪中，所述正侧面上还设有多个用于输入控制操作命令的操作按键，所述多个操作按键电性连接于控制模块。

进一步，在上述变压器电流互感器极性测试仪中，所述电流采集接头包括用于电性连接于变压器低压侧、中压侧及高压侧电流互感器的差动回路中的多个电压接线端子及电流接线端子。

进一步，在上述变压器电流互感器极性测试仪中，所述供电模块为锂电池。

另，本发明还提供一种上述的变压器电流互感器极性测试仪的测试方法，包括以下步骤：

通过所述电流采集接头分别采集得到变压器的低压侧差动电流、中压侧差动电流及高压侧差动电流，并根据所述低压侧差动电流、中压侧差动电流及高压侧差动电流计算得到变压器总差动电流；

判断所述变压器总差动电流是否为零，若是，则表示变压器低压侧、中压侧及高压侧电流互感器极性正确；若否，则根据总差动电流与低压侧差动电流、中压侧差动电流及高压侧差动电流的数值关系，计算得到低压侧、中压侧及高压侧电流互感器相位的偏移角度值。

进一步，在上述变压器电流互感器极性测试仪的测试方法中，所述根据所述低压侧差动电流、中压侧差动电流及高压侧差动电流计算得到变压器总差动电流的步骤具体为：根据以下公式计算得到变压器总差动电流；

$\mathrm{Id}=\stackrel{`}{I}{h}^1+\mathrm{Km}\stackrel{`}{I}{m}^1+K_1{{\stackrel{`}{I}}_1}^1,$

其中，Id为变压器总差动电流，为高压侧差动电流的向量值，为中压侧差动电流的向量值，为低压侧差动电流的向量值；Km为中压侧补偿系数，K_l为低压侧补偿系数。

进一步，在上述变压器电流互感器极性测试仪的测试方法中，所述根据总差动电流与低压侧差动电流、中压侧差动电流及高压侧差动电流的数值关系，计算得到低压侧、中压侧及高压侧电流互感器相位的偏移角度值的步骤具体包括：

根据以下公式计算得到低压侧、中压侧及高压侧电流互感器相位的偏移角度值：

Id＝2KmIm¹sin(θ/2)；Id＝2KmIm¹sin(θ/2)；Id＝2KmI_l ¹sin(θ/2)；

其中，Id为变压器总差动电流；Km为中压侧补偿系数，K_l为低压侧补偿系数；Ih¹为高压侧差动电流值，Im¹为中压侧差动电流值，I_l ¹为低压侧差动电流值，θ为低压侧、中压侧或高压侧电流互感器相位的偏移角度值。

本发明变压器电流互感器极性测试仪及测试方法缩短了检测时间，提高了检测效率及检测的准确度，有利于及时发现变压器的安全隐患，保证整个电力设备的正常运行。

附图说明

图1为本发明变压器电流互感器极性测试仪的结构示意图；

图2为本发明中控制电路板的结构示意图；

图3为变压器正常工作时的三侧差动电流的关系示意图；

图4a为变压器高压侧电流互感器的极性接反时三侧差动电流的关系示意图；

图4b为变压器中压侧电流互感器的极性接反时的三侧差动电流的关系示意图；

图4c为变压器低压侧电流互感器的极性接反时的三侧差动电流的关系示意图；

图5a为变压器高压侧电流互感器的相位偏移时三侧差动电流的关系示意图；

图5b为变压器中压侧电流互感器的相位偏移时三侧差动电流的关系示意图；

图5c为变压器低压侧电流互感器的相位偏移时三侧差动电流的关系示意图；

图6为本发明变压器电流互感器极性测试仪的测试方法的流程示意图。

为了能明确实现本发明的实施例的结构，在图中标注了特定的尺寸、结构和器件，但这仅为示意需要，并非意图将本发明限定在该特定尺寸、结构、器件和环境中，根据具体需要，本领域的普通技术人员可以将这些器件和环境进行调整或者修改，所进行的调整或者修改仍然包括在后附的权利要求的范围中。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述。

在以下的描述中，将描述本发明的多个不同的方面，然而，对于本领域内的普通技术人员而言，可以仅仅利用本发明的一些或者全部结构或者流程来实施本发明。为了解释的明确性而言，阐述了特定的数目、配置和顺序，但是很明显，在没有这些特定细节的情况下也可以实施本发明。在其他情况下，为了不混淆本发明，对于一些众所周知的特征将不再进行详细阐述。

请参阅图1及图2，本发明提供了一种变压器电流互感器极性测试仪，包括：壳体1及设于所述壳体1内的控制电路板(图未示)，所述壳体1上设有电流采集接头2，所述控制电路板上设有控制模块3及分别连接于所述控制模块3的供电模块4、存储模块5及显示输出模块6，所述电流采集接头2电性连接于控制模块3及存储模块5，通过所述电流采集接头2分别采集得到变压器的低压侧差动电流、中压侧差动电流及高压侧差动电流，所述控制模块3用于根据所述低压侧差动电流、中压侧差动电流及高压侧差动电流计算得到变压器总差动电流，以及在所述变压器总差动电流大于零的情况下，根据总差动电流与低压侧差动电流、中压侧差动电流及高压侧差动电流的数值关系，计算得到低压侧、中压侧或高压侧电流互感器相位的偏移角度值。

其中，所述壳体1为长方体，其包括正侧面11及垂直于所述正侧面11的前端面12，所述电流采集接头2设于所述壳体1的前端面12，所述正侧面11上设有显示屏13，所述显示屏13电性连接于供电模块4及显示输出模块6，用于输出数据处理结果。本实施例中，所述显示屏13为液晶显示屏。

所述正侧面11上还设有多个操作按键14，所述多个操作按键14电性连接于控制模块3，用于输入控制操作命令，例如开机、关机、检测功能及参数切换等。

所述电流采集接头2包括多个电压接线端子22及电流接线端子24，通过将所述电压接线端子22及电流接线端子24电性连接于变压器低压侧、中压侧及高压侧电流互感器的差动回路中，从而采集变压器低压侧、中压侧及高压侧电流互感器的差动电压及电流数据。

所述存储模块5用于存储采集的变压器低压侧、中压侧及高压侧电流互感器的差动电压及电流数据。

所述供电模块4可为锂电池，为控制模块3及显示屏13提供供电。

请参阅图3至图5c，本发明变压器电流互感器极性测试仪的工作原理如下：

对于变压器低压侧、中压侧及高压侧电流互感器的差动回路而言，有如下公式：

$\mathrm{Id}=\stackrel{`}{I}{h}^1+\mathrm{Km}\stackrel{`}{I}{m}^1+K_1{{\stackrel{`}{I}}_1}^1$

Ir＝(Ih¹+KmIm¹+K_lI_l ¹)/2

其中，Id为变压器总差动电流(其为向量)，Ir为制动电流；为高压侧差动电流的向量值，为中压侧差动电流的向量值，为低压侧差动电流的向量值；Km为中压侧补偿系数，K_l为低压侧补偿系数；为高压侧差动电流值，Im¹为中压侧差动电流值，I_l ¹为低压侧差动电流值。

当变压器正常工作时，如图3所示，总差动电流Id为零，制动电流Ir大于差动电流Id不为零，即Id＝0，Ir>0。

当变压器高压侧电流互感器的极性接反时，如图4a所示，Id>0，Ir>0且Id＝2Ih¹＝2Ir；当变压器中压侧电流互感器的极性接反时，如图4b所示，Id>0；Ir>0且Id＝2KmIm¹；当变压器低压侧电流互感器的极性接反时，如图4c所示，Id>0，Ir>0且Id＝2K_lI_l ¹。

当变压器高压侧电流互感器的相位受到某种影响而产生了偏移角θ，如图5a所示，则有：Id＝2Ih¹sin(θ/2)。例如：高压侧接反则相当于高压侧偏移了180度，由上式可见：Id＝2Ih¹sin(180°/2)＝2Ih¹。

当变压器中压侧电流互感器的相位受到某种影响而产生了偏移角θ，如图5b所示，则有：Id＝2KmIm¹sin(θ/2)；例如：中压侧接反则相当于中压侧偏移了180度，由上式可见：Id＝2KmIm¹sin(180°//2)＝2KmIm¹。

当变压器低压侧电流互感器的相位受到某种影响而产生了偏移角θ，如图5c所示，则有：Id＝2KmI_l ¹sin(θ/2)；例如：低压侧接反则相当于中压侧偏移了180度，由上式可见：Id＝2KmI_l ¹sin(180°//2)＝2KmI_l ¹。

因此，本发明在通过所述电流采集接头分别采集得到变压器的低压侧差动电流、中压侧差动电流及高压侧差动电流后，通过得到控制模块根据所述低压侧差动电流、中压侧差动电流及高压侧差动电流计算得到变压器的总差动电流Id，当所述总差动电流Id为零，则表示变压器三侧电流互感器极性正确；若所述总差动电流Id不为零，则比较所述总差动电流Id与高压侧差动电流值Ih¹、中压侧差动电流值Im¹及低压侧差动电流值I_l ¹的关系，计算得到低压侧、中压侧或高压侧电流互感器相位的偏移角度值。

请参阅图6，本发明还提供一种上述变压器电流互感器极性测试仪的测试方法，其包括以下步骤：

步骤S101：通过所述电流采集接头分别采集得到变压器的低压侧差动电流、中压侧差动电流及高压侧差动电流，并根据所述低压侧差动电流、中压侧差动电流及高压侧差动电流计算得到变压器总差动电流；

步骤S102：判断所述变压器总差动电流是否为零，若是，则表示变压器低压侧、中压侧及高压侧电流互感器极性正确；若否，则进行步骤S103；

步骤S103：根据总差动电流与低压侧差动电流、中压侧差动电流及高压侧差动电流的数值关系，计算得到低压侧、中压侧及高压侧电流互感器相位的偏移角度值。

其中，所述步骤S101中根据所述低压侧差动电流、中压侧差动电流及高压侧差动电流计算得到变压器总差动电流的步骤具体为：

根据以下公式计算得到变压器总差动电流；

其中，Id为变压器总差动电流，为高压侧差动电流的向量值，为中压侧差动电流的向量值，为低压侧差动电流的向量值；Km为中压侧补偿系数，K_l为低压侧补偿系数。

所述步骤S103具体包括：

根据以下公式计算得到低压侧、中压侧及高压侧电流互感器相位的偏移角度值：

Id＝2KmIm¹sin(θ/2)；Id＝2KmIm¹sin(θ/2)；Id＝2KmI_l ¹sin(θ/2)；其中，Id为变压器总差动电流；Km为中压侧补偿系数，K_l为低压侧补偿系数；Ih¹为高压侧差动电流值，Im¹为中压侧差动电流值，I_l ¹为低压侧差动电流值，θ为低压侧、中压侧或高压侧电流互感器相位的偏移角度值。

这样，本发明变压器电流互感器极性测试仪及测试方法通过电流采集接头分别连接至变压器低压侧、中压侧及高压侧电流互感器的差动回路，采集到变压器低压侧、中压侧及高压侧电流互感器的差动电流，通过所述控制模块计算差动电压及电流数据，即可判断三侧绕组接线的极性是否正确，各侧是否平衡、三侧相角是否产生偏移以及偏移角度数值大小等，并通过显示屏显示结果，工作人员根据测试仪显示数据，即可及时发现变压器的安全隐患，保证整个电力设备的正常运行。

相比于现有技术，本发明变压器电流互感器极性测试仪通过采集变压器低压侧、中压侧及高压侧电流互感器的差动电压及电流数据，进而直接计算判断变压器低压侧、中压侧及高压侧电流互感器极性是否正确，以及电流回路是否平衡，该测试仪缩短了检测时间，提高了检测效率及检测的准确度，有利于及时发现变压器的安全隐患，保证整个电力设备的正常运行。

最后应说明的是，以上实施例仅用以描述本发明的技术方案而不是对本技术方法进行限制，本发明在应用上可以延伸为其他的修改、变化、应用和实施例，并且因此认为所有这样的修改、变化、应用、实施例都在本发明的精神和教导范围内。

Claims (8)

1.一种变压器电流互感器极性测试仪，其特征在于，其包括：壳体及设于所述壳体内的控制电路板，所述壳体上设有用于采集变压器低压侧、中压侧及高压侧电流互感器的差动电流的电流采集接头，所述控制电路板上设有控制模块及分别连接于所述控制模块的供电模块、存储模块及显示输出模块，所述电流采集接头电性连接于控制模块及存储模块；通过所述电流采集接头分别采集得到变压器的低压侧差动电流、中压侧差动电流及高压侧差动电流，所述控制模块用于根据所述低压侧差动电流、中压侧差动电流及高压侧差动电流计算得到变压器总差动电流，以及在所述变压器总差动电流大于零的情况下，根据总差动电流与低压侧差动电流、中压侧差动电流及高压侧差动电流的数值关系，计算得到低压侧、中压侧或高压侧电流互感器相位的偏移角度值。

2.根据权利要求1所述的变压器电流互感器极性测试仪，其特征在于，所述壳体为长方体，其包括正侧面及垂直于所述正侧面的前端面，所述电流采集接头设于所述壳体的前端面，所述正侧面上设有显示屏，所述显示屏电性连接于供电模块及显示输出模块。

3.根据权利要求2所述的变压器电流互感器极性测试仪，其特征在于，所述正侧面上还设有多个用于输入控制操作命令的操作按键，所述多个操作按键电性连接于控制模块。

4.根据权利要求1所述的变压器电流互感器极性测试仪，其特征在于，所述电流采集接头包括用于电性连接于变压器低压侧、中压侧及高压侧电流互感器的差动回路中的多个电压接线端子及电流接线端子。

5.根据权利要求1～4任一项所述的变压器电流互感器极性测试仪，其特征在于，所述供电模块为锂电池。

6.一种如权利要求1～5任一项所述的变压器电流互感器极性测试仪的测试方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

通过所述电流采集接头分别采集得到变压器的低压侧差动电流、中压侧差动电流及高压侧差动电流，并根据所述低压侧差动电流、中压侧差动电流及高压侧差动电流计算得到变压器总差动电流；判断所述变压器总差动电流是否为零，若是，则表示变压器低压侧、中压侧及高压侧电流互感器极性正确；若否，则根据总差动电流与低压侧差动电流、中压侧差动电流及高压侧差动电流的数值关系，计算得到低压侧、中压侧及高压侧电流互感器相位的偏移角度值。

7.根据权利要求6所述的变压器电流互感器极性测试仪的测试方法，其特征在于，所述根据所述低压侧差动电流、中压侧差动电流及高压侧差动电流计算得到变压器总差动电流的步骤具体为：根据以下公式计算得到变压器总差动电流；

其中，Id为变压器总差动电流，为高压侧差动电流的向量值，为中压侧差动电流的向量值，为低压侧差动电流的向量值；Km为中压侧补偿系数，K_l为低压侧补偿系数。

8.根据权利要求6所述的变压器电流互感器极性测试仪的测试方法，其特征在于，所述根据总差动电流与低压侧差动电流、中压侧差动电流及高压侧差动电流的数值关系，计算得到低压侧、中压侧及高压侧电流互感器相位的偏移角度值的步骤具体包括：

根据以下公式计算得到低压侧、中压侧及高压侧电流互感器相位的偏移角度值：

Id＝2KmIm¹sin(θ/2)；Id＝2KmIm¹sin(θ/2)；Id＝2KmI_l ¹sin(θ/2)；

其中，Id为变压器总差动电流；Km为中压侧补偿系数，K_l为低压侧补偿系数；Ih¹为高压侧差动电流值，Im¹为中压侧差动电流值，I_l ¹为低压侧差动电流值，θ为低压侧、中压侧或高压侧电流互感器相位的偏移角度值。