CN106526409B - 一种变压器绕组变形带电测试系统及其测试方法 - Google Patents

一种变压器绕组变形带电测试系统及其测试方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种变压器绕组变形带电测试系统，包括两套信号注入机构，每套信号注入机构包括一个扫频信号发生器，扫频信号发生器连接至保护电路，保护电路通过耦合电容器连接至信号注入机构的输出端，在保护电路和耦合电容器之间设置有电流互感器；两套信号注入机构分别连接在变压器绕组的中性点套管和高压套管末屏；两个电流互感器通过RC滤波器、信号放大器和数据采集通道连接至工控机。本发明还公开了一种上述变压器绕组变形带电测试系统的测试方法。本发明能够改进现有技术的不足，降低了变压器本身运行所带来的干扰，提高了测试精度。

Description

一种变压器绕组变形带电测试系统及其测试方法
技术领域
本发明涉及变压器检测技术领域，尤其是一种变压器绕组变形带电测试系统及其测试方法。
背景技术
在国外，主要应用扫频响应分析仪(Sweep Frequency Response Analyzer)和网络分析仪(Network Analyzer)对变压器绕组变形进行检测，但是由于其价格昂贵，所以难以在国内推广使用。
我国在变压器绕组变形诊断技术方面的研究起步较晚，自1990年以来，由北京电力科学研究院、武汉高压研究所、西安交通大学对频率响应法进行了尝试，取得了一定的成效。后来电力系统各单位和变压器生产厂家也都用频响分析法进行了普测，积累了大量数据和经验，并及时检测出绕组变形故障，避免了重大事故的发生。目前，武高所、电力科学研究院和华北电科院都自行研制了变压器绕组变形测试设备，并在电力系统得到广泛应用，取得了很好的效果。如中国电力科学研究院自行开发研制TDT型系列绕组变形检测仪，到目前为止已从TDT1代发展到了TDT6代，而且从单通道测试发展到能三通道同时测量，在性能和数据处理各方面都有一定的提升。
目前离线变压器绕组变形检测存在以下不足：
(1)常规停电测试需拆除套管所有接线，试验时间长，不但要消耗大量的人力物力，同时影响系统的可靠运行；
(2)受停电计划影响，测试困难，试验周期长。
(3)停电检测变压器绕组变形受现场噪声干扰影响，难以获取有效信号，测试灵敏度不高；
在线测试方面，中国发明专利申请201510982177.0公开了一种变压器绕组变形带电测试方法和系统，实现了不停电测试。但是，这种检测方式对于变压器运行过程中绕组本身所产生的干扰信号无法进行精确的剥离，从而容易出现由于绕组本身运行过程中出现干扰信号而对测试过程造成干扰的问题。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种变压器绕组变形带电测试系统及其测试方法，能够解决现有技术的不足，降低了变压器本身运行所带来的干扰，提高了测试精度。
为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案如下。
一种变压器绕组变形带电测试系统，包括两套信号注入机构，每套信号注入机构包括一个扫频信号发生器，扫频信号发生器连接至保护电路，保护电路通过耦合电容器连接至信号注入机构的输出端，在保护电路和耦合电容器之间设置有电流互感器；两套信号注入机构分别连接在变压器绕组的中性点套管和高压套管末屏；两个电流互感器通过RC滤波器、信号放大器和数据采集通道连接至工控机。
作为优选，两个RC滤波器之间连接有平衡电路，平衡电路包括串联在两个RC滤波器两端的第一电容和第二电容，第一电容和第二电容之间通过串联的第一电感进而第一电阻接地。
一种上述的变压器绕组变形带电测试系统的测试方法，包括以下步骤：
A、使用连接在中性点套管上的信号注入机构生成低频信号送入变压器绕组，使用连接在高压套管末屏上的信号注入机构生成高频信号送入变压器绕组；工控机对在中性点套管和高压套管末屏上采集到的两组响应信号进行傅里叶变换和幅频分析，得到第一组频响曲线；
B、使用连接在中性点套管上的信号注入机构生成高频信号送入变压器绕组，使用连接在高压套管末屏上的信号注入机构生成低频信号送入变压器绕组；工控机对在中性点套管和高压套管末屏上采集到的两组响应信号进行傅里叶变换和幅频分析，得到第二组频响曲线；
C、使用两套信号注入机构生成相同频率的标频信号分别送入变压器绕组的高压套管末屏和中性点套管；工控机对在中性点套管和高压套管末屏上采集到的两组响应信号进行傅里叶变换和幅频分析，得到第三组频响曲线；
D、计算各频响曲线的波动幅值以及使用波动幅值修正后的频响曲线偏差值；
E、根据频响曲线偏差值判断变压器绕组是否变形。
作为优选，第一组频响曲线中的中性点套管上取得的频响曲线的波动幅值为，
第一组频响曲线中的高压套管末屏上取得的频响曲线的波动幅值为，
第二组频响曲线中的中性点套管上取得的频响曲线的波动幅值为，
第二组频响曲线中的高压套管末屏上取得的频响曲线的波动幅值为，
第三组频响曲线中的中性点套管上取得的频响曲线的波动幅值为，
第三组频响曲线中的高压套管末屏上取得的频响曲线的波动幅值为，
其中，x11(k)为第一组频响曲线中的中性点套管上取得的频响曲线，x12(k)为第一组频响曲线中的高压套管末屏上取得的频响曲线，x21(k)为第二组频响曲线中的中性点套管上取得的频响曲线，x22(k)为第二组频响曲线中的高压套管末屏上取得的频响曲线，x31(k)为第三组频响曲线中的中性点套管上取得的频响曲线，x32(k)为第三组频响曲线中的高压套管末屏上取得的频响曲线。
作为优选，频响曲线偏差值为，
其中，y(k)为变压器绕组出厂时原始的频响曲线。
作为优选，若Exy在阈值范围内，则判断变压器绕组无变形；若Exy超出阈值范围，则判断变压器绕组发生变形。
采用上述技术方案所带来的有益效果在于：本发明同时在中性点套管和高压套管末屏上进行信号注入和反馈信号的采集，然后利用信号的对称性有效去除频响曲线内包含的干扰信号，从而提高了测试的精确性。平衡电路可以有效抑制干扰信号在两个采集端之间的传递。
附图说明
图1是本发明一个具体实施方式的结构图。
图2是本发明一个具体实施方式中平衡电路的结构图。
图中：1、扫频信号发生器；2、保护电路；3、耦合电容器；4、电流互感器；5、变压器绕组；6、中性点套管；7、高压套管末屏；8、RC滤波器；9、信号放大器；10、数据采集通道；11、工控机；12、平衡电路；C1、第一电容；C2、第二电容；L1、第一电感；R1、第一电阻。
具体实施方式
本发明中使用到的标准零件均可以从市场上购买，异形件根据说明书的和附图的记载均可以进行订制，各个零件的具体连接方式均采用现有技术中成熟的螺栓、铆钉、焊接、粘贴等常规手段，在此不再详述。
参照图1-2，一种变压器绕组变形带电测试系统，包括两套信号注入机构，每套信号注入机构包括一个扫频信号发生器1，扫频信号发生器1连接至保护电路2，保护电路2通过耦合电容器3连接至信号注入机构的输出端，在保护电路2和耦合电容器3之间设置有电流互感器4；两套信号注入机构分别连接在变压器绕组5的中性点套管6和高压套管末屏7；两个电流互感器4通过RC滤波器8、信号放大器9和数据采集通道10连接至工控机11。两个RC滤波器8之间连接有平衡电路12，平衡电路12包括串联在两个RC滤波器8两端的第一电容C1和第二电容C2，第一电容C1和第二电容C2之间通过串联的第一电感L1进而第一电阻R1接地。
一种上述的变压器绕组变形带电测试系统的测试方法，包括以下步骤：
A、使用连接在中性点套管6上的信号注入机构生成低频信号送入变压器绕组，使用连接在高压套管末屏7上的信号注入机构生成高频信号送入变压器绕组5；工控机11对在中性点套管6和高压套管末屏7上采集到的两组响应信号进行傅里叶变换和幅频分析，得到第一组频响曲线；
B、使用连接在中性点套管6上的信号注入机构生成高频信号送入变压器绕组，使用连接在高压套管末屏7上的信号注入机构生成低频信号送入变压器绕组5；工控机11对在中性点套管6和高压套管末屏7上采集到的两组响应信号进行傅里叶变换和幅频分析，得到第二组频响曲线；
C、使用两套信号注入机构生成相同频率的标频信号分别送入变压器绕组5的高压套管末屏7和中性点套管6；工控机11对在中性点套管6和高压套管末屏7上采集到的两组响应信号进行傅里叶变换和幅频分析，得到第三组频响曲线；
D、计算各频响曲线的波动幅值以及使用波动幅值修正后的频响曲线偏差值；
E、根据频响曲线偏差值判断变压器绕组5是否变形。
第一组频响曲线中的中性点套管6上取得的频响曲线的波动幅值为，
第一组频响曲线中的高压套管末屏7上取得的频响曲线的波动幅值为，
第二组频响曲线中的中性点套管6上取得的频响曲线的波动幅值为，
第二组频响曲线中的高压套管末屏7上取得的频响曲线的波动幅值为，
第三组频响曲线中的中性点套管6上取得的频响曲线的波动幅值为，
第三组频响曲线中的高压套管末屏7上取得的频响曲线的波动幅值为，
其中，x11(k)为第一组频响曲线中的中性点套管6上取得的频响曲线，x12(k)为第一组频响曲线中的高压套管末屏7上取得的频响曲线，x21(k)为第二组频响曲线中的中性点套管6上取得的频响曲线，x22(k)为第二组频响曲线中的高压套管末屏7上取得的频响曲线，x31(k)为第三组频响曲线中的中性点套管6上取得的频响曲线，x32(k)为第三组频响曲线中的高压套管末屏7上取得的频响曲线。
频响曲线偏差值为，
其中，y(k)为变压器绕组出厂时原始的频响曲线。
若Exy在阈值范围内，则判断变压器绕组无变形；若Exy超出阈值范围，则判断变压器绕组发生变形。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (4)

1.一种变压器绕组变形带电测试系统的测试方法，所述变压器绕组变形带电测试系统包括两套信号注入机构，每套信号注入机构包括一个扫频信号发生器(1)，扫频信号发生器(1)连接至保护电路(2)，保护电路(2)通过耦合电容器(3)连接至信号注入机构的输出端，在保护电路(2)和耦合电容器(3)之间设置有电流互感器(4)；两套信号注入机构分别连接在变压器绕组(5)的中性点套管(6)和高压套管末屏(7)；两个电流互感器(4)通过RC滤波器(8)、信号放大器(9)和数据采集通道(10)连接至工控机(11)；两个RC滤波器(8)之间连接有平衡电路(12)，平衡电路(12)包括串联在两个RC滤波器(8)两端的第一电容(C1)和第二电容(C2)，第一电容(C1)和第二电容(C2)之间通过串联的第一电感(L1)进而第一电阻(R1)接地；
其特征在于包括以下步骤：
A、使用连接在中性点套管(6)上的信号注入机构生成低频信号送入变压器绕组，使用连接在高压套管末屏(7)上的信号注入机构生成高频信号送入变压器绕组(5)；工控机(11)对在中性点套管(6)和高压套管末屏(7)上采集到的两组响应信号进行傅里叶变换和幅频分析，得到第一组频响曲线；
B、使用连接在中性点套管(6)上的信号注入机构生成高频信号送入变压器绕组，使用连接在高压套管末屏(7)上的信号注入机构生成低频信号送入变压器绕组(5)；工控机(11)对在中性点套管(6)和高压套管末屏(7)上采集到的两组响应信号进行傅里叶变换和幅频分析，得到第二组频响曲线；
C、使用两套信号注入机构生成相同频率的标频信号分别送入变压器绕组(5)的高压套管末屏(7)和中性点套管(6)；工控机(11)对在中性点套管(6)和高压套管末屏(7)上采集到的两组响应信号进行傅里叶变换和幅频分析，得到第三组频响曲线；
D、计算各频响曲线的波动幅值以及使用波动幅值修正后的频响曲线偏差值；
E、根据频响曲线偏差值判断变压器绕组(5)是否变形。
2.根据权利要求1所述的变压器绕组变形带电测试系统的测试方法，其特征在于：
第一组频响曲线中的中性点套管(6)上取得的频响曲线的波动幅值为，
第一组频响曲线中的高压套管末屏(7)上取得的频响曲线的波动幅值为，
第二组频响曲线中的中性点套管(6)上取得的频响曲线的波动幅值为，
第二组频响曲线中的高压套管末屏(7)上取得的频响曲线的波动幅值为，
第三组频响曲线中的中性点套管(6)上取得的频响曲线的波动幅值为，
第三组频响曲线中的高压套管末屏(7)上取得的频响曲线的波动幅值为，
其中，x11(k)为第一组频响曲线中的中性点套管(6)上取得的频响曲线，x12(k)为第一组频响曲线中的高压套管末屏(7)上取得的频响曲线，x21(k)为第二组频响曲线中的中性点套管(6)上取得的频响曲线，x22(k)为第二组频响曲线中的高压套管末屏(7)上取得的频响曲线，x31(k)为第三组频响曲线中的中性点套管(6)上取得的频响曲线，x32(k)为第三组频响曲线中的高压套管末屏(7)上取得的频响曲线。
3.根据权利要求2所述的变压器绕组变形带电测试系统的测试方法，其特征在于：频响曲线偏差值为，
其中，y(k)为变压器绕组出厂时原始的频响曲线。
4.根据权利要求3所述的变压器绕组变形带电测试系统的测试方法，其特征在于：若Exy在阈值范围内，则判断变压器绕组无变形；若Exy超出阈值范围，则判断变压器绕组发生变形。
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