CN107390081A - 一种用于对变压器绕组变形带电进行监测的装置及方法 - Google Patents
一种用于对变压器绕组变形带电进行监测的装置及方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN107390081A CN107390081A CN201710668032.2A CN201710668032A CN107390081A CN 107390081 A CN107390081 A CN 107390081A CN 201710668032 A CN201710668032 A CN 201710668032A CN 107390081 A CN107390081 A CN 107390081A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- signal
- transformer winding
- swept
- response
- sensor
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 238000004804 winding Methods 0.000 title claims abstract description 170
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 49
- 230000004044 response Effects 0.000 claims abstract description 139
- 238000005259 measurement Methods 0.000 claims abstract description 50
- 238000005086 pumping Methods 0.000 claims abstract description 46
- 238000002347 injection Methods 0.000 claims abstract description 32
- 239000007924 injection Substances 0.000 claims abstract description 32
- 230000003321 amplification Effects 0.000 claims abstract description 22
- 238000003199 nucleic acid amplification method Methods 0.000 claims abstract description 22
- 230000008878 coupling Effects 0.000 claims abstract description 9
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 claims abstract description 9
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 claims abstract description 9
- 230000007935 neutral effect Effects 0.000 claims description 28
- 230000008859 change Effects 0.000 claims description 13
- 238000004891 communication Methods 0.000 claims description 13
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 8
- 238000012545 processing Methods 0.000 claims description 8
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 claims description 8
- 230000005284 excitation Effects 0.000 claims description 5
- 235000013399 edible fruits Nutrition 0.000 claims 2
- 238000011897 real-time detection Methods 0.000 abstract description 3
- 238000012806 monitoring device Methods 0.000 description 11
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 8
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 6
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 4
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 4
- 230000009466 transformation Effects 0.000 description 4
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 3
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 3
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 3
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 2
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 2
- 238000003745 diagnosis Methods 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 230000007274 generation of a signal involved in cell-cell signaling Effects 0.000 description 2
- 238000011160 research Methods 0.000 description 2
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 2
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 1
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 1
- 230000001808 coupling effect Effects 0.000 description 1
- 230000001186 cumulative effect Effects 0.000 description 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- 238000002405 diagnostic procedure Methods 0.000 description 1
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 1
- 230000008030 elimination Effects 0.000 description 1
- 238000003379 elimination reaction Methods 0.000 description 1
- 238000004868 gas analysis Methods 0.000 description 1
- 238000007689 inspection Methods 0.000 description 1
- 230000002427 irreversible effect Effects 0.000 description 1
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 230000035699 permeability Effects 0.000 description 1
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 1
- 239000002699 waste material Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
- G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
- G01R31/50—Testing of electric apparatus, lines, cables or components for short-circuits, continuity, leakage current or incorrect line connections
- G01R31/72—Testing of electric windings
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
- G01B7/00—Measuring arrangements characterised by the use of electric or magnetic techniques
- G01B7/16—Measuring arrangements characterised by the use of electric or magnetic techniques for measuring the deformation in a solid, e.g. by resistance strain gauge
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
- G01R15/00—Details of measuring arrangements of the types provided for in groups G01R17/00 - G01R29/00, G01R33/00 - G01R33/26 or G01R35/00
- G01R15/14—Adaptations providing voltage or current isolation, e.g. for high-voltage or high-current networks
- G01R15/18—Adaptations providing voltage or current isolation, e.g. for high-voltage or high-current networks using inductive devices, e.g. transformers
- G01R15/181—Adaptations providing voltage or current isolation, e.g. for high-voltage or high-current networks using inductive devices, e.g. transformers using coils without a magnetic core, e.g. Rogowski coils
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Measuring Instrument Details And Bridges, And Automatic Balancing Devices (AREA)
- Testing Of Short-Circuits, Discontinuities, Leakage, Or Incorrect Line Connections (AREA)
Abstract
本发明公开了一种用于对变压器绕组变形带电进行监测的装置，所述装置包括：激励源，用于接收主控器输出的扫频正弦电压信号，并进行功率放大后输出至激励信号注入传感器；述激励信号注入传感器，用于根据所述扫频正弦电压信号，通过磁场耦合的方式在变压器绕组上产生感应电势；响应信号测量传感器，用于测量所述感应电势在变压器绕组两端产生的扫频响应电流信号，并将所述响应电流信号输出至主控器；主控器，用于根据所述扫频正弦电压信号和对应的扫频响应电流信号获取变压器绕组的频响曲线。本发明方案中的激励信号的注入和响应信号的测量均不需要与变压器绕组直接连接，实现了在线运行变压器的绕组变形情况的实时检测。
Description
技术领域
本发明涉及变压器技术领域，并且更具体地，涉及一种用于对变压器绕组变形带电进行监测的装置及方法。
背景技术
变压器绕组变形是指在电动力和机械力的作用下，绕组的尺寸或形状发生不可逆的变化。它包括轴向和径向尺寸的变化，器身位移，绕组扭曲、鼓包和匝间短路等。此外，绕组变形还具有累积效应，即：在经受一次短路电流冲击后，变压器绕组没有立即损坏，仅有较小的永久变形，但导致其绝缘性能和机械性能下降。在下一次短路电流冲击时，会使得绕组变形加剧，出现恶性循环。因而已有绕组变形的变压器是一种事故隐患，运行时若再遇到较大的过电流作用，则可能发生变压器损坏等重大事故。目前变压器期绕组变形故障，已经成为变压器的主要故障之一，因此，必须对变压器绕组进行变形检测并诊断其变形程度，依此开展变压器的预防性维修。
为此，需要研究制定科学可行的检测方法来实现变压器绕组变形的检测，世界上很多国家都对变压器绕组变形检测方法的研究工作上投入了大量的精力，根据变压器是否停运，分在线监测和离线检测。其中，最常用的绕组变形监测方法是频响法。变压器绕组发生变形之后，绕组的电感、对地电容、匝间电容等参数会发生变化。频响法的工作原理就是通过绕组的频响曲线，反映绕组的分布电感和分布电容的变化，进而判断绕组是否发生变形。在较高频率的电压作用下，变压器的每个绕组均可视为一个由线性电阻、电感(互感)、电容等分布参数构成的无源线性双口网络，其内部特性可通过传递函数H(jω)描述。若绕组发生变形，绕组内部的分布电感、电容等参数必然改变，导致其等效网络传递函数H(jω)的零点和极点发生变化，使网络的频率响应特性发生变化。频响法所涉及的频带范围，我国行标DL/T911中规定为1kHz～1000kHz。也有学者认为频响法的下限频率可以扩展到10Hz，上限频率可以扩展到10MHz。变压器绕组等效模型及相应的基本测量回路可用如图1所示表示：其中，L表示线圈饼间电感，K表示线圈间的纵向(饼间或匝间)电容，C表示线圈对地电容。应用频响法测变压器绕组可得到一组频率和响应的对应数值，即输出端及电源端电压的比值，通常以对数形式表示：
H(ω)＝20log[|V0(jω)|/|Vi(jω)|] (1)
其中，|Vo(jω)|和|Vi(jω)|代表频率为ω时，输出电压与输入的电源电压的峰值或有效值。将这些对应值描在以ω为横轴，以H(ω)为纵轴的坐标轴上，便会得到一条曲线，我们称这条曲线为频响曲线。
行业标准DLT911-2004明确提出了频响法检测变压器绕组变形的诊断方法。用频率响应分析法判断变压器绕组变形，主要是对绕组的幅频响应特性进行纵向或横向比较，并综合考虑变压器遭受短路冲击的情况、变压器结构、电气试验及油中溶解气体分析等因素。根据相关系数的大小，可较直观地反映出变压器绕组幅频响应特性的变化，通常可作为判断变压器绕组变形的辅助手段。
现有的基于频响法的变压器绕组变形监测装置仅适用于离线停运的变压器，需要将变压器与电网断开，从变压器绕组的一端注入扫频激励信号(频率逐步增加或减小的正弦电压信号)，从绕组的另一端测量响应信号；然后通过计算响应信号与激励信号的幅值之比(即，传递函数中的一种)，获得频响曲线；最后，通过横向比较、纵向比较或者峰谷频率诊断等方法判断变压器绕组是否存在变形。
现有的基于频响法的变压器绕组变形监测装置基本上如图2所示，主控器是一台体积较大的仪器，而不是一片集成电路芯片。监测装置的典型接线方式如图3所示，绕组变形测试仪产生正弦扫频激励电压，施加在变压器绕组的中性点上；仪器同时通过输入测量阻抗监测所施加的激励电压幅值；绕组变形测试仪通过输出测量阻抗检测激励电压在变压器绕组高压出线端的响应电压信号；绕组变形测试仪只有一个响应信号测量通道，每次只能检测一个绕组，如图3所示。图3为现有变压器绕组变形那个监测装置的连接方式。对于变压器三相绕组，需要改换接线依次测量，费时费力。
近年来有学者提出在线应用频响法。在线应用频响法的主要问题在于信号的加注和外接装备的消除。国外学者提出从套管末屏引出线注入扫频信号，给出了电压型激励源接入套管末屏的电路及其相应的保护阻抗构成。但是在线运行的变压器套管末屏必须接地。对于在线运行的变压器，从套管末屏注入扫频信号几乎是不可能的。此外，还未见到关于如何消除外部设备的影响的研究成果。
因此，需要一种变压器绕组变形监测装置，以实现对变压器绕组变形进行在线监测。
发明内容
本发明提供了一种用于对变压器绕组变形带电进行监测的装置及方法，以解决如何对变压器绕组变形进行在线监测的问题。
为了解决上述问题，根据本发明的一个方面，提供了一种用于对变压器绕组变形带电进行监测的装置，所述装置包括：激励源、激励信号注入传感器、响应信号测量传感器和主控器，
所述激励源，用于接收主控器输出的扫频正弦电压信号，将所述扫频正弦电压信号的功率进行功率放大后输出至激励信号注入传感器；
所述激励信号注入传感器，与所述激励源通过信号电缆相连接，用于根据所述扫频正弦电压信号，通过磁场耦合的方式在变压器绕组上产生感应电势；
所述响应信号测量传感器，与主控器通过信号电缆相连接，用于测量所述感应电势在变压器绕组两端产生的扫频响应电流信号，并将所述响应电流信号输出至主控器；
所述主控器，用于根据所述扫频正弦电压信号和对应的扫频响应电流信号获取变压器绕组的频响曲线。
优选地，其中所述扫频正弦电压信号的频率为1kHz-1MHz，步长为1kHz；功率放大前后信号的频率和波形一致，放大后的扫频正弦电压信号的幅值为60V、功率最高为200W。
优选地，其中所述激励信号注入传感器为带有磁芯的罗果夫斯基线圈，所述扫频正弦电压信号通过信号电缆施加在激励信号注入传感器的线圈两端。
优选地，所述响应信号测量传感器为带有磁芯的罗果夫斯基线圈型电流传感器。
优选地，
当所述激励信号注入传感器套在变压器绕组中性点引出线套管根部外面时，所述响应信号测量传感器套在变压器绕组的高压引出线套管根部外面，用于测量变压器绕组高压引出线上的扫频响应电流信号；
当所述激励信号注入传感器套在变压器绕组高压出线套管根部外面时，所述响应信号测量传感器套在变压器绕组中性点套管根部外面和/或套在变压器绕组的高压引出线套管根部外面，用于测量变压器绕组中性点接地线上的扫频响应电流信号。
优选地，所述响应信号测量传感器至少4只，至少1只套在变压器绕组中性点套管根部外面，至少3只套在变压器三相绕组的高压引出线套管根部外面，测量变压器绕组高压引出线上的扫频响应电流信号。
优选地，其中所述主控器还包括：模数转换模块和信号计算模块，
所述模数转换模块，用于将所述扫频正弦电压信号和对应的扫频响应电流信号分别转换为扫频正弦电压数字信号和对应的扫频响应电流数字信号；
所述信号计算模块，用于对所述扫频正弦电压数字信号和对应的扫频响应电流数字信号进行滤波处理后计算频谱。
优选地，其中主控器还包括：网络通讯模块，
所述网络通讯模块，用于通过网络接口将所述频响曲线数据传送到外接设备。
根据本发明的另一个方面，提供了一种用于对变压器绕组变形带电进行监测的方法，所述方法包括：
利用主控器输出扫频正弦电压信号；
激励源将所述扫频正弦电压信号的功率进行功率放大；
激励信号注入传感器根据所述功率放大后的扫频正弦电压信号，通过磁场耦合的方式在变压器绕组上产生感应电势；
利用响应信号测量传感器测量所述感应电势在变压器绕组两端产生的扫频响应电流信号，所述响应信号测量传感器为带有磁芯的罗果夫斯基线圈型电流传感器；
主控器根据所述扫频正弦电压信号和对应的扫频响应电流信号获取变压器绕组的频响曲线。
优选地，其中所述扫频正弦电压信号的频率为1kHz-1MHz，步长为1kHz；信号的频率和波形一致，放大后的扫频正弦电压信号的幅值为60V、功率最高为200W。
优选地，其中所述激励信号注入传感器为带有磁芯的罗果夫斯基线圈，所述扫频正弦电压信号通过信号电缆施加在激励信号注入传感器的线圈两端。
优选地，所述响应信号测量传感器为带有磁芯的罗果夫斯基线圈型电流传感器。
优选地，当所述激励信号注入传感器套在变压器绕组中性点引出线套管根部外面时，所述响应信号测量传感器套在变压器绕组的高压引出线套管根部外面，用于测量变压器绕组高压引出线上的扫频响应电流信号；
当所述激励信号注入传感器套在变压器绕组高压出线套管根部外面时，所述响应信号测量传感器套在变压器绕组中性点套管根部外面和/或套在变压器绕组的高压引出线套管根部外面，用于测量变压器绕组中性点接地线上的扫频响应电流信号。
优选地，所述响应信号测量传感器至少4只，至少1只套在变压器绕组中性点套管根部外面，至少3只套在变压器三相绕组的高压引出线套管根部外面，测量变压器绕组高压引出线上的扫频响应电流信号。优选地，其中所述方法还包括：
将所述扫频正弦电压信号和对应的扫频响应电流信号分别转换为扫频正弦电压数字信号和对应的扫频响应电流数字信号；
对所述扫频正弦电压数字信号和对应的扫频响应电流数字信号进行滤波处理后计算频谱。
优选地，其中所述方法还包括：
用于通过网络通讯模块的网络接口将所述频响曲线数据传送到外接设备。
本发明方案中的激励信号的注入和响应信号的测量均通过罗果夫斯基线圈进行，不需要与变压器绕组直接连接，使得变压器高压绕组处于高电压、大电流的运行状态，而绕组变形监测装置处于低电位状态，保证了所提出的绕组变形监测装置能够适用于在线运行的电力变压器，进而实现在线运行变压器的绕组变形情况的实时检测。对于离线停运的电力变压器，只要简单地将变压器绕组两端接地，为电流提供回路，从而对离线停运的电力变压器绕组变形进行监测。
附图说明
通过参考下面的附图，可以更为完整地理解本发明的示例性实施方式：
图1为根据本发明实施方式的变压器绕组n阶集中参数绕组模型及频响测量回路的示意图；
图2为现有的绕组变形仪的实物图；
图3为现有变压器绕组变形监测装置的内部接线图；
图4为根据本发明实施方式用于对变压器绕组变形带电进行监测的装置400的结构示意图；
图5为根据本发明实施方式用于对变压器绕组变形带电进行监测的装置的示例图；
图6为根据本发明实施方式的激励信号注入传感器使用的示意图；
图7为根据本发明实施方式的基于频响特性的变压器绕组变形在线诊断的扫频信号注入原理的示意图；以及
图8为根据本发明实施方式用于对变压器绕组变形带电进行监测的方法800的流程图。
具体实施方式
现在参考附图介绍本发明的示例性实施方式，然而，本发明可以用许多不同的形式来实施，并且不局限于此处描述的实施例，提供这些实施例是为了详尽地且完全地公开本发明，并且向所属技术领域的技术人员充分传达本发明的范围。对于表示在附图中的示例性实施方式中的术语并不是对本发明的限定。在附图中，相同的单元/元件使用相同的附图标记。
除非另有说明，此处使用的术语(包括科技术语)对所属技术领域的技术人员具有通常的理解含义。另外，可以理解的是，以通常使用的词典限定的术语，应当被理解为与其相关领域的语境具有一致的含义，而不应该被理解为理想化的或过于正式的意义。
图4为根据本发明实施方式用于对变压器绕组变形带电进行监测的装置400的结构示意图。
如图4所示，所述用于对变压器绕组变形带电进行监测的装置400的激励信号的注入和响应信号的测量均不需要与变压器绕组有直接电气连接，从而可以做到变压器高压绕组处于高电压、大电流的运行状态，而绕组变形监测装置处于低电位状态，因此，本发明实施方式的的绕组变形监测装置能够适用于在线运行的电力变压器，进而实现在线运行变压器的绕组变形情况的实时检测。
本发明实时方式的绕组变形监测装置对于离线停运的电力变压器，只要简单地将变压器绕组两端接地，为电流提供回路，能够适用于离线停运的电力变压器。
所述用于对变压器绕组变形带电进行监测的装置400可以包括：激励源401、激励信号注入传感器402、响应信号测量传感器403和主控器404。
优选地，所述激励源401，用于接收主控器输出的扫频正弦电压信号，将所述扫频正弦电压信号的功率进行功率放大后输出至激励信号注入传感器。优选地，其中所述激励信号注入传感器为带有磁芯的罗果夫斯基线圈，所述扫频正弦电压信号通过信号电缆施加在激励信号注入传感器的线圈两端。优选地，其中所述扫频正弦电压信号的频率为1kHz-1MHz，步长为1kHz；功率放大前后信号的频率和波形一致，放大后的扫频正弦电压信号的幅值为60V、功率最高为200W。
优选地，所述激励信号注入传感器402，与所述激励源通过信号电缆相连接，用于根据所述扫频正弦电压信号，通过磁场耦合的方式在变压器绕组上产生感应电势。
优选地，所述响应信号测量传感器403，与主控器通过信号电缆相连接，用于测量所述感应电势在变压器绕组两端产生的扫频响应电流信号，并将所述响应电流信号输出至主控器。
优选地，当所述激励信号注入传感器套在变压器绕组中性点引出线套管根部外面时，所述响应信号测量传感器套在变压器绕组的高压引出线套管根部外面，用于测量变压器绕组高压引出线上的扫频响应电流信号；
当所述激励信号注入传感器套在变压器绕组高压出线套管根部外面时，所述响应信号测量传感器套在变压器绕组中性点套管根部外面和/或套在变压器绕组的高压引出线套管根部外面，用于测量变压器绕组中性点接地线上的扫频响应电流信号。
优选地，所述主控器404，用于根据所述扫频正弦电压信号和对应的扫频响应电流信号获取变压器绕组的频响曲线。
优选地，其中所述主控器还包括：模数转换模块和信号计算模块，
所述模数转换模块，用于将所述扫频正弦电压信号和对应的扫频响应电流信号分别转换为扫频正弦电压数字信号和对应的扫频响应电流数字信号；
所述信号计算模块，用于对所述扫频正弦电压数字信号和对应的扫频响应电流数字信号进行滤波处理后计算频谱。
优选地，其中主控器还包括：网络通讯模块，
所述网络通讯模块，用于通过网络接口将所述频响曲线数据传送到外接设备。
图5为根据本发明实施方式用于对变压器绕组变形带电进行监测的装置的示例图。如图5所示，在本发明的实施方式中，所述装置包括：激励源(1)、激励信号注入传感器(2)、响应信号测量传感器(3)、主控器(4)、信号电缆(5)和信号电缆(6)。
主控器(4)输出频率从1kHz逐步增加到1MHz、步长为1kHz的扫频正弦电压信号，该信号被激励源(1)接收并且进行功率放大；激励源(1)输出的扫频正弦电压信号的频率和波形与来自主控器(4)的输入信号保持不变，而幅值可达60V，功率可达200W；激励源(1)输出的大功率扫频正弦电压信号通过信号电缆(5)施加在激励信号注入传感器(2)上；激励信号注入传感器(2)通过磁场耦合的方式在变压器绕组上产生感应电势；响应信号测量传感器(3)测量该感应电势在变压器绕组两端所产生电流信号；响应信号测量传感器(3)的输出信号通过信号电缆(6)进入主控器(4)，被主控器(4)采集并处理；主控器(4)同步输出扫频正弦电压信号并采集响应信号测量传感器(3)的输出信号，并经过滤波处理和频谱计算，获得绕组的频响曲线，并将频响曲线数据通过网络通讯接口传送到计算机上进行显示和存储。
主控器是由扫频信号生成模块(7)、四个模数转换模块(8)、四个数字滤波和频率计算模块(9)、相关系数计算模块(12)、网络通讯模块(10)、晶振电路模块(11)组成的电路系统。这些模块的电路的实现技术已经非常成熟，可以直接使用，容易实现。其中，扫频信号生成模块，用于输出扫频正弦电压信号；所述模数转换模块分别用于将采集的扫频正弦电压信号和采集的响应信号测量传感器的输出信号转换为数字信号；所述数字滤波和频率计算模块，用于对所述扫频正弦电压信号和采集的响应信号测量传感器的输出信号对应的数字信号进行滤波处理和频谱计算；所述相关系数计算模块，用于计算不同时间的两条频响曲线的相关系数；所述网络通讯模块，用于将所述频响曲线数据通过网络通讯接口传送到外界设备进行显示和存储；所述晶振电路模块，用于提供主控器所需要的时钟频率。
图6为根据本发明实施方式的激励信号注入传感器使用的示意图。如图6所示，激励信号注入传感器(2)是一个带有磁芯的罗果夫斯基线圈，套在变压器绕组中性点引出线套管根部外面；激励源(1)输出的大功率扫频正弦电压信号通过信号电缆(5)施加在激励信号注入传感器(2)的线圈两端。响应信号测量传感器(3)，是带有磁芯的罗果夫斯基线圈型电流传感器，共有四只。其中，三只分别套在变压器A相绕组、B相绕组和C相绕组，共三相绕组的高压引出线套管根部外面，用于测量绕组高压引出线上的扫频响应电流信号，另一只用于套在变压器绕组中性点套管根部外面，测量绕组中性点接地线上的扫频响应电流信号。
图7为根据本发明实施方式的基于频响特性的变压器绕组变形在线诊断的扫频信号注入原理的示意图。响应信号测量传感器(3)是利用带磁芯的罗果夫斯基线圈型电流传感器测量电流信号，其原理和方法已非常成熟。而激励信号注入传感器(2)利用罗果夫斯基线圈向导体中耦合电压、电流信号的原理如图7所示：ZS表示监测在线运行的变压器时与变压器高压引出线直接电气连接的外部设备的阻抗。传感器(2)的线圈与变压器绕组中性线引出线之间存在磁场耦合(互感)，相当于原边n匝、副边1匝的互感器。在实际应用中，罗果夫斯基线圈采用高磁导率磁芯可增强耦合效果，注入的信号更强。激励源为电压源，通过限流电阻R0在线圈中产生电流所产生的磁场在副边(即，绕组的高压引出线)上感应出电动势与电流和之间的关系可用罗氏线圈的传递函数来表达(2)，是确定的、可事先测定的关系，传递函数(2)的计算公式为：
其中，L为线圈的电感；M为线圈与绕组高压引出线之间的互感。
图8为根据本发明实施方式用于对变压器绕组变形带电进行监测的方法800的流程图。如图8所示，所述用于对变压器绕组变形带电进行监测的方法800从步骤801处开始，在步骤801利用主控器输出扫频正弦电压信号。优选地，其中所述激励信号注入传感器为带有磁芯的罗果夫斯基线圈，所述扫频正弦电压信号通过信号电缆施加在激励信号注入传感器的线圈两端。
优选地，在步骤802激励源将所述扫频正弦电压信号的功率进行功率放大。优选地，其中所述扫频正弦电压信号的频率为1kHz-1MHz，步长为1kHz；功率放大前后信号的频率和波形一致，放大后的扫频正弦电压信号的幅值为60V、功率最高为200W。
优选地，在步骤803激励信号注入传感器根据所述功率放大后的扫频正弦电压信号，通过磁场耦合的方式在变压器绕组上产生感应电势。
优选地，在步骤804利用响应信号测量传感器测量所述感应电势在变压器绕组两端产生的扫频响应电流信号优选地，所述响应信号测量传感器为带有磁芯的罗果夫斯基线圈型电流传感器。
优选地，
当所述激励信号注入传感器套在变压器绕组中性点引出线套管根部外面时，所述响应信号测量传感器套在变压器绕组的高压引出线套管根部外面，用于测量变压器绕组高压引出线上的扫频响应电流信号；
当所述激励信号注入传感器套在变压器绕组高压出线套管根部外面时，所述响应信号测量传感器套在变压器绕组中性点套管根部外面和/或套在变压器绕组的高压引出线套管根部外面，用于测量变压器绕组中性点接地线上的扫频响应电流信号。
优选地，所述响应信号测量传感器至少4只，至少1只套在变压器绕组中性点套管根部外面，至少3只套在变压器三相绕组的高压引出线套管根部外面，测量变压器绕组高压引出线上的扫频响应电流信号。
优选地，在步骤805主控器根据所述扫频正弦电压信号和对应的扫频响应电流信号获取变压器绕组的频响曲线。
优选地，其中所述方法还包括：
将所述扫频正弦电压信号和对应的扫频响应电流信号分别转换为扫频正弦电压数字信号和对应的扫频响应电流数字信号；
对所述扫频正弦电压数字信号和对应的扫频响应电流数字信号进行滤波处理后计算频谱。
优选地，其中所述方法还包括：
用于通过网络通讯模块的网络接口将所述频响曲线数据传送到外接设备。
本发明的实施例的用于对变压器绕组变形带电进行监测的方法800与本发明的另一个实施例的用于对变压器绕组变形带电进行监测的系统400相对应，在此不再赘述。
已经通过参考少量实施方式描述了本发明。然而，本领域技术人员所公知的，正如附带的专利权利要求所限定的，除了本发明以上公开的其他的实施例等同地落在本发明的范围内。
通常地，在权利要求中使用的所有术语都根据他们在技术领域的通常含义被解释，除非在其中被另外明确地定义。所有的参考“一个/所述/该[装置、组件等]”都被开放地解释为所述装置、组件等中的至少一个实例，除非另外明确地说明。这里公开的任何方法的步骤都没必要以公开的准确的顺序运行，除非明确地说明。
Claims (16)
1.一种用于对变压器绕组变形带电进行监测的装置，其特征在于，所述装置包括：激励源、激励信号注入传感器、响应信号测量传感器和主控器，
所述激励源，用于接收主控器输出的扫频正弦电压信号，将所述扫频正弦电压信号的功率进行功率放大后输出至激励信号注入传感器；
所述激励信号注入传感器，与所述激励源通过信号电缆相连接，用于根据所述扫频正弦电压信号，通过磁场耦合的方式在变压器绕组上产生感应电势；
所述响应信号测量传感器，与主控器通过信号电缆相连接，用于测量所述感应电势在变压器绕组两端产生的扫频响应电流信号，并将所述响应电流信号输出至主控器；
所述主控器，用于根据所述扫频正弦电压信号和对应的扫频响应电流信号获取变压器绕组的频响曲线。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述扫频正弦电压信号的频率为1kHz-1MHz，步长为1kHz；功率放大前后信号的频率和波形一致，放大后的扫频正弦电压信号的幅值为60V、功率最高为200W。
3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述激励信号注入传感器为带有磁芯的罗果夫斯基线圈，所述扫频正弦电压信号通过信号电缆施加在激励信号注入传感器的线圈两端。
4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述响应信号测量传感器为带有磁芯的罗果夫斯基线圈型电流传感器。
5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，
当所述激励信号注入传感器套在变压器绕组中性点引出线套管根部外面时，所述响应信号测量传感器套在变压器绕组的高压引出线套管根部外面，用于测量变压器绕组高压引出线上的扫频响应电流信号；
当所述激励信号注入传感器套在变压器绕组高压出线套管根部外面时，所述响应信号测量传感器套在变压器绕组中性点套管根部外面和/或套在变压器绕组的高压引出线套管根部外面，用于测量变压器绕组中性点接地线上的扫频响应电流信号。
6.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述响应信号测量传感器至少4只，至少1只套在变压器绕组中性点套管根部外面，至少3只套在变压器三相绕组的高压引出线套管根部外面，测量变压器绕组高压引出线上的扫频响应电流信号。
7.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述主控器还包括：模数转换模块和信号计算模块，
所述模数转换模块，用于将所述扫频正弦电压信号和对应的扫频响应电流信号分别转换为扫频正弦电压数字信号和对应的扫频响应电流数字信号；
所述信号计算模块，用于对所述扫频正弦电压数字信号和对应的扫频响应电流数字信号进行滤波处理后计算频谱。
8.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述主控器还包括：网络通讯模块，
所述网络通讯模块，用于通过网络接口将所述频响曲线数据传送到外接设备。
9.一种用于对变压器绕组变形带电进行监测的方法，其特征在于，所述方法包括：
利用主控器输出扫频正弦电压信号；
激励源将所述扫频正弦电压信号的功率进行功率放大；
激励信号注入传感器根据所述功率放大后的扫频正弦电压信号，通过磁场耦合的方式在变压器绕组上产生感应电势；
利用响应信号测量传感器测量所述感应电势在变压器绕组两端产生的扫频响应电流信号，其中所述响应信号测量传感器为带有磁芯的罗果夫斯基线圈型电流传感器；
主控器根据所述扫频正弦电压信号和对应的扫频响应电流信号获取变压器绕组的频响曲线。
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述扫频正弦电压信号的频率为1kHz-1MHz，步长为1kHz；功率放大前后信号的频率和波形一致，放大后的扫频正弦电压信号的幅值为60V、功率最高为200W。
11.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述激励信号注入传感器为带有磁芯的罗果夫斯基线圈，所述扫频正弦电压信号通过信号电缆施加在激励信号注入传感器的线圈两端。
12.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述响应信号测量传感器为带有磁芯的罗果夫斯基线圈型电流传感器。
13.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，
当所述激励信号注入传感器套在变压器绕组中性点引出线套管根部外面时，所述响应信号测量传感器套在变压器绕组的高压引出线套管根部外面，用于测量变压器绕组高压引出线上的扫频响应电流信号；
当所述激励信号注入传感器套在变压器绕组高压出线套管根部外面时，所述响应信号测量传感器套在变压器绕组中性点套管根部外面和/或套在变压器绕组的高压引出线套管根部外面，用于测量变压器绕组中性点接地线上的扫频响应电流信号。
14.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述响应信号测量传感器至少4只，至少1只套在变压器绕组中性点套管根部外面，至少3只套在变压器三相绕组的高压引出线套管根部外面，测量变压器绕组高压引出线上的扫频响应电流信号。
15.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
将所述扫频正弦电压信号和对应的扫频响应电流信号分别转换为扫频正弦电压数字信号和对应的扫频响应电流数字信号；
对所述扫频正弦电压数字信号和对应的扫频响应电流数字信号进行滤波处理后计算频谱。
16.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
用于通过网络通讯模块的网络接口将所述频响曲线数据传送到外接设备。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201710668032.2A CN107390081A (zh) | 2017-08-07 | 2017-08-07 | 一种用于对变压器绕组变形带电进行监测的装置及方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201710668032.2A CN107390081A (zh) | 2017-08-07 | 2017-08-07 | 一种用于对变压器绕组变形带电进行监测的装置及方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN107390081A true CN107390081A (zh) | 2017-11-24 |
Family
ID=60354506
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201710668032.2A Pending CN107390081A (zh) | 2017-08-07 | 2017-08-07 | 一种用于对变压器绕组变形带电进行监测的装置及方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN107390081A (zh) |
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN108051715A (zh) * | 2018-01-08 | 2018-05-18 | 云南电网有限责任公司曲靖供电局 | 一种空心电抗器匝间绝缘缺陷检测系统及方法 |
| CN109116166A (zh) * | 2018-07-26 | 2019-01-01 | 国网山东省电力公司莱芜供电公司 | 一种利用充电桩宽频带输出能力测试变压器绕组系统及方法 |
| CN109298303A (zh) * | 2018-09-05 | 2019-02-01 | 国网河北省电力有限公司电力科学研究院 | 变压器绕组局部放电传播特性试验装置及方法 |
| CN109443190A (zh) * | 2018-11-20 | 2019-03-08 | 武汉拓清科技有限公司 | 基于暂态行波的变压器绕组变形在线监测方法及装置 |
| CN111208374A (zh) * | 2020-02-28 | 2020-05-29 | 中国电力科学研究院有限公司 | 一种用于对变压器绕组注入正弦激励信号的装置及方法 |
| CN111880123A (zh) * | 2020-07-21 | 2020-11-03 | 华北电力大学 | 抗工频磁饱和的变压器绕组频响信号检测方法 |
| CN112556828A (zh) * | 2020-11-20 | 2021-03-26 | 国网天津市电力公司电力科学研究院 | 一种变压器绕组松动故障检测方法 |
| CN112630702A (zh) * | 2020-12-02 | 2021-04-09 | 华北电力大学 | 一种用于变压器绕组变形在线监测的传递函数构造方法 |
| FR3108986A1 (fr) * | 2020-04-02 | 2021-10-08 | Safran Electrical & Power | Capteur de courant à très large bande passante |
| CN113484801A (zh) * | 2021-07-15 | 2021-10-08 | 杭州电力设备制造有限公司 | 一种变压器绕组状态的检测方法、装置、设备及介质 |
Citations (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101937024A (zh) * | 2010-08-04 | 2011-01-05 | 济南奥诺数控设备有限公司 | 中性点经消弧线圈接地配电网的电容测量方法及测量装置 |
| CN202486258U (zh) * | 2012-03-07 | 2012-10-10 | 黄问贵 | 一种便携式三相电机绕组测试仪 |
| CN202916357U (zh) * | 2012-10-18 | 2013-05-01 | 厦门红相电力设备股份有限公司 | 一种电力变压器绕组变形综合检测仪器 |
| CN104034255A (zh) * | 2014-07-03 | 2014-09-10 | 重庆大学 | 基于脉冲耦合注入的电力变压器绕组变形在线检测方法 |
| CN104061850A (zh) * | 2014-07-03 | 2014-09-24 | 国家电网公司 | 基于脉冲在线注入的变压器绕组变形检测装置 |
| CN105371742A (zh) * | 2014-08-29 | 2016-03-02 | 王彦波 | 基于套管末屏脉冲信号注入法的变压器绕组变形检测装置及方法 |
| CN105423908A (zh) * | 2015-12-22 | 2016-03-23 | 广东电网有限责任公司佛山供电局 | 变压器绕组变形带电测试方法及系统 |
| CN106526409A (zh) * | 2016-10-28 | 2017-03-22 | 华北电力大学（保定） | 一种变压器绕组变形带电测试系统及其测试方法 |
| CN207181589U (zh) * | 2017-08-07 | 2018-04-03 | 华北电力大学 | 一种用于对变压器绕组变形带电进行监测的装置 |
-
2017
- 2017-08-07 CN CN201710668032.2A patent/CN107390081A/zh active Pending
Patent Citations (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101937024A (zh) * | 2010-08-04 | 2011-01-05 | 济南奥诺数控设备有限公司 | 中性点经消弧线圈接地配电网的电容测量方法及测量装置 |
| CN202486258U (zh) * | 2012-03-07 | 2012-10-10 | 黄问贵 | 一种便携式三相电机绕组测试仪 |
| CN202916357U (zh) * | 2012-10-18 | 2013-05-01 | 厦门红相电力设备股份有限公司 | 一种电力变压器绕组变形综合检测仪器 |
| CN104034255A (zh) * | 2014-07-03 | 2014-09-10 | 重庆大学 | 基于脉冲耦合注入的电力变压器绕组变形在线检测方法 |
| CN104061850A (zh) * | 2014-07-03 | 2014-09-24 | 国家电网公司 | 基于脉冲在线注入的变压器绕组变形检测装置 |
| CN105371742A (zh) * | 2014-08-29 | 2016-03-02 | 王彦波 | 基于套管末屏脉冲信号注入法的变压器绕组变形检测装置及方法 |
| CN105423908A (zh) * | 2015-12-22 | 2016-03-23 | 广东电网有限责任公司佛山供电局 | 变压器绕组变形带电测试方法及系统 |
| CN106526409A (zh) * | 2016-10-28 | 2017-03-22 | 华北电力大学（保定） | 一种变压器绕组变形带电测试系统及其测试方法 |
| CN207181589U (zh) * | 2017-08-07 | 2018-04-03 | 华北电力大学 | 一种用于对变压器绕组变形带电进行监测的装置 |
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| 朱云武;钱国超;: "大型变压器绕组变形检测方法试验研究", 云南电力技术, no. 01, pages 79 - 82 * |
| 陈展;刘云鹏;裴植;李国伟;张重远;程槐号;: "基于不同信号注入方法的变压器绕组变形检测方法在工程应用中的比较", 变压器, no. 05, pages 60 - 65 * |
Cited By (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN108051715A (zh) * | 2018-01-08 | 2018-05-18 | 云南电网有限责任公司曲靖供电局 | 一种空心电抗器匝间绝缘缺陷检测系统及方法 |
| CN109116166A (zh) * | 2018-07-26 | 2019-01-01 | 国网山东省电力公司莱芜供电公司 | 一种利用充电桩宽频带输出能力测试变压器绕组系统及方法 |
| CN109298303A (zh) * | 2018-09-05 | 2019-02-01 | 国网河北省电力有限公司电力科学研究院 | 变压器绕组局部放电传播特性试验装置及方法 |
| CN109443190A (zh) * | 2018-11-20 | 2019-03-08 | 武汉拓清科技有限公司 | 基于暂态行波的变压器绕组变形在线监测方法及装置 |
| CN111208374A (zh) * | 2020-02-28 | 2020-05-29 | 中国电力科学研究院有限公司 | 一种用于对变压器绕组注入正弦激励信号的装置及方法 |
| WO2021198589A3 (fr) * | 2020-04-02 | 2021-11-25 | Safran Electrical & Power | Capteur de courant a tres large bande passante |
| US11650228B1 (en) | 2020-04-02 | 2023-05-16 | Safran Electrical & Power | Very-wide-bandwidth current sensor |
| FR3108986A1 (fr) * | 2020-04-02 | 2021-10-08 | Safran Electrical & Power | Capteur de courant à très large bande passante |
| CN111880123A (zh) * | 2020-07-21 | 2020-11-03 | 华北电力大学 | 抗工频磁饱和的变压器绕组频响信号检测方法 |
| CN111880123B (zh) * | 2020-07-21 | 2022-10-25 | 华北电力大学 | 抗工频磁饱和的变压器绕组频响信号检测方法 |
| CN112556828A (zh) * | 2020-11-20 | 2021-03-26 | 国网天津市电力公司电力科学研究院 | 一种变压器绕组松动故障检测方法 |
| CN112630702A (zh) * | 2020-12-02 | 2021-04-09 | 华北电力大学 | 一种用于变压器绕组变形在线监测的传递函数构造方法 |
| CN113484801A (zh) * | 2021-07-15 | 2021-10-08 | 杭州电力设备制造有限公司 | 一种变压器绕组状态的检测方法、装置、设备及介质 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN107390081A (zh) | 一种用于对变压器绕组变形带电进行监测的装置及方法 | |
| CN107478949A (zh) | 一种变压器绕组变形在线诊断方法及系统 | |
| CN207181589U (zh) | 一种用于对变压器绕组变形带电进行监测的装置 | |
| CN107656174A (zh) | 一种用于变压器绕组变形进行在线诊断方法及系统 | |
| CN105137292B (zh) | 用于高压电缆故障定位的直流信号智能采集装置 | |
| CN205982509U (zh) | 干式空心并联电抗器匝间短路在线监测系统 | |
| CN101403777A (zh) | 大电流氧化锌避雷器阻性电流测试仪 | |
| CN103529366A (zh) | 基于罗氏线圈原理的uhf宽频带电流传感器及联合监测系统 | |
| CN102721898A (zh) | 变压器绕组变形在线测量方法及系统 | |
| CN101644730B (zh) | 一种线路核相方法 | |
| CN108548962A (zh) | 一种接地网交流、直流和冲击电阻综合测试系统及方法 | |
| CN104154854A (zh) | 基于李萨如特性在线监测电力变压器绕组变形的方法 | |
| CN106841767A (zh) | 一种微弱电流信号监测系统 | |
| CN107015116A (zh) | 抗大地杂散电流干扰的高压电缆护层故障测距系统及方法 | |
| CN107132441A (zh) | 一种用于干式空心电抗器现场故障的诊断系统及方法 | |
| CN106526409A (zh) | 一种变压器绕组变形带电测试系统及其测试方法 | |
| CN103743993B (zh) | 一种检测变压器绕组变形的方法 | |
| CN207198234U (zh) | 一种中性点不接地配电网电容电流测量装置 | |
| CN104865441B (zh) | 一种串扰频谱计算方法 | |
| CN201319049Y (zh) | 高压电流互感器变比测试仪 | |
| CN106443537A (zh) | 一种容性设备绝缘参数在线监测装置的校准方法及设备 | |
| CN111562475B (zh) | 高压试验用变频电源局部放电量检测电路及评价方法 | |
| CN107024613A (zh) | 高压馈电电缆方波过电压在线监测装置 | |
| CN207281165U (zh) | 一种感应电压检测装置及其控制系统 | |
| CN104111402A (zh) | 一种电力电联交叉互联系统的接线检测方法和装置 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination |