CN108181514A - 一种用于测量变压器套管的介质损耗的方法和装置 - Google Patents

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马志钦
孙文星
段新辉
林春耀
杨贤
周丹
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    • G01R27/02—Measuring real or complex resistance, reactance, impedance, or other two-pole characteristics derived therefrom, e.g. time constant
    • G01R27/26—Measuring inductance or capacitance; Measuring quality factor, e.g. by using the resonance method; Measuring loss factor; Measuring dielectric constants ; Measuring impedance or related variables
    • G01R27/2688—Measuring quality factor or dielectric loss, e.g. loss angle, or power factor
    • G01R27/2694—Measuring dielectric loss, e.g. loss angle, loss factor or power factor

Abstract

本发明提供一种用于测量变压器套管的介质损耗的方法和装置，所述方法包括：采集变压器的母线电压互感器的二次侧电流信号In并将其转换为母线电压互感器的二次侧电压信号Un，计算所述二次侧电压信号Un相对于交流工作电源Us的第一基波相位Ph(n‑s)；采集变压器套管的末屏电流Ix并将其转换为变压器套管的末屏电压Ux，计算所述末屏电压Ux相对于交流工作电源Us的第二基波相位Ph(x‑s)；采集第一基波相位Ph(n‑s)和第二基波相位Ph(x‑s)以确定电流信号Ix相对于母线电压Un的第三相位差Ph，并根据所述第三相位差Ph确定变压器套管介质损耗Tanδ。所述方法和装置较好地解决了基准电压信号取样的准确性问题，从而保证了介质损耗测量结果的准确性。

Description

一种用于测量变压器套管的介质损耗的方法和装置
技术领域
本发明涉及电力测量技术领域，并且更具体地，涉及一种用于测量变压器套管的介质损耗的方法和装置。
背景技术
变压器套管的介质损耗测量通常需要选用母线电压作为相位测量的基准。传统的处理方式是把母线电压互感器的二次侧电压信号直接提供给检测系统，其主要缺点是现场布线复杂，基准电压信号在长距离的传送过程中易受电磁场干扰的影响，有可能导致介损测量结果失真，且取样的安全性也难以保证。
发明内容
为了解决背景技术存在的基准电压信号在长距离的传送过程中易受电磁场干扰的影响，有可能导致介质损耗测量结果失真，且取样的安全性也难以保证的技术问题，本发明提供一种用于测量变压器套管的介质损耗的方法，所述方法包括：
采集变压器的母线电压互感器的二次侧电流信号In并将所述二次侧电流信号In转换为母线电压互感器的二次侧电压信号Un，计算所述二次侧电压信号Un相对于交流工作电源Us的第一基波相位Ph(n-s)；
采集变压器套管的末屏电流Ix，并将所述末屏电流Ix转换为变压器套管的末屏电压Ux，计算所述末屏电压Ux相对于交流工作电源Us的第二基波相位Ph(x-s)；
根据数据采集指令获取第一基波相位Ph(n-s)和第二基波相位Ph(x-s)，以确定变压器套管末屏电流信号Ix相对于母线电压Un的第三相位差Ph，并根据所述第三相位差Ph确定变压器套管介质损耗Tanδ。
进一步地，根据数据采集指令获取第一基波相位Ph(n-s)和第二基波相位Ph(x-s)，以确定变压器套管末屏电流信号Ix相对于母线电压Un的第三相位差Ph的计算公式为：
Ph＝Ph(x-s)-Ph(n-s)
进一步地，根据所述第三相位差Ph确定变压器套管介质损耗Tanδ的计算公式为：
Tanδ＝Tan(π/2-Ph)
进一步地，所述根据数据采集指令获取第一基波相位Ph(n-s)和第二基波相位Ph(x-s)指根据数据采集指令同步采集第一基波相位Ph(n-s)和第二基波相位Ph(x-s)。
进一步地，通过传感器采集变压器的母线电压互感器的二次侧电流信号In并将所述二次侧电流信号In转换为母线电压互感器的二次侧电压信号Un，通过对所述二次侧电压信号Un进行快速傅氏变换得到所述二次侧电压信号Un相对于交流工作电源Us的第一基波相位Ph(n-s)，通过传感器将所述末屏电流Ix转换为变压器套管的末屏电压Ux并对所述末屏电压进行快速傅氏变换以得到所述末屏电压Ux相对于交流工作电源Us的第二基波相位Ph(x-s)。
根据本发明的另一方面，本发明提供一种用于测量变压器套管的介质损耗的装置，所述装置包括：
基准电压测量单元，其位于变压器的母线电压互感器二次侧，用于采集所述母线电压互感器的二次侧电流信号In并将所述二次侧电流信号In转换为母线电压互感器的二次侧电压信号Un，计算所述二次侧电压信号Un相对于交流工作电源Us的第一基波相位Ph(n-s)；
末屏电压测量单元，其与变压器套管的末屏接地线耦接，用于采集所述变压器套管的末屏电流Ix，并将所述末屏电流Ix转换为变压器套管的末屏电压Ux，计算所述末屏电压Ux相对于交流工作电源Us的第二基波相位Ph(x-s)；
数据传输单元，其一端与数据处理单元连接，另一端与基准电压测量单元和末屏电压测量单元连接，用于将所述数据处理单元的采集指令发送给基准电压测量单元或末屏电压测量单元，以及将第一基波相位Ph(n-s)从基准电压测量单元传输给数据处理单元，将第二基波相位Ph(x-s)从末屏电压测量单元传输给数据处理单元；
数据处理单元，其用于生成采集指令以控制基准电压测量单元和末屏电压测量单元采集数据，并根据所接收的第一基波相位Ph(n-s)和第二基波相位Ph(x-s)确定变压器套管末屏电流信号Ix相对于母线电压Un的第三相位差Ph，并根据所述第三相位差Ph确定变压器套管介质损耗Tanδ。
进一步地，所述数据传输单元是现场通讯总线。
进一步地，所述基准电压测量单元包括3个测量通道，能同时测量变压器的3相套管的基准电压信号。
进一步地，所述装置中能设置多个基准电压测量单元以同时测量多台变压器的基准电压信号。
进一步地，所述基准电压测量单元测量的母线电压的范围为35kV至500kV。
本发明所提供的技术方案借助于先进的现场总线控制技术和高精度的相位测量技术，通过将现场采集的母线电压互感器的二次侧电压信号进行快速傅氏变换后得到所述二次侧电压信号Un相对于交流工作电源Us的第一基波相位Ph(n-s)，将现场采集的变压器套管末屏电流Ix转换为变压器套管的末屏电压Ux并得到所述末屏电压Ux相对于交流工作电源Us的第二基波相位Ph(x-s)，从而通过计算变压器套管末屏电流信号Ix相对于母线电压Un的第三相位差Ph来确定变压器套管介质损耗Tanδ，较好地保证了变压器套管的介质损耗测量结果的准确性。
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是本发明具体实施方式的用于测量变压器套管的介质损耗的方法的流程图；
图2是本发明具体实施方式的用于测量变压器套管的介质损耗的装置的结构图；
图3是本发明具体实施方式的用于测量变压器套管的介质损耗的装置的相位测量原理图。
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1是本发明具体实施方式的用于测量变压器套管的介质损耗的方法的流程图。如图1，本发明所述用于测量变压器套管的介质损耗的方法100从步骤101开始。
在步骤101，采集变压器的母线电压互感器的二次侧电流信号In并将所述二次侧电流信号In转换为母线电压互感器的二次侧电压信号Un，计算所述二次侧电压信号Un相对于交流工作电源Us的第一基波相位Ph(n-s)；
在步骤102，采集变压器套管的末屏电流Ix，并将所述末屏电流Ix转换为变压器套管的末屏电压Ux，计算所述末屏电压Ux相对于交流工作电源Us的第二基波相位Ph(x-s)；
在步骤103，根据数据采集指令获取第一基波相位Ph(n-s)和第二基波相位Ph(x-s)，以确定变压器套管末屏电流信号Ix相对于母线电压Un的第三相位差Ph，并根据所述第三相位差Ph确定变压器套管介质损耗Tanδ。
优选地，根据数据采集指令获取第一基波相位Ph(n-s)和第二基波相位Ph(x-s)，以确定变压器套管末屏电流信号Ix相对于母线电压Un的第三相位差Ph的计算公式为：
Ph＝Ph(x-s)-Ph(n-s)
优选地，根据所述第三相位差Ph确定变压器套管介质损耗Tanδ的计算公式为：
Tanδ＝Tan(π/2-Ph)
优选地，所述根据数据采集指令获取第一基波相位Ph(n-s)和第二基波相位Ph(x-s)指根据数据采集指令同步采集第一基波相位Ph(n-s)和第二基波相位Ph(x-s)。
优选地，通过传感器采集变压器的母线电压互感器的二次侧电流信号In并将所述二次侧电流信号In转换为母线电压互感器的二次侧电压信号Un，通过对所述二次侧电压信号Un进行快速傅氏变换得到所述二次侧电压信号Un相对于交流工作电源Us的第一基波相位Ph(n-s)，通过传感器将所述末屏电流Ix转换为变压器套管的末屏电压Ux并对所述末屏电压进行快速傅氏变换以得到所述末屏电压Ux相对于交流工作电源Us的第二基波相位Ph(x-s)。
图2是本发明具体实施方式的用于测量变压器套管的介质损耗的装置的结构图。如图2所示，本发明所述的用于测量变压器套管的介质损耗的装置200包括：
基准电压测量单元201，其位于变压器的母线电压互感器二次侧，用于采集所述母线电压互感器的二次侧电流信号In并将所述二次侧电流信号In转换为母线电压互感器的二次侧电压信号Un，计算所述二次侧电压信号Un相对于交流工作电源Us的第一基波相位Ph(n-s)；
末屏电压测量单元202，其与变压器套管的末屏接地线耦接，用于采集所述变压器套管的末屏电流Ix，并将所述末屏电流Ix转换为变压器套管的末屏电压Ux，计算所述末屏电压Ux相对于交流工作电源Us的第二基波相位Ph(x-s)；
数据传输单元203，其一端与数据处理单元连接，另一端与基准电压测量单元和末屏电压测量单元连接，用于将所述数据处理单元的采集指令发送给基准电压测量单元或末屏电压测量单元，以及将第一基波相位
Ph(n-s)从基准电压测量单元传输给数据处理单元，将第二基波相位
Ph(x-s)从末屏电压测量单元传输给数据处理单元；
数据处理单元204，其用于生成采集指令以控制基准电压测量单元和末屏电压测量单元采集数据，并根据所接收的第一基波相位Ph(n-s)和第二基波相位Ph(x-s)确定变压器套管末屏电流信号Ix相对于母线电压Un的第三相位差Ph，并根据所述第三相位差Ph确定变压器套管介质损耗Tanδ。
优选地，所述数据传输单元203是现场通讯总线。
优选地，所述基准电压测量单元201包括3个测量通道，能同时测量变压器的3相套管的基准电压信号。
优选地，所述装置200中能设置多个基准电压测量单元201以同时测量多台变压器的基准电压信号。
优选地，所述基准电压测量单元201测量的母线电压的范围为35kV至500kV。
图3是本发明具体实施方式的用于测量变压器套管的介质损耗的装置的相位测量原理图。如图3所示，母线电压互感器PT的二次电压信号Un经过电阻R变换为电流信号In，由安装在PT二次取样屏附近的基准电压监测单元(LC1)测量，变压器套管的末屏电流信号Ix则由末屏电压监测单元(LC2)测量，在数据处理单元的控制下，两个本地测量单元LC1及LC2的信号采集系统同时启动，对传感器输出的模拟电压信号同步进行采样及快速傅氏变换处理，得到输入信号Un及Ux相对于220Vac工作电源Us的基波相位Ph(n-s)和Ph(x-s)。数据处理单元只需通过现场通讯总线读取LC1、LC2对应的相位测量结果，即可计算出变压器套管末屏电流信号Ix相对于母线电压Un的相位差Ph，从而获得其介质损耗Tanδ。
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 (10)

1.一种用于测量变压器套管的介质损耗的方法，其特征在于，所述方法包括：
采集变压器的母线电压互感器的二次侧电流信号In并将所述二次侧电流信号In转换为母线电压互感器的二次侧电压信号Un，计算所述二次侧电压信号Un相对于交流工作电源Us的第一基波相位Ph(n-s)；
采集变压器套管的末屏电流Ix，并将所述末屏电流Ix转换为变压器套管的末屏电压Ux，计算所述末屏电压Ux相对于交流工作电源Us的第二基波相位Ph(x-s)；
根据数据采集指令获取第一基波相位Ph(n-s)和第二基波相位Ph(x-s)，以确定变压器套管末屏电流信号Ix相对于母线电压Un的第三相位差Ph，并根据所述第三相位差Ph确定变压器套管介质损耗Tanδ。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据数据采集指令获取第一基波相位Ph(n-s)和第二基波相位Ph(x-s)，以确定变压器套管末屏电流信号Ix相对于母线电压Un的第三相位差Ph的计算公式为：
Ph＝Ph(x-s)-Ph(n-s)。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据所述第三相位差Ph确定变压器套管介质损耗Tanδ的计算公式为：
Tanδ＝Tan(π/2-Ph)。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据数据采集指令获取第一基波相位Ph(n-s)和第二基波相位Ph(x-s)指根据数据采集指令同步采集第一基波相位Ph(n-s)和第二基波相位Ph(x-s)。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，通过传感器采集变压器的母线电压互感器的二次侧电流信号In并将所述二次侧电流信号In转换为母线电压互感器的二次侧电压信号Un，通过对所述二次侧电压信号Un进行快速傅氏变换得到所述二次侧电压信号Un相对于交流工作电源Us的第一基波相位Ph(n-s)，通过传感器将所述末屏电流Ix转换为变压器套管的末屏电压Ux并对所述末屏电压进行快速傅氏变换以得到所述末屏电压Ux相对于交流工作电源Us的第二基波相位Ph(x-s)。
6.一种用于测量变压器套管的介质损耗的装置，其特征在于，所述装置包括：
基准电压测量单元，其位于变压器的母线电压互感器二次侧，用于采集所述母线电压互感器的二次侧电流信号In并将所述二次侧电流信号In转换为母线电压互感器的二次侧电压信号Un，计算所述二次侧电压信号Un相对于交流工作电源Us的第一基波相位Ph(n-s)；
末屏电压测量单元，其与变压器套管的末屏接地线耦接，用于采集所述变压器套管的末屏电流Ix，并将所述末屏电流Ix转换为变压器套管的末屏电压Ux，计算所述末屏电压Ux相对于交流工作电源Us的第二基波相位Ph(x-s)；
数据传输单元，其一端与数据处理单元连接，另一端与基准电压测量单元和末屏电压测量单元连接，用于将所述数据处理单元的采集指令发送给基准电压测量单元或末屏电压测量单元，以及将第一基波相位Ph(n-s)从基准电压测量单元传输给数据处理单元，将第二基波相位Ph(x-s)从末屏电压测量单元传输给数据处理单元；
数据处理单元，其用于生成采集指令以控制基准电压测量单元和末屏电压测量单元采集数据，并根据所接收的第一基波相位Ph(n-s)和第二基波相位Ph(x-s)确定变压器套管末屏电流信号Ix相对于母线电压Un的第三相位差Ph，并根据所述第三相位差Ph确定变压器套管介质损耗Tanδ。
7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述数据传输单元是现场通讯总线。
8.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述基准电压测量单元包括3个测量通道，能同时测量变压器的3相套管的基准电压信号。
9.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述装置中能设置多个基准电压测量单元以同时测量多台变压器的基准电压信号。
10.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述基准电压测量单元测量的母线电压的范围为35kV至500kV。
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