CN110243275A - 一种用于配电变压器绕组在线注入扫频信号的装置 - Google Patents

Abstract

本公开提出了一种用于配电变压器绕组在线注入扫频信号的装置,包括依次连接扫频信号发生器、信号功率放大器和电容耦合传感器，所述电容耦合传感器设置在变压器高压引出线的套管根部外面，还包括主控制器、数据采集装置和设置在变压器中性点套管根部外面的罗氏线圈，所述采集装置分别与扫频信号发生器和罗氏线圈连接，所述主控制器与数据采集装置连接。通过设置电容耦合传感器将扫频信号不接触的注入变压器的绕组中，实现了不改变系统接线、非接触式进行变压器变形检测，对变压器系统无影响，安全性高。根据变压器参数数据的变化设置扫频信号发生器的信号发出信号的时间间隔，既保证了在线检测的可靠性，又提高了的装置的寿命。

Description

一种用于配电变压器绕组在线注入扫频信号的装置

技术领域

本公开涉及变压器检测相关技术领域，具体的说，是涉及一种用于配电变压器绕组在线注入扫频信号的装置。

背景技术

本部分的陈述仅仅是提供了与本公开相关的背景技术信息，并不必然构成在先技术。

电力变压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变。统计显示，变压器的短路故障是主要的故障，这类故障往往会造成变压绕组不同程度的变形和绝缘破坏,因此绕组已经成为威胁电力系统稳定运行的最主要原因之一，绕组变形检测对预防变压器绕组损坏具有重要作用，如何有效检测线圈类设备绕组的故障,跟踪绕组重变形之前做出预警,更好的抵御短路电流及其产生绕组故障检测中亟需解决的技术问题。

近年来,绕组故障的在线检测越来越受到国内外专家学者的关注,频响法是一种比较常见的方法，频响法是在频率较高时，绕组可以被等效为由电阻、电感和电容等分布参数组成的线性无源二端口网路，网络对应的传递函数与网络中的各参数密切相关，传递函数决定了注入信号和输出信号(响应信号)的对应关系，当绕组发生变形，分布参数发生变化，从而传递函数也发生变化，通过检测注入信号和输出信号的可以判断传递函数是否发生了变化，从而确定绕组变化。现有大多数采用离线测量，判断结果不准确。在线测量中许多方法通过套管末屏或端头注入信号获取频响曲线用以在线检测绕组故障,但是这种与系统接触式注入信号检测的方法,会对系统的正常运行造成不可预计的风险,同时由于此类方法在现场安装检测装置并不方便,故这种与系统接触式测量的装置很难实现挂网运行。

发明内容

本公开为了解决上述问题，提出了一种用于配电变压器绕组在线注入扫频信号的装置，通过设置电容耦合传感器将扫频信号不接触的注入变压器的绕组中，实现了不改变系统接线、非接触式进行变压器变形检测，提高了检测的准确性，并且对变压器系统无影响，安全性高。同时根据采集变压器的工作参数，根据变压器参数数据的变化设置扫频信号发生器的信号发出信号的时间间隔，在检测参数信号异常时，增加检测的次数，参数信号正常时减少检测次数，既保证了在线检测的可靠性，又提高了的装置的寿命。

为了实现上述目的，本公开采用如下技术方案：

一个或多个实施例提供了一种用于配电变压器绕组在线注入扫频信号的装置,包括依次连接扫频信号发生器、信号功率放大器和电容耦合传感器，所述电容耦合传感器设置在变压器高压引出线的套管根部外面，还包括主控制器、数据采集装置和设置在变压器中性点套管根部外面的罗氏线圈，所述数据采集装置分别与扫频信号发生器和罗氏线圈连接，所述主控制器与数据采集装置连接。

进一步地，所述扫频信号发生器为压控振荡器。

进一步地，所述电容耦合传感器的结构包括接口部分和传感器本体部分，所述接口部分与信号功率放大器连接，所述传感器本体部分内部设置金属电极，设置在套管根部外面接近法兰的位置。

进一步地，所述传感器本体部分包括金属电极和包覆在金属电极外面的绝缘层，所述传感器本体部分为圆环状或者由软质材料构成。

进一步地，所述金属电极材质为磷青铜。

进一步地，所述传感器本体部分可移动设置连接件，设置在传感器本体两端。

进一步地，连接件的具体结构可以为在传感器本体两端设置的卡扣和卡接件，所述卡扣或/和卡接件可移动设置在传感器本体的两端。

进一步地，所述金属电极的宽度为9-35mm。

进一步地，数据采集装置还采集变压器工作的电参数，主控制器根据采集的电参数与历史信号比较，检测的电信号在正常范围内，增大扫频信号发生器发出信号的时间间隔；当发现异常突变信号，缩小扫频信号发生器发出信号的时间间隔，使得检测的频率提高。

进一步地，电参数包括变压器的三相电压、三相电流、三相功率、三相无功功率、三相不平衡电流、功率因数、谐波或/和电量。

与现有技术相比，本公开的有益效果为：

(1)本公开通过设置电容耦合传感器将扫频信号不接触的注入变压器的绕组中，实现了不改变系统接线、非接触式进行变压器变形检测，对变压器系统无影响，安全性高。

(2)本公开根据采集变压器的工作参数，根据变压器参数数据的变化设置扫频信号发生器的信号发出信号的时间间隔，在检测参数信号异常时，增加检测的次数，参数信号正常时减少检测次数，既保证了在线检测的可靠性，又提高了的装置的寿命。

附图说明

构成本公开的一部分的说明书附图用来提供对本公开的进一步理解，本公开的示意性实施例及其说明用于解释本公开，并不构成对本公开的限定。

图1是根据一个或多个实施方式的装置的框图；

其中：1、电容耦合传感器，2、套管，3、罗氏线圈。

具体实施方式：

下面结合附图与实施例对本公开作进一步说明。

应该指出，以下详细说明都是示例性的，旨在对本公开提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本公开所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本公开的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。需要说明的是，在不冲突的情况下，本公开中的各个实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将结合附图对实施例进行详细描述。

在一个或多个实施方式中公开的技术方案中，如图1所示，一种用于配电变压器绕组在线注入扫频信号的装置,包括依次连接扫频信号发生器、信号功率放大器和电容耦合传感器1，所述电容耦合传感器1设置在变压器高压引出线的套管2根部外面，还包括主控制器、数据采集装置和设置在变压器中性点套管2根部外面的罗氏线圈3，所述数据采集装置分别与扫频信号发生器和罗氏线圈3连接，所述主控制器与数据采集装置连接。数据采集装置连接扫频信号发生器用于检测发出的扫频信号，数据采集装置连接罗氏线圈3用于采集与注入的扫频信号的对应的响应信号。主控制器根据采集装置采集的扫频信号和响应信号判断变压器绕组是否发生了变形。

扫频信号发生器，用于提供频率按一定规律变化的扫频信号，可以为压控振荡器；

信号功率放大器用于将扫频信号的幅值放大至设定的范围，可以设置扫频信号的幅值在几百伏特，避免由于过低的信噪比使信号湮没在噪声之中。

电容耦合传感器1，设置在在变压器高压引出线的套管根部外面，可以设置在接近法兰的位置，与绕组内的金属导杆以及之间的绝缘层形成耦合电容。所述电容耦合传感器1的结构包括接口部分和传感器本体部分，所述接口部分与信号功率放大器连接，所述传感器本体部分内部设置金属电极，设置在套管根部外面接近法兰的位置。设置在所述传感器本体部分包括金属电极和包覆在金属电极外面的绝缘层，所述传感器本体部分可以为圆环状或者为软质材料构成，在使用时将传感器本体缠绕在套管根部外面。如可以通过绑带直接固定。通过设置电容耦合传感器1将扫频信号不接触的注入变压器的绕组中，实现了不改变系统接线、非接触式进行变压器变形检测，对变压器系统无影响，安全性高。

作为进一步的改进，所述传感器本体部分可移动设置连接件，设置在传感器本体两端，用于改变传感器本体安装后的内径。可移动的设置可以为卡扣连接、螺纹连接。用于将传感器本体部分设置在套管根部外面。连接件的具体结构可以为在传感器本体两端设置的卡扣和卡接件，所述卡扣或/和卡接件可移动设置在传感器本体的两端。所述金属电极的宽度可以根据实际需要进行设置，对于多数变压器的套管，其宽度可以设置为9-35mm。

罗氏线圈3设置在中性点罗氏线圈3中性点套管根部外面，用于响应信号的测量。罗氏线圈3又叫电流测量线圈、微分电流传感器，是一个均匀缠绕在非铁磁性材料上的环形线圈。输出信号是电流对时间的微分。通过一个对输出的电压信号进行积分的电路，就可以真实还原输入电流。不含铁磁性材料，无磁滞效应，几乎为零的相位误差；无磁饱和现象，因而测量范围可从数安培到数百千安的电流；结构简单，并且和被测电流之间没有直接的电路联系；响应频带宽0.1Hz-1MHz。与带铁芯的传统互感器相比，罗氏线圈3具有测量范围宽，精度高，稳定可靠，响应频带宽，同时具有测量和继电保护功能，体积小、重量轻、安全且符合环保要求。

数据采集装置还可以用于采集变压器工作的电参数，可以连接现有的变压器监控系统，采集变压器工作的电参数包括采集变压器的三相电压、三相电流、三相功率(负荷)、三相无功功率、三相不平衡电流、功率因数、谐波以及电量等参数，主控制器根据采集的电参数与历史信号比较，检测的电信号在正常范围内，增大扫频信号发生器发出信号的时间间隔；当发现突变信号时，如检测到了电流信号故障，控制扫频信号发生器发出信号的时间间隔，使得时间间隔变小，使得检测的频率提高。

以上所述仅为本公开的优选实施例而已，并不用于限制本公开，对于本领域的技术人员来说，本公开可以有各种更改和变化。凡在本公开的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本公开的保护范围之内。

上述虽然结合附图对本公开的具体实施方式进行了描述，但并非对本公开保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本公开的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本公开的保护范围以内。

Claims (10)

1.一种用于配电变压器绕组在线注入扫频信号的装置,其特征是：包括依次连接扫频信号发生器、信号功率放大器和电容耦合传感器，所述电容耦合传感器设置在变压器高压引出线的套管根部外面，还包括主控制器、数据采集装置和设置在变压器中性点套管根部外面的罗氏线圈，所述数据采集装置分别与扫频信号发生器和罗氏线圈连接，所述主控制器与数据采集装置连接。

2.如权利要求1所述的一种用于配电变压器绕组在线注入扫频信号的装置，其特征是：所述扫频信号发生器为压控振荡器。

3.如权利要求1所述的一种用于配电变压器绕组在线注入扫频信号的装置，其特征是：所述电容耦合传感器的结构包括接口部分和传感器本体部分，所述接口部分与信号功率放大器连接，所述传感器本体部分内部设置金属电极，设置在套管根部外面接近法兰的位置。

4.如权利要求3所述的一种用于配电变压器绕组在线注入扫频信号的装置，其特征是：设置在所述传感器本体部分包括金属电极和包覆在金属电极外面的绝缘层，所述传感器本体部分为圆环状或者为软质材料构成。

5.如权利要求3所述的一种用于配电变压器绕组在线注入扫频信号的装置，其特征是：所述金属电极材质为磷青铜。

6.如权利要求3所述的一种用于配电变压器绕组在线注入扫频信号的装置，其特征是：所述传感器本体部分可移动设置连接件，设置在传感器本体两端。

7.如权利要求6所述的一种用于配电变压器绕组在线注入扫频信号的装置，其特征是：连接件的具体结构可以为在传感器本体两端设置的卡扣和卡接件，所述卡扣或/和卡接件可移动设置在传感器本体的两端。

8.如权利要求6所述的一种用于配电变压器绕组在线注入扫频信号的装置，其特征是：所述金属电极的宽度为9-35mm。

9.如权利要求1所述的一种用于配电变压器绕组在线注入扫频信号的装置，其特征是：数据采集装置还采集变压器工作的电参数，主控制器根据采集的电参数与历史信号比较，检测的电信号在正常范围内，增大扫频信号发生器发出信号的时间间隔；当发现异常突变信号，缩小扫频信号发生器发出信号的时间间隔，使得检测的频率提高。

10.如权利要求9所述的一种用于配电变压器绕组在线注入扫频信号的装置，其特征是：电参数包括变压器的三相电压、三相电流、三相功率、三相无功功率、三相不平衡电流、功率因数、谐波或/和电量。