CN110244127B - 一种变压器的扫频阻抗测试装置及方法 - Google Patents

Abstract

本申请实施例公开了一种变压器的扫频阻抗测试装置及方法，包括：频率采集器、频率控制开关以及陷波器；频率采集器用于采集扫频源输出的频率信号的频率，并将采集到的频率信息发送给频率控制开关；频率控制开关用于接收频率采集器采集到的频率信息，并根据频率信息对陷波器进行闭锁和打开操作；陷波器用于滤除测试信号中的工频干扰信号，并将滤除工频干扰信号的测试信号输入数据采集卡，测试信号包括扫频源输出的信号以及从变压器输出的包括工频干扰信号的检测信号。本申请解决了现有技术中电力变压器现场工频耦合干扰会影响阻抗测量的准确性的问题。

Description

一种变压器的扫频阻抗测试装置及方法

技术领域

本申请涉及变压器阻抗测试技术领域，尤其涉及一种变压器的扫频阻抗测试装置及方法。

背景技术

变压器是电力系统中主要的电气设备，其正常运行对电力系统的安全生产和可靠性意义重大。据统计，约25％的变压器故障由绕组变形引起，目前常用的绕组变形检测方法有频率响应分析法和电抗法。

频率响应分析法通过检测变压器各个绕组在1kHz-1MHz频率的幅频响应特性，并对检测结果进行纵向、横向或综合比较，根据幅频响应特性的差异，判断变压器可能发生的绕组变形。电抗法是在较低的工频电压下测量变压器各个绕组的短路阻抗，并与出厂值或铭牌值进行比较，判断变压器可能发生的绕组变形。频率响应分析法无法检测变压器工频条件下的绕组状态；电抗法检测工频下的短路电抗，但对绕组的轻微变形不够灵敏。

但由于电力变压器工作环境的特殊性，工作现场存在大量的带工频信号的电磁干扰，工频干扰通过变压器套管、线圈的耦合使得被测变压器从无源线型网络变成有源网络，电力变压器现场工频耦合干扰会影响阻抗测量的准确性，因此，如何去除测量信号中的工频耦合干扰是本方案要解决的问题。

发明内容

本申请实施例提供了一种变压器的扫频阻抗测试装置及方法，解决了现有技术中电力变压器现场工频耦合干扰会影响阻抗测量的准确性的问题。

有鉴于此，本申请第一方面提供了一种变压器的扫频阻抗测试装置，所述装置包括：数据采集卡、变压器、与变压器相连的扫频源，频率采集器、频率控制开关以及陷波器；

所述频率采集器用于采集扫频源输出的频率信号的频率，并将采集到的频率信息发送给频率控制开关；

所述频率控制开关用于接收所述频率采集器采集到的频率信息，并根据所述频率信息对陷波器进行闭锁和打开操作；

所述陷波器用于滤除测试信号中的工频干扰信号，并将所述滤除工频干扰信号的测试信号输入所述数据采集卡，所述的测试信号包括扫频源输出的信号以及从变压器输出的包括工频干扰信号的检测信号。

优选地，还包括功率放大器，所述功率放大器用于放大所述扫频源输出的信号。

优选地，还包括数据处理设备，所述数据处理设备用于处理数据采集卡从所述陷波器采集到的数据，并分析变压器运行状况。

优选地，所述陷波器包括带阻滤波器，所述带阻滤波器同于滤除所述变压器输出信号中的工频信号。

优选地，所述陷波器为二阶有源带阻滤波器。

优选地，所述陷波器还包括比例运算电路，所述比例运算电路用于对输入到所述陷波器的信号进行比例变换。

本申请第二方面提供一种变压器的扫频阻抗测试方法，所述方法包括：所述频率控制开关接收所述频率采集器采集到的频率信息；

若所述频率信息的频率为49.5Hz～50.5Hz时，所述频率控制开关闭锁陷波器，使所述测试信号经过频率控制开关输入至数据采集卡；

否则，所述频率控制开关处于打开状态，使得所述滤除工频干扰信号的测试信号由所述陷波器输入至所述数据采集卡。

优选地，所述扫频源输出的信号为10Hz-1MHz的正弦电压小信号。

优选地，所述扫频源输出的信号经过功率放大器放大，放大后信号的最大电压值不低于20V，最大电流值不低于1A。

优选地，在所述滤除工频干扰信号的测试信号由所述陷波器输入至所述数据采集卡之后还包括：

所述数据采集卡将采集到的测试信号数据输入到数据处理设备，所述数据处理设备根据所述测试信号数据分析计算变压器状况。

从以上技术方案可以看出，本申请提出了一种变压器的扫频阻抗测试装置，所述装置包括：数据采集卡、变压器、与变压器相连的扫频源，频率采集器、频率控制开关以及陷波器；所述频率采集器用于采集扫频源输出的频率信号的频率，并将采集到的频率信息发送给频率控制开关；所述频率控制开关用于接收所述频率采集器采集到的频率信息，并根据所述频率信息对陷波器进行闭锁和打开操作；所述陷波器用于滤除测试信号中的工频干扰信号，并将所述滤除工频干扰信号的测试信号输入所述数据采集卡，所述的测试信号包括扫频源输出的信号以及从变压器输出的包括工频干扰信号的检测信号。

本申请提供的一种变压器的扫频阻抗测试装置及方法，通过采用陷波器滤除工频耦合干扰信号，电力变压器现场工频耦合干扰会影响阻抗测量的准确性的问题，并且为了保证采集信号的完整性，频率采集器将从扫频源采集到的的信号发送给频率控制开关，通过频率开关控制陷波器闭锁，从而避免了从扫频源输出的工频测试信号被滤除。

附图说明

图1为本申请提供的一种变压器的扫频阻抗测试装置的一个实施例的结构图；

图2为本申请提供的一种变压器的扫频阻抗测试装置的另一个实施例的结构图；

图3为本申请提供的一种变压器的扫频阻抗测试装置的一个实施例的方法流程图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

请参阅图1，图1为本申请提供的一种变压器的扫频阻抗测试装置的一个实施例的结构示意图，如图1所示，图1中包括：数据采集卡101、变压器102、与变压器相连的扫频源103、频率采集器104、频率控制开关105以及陷波器106；频率采集器104用于采集扫频源103输出的频率信号的频率，并将采集到的频率信息发送给频率控制开关105；频率控制开关105用于接收频率采集器104采集到的频率信息，并根据频率信息对陷波器106进行闭锁和打开操作；陷波器106用于滤除测试信号中的工频干扰信号，并将滤除工频干扰信号的测试信号输入数据采集卡101，测试信号包括扫频源103输出的信号以及从变压器输出的包括工频干扰信号的检测信号。

需要说明的是，在具体的工作过程中，为实现对变压器阻抗的采集，首先需要从扫频源103输出测试信号，输入到待测变压器102，变压器102将包括工频干扰信号的测试信号输入到陷波器103中，陷波器103用于滤除测试信号中的工频干扰信号；另外，由于滤除掉工频干扰信号的测试信号会造成测试信号缺失，因此，为了保证测试信号准确的相位特性，需要保证输入到数据采集卡101中的信号完整，本实施例采用频率采集器104实时采集扫频源103输出信号的频率，并将采集到信号的频率信息传输给频率控制开关105，当扫频源103输出信号的频率为49.5Hz～50.5Hz的工频时，频率控制开关105处于闭合状态，即扫频源输出的测试信号能直接从频率控制开关105输入至数据采集卡101，即保证了输入到数据采集卡101中的信号完整。

本申请提供的一种变压器的扫频阻抗测试装置及方法，通过采用陷波器滤除工频耦合干扰信号，电力变压器现场工频耦合干扰会影响阻抗测量的准确性的问题，并且为了保证采集信号的完整性，频率采集器将从扫频源采集到的的信号发送给频率控制开关，通过频率开关控制陷波器闭锁，从而避免了从扫频源输出的工频测试信号被滤除。

为了便于理解，请参阅图2，图2为本申请提供的一种变压器的扫频阻抗测试装置的结构示意图，如图2所示，具体包括：数据采集卡201、变压器202、与变压器相连的扫频源203、频率采集器204、频率控制开关205以及陷波器206；频率采集器204用于采集扫频源203输出的频率信号的频率，并将采集到的频率信息发送给频率控制开关205；频率控制开关205用于接收频率采集器204采集到的频率信息，并根据频率信息对陷波器206进行闭锁和打开操作；陷波器206用于滤除测试信号中的工频干扰信号，并将滤除工频干扰信号的测试信号输入数据采集卡201，测试信号包括扫频源203输出的信号以及从变压器输出的包括工频干扰信号的检测信号。

需要说明的是，在具体的工作过程中，为实现对变压器阻抗的采集，首先需要从扫频源203输出测试信号，输入到待测变压器202，变压器202将包括工频干扰信号的测试信号输入到陷波器203中，陷波器203用于滤除测试信号中的干扰信号；另外，由于滤除掉工频干扰信号的测试信号会造成测试信号缺失，因此，为了保证测试信号准确的相位特性，需要保证输入到数据采集卡201中的信号完整，本实施例采用频率采集器204实时采集扫频源203输出信号的频率，并将采集到信号的频率信息传输给频率控制开关205，当扫频源203输出信号的频率为工频时，频率控制开关205处于闭合态，即扫频源输出的测试信号能直接从频率控制开关205输入至数据采集卡201，即保证了输入到数据采集卡201中的信号完整。

进一步的，测试装置中还包括功率放大器207，功率放大器用于放大所述扫频源输出的信号。

需要说明的是，一般而言，扫频源203输出的信号比较小，在具体实施例中扫频源203输出的信号为10Hz-1MHz的正弦电压小信号，然而为了在滤除掉干扰信号的同时保证采集信号的完整性，使得输入到陷波器203的信号远大于干扰信号，因此，设置与扫频源203相连的功率放大器207，使得输入到陷波器206的信号最大电压值要求不低于20V，输出最大电流要求不低于1A。

进一步的，测试装置中还包括数据处理设备208；数据处理设备208用于处理数据采集卡201从所述陷波器206采集到的数据，并分析变压器202运行状况。

需要说明的是，数据采集卡201将采集的信号输入到数据处理设备208中进行分析和计算，计算出变压器202的阻抗，从而判断变压器绕组是否变形。

进一步的，陷波器206还包括带阻滤波器2061；带阻滤波器2061用于滤除所述变压器输出信号中的工频信号。

进一步的，陷波器206为二阶有源带阻滤波器，需要说明的是，一般而言，陷波器206为带阻变压器用于滤除信号中的特定频率，在一种实施例中采用二阶有源带阻滤波器具有更加良好的性能。

进一步的，陷波器206还包括比例运算电路2062；比例运算电路2062用于对输入到所述陷波器206的信号进行比例变换。

需要说明的是，当测试信号输入陷波器206时，陷波器206内部还包括比例变换电路2062，用于将信号进行比例变换，使得输入陷波器206内的信号更加安全。

为了便于理解，请参阅图3，图3为本申请提供的一种变压器的扫频阻抗测试方法的流程图，如图3所示，包括：

频率控制开关接收频率采集器采集到的频率信息；若频率信息的频率为49.5Hz～50.5Hz时，频率控制开关闭锁陷波器，使测试信号经过频率控制开关输入至数据采集卡；否则，频率控制开关处于打开状态，使得滤除工频干扰信号的测试信号由陷波器输入至数据采集卡。

需要说明的是，为实现对变压器阻抗的采集，首先需要从扫频源输出测试信号，输入到待测变压器，变压器将包括工频干扰信号的测试信号输入到陷波器中，陷波器用于滤除测试信号中的工频干扰信号；另外，由于滤除掉工频干扰信号的测试信号会造成测试信号缺失，因此，为了保证测试信号准确的相位特性，需要保证输入到数据采集卡中的信号完整，本实施例采用频率采集器实时采集扫频源输出信号的频率，并将采集到信号的频率信息传输给频率控制开关，当扫频源输出信号的频率为49.5Hz～50.5Hz的工频时，频率控制开关处于闭合状态，即扫频源输出的测试信号能直接从频率控制开关输入至数据采集卡，即保证了输入到数据采集卡中的信号完整。

本申请提供的一种变压器的扫频阻抗测试装置及方法，通过采用陷波器滤除工频耦合干扰信号，电力变压器现场工频耦合干扰会影响阻抗测量的准确性的问题，并且为了保证采集信号的完整性，频率采集器将从扫频源采集到的的信号发送给频率控制开关，通过频率开关控制陷波器闭锁，从而避免了从扫频源输出的工频测试信号被滤除。

本申请提供的一种变压器的扫频阻抗测试方法的另外一个实施例包括：

频率控制开关接收频率采集器采集到的频率信息；若频率信息的频率为49.5Hz～50.5Hz时，频率控制开关闭锁陷波器，使测试信号经过频率控制开关输入至数据采集卡；否则，频率控制开关处于打开状态，使得滤除工频干扰信号的测试信号由陷波器输入至数据采集卡。

需要说明的是，为实现对变压器阻抗的采集，首先需要从扫频源输出测试信号，输入到待测变压器，变压器将包括工频干扰信号的测试信号输入到陷波器中，陷波器用于滤除测试信号中的工频干扰信号；另外，由于滤除掉工频干扰信号的测试信号会造成测试信号缺失，因此，为了保证测试信号准确的相位特性，需要保证输入到数据采集卡中的信号完整，本实施例采用频率采集器实时采集扫频源输出信号的频率，并将采集到信号的频率信息传输给频率控制开关，当扫频源输出信号的频率为49.5Hz～50.5Hz的工频时，频率控制开关处于闭合状态，即扫频源输出的测试信号能直接从频率控制开关输入至数据采集卡，即保证了输入到数据采集卡中的信号完整。

进一步的，扫频源输出的信号为10Hz-1MHz的正弦电压小信号。

进一步的，扫频源输出的信号经过功率放大器放大，放大后信号的最大电压值不低于20V，最大电流值不低于1A。

需要说明的是，为了在滤除掉干扰信号的同时保证采集信号的完整性，使得输入到陷波器的信号远大于干扰信号，因此，设置与扫频源相连的功率放大器，使得输入到陷波器的信号最大电压值要求不低于20V，输出最大电流要求不低于1A。

进一步的，在滤除工频干扰信号的测试信号由陷波器输入至数据采集卡之后还包括：

数据采集卡将采集到的测试信号数据输入到数据处理设备，数据处理设备根据所述测试信号数据分析计算变压器状况。

所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的系统，装置和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。

本申请的说明书及上述附图中的术语“第一”、“第二”、“第三”、“第四”等(如果存在)是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施例例如能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

应当理解，在本申请中，“至少一个(项)”是指一个或者多个，“多个”是指两个或两个以上。“和/或”，用于描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，“A和/或B”可以表示：只存在A，只存在B以及同时存在A和B三种情况，其中A，B可以是单数或者复数。字符“/”一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。“以下至少一项(个)”或其类似表达，是指这些项中的任意组合，包括单项(个)或复数项(个)的任意组合。例如，a，b或c中的至少一项(个)，可以表示：a，b，c，“a和b”，“a和c”，“b和c”，或“a和b和c”，其中a，b，c可以是单个，也可以是多个。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的系统，装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。

所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。

另外，在本申请各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。

所述集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本申请的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本申请各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(英文全称：Read-OnlyMemory，英文缩写：ROM)、随机存取存储器(英文全称：Random Access Memory，英文缩写：RAM)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

以上所述，以上实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种变压器的扫频阻抗测试装置，包括数据采集卡、变压器以及与变压器相连的扫频源，其特征在于，还包括：频率采集器、频率控制开关以及陷波器；

所述频率采集器用于采集扫频源输出的频率信号的频率，并将采集到的频率信息发送给频率控制开关；

所述频率控制开关用于接收所述频率采集器采集到的频率信息，并根据所述频率信息对陷波器进行闭锁和打开操作；

所述陷波器用于滤除测试信号中的工频干扰信号，并将所述滤除工频干扰信号的测试信号输入所述数据采集卡，所述的测试信号包括扫频源输出的信号以及从变压器输出的包括工频干扰信号的检测信号。

2.根据权利要求1所述的一种变压器的扫频阻抗测试装置，其特征在于，还包括功率放大器；

所述功率放大器用于放大所述扫频源输出的信号。

3.根据权利要求1所述的一种变压器的扫频阻抗测试装置，其特征在于，还包括数据处理设备；

所述数据处理设备用于处理数据采集卡从所述陷波器采集到的数据，并分析变压器运行状况。

4.根据权利要求1所述的一种变压器的扫频阻抗测试装置，其特征在于，所述陷波器包括带阻滤波器；

所述带阻滤波器用于滤除所述变压器输出信号中的工频信号。

5.根据权利要求4所述的一种变压器的扫频阻抗测试装置，其特征在于，所述陷波器为二阶有源带阻滤波器。

6.根据权利要求4所述的一种变压器的扫频阻抗测试装置，其特征在于，所述陷波器还包括比例运算电路；

所述比例运算电路用于对输入到所述陷波器的信号进行比例变换。

7.一种变压器的扫频阻抗测试方法，所述方法基于权利要求1-6任一项所述的装置实现，其特征在于，包括：

所述频率控制开关接收所述频率采集器采集到的频率信息；

若所述频率信息的频率为49.5Hz～50.5Hz时，所述频率控制开关闭锁陷波器，使所述测试信号经过频率控制开关输入至数据采集卡；

否则，所述频率控制开关处于打开状态，使得所述滤除工频干扰信号的测试信号由所述陷波器输入至所述数据采集卡。

8.根据权利要求7所述的一种变压器的扫频阻抗测试方法，其特征在于，所述扫频源输出的信号为10Hz-1MHz的正弦电压小信号。

9.根据权利要求7所述的一种变压器的扫频阻抗测试方法，其特征在于，所述扫频源输出的信号经过功率放大器放大，放大后信号的最大电压值不低于20V，最大电流值不低于1A。

10.根据权利要求7所述的一种变压器的扫频阻抗测试方法，其特征在于，在所述滤除工频干扰信号的测试信号由所述陷波器输入至所述数据采集卡之后还包括：

所述数据采集卡将采集到的测试信号数据输入到数据处理设备，所述数据处理设备根据所述测试信号数据分析计算变压器状况。

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