CN110456160B - 超高压三相变压器直流电阻测试方法及测试装置 - Google Patents

超高压三相变压器直流电阻测试方法及测试装置 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种超高压三相变压器直流电阻测试方法及测试装置，测试方法基于测试装置实现直流电阻测试；所述测试装置包括通过测试线连接在母线上的测试仪主机和连接在变压器被测绕组上的无线电压采集单元，测试仪主机和无线电压采集单元通过无线通信模块进行通信；所述测试方法是通过测试仪主机依次向其中两相母线输出恒定电流，通过设置在变压器各个绕组上的无线电压采集模块分别采集每相绕组的电压值并以无线的方式回传到测试仪主机，测试仪主机再根据输出的电流和以及回传的电压计算出变压器三相绕组的直流电阻。本发明操作简单方便，可以精确的测量三相变压器绕组的直流电阻，不存在引入误差。

Description

超高压三相变压器直流电阻测试方法及测试装置
技术领域
本发明涉及电气测量技术领域，特别是一种超高压三相变压器直流电阻测试方法及测试装置。
背景技术
目前市场上存在大量单相直流电阻测试仪和三相直流电阻测试仪，但是由三个单相变压器组成的三相系统联接母线状态下无法测量绕组直流电阻，存在着以下几个问题：1)对于大型变压器，接线端子与母线可靠的连接在一起，母线的长度较长，直接带母线测量会存在很大的误差，无法满足测量要求；2)使用传统的直流电阻测量仪，需要将绕组与母线断开，由于母线电压等级较高，断开母线的难度和工作量很大，必须使用吊车等大型机械设备并且有多人协助才能完成，常态下母线与变压器接线端子需要可靠连接，经常操作也容易导致安全隐患；3)传统变压器在断开与母线连接的情况下，可以准确测量，但是每个绕组都需要单独测量，理想情况下要至少进行三次测量，工作量加大，工作效率低。
发明内容
本发明需要解决的技术问题是提供一种超高压三相变压器直流电阻测试方法及测试装置，可以精确测量直流电阻，无需重复接线，提高工作效率。
为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案如下。
超高压三相变压器直流电阻测试装置，包括通过测试线连接在母线上用于给变压器绕组施加恒定电流的测试仪主机和连接在变压器被测绕组上用于采集变压器绕组的电压的无线电压采集单元，测试仪主机和无线电压采集单元通过无线通信模块进行通信。
上述超高压三相变压器直流电阻测试装置，所述测试仪主机包括用于给变压器绕组提供恒定电流的恒流电路、用于与无线电压采集单元进行无线通讯的主机2.4G无线通信模块、用于进行数据处理的主机微控制器和用于显示数据信息的液晶显示器，恒流电路和主机2.4G无线通信模块的输出端分别连接主机微控制器的输入端，主机微控制器的输出端连接液晶显示器的输出端。
上述超高压三相变压器直流电阻测试装置，所述测试仪主机还包括用于给测试仪主机提供电源的电源模块、用于将电流信号转换成数字信号的AD转换器和用于转换连接母线的换相装置，电源模块的输出端连接恒流电路的输入端，恒流电路的输出端分别连接AD转换器的输入端和换相装置的输入端，AD转换器的输出端连接微控制器的输入主机微控制器的输出端连接换相装置的受控端端，换相装置上设置有用于连接母线的电流输出端子。
超高压三相变压器直流电阻测试装置，所述换相装置包括由若干个继电器组成的继电器阵列，继电器阵列的输入端连接恒流电路的输出端，继电器阵列的输出端连接有电流输出端子，继电器阵列的受控端连接主机微控制器的输出端。
上述超高压三相变压器直流电阻测试装置，所述无线电压采集单元包括用于通过电压采集端子采集变压器绕组电压的电压调理电路、用于将采集的信号进行数据处理的采集微控制器和用于与测试仪主机进行无线数据通信的采集2.4G无线通信模块，电压调理电路的输出端连接采集微控制器的输入端，采集微控制器的输出端连接采集2.4G无线通信模块的输入端。
上述超高压三相变压器直流电阻测试装置，所述无线电压采集单元还包括用于将采集的电压信号进行转换成数字信号的AD转换器和用于提供电源的锂电池，锂电池的输出端分别连接AD转换器和采集微控制器的电源输入端，电压调理电路的输出端连接AD转换器的输入端，AD转换器的输出端连接采集微控制器的输入端。
上述超高压三相变压器直流电阻测试装置的测试方法，该测试方法基于超高压三相变压器测试装置实现直流电阻的测试，首先通过测试仪主机依次向其中两相母线输出恒定电流，通过设置在变压器各个绕组上的无线电压采集模块分别采集每相绕组的电压值并以无线的方式回传到测试仪主机，测试仪主机再根据输出的电流和以及回传的电压计算出变压器三相绕组的直流电阻。
上述超高压三相变压器直流电阻测试方法，该测试方法具体包括以下步骤：
A.设定变压器绕组的三相直流电阻分别为Ra、Rb、Rc；
B.通过测试仪主机向A相母线和B相母线施加电流IAB，通过设置在变压器各个绕组上的无线电压采集单元分别采集对应绕组的电压Uax1、Uby1、Ucz1；可得第一组公式：
Figure BDA0002172064300000031
Figure BDA0002172064300000032
通过测试仪主机向B相母线和C相母线施加电流IBC，再通过无线电压采集单元分别采集相应绕组的电压Uax2、Uby2、Ucz2；可得第二组公式：
Figure BDA0002172064300000033
Figure BDA0002172064300000034
通过测试仪主机向C相母线和A相母线施加电流ICA，再通过无线电压采集单元分别采集相应绕组的电压Uax3、Uby3、Ucz3；可得第三组公式：
Figure BDA0002172064300000041
Figure BDA0002172064300000042
C.任选步骤B中获得的其中两组公式进行计算，即可获得三相变压器的直流电阻值Ra、Rb、Rc；最后，通过另一组公式对计算获得的直流电阻进行验证。
由于采用了以上技术方案，本发明所取得技术进步如下。
本发明电压采集单元可以直接悬挂在接线端子上，测试仪主机直接连接到母线上，无需重复接线，操作简单方便，还可以精确的测量三相变压器绕组的直流电阻，不存在引入误差，提高了工作效率。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为本发明所述的测试主机的结构框图；
图3为本发明所述的电压采样单元的结构框图；
图4为本发明所述的恒流电路的电路图；
图5为本发明所述的电压调理电路的电路图。
具体实施方式
下面将结合附图和具体实施例对本发明进行进一步详细说明。
一种超高压三相变压器直流电阻测试装置，其结构如图1所示，包括测试仪主机和无线电压采集单元，测试仪主机通过测试线连接在母线上，用来给变压器绕组施加恒定电流，无线电压采集单元连接在电压器被测绕组上，用来采集变压器绕组的电压，测试仪主机与无线电压采集单元通过无线通信模块进行无线通信。
测试仪主机的结构框图如图2所示，包括电源模块、恒流电路、换相装置、AD转换器、主机微控制器、液晶显示器和主机2.4G无线通信模块。电源模块用来给测试仪主机提供电源，恒流电路用来给变压器绕组提供恒定电流，换相装置用来转换连接的母线，AD转换器用来将电流信号转换为数字信号，主机微控制器用来处理信号，液晶显示器用来显示数据信息，主机2.4G无线通信模块用来与无线电压采集单元进行无线通信。电源模块的输出端连接恒流电路的输入端，恒流电路的输出端连接AD转换器的输入端，AD转换器和主机2.4G无线通信模块的输出端分别连接主机微控制器的输入端，主机微控制器的输出端连接液晶显示器的输入端，换相装置上设置有电流输出端子，用来连接母线，换相装置的输入端连接恒流电路的输出端，恒流装置的受控端连接主机微控制器的输出端。换相装置包括由若干个继电器组成的继电器阵列，继电器阵列的输入端连接恒流电路的输出端，继电器阵列的输出端连接有电流输出端子，继电器阵列的受控端连接主机微控制器的输出端，主机微控制器控制继电器的开合，使得电流可以加在任意两相母线间，从而实现连接母线的转换。本发明中所用的电源模块和主机2.4G无线通信模块是成熟产品，可从市场上购买，与主机微控制器的连接根据说明书上的管脚示意图连接即可；恒流电路的电路图如图4所示。
测试仪主机的电流输出端子通过测试线连接在A、B、C三根母线上，恒流电路通过电流输出端子来输出恒定电流，主机微控制器控制换相装置来改变电流输出端子连接的两根母线，分别给变压器每相绕组提供恒定电流，AD转换器将给定的电流信号转换成数字信号传送给主机微控制器，主机微控制器将无线电压采集单元采集的电压信号与给定的电流信号进行处理后，得出变压器绕组的直流电阻，并通过液晶显示器显示出来，操作人员可直观的得到结果。
无线电压采集单元的结构框图如图3所示，包括锂电池、电压调理电路、AD转换器、采集微控制器和采集2.4G无线通信模块。锂电池用来提供电源，电压调理电路用来采集变压器绕组电压，AD转换器用来将采集的电压信号转换成数据信号，采集微控制器用来将采集的信号进行数据处理，采集2.4G无线通信模块用来与测试仪主机进行无线数据通信。锂电池的输出端分别连接AD转换器和采集微控制器的电源输入端，电压调理电路的输出端连接AD转换器的输入端，AD转换器的输出端连接采集微控制器的输入端，采集微控制器的输出端连接采集2.4G无线通信模块的输入端，电压调理电路通过电压采集端子采集变压器绕组的电压。电压信号经过电压调理电路进入AD转换器，将模拟信号转换成数字信号传入采集微控制器，采集微控制器通过采集2.4G无线通信模块将电压信号传送给测试仪主机。本发明中所使用的采集2.4G无线通信模块是成熟产品，可从市场上购买，与采集微控制器的连接根据说明书上的管脚示意图连接即可；电压调理电路的电路图如图5所示。
无线电压采集单元设置为三个，分别通过电压采集端子连接在变压器的被测绕组上，测试仪主机通过电流输出端子给变压器绕组提供恒定的电流，测试仪主机依次给变压器绕组加电，在给变压器绕组加电时，无线电压采集单元采集加电变压器绕组的电压，采集的电压通过2.4G无线通信模块传送给测试仪主机进行换算处理，测试仪主机依次对三相变压器绕组进行加电并换算，便可得出三相绕组的精确电阻值。
本发明所述的三相变压器直流电阻的测试方法，基于超高压三相变压器测试装置实现直流电阻的测试，首先通过测试仪主机向其中两相母线输出恒定电流，通过设置在变压器各个绕组上的无线电压采集模块分别采集每相绕组的电压值并以无线的方式回传到测试仪主机，测试仪主机再根据输出的电流和以及回传的电压计算出变压器三相绕组的直流电阻。具体包括以下步骤。
A.设定变压器绕组的三相直流电阻分别为Ra、Rb、Rc。
B.通过母线向变压器绕组施加恒定电流获取计算公式。
第一步，测试仪主机向A相母线和B相母线施加电流，电流大小为：IAB，再通过无线电压采集单元分别采集相应的绕组电压Uax1、Uby1、Ucz1，可以得到第一组公式：
Figure BDA0002172064300000071
Figure BDA0002172064300000072
第二步，测试仪主机向B相母线和C相母线施加电流，电流大小为：IBC，再通过无线电压采集单元分别采集相应的绕组电压Uax2、Uby2、Ucz2，可以得到第二组公式：
Figure BDA0002172064300000073
Figure BDA0002172064300000074
第三步，测试仪主机向C相母线和A相母线施加电流，电流大小为：ICA，再通过无线电压采集单元分别采集相应的绕组电压Uax3、Uby3、Ucz3，可以得到第三组公式：
Figure BDA0002172064300000075
Figure BDA0002172064300000076
上述三次加电过程，每次都可以获得两个等式称为一对，一共可以得到三对方程式，其中，只有Ra、Rb、Rc为未知数，任意两对(4个等式)即可求得Ra、Rb、Rc的值，即任意加电两次即可获得结果。最后，再通过另一组公式计算获得直流电阻的进行验证。

Claims (4)

1.超高压三相变压器直流电阻测试装置，其特征在于：包括通过测试线连接在母线上用于给变压器绕组施加恒定电流的测试仪主机和连接在变压器被测绕组上用于采集变压器绕组的电压的无线电压采集单元，测试仪主机和无线电压采集单元通过无线通信模块进行通信；所述测试仪主机包括用于给变压器绕组提供恒定电流的恒流电路、用于与无线电压采集单元进行无线通讯的主机2.4G无线通信模块、用于进行数据处理的主机微控制器和用于显示数据信息的液晶显示器，恒流电路和主机2.4G无线通信模块的输出端分别连接主机微控制器的输入端，主机微控制器的输出端连接液晶显示器的输出端；所述无线电压采集单元包括用于通过电压采集端子采集变压器绕组电压的电压调理电路、用于将采集的信号进行数据处理的采集微控制器和用于与测试仪主机进行无线数据通信的采集2.4G无线通信模块，电压调理电路的输出端连接采集微控制器的输入端，采集微控制器的输出端连接采集2.4G无线通信模块的输入端；
采用超高压三相变压器测试装置实现直流电阻的测试时，首先通过测试仪主机依次向其中两相母线输出恒定电流，通过设置在变压器各个绕组上的无线电压采集模块分别采集每相绕组的电压值并以无线的方式回传到测试仪主机，测试仪主机再根据输出的电流和以及回传的电压计算出变压器三相绕组的直流电阻；
采用超高压三相变压器测试装置实现直流电阻进行测试的方法具体包括以下步骤：
A.设定变压器绕组的三相直流电阻分别为Ra、Rb、Rc；
B.通过测试仪主机向A相母线和B相母线施加电流IAB，通过设置在变压器各个绕组上的无线电压采集单元分别采集对应绕组的电压Uax1、Uby1、Ucz1；可得第一组公式：
Figure FDA0003228290330000021
Figure FDA0003228290330000022
通过测试仪主机向B相母线和C相母线施加电流IBC，再通过无线电压采集单元分别采集相应绕组的电压Uax2、Uby2、Ucz2；可得第二组公式：
Figure FDA0003228290330000023
Figure FDA0003228290330000024
通过测试仪主机向C相母线和A相母线施加电流ICA，再通过无线电压采集单元分别采集相应绕组的电压Uax3、Uby3、Ucz3；可得第三组公式：
Figure FDA0003228290330000025
Figure FDA0003228290330000026
C.任选步骤B中获得的其中两组公式进行计算，即可获得三相变压器的直流电阻值Ra、Rb、Rc；最后，通过另一组公式对计算获得的直流电阻进行验证。
2.根据权利要求1所述的超高压三相变压器直流电阻测试装置，其特征在于：所述测试仪主机还包括用于给测试仪主机提供电源的电源模块、用于将电流信号转换成数字信号的AD转换器和用于转换连接母线的换相装置，电源模块的输出端连接恒流电路的输入端，恒流电路的输出端分别连接AD转换器的输入端和换相装置的输入端，AD转换器的输出端连接主机微控制器的输入微控制器的输出端连接换相装置的受控端，换相装置上设置有用于连接母线的电流输出端子。
3.根据权利要求2所述的超高压三相变压器直流电阻测试装置，其特征在于：所述换相装置包括由若干个继电器组成的继电器阵列，继电器阵列的输入端连接恒流电路的输出端，继电器阵列的输出端连接有电流输出端子，继电器阵列的受控端连接主机微控制器的输出端。
4.根据权利要求1所述的超高压三相变压器直流电阻测试装置，其特征在于：所述无线电压采集单元还包括用于将采集的电压信号进行转换成数字信号的AD转换器和用于提供电源的锂电池，锂电池的输出端分别连接AD转换器和采集微控制器的电源输入端，电压调理电路的输出端连接AD转换器的输入端，AD转换器的输出端连接采集微控制器的输入端。
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