CN112345831B - 超高压变压器直流电阻测量装置 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种超高压变压器直流电阻测量装置，涉及变压器测试技术领域，该装置包括测量主机、电流采集单元和处理单元，其中，测量主机向变压器绕组和引线提供恒定电流和恒定电压，电流采集单元采集引线的引线电流；处理单元根据引线电流、测量主机提供的恒定电流和恒定电压确定直流电阻。本申请实施例中，测量主机向变压器绕组和引线提供恒定电流和恒定电压之后，变压器绕组和引线可以对该恒定电流进行分流，然后利用电流采集单元采集引线电流，根据引线电流、恒定电流和恒定电压计算变压器绕组的电阻，该方法将引线电阻剔除，保证了变压器绕组的直流电阻的准确性，无需拆除引线，因此，提高了对超高压变压器直流电阻进行测量的工作效率。

Description

超高压变压器直流电阻测量装置

技术领域

本申请涉及变压器测试技术领域，特别是涉及一种超高压变压器直流电阻测量装置。

背景技术

变压器是一种常用的电气设备，在电力系统中发挥着巨大作用。变压器包括变压器绕组，变压器绕组具有输出接头和输入接头，输出接头和输入接头分别通过引线与母线连接。在正常工作时，母线通过引线将电能输送给变压器绕组。

在实际应用中，变压器安装好之后，为了保证输电线路的安全性，在交付使用之前，需要对变压器绕组的电阻进行测量。一般的测量过程是：工作人员首先将变压器绕组的输入接头和输出接头上连接的引线拆除，以使变压器绕组与引线分离，然后使用测量设备测量变压器绕组的电阻。这样可以避免引线电阻造成测量误差。测量结束后，工作人员再将变压器绕组的输入接头和输出接头与各自对应的引线连接好。

然而，由于每次测量变压器绕组的电阻，均需要拆除和连接引线，导致工作效率较低。

发明内容

基于此，本申请实施例提供了一种超高压变压器直流电阻测量装置，可以提高对超高压变压器直流电阻进行测量的工作效率。

一种超高压变压器直流电阻测量装置，该装置包括：

测量主机，与变压器绕组和引线连接，用于向变压器绕组和引线提供恒定电流和恒定电压；

电流采集单元，与引线电连接，用于采集引线的引线电流；

处理单元，与电流采集单元和测量主机连接，用于根据引线电流、测量主机提供的恒定电流和恒定电压确定直流电阻。

在本申请的一个实施例中，测量主机包括电流电路、无线通信模块、显示模块和第二微控制器，其中：

第二微控制器，分别与电流电路、显示模块和无线通信模块连接，用于控制测量主机；

电流电路，用于向变压器绕组和引线提供恒定电流和恒定电压；

显示模块，用于显示电流电路的当前电流和当前电压；

无线通信模块，用于与处理单元通信。

在本申请的一个实施例中，测量主机还包括电源模块，其中：

电源模块，分别与电流电路、无线通信模块、显示模块和第二微控制器连接，用于向测量主机提供电能。

在本申请的一个实施例中，第二微控制器还用于根据引线电流、测量主机提供的恒定电流和恒定电压确定直流电阻。

在本申请的一个实施例中，电流采集单元包括采集模块和电源模块，其中，

采集模块，与处理单元连接，并与引线电连接，用于采集引线电流，并将引线电流发送给处理单元；

电源模块，与采集模块连接，用于向采集模块供电。

在本申请的一个实施例中，采集模块包括电流感应元件，电流感应元件，用于感应引线的引线电流。

在本申请的一个实施例中，电流感应元件包括磁通量环和霍尔元件，其中，

磁通量环，为具有开口的环形结构，霍尔元件设置于开口内；

霍尔元件，与电源模块连接，用于感应引线的引线电流。

在本申请的一个实施例中，磁通量环的内径大于引线的外径。

在本申请的一个实施例中，处理单元包括第一微控制器和显示器，其中：

第一微控制器，用于根据引线电流和恒定电流确定变压器绕组的绕组电流，根据恒定电压和绕组电流确定变压器绕组的直流电阻；

显示器，与第一微控制器连接，用于显示直流电阻。

在本申请的一个实施例中，处理单元还包括比较电路模块和报警模块，其中：

比较电路模块，与第一微控制器连接，用于比较直流电阻与预设电阻的大小关系，并向第一微控制器输出比较结果；

第一微控制器，还用于在比较结果为直流电阻大于预设电阻的情况下生成控制信号，并将控制信号发送给报警模块；

报警模块，用于根据控制信号进行报警。

本申请实施例通过提供了一种超高压变压器直流电阻测量装置包括：测量主机，与变压器绕组和引线连接，用于向所述变压器绕组和所述引线提供恒定电流和恒定电压；电流采集单元，与所述引线电连接，用于采集所述引线的引线电流；处理单元，与所述电流采集单元和所述测量主机连接，用于根据所述引线电流、所述测量主机提供的恒定电流和恒定电压确定所述直流电阻。本申请实施例通过测量主机分别向变压器绕组和引线提供恒定电流和恒定电压，使得变压器绕组和引线对测量主机提供的恒定电流进行分流，然后利用电流采集单元采集引线电流，根据引线电流和恒定电流可以确定出变压器绕组的电流，基于变压器绕组的电流以及恒定电压，可以测得变压器绕组的直流电阻，该方法将引线电阻剔除，从而保证了变压器绕组的直流电阻的准确性，且无需拆除引线，因此，提高了对超高压变压器直流电阻进行测量的工作效率。

附图说明

图1为本申请实施例涉及到的一种超高压变压器直流电阻测量装置的模块图；

图2为本申请实施例提供的一种超高压变压器的结构的示意图；

图3为本申请实施例提供的一种对变压器绕组的直流电阻进行测量时的安装示意图；

图4为本申请实施例提供的一种测量主机与变压器绕组和引线的电路结构示意图；

图5为本申请实施例提供的一种测量主机的模块图；

图6为本申请实施例提供的另一种超高压变压器直流电阻测量装置的模块图；

图7为本申请实施例提供的一种电流采集单元的模块图；

图8为本申请实施例提供的一种采集模块的示意图；

图9为本申请实施例提供的一种处理单元的模块图。

具体实施方式

为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本申请实施方式作进一步地详细描述。

为了满足人们日益增长的用电需求，目前，各大城市都在建设超高压甚至特高压电力输送项目，以为城市提供更多电能。在超高压以及特高压电力输送项目中，需要安装大容量变压器，以对输送的超高压以及特高压进行电压转换。为了避免人畜碰触高压电，这种类型的大容量变压器一般安装在距离地面一定高度的位置。

一般而言，超高压以及特高压变压器包括变压器绕组，变压器绕组具有输出接头和输入接头，输出接头和输入接头分别通过引线与母线连接。在正常工作时，母线通过引线将电能输送给变压器绕组。

在实际应用中，超高压以及特高压变压器安装好之后，为了保证输电线路的安全性，在交付使用之前，需要对变压器绕组的直流电阻进行测量。变压器绕组直流电阻的测量是变压器试验中一个重要的试验项目，它可以检查出绕组内部导线的焊接质量，引线与绕组的焊接质量，绕组所用导线的规格是否符合设计要求，分接开关、引线与套管等载流部分的接触是否良好，三相电阻是否平衡等。直流电阻试验的现场实测中，可发现变压器接头松动，分接开关接触不良、档位错误等许多缺陷，这对保证变压器安全运行有重要作用。

传统的变压器绕组的直流电阻的测量方法包括压降法。压降法是在被试变压器绕组上通以直流电流，用合适量程的毫伏表或伏特表测量电阻上的压降，然后根据欧姆定律计算出电阻。然而，该方法直接带引线和母线测量，会引入引线电阻和母线电阻，导致存在很大的测量误差，无法满足测量要求。因此，目前在进行直流电阻测量时，需要拆除变压器绕组上的引线。由于超高压以及特高压变压器安装在较高的位置，因此，需要借助于大型机械将工作人员从地面送到超高压变压器的位置，然后多个工作人员配合将变压器绕组的输出接头和输入接头上连接的引线拆除，以使变压器绕组与引线分离，然后使用测量设备测量变压器绕组的电阻。这样可以避免引线电阻造成测量误差。测量结束后，工作人员再将变压器绕组的输入接头和输出接头与各自对应的引线连接好。

然而，由于每次测量变压器绕组的电阻，均需要拆除和连接引线，导致工作效率较低。

本申请实施例通过提供了一种超高压变压器直流电阻测量装置包括：测量主机，与变压器绕组和引线连接，用于向所述变压器绕组和所述引线提供恒定电流和恒定电压；电流采集单元，与所述引线电连接，用于采集所述引线的引线电流；处理单元，与所述电流采集单元和所述测量主机连接，用于根据所述引线电流、所述测量主机提供的恒定电流和恒定电压确定所述直流电阻。本申请实施例中，测量主机向变压器绕组和引线提供恒定电流和恒定电压之后，变压器绕组和引线可以对该恒定电流进行分流，然后利用电流采集单元采集引线电流，基于恒定电流和引线电流计算出变压器绕组的电流，然后根据欧姆定律确定变压器绕组的直流电阻，该方法将引线电阻剔除，从而保证了变压器绕组的直流电阻的准确性，且无需拆除引线，因此，提高了对超高压变压器直流电阻进行测量的工作效率。

本申请实施例提供了一种超高压变压器直流电阻测量装置100，用于对超高压变压器的变压器绕组的直流电阻测量，如图1所示，该装置包括测量主机101，电流采集单元102和处理单元103，其中，处理单元103分别与测量主机101和电流采集单元102连接。测量主机101用于向变压器绕组和引线提供恒定电流和恒定电压；电流采集单元102，用于采集引线的引线电流；处理单元103用于根据引线电流、测量主机101提供的恒定电流和恒定电压确定直流电阻。

如图2所示，图2中示例性地示出了一种超高压变压器的结构，该超高压变压器包括三个变压器绕组，每个变压器绕组包括输入接头和输出接头，输入接头和输出接头分别连接有引线，并且，输入接头和输出接头连接的引线分别连接到不同的母线上。本申请实施例中，超高压变压器直流电阻测量装置用于对每个变压器绕组进行单独测量。如图3所示，图3示出了该装置对变压器绕组的直流电阻进行测量时的安装示意图，图3中测量主机连接于变压器绕组和引线上，电流采集单元套设在引线上，其中，测量主机与变压器绕组和引线之间的电路结构示意图可以如图4所示，图4中箭头表示电流流向，测量主机可以向变压器绕组和引线施加恒定电压U以及恒定电流I₁，恒定电流I₁被变压器绕组和引线分流，为便于区分，本申请实施例中，将变压器绕组中的电流标记为I₀，将引线中的电流标记为I₂，其中，I₁=I₀+I₂。

在测量主机向变压器绕组和引线提供恒定电流和恒定电压的情况下，引线上会有引线电流I₂，通过电流采集单元可以采集到的引线电流I₂。电流采集单元可以将引流电流I₂给到处理单元，处理单元可以从测量主机获取恒定电流和恒定电压，并根据引线电流、测量主机提供的恒定电流和恒定电压确定直流电阻。

可选的，如图9所示，处理单元900包括第一微控制器901和显示器902，其中，第一 微控制器901根据引线电流和恒定电流确定变压器绕组的绕组电流，I₀=I₁-I₂，然后基于欧 姆定律

，根据恒定电压和绕组电流确定变压器绕组的直流电阻。可选的，本申请实 施例中，处理单元900还可以包括显示器902，显示器902与第一微控制器901连接，用于显示 该直流电阻，以便于工作人员可以直观地看到变压器绕组的直流电阻。

在本申请的一个实施例中，如图5所示，测量主机500包括电流电路502、无线通信模块503、显示模块504和第二微控制器501，其中，第二微控制器501分别与电流电路502、显示模块504和无线通信模块503连接，用于对测量主机500进行控制，其中，电流电路502用于向变压器绕组和引线提供恒定电流和恒定电压；显示模块504用于显示电流电路502的当前电流和当前电压，该当前电流和当前电压即电流电路502向变压器绕组和引线提供的恒定电流和恒定电压；无线通信模块503用于与处理单元通信。

本申请实施例中，第二微控制器501可以通过向电流电路502发送第一控制指令，来控制电流电路502向变压器绕组和引线提供恒定电流和恒定电压，电流电路502在向变压器绕组和引线提供恒定电流和恒定电压之后，可以向第二微控制器501反馈当前电流和当前电压，然后，第二微控制器501可以向显示模块504发送第二控制指令，第二控制指令用于控制显示模块504显示电流电路502的当前电流和当前电压，工作人员可以通过观看显示模块504显示的当前电流和当前电压确定施加在变压器绕组和引线上的恒定电流和恒定电压。进一步的，第二微控制器501在接收到电流电路502反馈的当前电流和当前电压之后，还可以向无线通信模块503发送第三控制指令，第三控制指令用于指示无线通信模块503将电流电路502的当前电流和当前电压发送给处理单元，以便于处理单元获取施加在变压器绕组和引线上的恒定电流和恒定电压。

可选的，本申请实施例中，为了保证测量数据的准确性，测量主机500的第二微控制器501可以通过控制电流电路502向变压器绕组和引线提供不同大小的恒定电阻和恒定电流。

可选的，如图5所示，测量主机500还包括电源模块505，电源模块505分别与电流电路502、无线通信模块503、显示模块504和第二微控制器501连接，用于向测量主机500提供电能。其中，电源模块505不仅可以向测量主机500的包括的无线通信模块503、显示模块504和第二微控制器501提供用于运行的所需电能，还用于向电流电路502供电，以便于电流电路502能够向变压器绕组和引线供电。

在一种可选的实现方式中，处理单元可以为测量主机，如图6所示，该超高压变压器直流电阻测量装置600包括测量主机601和电流采集单元602，其中，测量主机601用于向变压器绕组和引线提供恒定电流和恒定电压，电流采集单元602用于采集引线电流，并将引线电流发送给测量主机601，测量主机601可以根据引线电流、恒定电流和恒定电压确定变压器绕组的直流电阻。具体的，测量主机601的第二微控制器根据引线电流、恒定电流和恒定电压确定变压器绕组的直流电阻。

在一种可选的实现方式中，如图7所示，本申请实施例中，电流采集单元700包括采集模块701和电源模块702，其中，采集模块701与引线连接，用于采集引线电流，并可以将引线电流发送给处理单元，电源模块702用于向采集模块701供电。在测量主机向变压器绕组和引线供电之后，采集模块701可以采集到引线上的引线电流。

可选的，采集模块包括电流感应元件，采集模块可以通过感应的方式采集引线电流。可选的，如图8所示，该电流感应元件包括磁通量环和霍尔元件，其中，磁通量环为具有开口的环形结构，霍尔元件位于该环形结构的开口中，霍尔元件与电源模块连接，用于感应引线的引线电流。

本申请实施例中，引线穿过磁通量环的中心位置，在引线上流过交流电时，引线会 产生磁场，该磁场被磁通量环聚集并感应到霍尔元件上，霍尔元件在感应到的磁场后，会输 出驱动信号，使得驱动功率管导通，从而获得一个补偿电流，该补偿电流可以产生补偿磁 场，该补偿磁场与引线所产生的磁场正好相反，从而补偿了引线所产生的磁场，随着补偿电 流逐渐增大，补偿磁场逐渐增大，这样霍尔元件所感应到的磁场越来越小，直至补偿磁场与 引线电流产生的磁场相等时，补偿电流不再增加，此时，磁通量环中为零磁通，也就是说，引 线电流所产生的磁场与补偿电流所产生的磁场大小相同，方向相反，因此，可以利用补偿电 流来表征引线电流，从而测量出引线电流。本申请实施例中，基于霍尔效应可得：

，其中，

为电压，I为引线电流，K为霍尔元件的灵敏度系数，B为霍尔系数，在霍 尔元件所使用的霍尔材料确定后，霍尔元件的灵敏度系数和霍尔系数均为常数。通过测量 电压

可以准确测得引线上流过的引线电流I₂。

可选的，本申请实施例中，由于超高压以及特高压变压器等级较高，因此，与变压器绕组连接的引线直径比较大，因此，磁通量环的内径大于引线的外径，从而能够将磁通量环套设在引线上。

在本申请是一个实施例中，如图9所示，处理单元900还包括比较电路模块903和报警模块904，其中，比较电路模块903与处理单元的第一微控制器901连接，用于从第一微控制器901获取直流电阻，并比较直流电阻与预设电阻的大小关系，并向第一微控制器901输出比较结果；比较结果包括直流电阻大于预设电阻，以及直流电阻小于等于预设电阻两种情况。处理单元的第一微控制器901在比较结果为直流电阻大于预设电阻的情况下生成控制信号，并将控制信号发送给报警模块904；报警模块904在接收到控制信号之后，根据控制信号进行报警。这样工作人员就可以及时发现变压器绕组的直流电阻异常，并进行相应处理。而无需工作人员自行判断，提高工作效率。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对申请专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (6)

1.一种超高压变压器直流电阻测量装置，其特征在于，所述装置包括：

测量主机，与变压器绕组和引线连接，用于向所述变压器绕组和所述引线提供恒定电流和恒定电压，所述恒定电流和所述恒定电压包括大小不同的多组数值；

电流采集单元，与所述引线电连接，用于采集所述引线的引线电流；

处理单元，与所述电流采集单元和所述测量主机连接，用于根据所述引线电流、所述测量主机提供的恒定电流和恒定电压确定所述直流电阻；

所述处理单元包括第一微控制器、显示器、比较电路模块和报警模块，其中：

所述第一微控制器，用于根据所述引线电流和所述恒定电流确定所述变压器绕组的绕组电流，根据所述恒定电压和所述绕组电流确定所述变压器绕组的直流电阻；

所述显示器，与所述第一微控制器连接，用于显示所述直流电阻；

所述比较电路模块，与所述第一微控制器连接，用于比较所述直流电阻与预设电阻的大小关系，并向所述第一微控制器输出比较结果；

所述第一微控制器，还用于在所述比较结果为所述直流电阻大于所述预设电阻的情况下生成控制信号，并将所述控制信号发送给所述报警模块；

所述报警模块，用于根据所述控制信号进行报警；

所述电流采集单元包括采集模块和电源模块，其中：

所述采集模块，与所述处理单元连接，并与所述引线电连接，用于采集所述引线电流，并将所述引线电流发送给所述处理单元；

所述电源模块，与所述采集模块连接，用于向所述采集模块供电；

所述采集模块包括电流感应元件，所述电流感应元件，用于感应所述引线的引线电流；所述电流感应元件包括磁通量环和霍尔元件，其中：

所述磁通量环，为具有开口的环形结构，所述霍尔元件设置于所述开口内；所述磁通量环的内径大于所述引线的外径；

所述霍尔元件，与所述电源模块连接，用于感应所述引线的引线电流。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述测量主机包括电流电路、无线通信模块、显示模块和第二微控制器，其中：

所述第二微控制器，分别与所述电流电路、所述显示模块和所述无线通信模块连接，用于控制所述测量主机；

所述电流电路，用于向所述变压器绕组和所述引线提供恒定电流和恒定电压；

所述显示模块，用于显示所述电流电路的当前电流和当前电压；

所述无线通信模块，用于与所述处理单元通信。

3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述测量主机还包括电源模块，其中：

所述电源模块，分别与所述电流电路、所述无线通信模块、所述显示模块和所述第二微控制器连接，用于向所述测量主机提供电能。

4.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述第二微控制器还用于根据所述引线电流、所述测量主机提供的恒定电流和恒定电压确定所述直流电阻。

5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述装置用于对所述超高压变压器的任一变压器绕组进行单独测量。

6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，变压器绕组中的电流大小为所述恒定电流减去所述引线电流。

Images