CN201259518Y - 短路阻抗测试仪 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种短路阻抗测试仪，其包括测量装置、正弦波信号发生电路、采样电路、滤波处理装置及显示装置，信号发生电路与采样电路电连接，测量装置、采样电路、滤波处理装置及显示装置相电连接。本实用新型的优点在于：由于本实用新型将激励信号改由仪器自身发出一个高纯度和高稳定度的正弦波信号，大大简化了接线、减少所需设备，因而显著提高了测量稳定性和抗干扰能力，能电力变压器的安全测试有重要意义，同时本实用新型还对采样所得数据先进行硬件滤波作初步干扰抑制，然后进行软件滤波，通过傅立叶级数展开的方法，去除高次谐波干扰，该方法能有效的抑制干扰，对测量结果的准确性和稳定性有很大的提高。

Description

短路阻抗测试仪

技术领域

本实用新型涉及一种电器短路测量装置，特别是一种短路阻抗测试仪。

背景技术

在电力变压器运行过程中，变压器出口短路故障对变压器的危害很大，常常造成变压器绕组的各种变形，影响变压器的正常运行，严重的还会导致变压器突发性损坏事故。绕组变形以后的变压器有的立即发生损坏性事故，有的仍可安全运行一段时间，但留下的隐患不容忽视。从变压器运行的实际情况看，变压器承受短路电流冲击以后，有时用常规的电气试验项目和绝缘油分析均在预防性试验规程所规定的范围内，但吊罩检查却发现绕组已明显变形，故电气、油化试验项目还不能有效地发现变压器绕组变形缺陷。而吊罩整体检查，则停电时间长，耗费大量的人力、物力，并且受变压器绕组布置方式的限制，一般只能看到高压绕组的情况，而位于高压绕组内部的中、低压绕组的变形情况却无法用目测确定，往往难以检测。这种变压器绕组变形具有相当大的隐蔽性，用以往的检测方法不易发现，因而具有很大的破坏性，严重地威胁着变压器的安全运行。

理论证明由变压器短路阻抗可以分析出变压器绕组是否存在变形，目前一般的做法是用电流，电压表测量短路阻抗，电压电流表法测量的优点是：简便易行，但其不足在于不能有效地解决电流电压的谐波问题和抗干扰问题，导致测量的随机分散性比较大，不能灵敏的反映变压器的实际状态，因而有较大的局限性。IEC标准规定变压器短路阻抗变化2％为变形。因此需要测量精度最低在1％以上。

目前通用的短路阻抗测量方法是将市电通过调压器对被试变压器施加一激励电压，再由仪器测量。其存在的问题：不能解决市电的不稳定性；调压器本身产生高次谐波，使测量变的不稳定；线性度不好，测量结果随电压的变化而变化；没有与市电隔离，按带电操作；电压不能太小，否则会由于干扰而使测量结果不稳定。现有的短路阻抗测量仪器虽然精度可到0.2％，但现场电源波动就超过1％，以此电源作为激励电压，不能保证仪器的测量精度。实验室内的准确度检验都是激励电压很稳定的标准信号，因此通过0.2％精度不难。如果在现场采用标准信号，一是不现实，二是电压电流太小，无法解决抗干扰问题。还有电源谐波是不可预见的，而感性阻抗与频率成正比，会导致测量结果的不确定，甚至误判。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服现有技术的不足之处而提供一种稳定性好，抗干扰能力强的短路阻抗测试仪。

本实用新型的目的是这样实现的：

一种短路阻抗测试仪，其结构要点在于：其包括测量装置、正弦波信号发生电路、采样电路、滤波处理装置及显示装置，信号发生电路与采样电路电连接，测量装置、采样电路、滤波处理装置及显示装置相电连接。

信号发生电路输送出可精确控制频率精度和失真度的、无谐波的信号激励信号，通过测量装置检测到变压器的相关信息，通过采样电路，将采集到的信号输送滤波处理装置进行滤波处理，以保证有足够的测量精度，最后再通过显示装置显示测量结果。这种形式的短路阻抗测试仪，由于激励信号是由短路阻抗测试仪自身发出的，因此可确保信号的高纯度和高稳定度，从而可改变现有技术需要采用将市电通过调压器对被测试的变压器施加激励电压所带来的各种缺点，同时也简化了测量时的操作流程，显著提高了测量稳定性和抗干扰能力，对电力变压器的安全测试有重要的意义。

所述的滤波装置或采用硬件滤波，或采用数字软件滤波。

所述的滤波装置包括有硬件滤波、数字软件滤波，经硬件滤波装置的滤波的信号经模数转换装置后进入数字软件滤波装置。

所述的硬件滤波主要采用高精度运算放大器进行滤波。

采用高精度运算放大器，可充分保证测量误差。

所述的运算放大器为线性度好于0.01％的运算放大器。

所述的运算放大器为OP37。

所述的数字软件滤波采用的是傅立叶级数展开方法进行滤波。

所述的模数转换装置为16位模数转换装置。

由于16位模数转换装置的精度大于1/65536＝0.0015％，因此其足够实现所需的0.5％的测量精度。

所述的短路阻抗测试仪还包括将正弦波信号发生电路输出的波形功率放大的波形功率放大电路，其与正弦波信号发生电路相电连接。

本实用新型的有益效果是：

由于本实用新型将激励信号改由仪器自身发出一个高纯度和高稳定度的正弦波信号，大大简化了接线、减少所需设备，因而显著提高了测量稳定性和抗干扰能力，能电力变压器的安全测试有重要意义，同时本实用新型还对采样所得数据先进行硬件滤波作初步干扰抑制，然后进行软件滤波，通过傅立叶级数展开的方法，去除高次谐波干扰，该方法能有效的抑制干扰，对测量结果的准确性和稳定性有很大的提高。

附图说明

图1为本实用新型的本实用新型的工作原理方框图

图2为本实用新型实施例的电路示意图

具体实施方式

以下将结合附图对本实用新型进行具体的描述

一种如图1、2所示的短路阻抗测试仪，其包括测量装置，正弦波信号发生电路、功率放大模块，采样电路、滤波处理装置及显示装置，信号发生电路、功率放大模块与采样电路电连接，测量装置、采样电路、滤波处理装置及显示装置相电连接。

正弦波信号发生电路U9：采用先进的DDS数字直接合成技术，可准确控制频率精度和失真度，实现高精度信号发生。芯片采用AD9820。时钟信号采用20MHZ，对应50HZ可实现每周波400000点来合成信号，如用普通DA转换技术，则成本昂贵，且信号噪声大，须特殊处理。采用AD9820可保证信号失真度小于0.5％，足以满足高精度测量的要求。信号的失真度对测量至关重要。信号的失真和干扰要靠数字滤波排除。数字滤波一般能作到5％精度，再提高成本明显增加。综合分析，采用低失真信号整体性能可满足测量要求，性价比却能明显提高。

功率放大模块U11：采用成熟的技术，用音频功放LM1875，其可减少失真度，同时自身带保护功能。

测量装置、采用电路、滤波处理：信号经U3，U4放大，采用通用的16位A/D采样芯片，把模拟信号转换为数字量，送到单片机进行数字处理。采样到的信号含有较多的干扰。由于测量精度要求高，无法用模拟滤波来处理。为了达到精度要求，信号处理分两级：第一步先粗测量，主要确定干扰主要成分组成，根据干扰组成，选择合适频率的信号输出，保证下一步数字滤波能把干扰抑制在要求的范围之内。第二步准确测量，利用信号频率和干扰信号频率不同，通过数字滤波，有效剔除干扰。控制频率差很重要。测量频率不可能与50Hz有很大差别。否则由于频率-铁心的非线性导致测量误差。根据实际测量分析和对铁心材料的性能测试，确定频率差不超过10Hz，即40-60HZ。

显示装置：IC4采用高可靠性的51系列单片机89v51RD2，工业级芯片。测量控制和计算都由单片机完成。用优化的程序设计，完成信号处理。其中数字滤波很重要。硬件虽然采用了高精度的器件，但不能消除干扰。数字滤波后干扰可衰减20倍，已能满足现场需求。

本实施例未述部分与现有技术相同。

Claims (8)

1、一种短路阻抗测试仪，其特征在于：其包括测量装置、正弦波信号发生电路、采样电路、滤波处理装置及显示装置，信号发生电路与采样电路电连接，测量装置、采样电路、滤波处理装置及显示装置相电连接。

2、根据权利要求1所述的短路阻抗测试仪，其特征在于：所述的滤波装置或采用硬件滤波，或采用数字软件滤波。

3、根据权利要求1所述的短路阻抗测试仪，其特征在于：所述的滤波装置包括有硬件滤波、数字软件滤波，经硬件滤波装置的滤波的信号经模数转换装置后进入数字软件滤波装置。

4、根据权利要求2或3所述的短路阻抗测试仪，其特征在于：所述的硬件滤波主要采用高精度运算放大器进行滤波。

5、根据权利要求4所述的短路阻抗测试仪，其特征在于：所述的运算放大器为线性度好于0.01％的运算放大器。

6、根据权利要求5所述的短路阻抗测试仪，其特征在于：所述的数字软件滤波采用的是傅立叶级数展开方法进行滤波。

7、根据权利要求6所述的短路阻抗测试仪，其特征在于：所述的模数转换装置为16位模数转换装置.

8、根据权利要求7所述的短路阻抗测试仪，其特征在于：所述的短路阻抗测试仪还包括将正弦波信号发生电路输出的波形功率放大的波形功率放大电路，其与正弦波信号发生电路相电连接。

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