CN204028246U - 控制测量装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种控制测量装置，包括与试验油箱连接的主控设备，与所述主控设备连接的PLC控制器；分别与所述PLC控制器连接的调压器、质量流量控制器、加热器、液位控制器、介质损耗因数测量电桥控制器；与所述调压器连接的高压交流发生器，与所述质量流量控制器连接的流量传感器，与所述加热器连接的温度传感器，与所述液位控制器连接的液位传感器，与所述介质损耗因素测量电桥控制器连接的介质损耗因素测量电桥。通过计算机对控制装置进行控制，具有自动化程度高、控制好的优点；测量过程不能实现自动测量和数据自动采集，试验数据很准确。

Description

控制测量装置

技术领域

本实用新型涉及电力行业变压器维护技术领域，特别涉及一种控制测量装置。 

背景技术

在电网输送技术与工程中，电力变压器和换流变压器是交流和直流输电系统的核心设备，其运行状态直接影响系统的安全稳定。变压器的安全可靠性主要取决于其绝缘性能，换流变压器与电力变压器都是采用油纸绝缘结构，都要承受交流电压、雷电冲击电压和操作过电压的作用，且换流变压器阀侧绕组还承受直流、直流叠加交流和极性反转电压的作用，因此作为电力变压器和换流变压器中主要绝缘材料的变压器油，除了要求具备较好的电气性能外，还应具备较好的交流或直流电场下的氧化安定性。 

我国早期为了考察国产变压器油工业应用的可行性，首次设计制造了变压器油台架试验装置，该试验装置由控制柜和试验台两部分组成，该设备为交流电场条件下评定变压器油抗氧化安定性的台架试验，在超高压变压器油研制过程中发挥了重要作用，但是，就目前发展状况而言存在以下不足：受当时技术水平限制，自控水平低，测量过程不能实现自动测量和数据自动采集。 

发明内容

基于此，针对上述变压器油纸绝缘测试过程不能实现自动测量和数据自动采集的问题，本实用新型提出一种控制测量装置。 

其技术方案如下： 

一种控制测量装置，包括与试验油箱连接的主控设备，与所述主控设备连接的PLC控制器；分别与所述PLC控制器连接的调压器、质量流量控制器、加热器、液位控制器、介质损耗因数测量电桥控制器；与所述调压器连接的高压 交流发生器，与所述质量流量控制器连接的流量传感器，与所述加热器连接的温度传感器，与所述液位控制器连接的液位传感器，与所述介质损耗因素测量电桥控制器连接的介质损耗因素测量电桥。 

通过主控设备和PLC控制器，控制各个下级控制单元，各下级控制单元对具体控制测量仪器设备进行控制，能够相应的设备装置的状态信息进行调节，同时各设备装置的状态信息能够反馈给PLC控制器和主控设备，进行进一步调节，以符合试验需求。整个测试调节过程在该控制测量装置的作用下自动进行，可实现数据自动测量和数据自动采集。 

下面对其进一步技术方案进行说明： 

优选的是，所述温度传感器、流量传感器、液位传感器与主控设备无线连接。使用无线连接方式来传输试验数据，使装置的布线简单。 

优选的是，所述介质损耗因素测量电桥与所主控设备通过无线方式连接。使用无线连接方式来传输试验数据，使装置的布线简单。 

优选的是，还包括设置在试验油箱上的注液阀，所述注液阀与所述PLC控制器连接。控制注液阀的开度，能控制向试验油箱中注液的快慢。 

本实用新型具有如下突出的优点：通过计算机对控制装置进行控制，具有自动化程度高、控制好的优点；测量过程不能实现自动测量和数据自动采集，试验数据很准确。 

附图说明

图1是本实用新型实施例中变压器油纸绝缘测试系统的示意图； 

图2是本实用新型实施例中变压器油纸绝缘测试系统的试验油箱的主视示意图； 

图3是本实用新型实施例中变压器油纸绝缘测试系统的试验油箱三维状态一时的示意图； 

图4是本实用新型实施例中变压器油纸绝缘测试系统的试验油箱三维状态二时的示意图； 

图5是本实用新型实施例中变压器油纸绝缘测试系统的试验油箱分解状态一时的示意图； 

图6是本实用新型实施例中变压器油纸绝缘测试系统的试验油箱分解状态二时的示意图； 

图7是本实用新型实施例中变压器油纸绝缘测试系统的试验油箱分解状态三时的示意图； 

图8是本实用新型实施例中变压器油纸绝缘测试系统的试验油箱的箱体端盖示意图； 

图9是本实用新型实施例中变压器油纸绝缘测试系统的直流电源模块三维状态一时的示意图； 

图10是本实用新型实施例中变压器油纸绝缘测试系统的直流电源模块三维状态二时的示意图； 

图11是本实用新型实施例中变压器油纸绝缘测试系统的直流电源模块的剖视示意图； 

图12是本实用新型实施例中变压器油纸绝缘测试系统的直流电源模块的三维透视状态一时的示意图； 

图13是本实用新型实施例中变压器油纸绝缘测试系统的直流电源模块的三维透视状态二时的示意图； 

图14是本实用新型实施例中变压器油纸绝缘测试系统的电极杯的主视示意图； 

图15是本实用新型实施例中变压器油纸绝缘测试系统的电极杯三维状态一时的示意图； 

图16是本实用新型实施例中变压器油纸绝缘测试系统的电极杯三维状态二时的示意图； 

图17是本实用新型实施例中变压器油纸绝缘测试系统的电极杯的剖视示意图； 

图18是本实用新型实施例中变压器油纸绝缘测试系统的电极杯的分解示意 图； 

图19是本实用新型实施例中变压器油纸绝缘测试系统控制测量装置的示意图。 

附图标记说明： 

100-试验油箱，110-箱体端盖，111-高压电极体，112-油泵，113-气源接口，114-吊耳，115-油箱注油口，116-信号接头，117-变频电源接头，118a-变压器输入接头，118b-变压器输出接头，119a-温度传感器，119b-液位传感器，120-箱体，130-箱体底板，132-接地螺栓，200-变压器，210-矩形框体，212-压紧板，214-承载板，216-连接杆，300-直流电源模块，310-上压盖，312-连接柱，320-筒体，322-硅堆二极管，324-电容，326-绝缘体，327-筒体轴孔，328-连接入线，329-连接出线，330-下压盖，332-下压盖轴孔，400-电极杯，410-外电极，412-出油口，414-外电极绝缘套，416-内套，420-内电极，421-内电极端盖，422-内电极定位套，424-内电极伸出部，426-信号传导端头，430-绝缘压盖，432-进油口，440-屏蔽罩，442-触头，444-导电弹簧，446-弹簧定位套，448-锁紧螺母，450-过电缝隙，500-气体输送装置，510-环形气体均布管，520-进气管，600-控制测量装置，610-IPC计算机，612-高压电测量分析模块，614-气体流量测量分析模块，616-油温度测量分析模块，618-油液位测量分析模块，619-介质损耗因数测量分析模块，620-PLC控制器，630-控制单元，632-调压器，634-质量流量控制器，636-液位控制器，638-介质损耗因数测量电桥控制器，642-高压交流发生器，644-介质损耗因数测量电桥，646-流量传感器，700-加热器，800-电容器。 

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的实施例进行详细说明。 

如图1至图8所示，一种变压器油纸绝缘测试系统，包括一个或多个并列设置的试验油箱100，以及与所有试验油箱100均连接的控制测量装置600。每一个试验油箱100中设置有变压器200、电极杯400、直流电源模块300以及气 体输送装置500，在试验油箱底部还设置加热器700，且这些设置装置均与控制测量装置600进行连接。此外，试验油箱100中还充设有变压器油，将试验油箱中设置的这些试验装置浸泡。 

通过在变压器油中设置裸露的、有载荷的特殊性能参数的变压器200，使变压器油与变压器200充分接触，在模拟变压器油实际工作中存在的有氧、温度、电场、金属、绝缘材料的应用环境基础上，通过技术手段强化试验条件，使变压器油纸加速氧化反应而快速劣化，来模拟现场变压器设备的工作状态，通过连续地周期测量和记录每个油样的介质损耗因数性能评定方法而进行的实验分析。控制测量装置600控制位于试验油箱内的变压器200工作于有载状态，实现低压电场。变压器200是按大型油浸式电源变压器的工艺要求，采用冷轧硅钢片和绝缘材料制作的单相变压器，实现油箱内金属、绝缘材料环境的建立；通过控制试验油箱内的直流电源模块300实现直流电场环境；通过控制试验油箱内的环形气体均布管510，实现氧气在油箱内的均匀分布，即建立均匀的有氧环境；通过控制与试验油箱接触的加热器700，实现试验油箱内试验环境温度的控制；控制测量装置600通过控制介质损耗因数测量电桥644连续不断地采集位于试验油箱内的电极杯400输出的信号，实现对每个老化油样的介质损耗因数的测量、存档。 

该测试系统的试验油箱100，是盛放试验用变压器200和变压器油，提供满足试验要求的试验环境模拟实际电源变压器200的有氧、温度、电场、金属、绝缘材料等工作环境，并为试验参数的控制提供硬件接口。该试验油箱100包括箱体120，其设置成圆柱形的筒状，此外也能设置成方形筒体或其他多边形不规则状的筒体，箱体120中充设有变压器油。该箱体120一端设置有箱体端盖110，其另一端设置有箱体底板130。箱体120中设置有矩形框体210，变压器200安装于该矩形框体210内。且该矩形框体210具有相对的承载端和压紧端，其承载端设置有两块承载板214，其压紧端设置有两块与箱体端盖110连接的压紧板212，变压器200安装固定在承载板214和压紧板212之间。使用矩形框体将变压器200固定压紧，使变压器可靠固定，便于进行试验。 

而且，箱体120内部设置有多根连接杆216，多根连接杆216一端与压紧板212连接，其另一端与箱体端盖110连接，用于对变压器200进行安装定位。通过连接杆216将矩形框体连接到箱体端盖110上，把变压器200固定到箱体靠近底部处，使其浸没在变压器油的深处，测试效果更佳，另外用连接杆216进行连接不会影响其他部件的布置。 

另外，该箱体底板130上还设置有气体输送装置500与气源连接的环形气体均布管510，该环形气体均布管510上均匀设置有众多的气体孔(图中未示出)，箱体中设置有穿过箱体端盖110的进气管520，该进气管520一端与环形气体均布管510连接，另一端与设置在试验油箱100的箱体端盖110上的气源接口113连接，该气源接口113与气源连接，同时还与控制测量装置600连接，从而在箱体内形成气体输送装置500，通过该装置向试验油箱箱体120中的变压器油中输入氧气或空气，使试验油处于有氧环境中。这样通过底部的环形气体均布管510将气体从底部进行释放，然后从下到上实现对变压器油的快速氧化。 

另外，箱体端盖110的外边缘突出于箱体120的外边缘，且可在箱体端盖110与箱体120配合的一面上设置环形凸起，方便二者安装密封。箱体端盖110上设置有与交流电源连接的变频电源接头117，该变频电源接头117与电极杯400连接，该变频电源接头117同时还与控制测量装置600连接，通过变频电源接头117使施加到电极杯400上的交流信号可调，即施加的模拟电场可调，更能与实际环境贴近。箱体端盖110上还设置有油箱注油口115，用于向试验油箱100中加油；还设置有液位传感器119b，用于检测试验油箱内的油量；还设置有温度传感器119a，用于测量控制试验油箱内的温度，以满足试验要求。而且，在箱体端盖110上还对称布置有两个吊耳114，方便对其进行吊装，也方便在箱体120内设置试验部件。箱体底板130的外边缘也突出于箱体120的外边缘，可在箱体底板130的四周设置多个接地螺栓132，用于接地。 

箱体120中设置的变压器200，除了硅钢片和绝缘材料形成的变压器主体外，还包括信号输入接头和信号输出接头(图中未示出)，而在箱体端盖110上设置有变压器输入接头118a和变压器输出接头118b，该信号输入接头与变压器输入 接头118a连接，变压器输出接头118b与信号输出接头连接，且变压器输入接头118a与380V电源连接，而变压器输出接头118b与电容器800连接，模拟真实的使用条件进行试验。给变压器200输入交流信号，模拟实际使用情形，便于进行测试，并使测试更准确更符合实际情况。 

如图9至图13所示，直流电场是评价不同变压器油在直流电场作用下的氧化特征中不可缺少的因数，这里利用试验油箱100中设置的直流电源模块300来产生直流电场环境。箱体120中设置的直流电源模块300包括筒体320，分别设置于筒体320两端的上压盖310和下压盖330，以及设置于筒体320中的多个硅堆二极管322。该下压盖330上设置有下压盖轴孔332，通过该下压盖轴孔332在筒体320内还设有筒体轴孔327，在该筒体轴孔327中穿设有连接入线328，该连接入线328一端与电源连接且另一端与多个并联的硅堆二极管322正极连接。而且，筒体320中还设置有多个串联的电容324，多个电容324一端与多个硅堆二极管322的负极连接，多个电容324另一端连接有连接出线329，连接出线329穿过上压盖310与高压直流电场发生器(图中未示出)连接。筒体320内部封装有绝缘体326，该绝缘体326的材料为聚四氟乙烯，绝缘体326将多个硅堆二极管322和电容324隔离。 

在一种情况下，该直流电源模块300包括三个硅堆二极管322，三个硅堆二极管322绕所述筒体320的中心线环形均匀布置。多个硅堆二极管布置呈环形，使相互之间更均匀，相互影响小，对绝缘体326的影响小。在另一种情况下，该直流电源模块300包括三个硅堆二极管322，三个硅堆二极管322绕所述筒体320的中心线布置，且三个硅堆二极管322的连线呈直角三角形。二极管布置呈直角三角形，布线连接更容易，方便在中间设置电容。此处优选后一种情况，设置方便简单，且该三个硅堆二极管并联。另外，筒体320中设置有两个与硅堆二极管串联的电容324，两个电容324串联，能够扩大电容量，避免被击穿。 

而且，上压盖310上穿设有连接柱312，连接柱一端与电容连接，且其另一端设置有顶端为锥形的柱头，该柱头端接地。筒体320下端设置有穿过下压盖330的下压盖轴孔332，该下压盖轴孔332沿筒体的轴向方向内凹形成筒体轴孔 327，连接入线328设置在该筒体轴孔327内侧顶部，进一步缩小体积并在重力的作用下，使连接入线328与电源一直处于接触的状态。 

在箱体端盖110上设置有高压电极体111，直流电源模块300的连接柱312与高压电极体111连接，从而在试验油箱100内形成直流电场。通过高压电极体111给直流电源模块300施加高压交流电压，而通过直流电源模块300将高压交流电转换为高压直流电，从而对试验油箱100内施加高压直流电场环境。该直流电源模块300的连接入线328通过高压电极体111与设置在箱体120外的高压交流发生器642连接，而高压交流发生器642与供电电源连接，向直流电源模块300输入高压交流电，再经过该直流电源模块300整流为直流，方便简单。而且，该高压交流发生器642还与控制测量装置600连接，可对输入电压进行控制调节。 

该直流电源模块300主要包括筒体320，筒体320用来承载所有的元件，并且筒体320具有有效的绝缘功能，可增加体积击穿电压和沿面击穿电压；筒体320内设有三个硅堆二极管322，三个硅堆二极管322并联后再与电容324串联，这样，交流电源经硅堆二极管322和电容324后形成直流电源。在整个筒体320剩余的空间内封存绝缘物质，封存后能够大幅提高绝缘的性能，使得整个结构缩小很多，能够将原来的60cm长缩短到现在的20cm，使用方便。 

而且，箱体120中设置有高压直流电场发生器(图中未示出)，该高压直流电场发生器与变压器和直流电源模块300连接。高压直流电场发生器包括高压外电极和高压内电极，高压内电极套设于高压外电极中，高压外电极与变压器连接，且高压外电极直接固定在变压器200上，变压器200的铁心接大地；另外，高压内电极与连接出线329连接；高压外电极和高压内电极间充设变压器油。通过直流电源模块300产生的高压直流电，再经过该高压直流电场发生器，在变压器油中产生高压直流电场，以模拟高压直流电场环境。 

如图14至图18所示，测定变压器油介质损耗因数是检测变压器油好坏的重要指标，此处需要用介质损耗因数测量电极杯400进行连续自动测量。该电极杯400设置在箱体120中，包括筒状的内电极420和外电极410，内电极420 套设于外电极410中，并在内电极420和外电极410之间形成过电缝隙450，该过电缝隙450中充设变压器油；该外电极410一端设置有绝缘压盖430，该绝缘压盖430上设置有进油口432，外电极410的另一端设置有突出的出油口412，过电缝隙450与进油口432和出油口412连通；内电极420一端具有内电极端盖421，该内电极端盖上设置有中空圆筒状的内电极伸出部424，内电极伸出部424中设置有信号传导端头426，且信号接头116连接于绝缘压盖430，信号接头116与信号传导端头426连接，而信号接头116与控制测量装置600连接，从而将内电极420上的信息通过信号传导端头426传送给控制测量装置600，可实现信号的自动收集分析。 

该外电极410内部设置有内套416，该内套416与内电极410和绝缘压盖430连接，且进油口432穿过内套；外电极410和内套416之间设置有外电极绝缘套414，该外电极绝缘套414与绝缘压盖430的端面抵接；内套416与内电极420之间设置有内电极定位套422，内电极伸出部424穿过内电极定位套422。通过各种绝缘的电极定位套对电极杯400进行良好的绝缘密封，同时也对外界信号进行隔离，避免外界信号的干扰，使输出结果准确可靠，使测量过程顺利准确。而且，内套416的中部设有一个台阶孔，信号传导端头426穿过台阶孔，台阶孔下端与内电极定位套422抵接。设置台阶孔，更好地对内外电极进行密封，对内电极伸出部424和内电极定位套422进行定位密封。内电极伸出部424外还安装有锁紧螺母448，该锁紧螺母448位于屏蔽罩440内部且与台阶孔接触,在台阶孔上端安装锁紧螺母448，用来牵拉固定信号传导端头426。 

内电极伸出部424上端还设置有导电弹簧444，以及与导电弹簧444一端连接的触头442，导电弹簧444另一端与信号传导端头426连接，触头442与信号接头116连接，而且在导电弹簧444和触头442的外部还套设有一个弹簧定位套446，触头442与导电弹簧444连接的一端卡设在该弹簧定位套446中，触头442与信号接头116连接的一端伸出该定位套外，该定位套用于对导电弹簧444和触头442进行定位，也能对信号起屏蔽作用。工作时按下信号接头116，能与触头紧密接触并压迫其沿着弹簧定位套446内部方向向下运动，与导电弹簧444 更紧密地接触，使导电弹簧444与信号传导端头426接触，方便信号的输出。内电极伸出部424外套设有筒状屏蔽罩440，该屏蔽罩440穿设于绝缘压盖430，可以防止外界信号的干扰；信号接头116的一端卡接于屏蔽罩440的一端，屏蔽罩440另一端与内套416抵接。利用屏蔽罩440对信号输出段进行屏蔽，避免外界信号对测量输出信号的干扰，保证了测量的准确性。 

而且在箱体端盖110上连接设置有油泵112，油泵112一端浸没在箱体120内部的变压器油中，且该油泵112浸没端设置有吸油口和排油口(图中未示出)，其吸油口通过油管与内电极420的出油口412连接，而且，该油泵112与电机连接，电机又通过控制测量装置600进行连接控制。通过油泵112从电极杯400的出油口412不断地抽吸试验油并从油泵112排油口排出，箱体120中的油就不断从进油口432进入电极杯400的过电缝隙450中，使油在电极杯400中不断循环，从而能够实现对油进行自动连续测量，而不用不停地给电极杯换油和抽取油样。 

电极杯400由外电极410、内电极420等构成，而该内电极420与外电极410构成为圆柱电容的两个极板，内外电极之间存有各种试验油；对外电极410施加交流信号，测量内电极420的交流信号与标准信号的相位之差，通过计算机运算得出内外电极间物质的有功功率与无功功率的比值，从而正确地测试出变压器油介质损耗因数。 

如图19所示，上述的各种装置都需要控制测量装置进行控制监测分析，该控制测量装置600包括主控设备，该主控设备包括IPC式计算机610，以及与主控设备610连接的PLC控制器620。分别与PLC控制器620连接的控制单元630。该控制单元630包括调压器632，与调压器632连接的高压交流发生器642，用于调节电压，高压交流发生器642与前述的高压电极体111连接，高压电极体111与直流电源模块300连接，通过调压器632最终可以调节直流电场的强度，以适应不同电场情况；还包括设置在箱体端盖110外的质量流量控制器634，与向试验油箱中通气的进气管520连接的流量传感器646(图中未示出)，用于控制试验油箱中的进气量；还包括加热器700，与加热器700连接的温度传感器 119a，该加热器700可为设置在试验油箱100的箱体底板130下面的盘式加热器，也可为其他类型的设置在箱体120内部的加热器，用于控制调节箱体120内的温度；还包括液位控制器636，与液位控制器636连接的液位传感器119b，用于控制箱体120内液位高度即控制加入的变压器油的多少；还包括介质损耗因数测量电桥控制器638，与介质损耗因素测量电桥控制器638连接的介质损耗因数测量电桥644，该电桥与电极杯400的信号接头116连接，对电极杯400输出的信号进行测量分析。通过主控设备和PLC控制器，控制各个下级控制单元，各下级控制单元对具体控制测量仪器设备进行控制，能够相应的设备装置的状态信息进行调节，同时各设备装置的状态信息能够反馈给PLC控制器620和主控设备，进行进一步调节，以符合试验需求。整个测试调节过程在该控制测量装置的作用下自动进行，可实现数据自动测量和数据自动采集。 

而且，设置在试验油箱上的温度传感器119a、液位传感器119b、流量传感器646与计算机无线连接。使用无线连接方式来传输试验数据，使装置的布线简单。此处的介质损耗因数测量电桥644也与主控设备通过无线方式连接，即电桥采用无线方式将信号传递给主控设备进行分析。另外，在试验油箱100上还设置有注液阀(图中未示出)，注液阀与PLC控制器620连接，通过控制注液阀的开度，能控制向试验油箱100中注液的快慢。主控设备具有高压电控制分析模块612、气体流量控制分析模块614、油温度控制分析模块616、油液位控制分析模块618，以及介质损耗因数测量模块619，与上述的装置设备对应。通过计算机对控制装置进行控制，具有自动化程度高、控制好的优点；测量过程能实现自动测量和数据自动采集，试验数据很准确。 

以上所述实施例仅表达了本实用新型的具体实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。 

Claims (4)

1.一种控制测量装置，其特征在于，包括与试验油箱连接的主控设备，与所述主控设备连接的PLC控制器； 

分别与所述PLC控制器连接的调压器、质量流量控制器、加热器、液位控制器、介质损耗因数测量电桥控制器； 

与所述调压器连接的高压交流发生器，与所述质量流量控制器连接的流量传感器，与所述加热器连接的温度传感器，与所述液位控制器连接的液位传感器，与所述介质损耗因素测量电桥控制器连接的介质损耗因素测量电桥。 

2.根据权利要求1所述的控制测量装置，其特征在于，所述温度传感器、流量传感器、液位传感器与所述主控设备无线连接。 

3.根据权利要求1所述的控制测量装置，其特征在于，所述介质损耗因素测量电桥与所述主控设备通过无线方式连接。 

4.根据权利要求1所述的控制测量装置，其特征在于，还包括设置在试验油箱上的注液阀，所述注液阀与所述PLC控制器连接。