CN210037981U - 一种变压器空载损耗测量系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型为一种变压器空载损耗测量系统，包括变压器、电流采集器、电压同步触发器、射频通讯单元、数据采集系统和计算机，所述电流采集器安装在所述变压器高压侧A、B、C三相，所述电流采集器和所述电压同步触发器分别与所述变压器电连接，所述电流采集器和所述电压同步触发器分别与所述射频通讯单元信号连接，所述电压同步触发器与所述数据采集系统信号连接，所述射频通讯单元与所述计算机信号连接，所述数据采集系统与所述计算机信号连接，通过检测变压器的空载损耗等参数能够及时了解变压器的运行情况并可以提前预测相关故障的发生，实现变压器空载损耗实时检测，有利于节约能源，降低损耗、优化环境以及提高设备的利用率。

Description

一种变压器空载损耗测量系统

技术领域

本实用新型涉及属于变压器负载损耗测量技术领域，特别涉及一种变压器空载损耗测量系统。

背景技术

变压器空载损耗是指变压器一次绕组在额定电压下作用，二次绕组空载时所产生的损耗，其实际上包括铁损和铜损，铜损主要指原边电流流过原边绕组时产生的损耗，铁损由磁滞损耗和涡流损耗组成。磁滞损耗与导磁材料成正比，且与磁通密度的二次方成正比；而涡流损耗与磁通密度的二次方、导磁材料厚度的二次方、频率的二次方和导磁材料的厚度成正比，降低空载损耗就要降低磁通密度，其结果导致导磁材料的重量增加。或者采用高导磁，低损耗的导磁材料，或者采用厚度更薄的导磁材料。其结果都导致变压器成本的增加，而过薄的硅钢片又使铁芯的平面度降低导致铁芯的机械强度降低。变压器的运行效率随着运行年限的增加，以及长期的运行环境恶劣，其运行效率会逐渐降低，并且由于运行参数老化、损耗增高，缺陷增多，其运行可靠性也会变差，这些变压器不仅严重威胁着电网的安全运行，而且每年因此而浪费的电能资源也是十分巨大的，故对其能耗进行分析研究，对于节约能源、优化环境、实现电网的经济运行具有很重大的意义。

发明内容

鉴以此，本实用新型提供了一种变压器空载损耗测量系统，通过检测变压器的空载损耗和短路损耗等参数能够及时了解变压器的运行情况并可以提前预测相关故障的发生，实现变压器空载损耗和短路损耗的实时检测，有利于节约能源，降低损耗、优化环境以及提高设备的利用率。

本实用新型的技术方案是这样实现的：

本实用新型提供了一种变压器空载损耗测量系统，包括变压器、电流采集器、电压同步触发器、射频通讯单元、数据采集系统和计算机，所述数据采集系统包括数据采集机箱、数据采集板卡和ExpressCard卡，所述电流采集器安装在所述变压器高压侧A、B、C三相且所述变压器电连接，所述电压同步触发器与所述变压器电连接，所述电流采集器和所述电压同步触发器分别与所述射频通讯单元信号连接，所述电压同步触发器与所述数据采集系统信号连接，所述射频通讯单元和所述数据采集系统分别与所述计算机信号连接。

优选的，所述电流采集器包括高压壳体，所述高压壳体内安装有电流互感器、调理电路、模数转换单元、射频通讯子单元、MCU单元、GPS单元和供电单元，所述电流互感器、所述调理电路、模数转换单元和所述MCU单元依次为信号连接，所述射频通讯子单元和GPS单元分别与所述MCU单元信号连接，所述MCU单元与所述射频通讯单元连接。

优选的，所述模数转换单元选用ADS8505IDBR芯片。

优选的，所述MCU单元选用STM32F103V8T6芯片。

优选的，所述电压同步触发器使用与所述电流采集器相同的硬件，包括所述高压壳体、所述调理电路、所述模数转换单元、所述射频通讯子单元、所述 MCU单元、所述GPS单元和所述供电单元，所述调理电路、模数转换单元和所述MCU单元依次为信号连接。

优选的，所述射频通讯单元采用UM402模块。

优选的，所述数据采集板卡16和所述ExpressCard卡17均安装在所述数据采集机箱15内，所述数据采集机箱15采用数据采集-1033机箱，所述数据采集板卡16采用数据采集-6413采集板卡。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

本实用新型提供了一种变压器空载损耗测量系统，包括变压器、电流采集器、电压同步触发器、射频通讯单元、数据采集系统和计算机，其中数据采集系统包括数据采集机箱、数据采集板卡和ExpressCard卡组成，而数据采集板卡负责采集变压器高压绕组的电压信号。所述变压器测量空载损耗时，所述变压器断开中压和低压侧绕组，高压绕组供电，通过测量高压侧电流和电压来计算所述变压器的空载损耗，由于所述变压器的空载电流比较小，无法通过所述变压器本身的CT来获得所需要的空载电流，所以需要在所述变压器高压侧安装特制的所述电流采集器，所述电流采集器安装在所述变压器高压侧A、B、C三相且与变压器电相连，所述电压同步触发器也与变压器电相连，同时所述电流采集器和所述电压同步触发器分别与所述射频通讯单元信号连接，所述电压同步触发器还与所述数据采集系统信号连接，所述射频通讯单元和所述数据采集系统分别与所述计算机信号连接，所述计算机下发采样命令给所述射频通讯单元，通过所述射频通讯单元同时启动所述电流采集器与电压同步触发器。所述电压同步触发器根据所获得的指令将同步触发信号发送至所述数据采集板卡，通过所述数据采集板卡采集电压信号，所述电流采集器采集变压器的电流，最终达到电流和电压同步采集的效果。

所述电流采集器和数据采集板卡所采集的数据通过所述射频通讯单元反馈给所述计算机，通过所述计算机计算获得所述变压器的空载损耗，通过检测变压器的空载损耗和短路损耗等参数能够及时了解变压器的运行情况并可以提前预测相关故障的发生，实现变压器空载损耗和短路损耗的实时检测，有利于节约能源，降低损耗、优化环境以及提高设备的利用率。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的优选实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型一种变压器空载损耗测量系统的组成框图；

图2为本实用新型一种变压器空载损耗测量系统的电流采集器结构图；

图3为本实用新型一种变压器空载损耗测量系统的调理电路—浪涌保护电路图；

图4为本实用新型一种变压器空载损耗测量系统的模数转换单元原理图；

图5为本实用新型一种变压器空载损耗测量系统的射频通讯子单元原理图；

图6为本实用新型一种变压器空载损耗测量系统的MCU单元原理图；

图7为本实用新型一种变压器空载损耗测量系统的GPS单元原理图；

图8为本实用新型一种变压器空载损耗测量系统的供电单元原理图；

图9为本实用新型一种变压器空载损耗测量系统的电压同步触发器结构图。

图中，1为变压器，2为电流采集器，3为电压同步触发器，4为射频通讯单元，5为数据采集系统，6为计算机，7为高压壳体，8为电流互感器，9为调理电路，10为模数转换单元，11为射频通讯子单元，12为MCU单元，13为GPS单元，14为供电单元，15为数据采集机箱，16为数据采集板卡，17为 ExpressCard卡。

具体实施方式

为了更好理解本实用新型技术内容，下面提供具体实施例，并结合附图对本实用新型做进一步的说明。

参见图1至图9，本实用新型提供了一种变压器空载损耗测量系统，包括变压器1、电流采集器2、电压同步触发器3、射频通讯单元4、数据采集系统5 和计算机6，其中数据采集系统5包括数据采集机箱15、数据采集板卡16和 ExpressCard卡17组成，而数据采集板卡16负责采集变压器高压绕组的电压信号。所述变压器1测量空载损耗时，所述变压器1断开中压和低压侧绕组，高压绕组供电，通过测量高压侧电流和电压来计算所述变压器1的空载损耗，由于所述变压器1的空载电流比较小，无法通过所述变压器1本身的CT来获得所需要的空载电流，所以需要在所述变压器1高压侧安装特制的所述电流采集器2，所述电流采集器2安装在所述变压器1高压侧A、B、C三相且与变压器1电相连，所述电压同步触发器也与变压器电相连，同时所述电流采集器2和所述电压同步触发器3分别与所述射频通讯单元4信号连接，所述电压同步触发器3 还与所述数据采集系统5信号连接，所述射频通讯单元4和所述数据采集系统5 分别与所述计算机6信号连接，所述计算机6下发采样命令给所述射频通讯单元4，通过所述射频通讯单元4同时启动所述电流采集器2与电压同步触发器3。所述电压同步触发器3根据所获得的指令将同步触发信号发送至所述数据采集板卡16，通过所述数据采集板卡16采集电压信号，所述电流采集器2采集变压器1的电流信号，最终达到电流和电压信号同步采集的效果。

所述电流采集器2和数据采集板卡16所采集的数据通过所述射频通讯单元4反馈给所述计算机6，通过所述计算机6计算获得所述变压器1的空载损耗，通过检测变压器1的空载损耗和短路损耗等参数能够及时了解变压器1的运行情况并可以提前预测相关故障的发生，实现变压器1空载损耗和短路损耗的实时检测，有利于节约能源，降低损耗、优化环境以及提高设备的利用率。

具体的，所述电流采集器2包括高压壳体7，所述高压壳体7内安装有电流互感器8、调理电路9、模数转换单元10、射频通讯子单元11、MCU单元12、 GPS单元13和供电单元14，所述电流互感器8、调理电路9、模数转换单元10、 MCU单元12依次信号连接，所述射频通讯子单元11和GPS单元13分别与所述MCU单元12信号连接，所述MCU单元12与所述射频通讯单元4信号连接，所述射频通信子单元11采用UM402模块，所述射频通信子单元11接收到所述射频通讯单元4的无线指令后下发采集命令，所述电流互感器8获取所述变压器1高压侧的电流数据，由于所述MCU单元12对电流信号直接进行信号处理时，会带来功耗过高的问题，所以将电流信号通过所述调理电路9转换为电压信号并放大，便于后续所述MCU单元12的处理，其中所述调理电路9采用目前常用的流压转换电路，所转换的电压信号通过所述模数转换单元10进行A/D 转换获得数字信号，再通过所述MCU单元12将数字信号传给所述射频通讯单元4，所述射频通讯单元4将上述数据传输至所述数据采集系统5进行汇总，最终通过所述数据采集系统5传给所述计算机6实现电流采集分析工作。由于所述电流采集器2中的所述电流互感器8、调理电路9、模数转换单元10、MCU 单元12、射频通讯单元4和所述GPS单元13都是精密单元，处理弱电信号，易受到干扰。现玚的复杂的电磁环境会直接影响各单元的正常运行。为使其免受高压电场的影响，保护采集器各电路，通过所述高压壳体7将其保护起来，所述供电单元14负责提供整个采集器的供电。

所述GPS单元13负责给整个电流采集器2提供授时。由于空载电流的测量位置在所述变压器1的高压侧，接入触发信号很困难，同时空载电流测量位置与高压侧电压测量位置相隔很远，为了保证损耗测量的准确度，必须保证电压和电流采集时间的同步性，才能准确测得功率因数角，所述GPS单元13可向所述MCU单元12提供时间信号和秒脉冲信号，时间信号用于向所述MCU单元 12提供时间信息，秒脉冲信号用于触发所述MCU单元12进行AD采样。

具体的，所述模数转换单元10选用ADS8505IDBR芯片，采样频率为 250kHz，采样精度16位。

具体的，所述MCU单元12选用STM32F103V8T6芯片，具有较高的处理能力，最高主频可达72MHz，内部RAM96K，可满足所述电流采集器2对数据处理速度和数据缓存的要求。

具体的，所述电压同步触发器3使用与所述电流采集器2相同的硬件，包括所述高压壳体7、所述调理电路9、所述模数转换单元10、所述射频通讯子单元11、所述MCU单元12、所述GPS单元13和所述供电单元14，所述调理电路9、模数转换单元10和所述MCU单元12依次为信号连接，所述射频通讯子单元11和GPS单元13分别与所述MCU单元12信号连接。所述射频通讯子单元11负责接收射频通讯单元4所传输的数据，所述调理电路9负责将接收的数据进行调制放大，所述模数转换单元10负责对放大后的数据进行D/A转换，并传输至所述MCU单元12，所述MCU单元12根据所述GPS单元13的时间信息开始计时，当计时时间达到时，所述MCU单元12将所述GPS单元13的秒脉冲信号转换成同步触发信号发至至所述数据采集系统5，触发电压的采样。

具体的，所述射频通讯单元4采用UM402模块，所述射频通讯单元4负责建立计算机6与电流采集器2和所述电压同步触发器3的链接，起到沟通桥梁的作用，所述射频通讯单元4等待所述计算机6发送同步触发指令，然后按照设定好的参数进行AD采样，采样结束后按照设定的通信频率参数给所述计算机6发送采样完成指令，所述计算机6收到指令后发送读取数据指令，查看数据完整性，进行丢包抄送。

具体的，所述数据采集板卡16和所述ExpressCard卡17均安装在所述数据采集机箱15内，所述数据采集机箱15采用数据采集-1033机箱，所述数据采集板卡16采用数据采集-6413采集板卡。

对于其他电子元件，电流互感器8、GPS单元13、供电单元14和ExpressCard 卡均为市面上的常用元件，可根据需要自由使用市面上不同的型号，不属于本实用的改进方向，本实施例就不一一描述。

工作原理：

本实用新型提供了一种变压器空载损耗测量系统，所述变压器1测量空载损耗时，三相变压器1断开中压和低压侧绕组，高压绕组供电，所述计算机6 下发包含采样起始时间的采样命令给所述射频通讯单元4，通过所述射频通讯单元4将上述采样命令分别发送至所述电压同步触发器3以及电流采集器2，所述电压同步触发器3中的所述MCU单元12开始计时，当计时时间到达时，所述 MCU单元12将电压同步触发器3中的GPS模块13的秒脉冲信号转换成同步触发信号发送至所述数据采集系统5，触发电压的采样，而所述电流采集器2在获得所述计算机6发送的命令后，所述电流采集器2内的MCU单元12开始计时，当计时时间到达时，所述MCU单元12将所述电压同步触发器3中的GPS模块 13的秒脉冲信号转换成同步触发信号启动所述电流互感器8，采集8-10个周期内的所述变压器1的电流信息，达到电流和电压同步采集的效果，通过上述方式获得的电流数据与电压数据传输至所述计算机6中，通过所述计算机6计算获得所述变压器1的空载损耗。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种变压器空载损耗测量系统，其特征在于，包括变压器、电流采集器、电压同步触发器、射频通讯单元、数据采集系统和计算机，所述数据采集系统包括数据采集机箱、数据采集板卡和ExpressCard卡，所述电流采集器安装在所述变压器高压侧A、B、C三相且所述变压器电连接，所述电压同步触发器与所述变压器电连接，所述电流采集器和所述电压同步触发器分别与所述射频通讯单元信号连接，所述电压同步触发器与所述数据采集系统信号连接，所述射频通讯单元和所述数据采集系统分别与所述计算机信号连接。

2.根据权利要求1所述的一种变压器空载损耗测量系统，其特征在于，所述电流采集器包括高压壳体，所述高压壳体内安装有电流互感器、调理电路、模数转换单元、射频通讯子单元、MCU单元、GPS单元和供电单元，所述电流互感器、所述调理电路、模数转换单元和所述MCU单元依次为信号连接，所述射频通讯子单元和GPS单元分别与所述MCU单元信号连接，所述MCU单元与所述射频通讯单元连接。

3.根据权利要求2所述的一种变压器空载损耗测量系统，其特征在于，所述模数转换单元选用ADS8505IDBR芯片。

4.根据权利要求2所述的一种变压器空载损耗测量系统，其特征在于，所述MCU单元选用STM32F103V8T6芯片。

5.根据权利要求2所述的一种变压器空载损耗测量系统，其特征在于，所述电压同步触发器使用与所述电流采集器相同的硬件，包括所述高压壳体、所述调理电路、所述模数转换单元、所述射频通讯子单元、所述MCU单元、所述GPS单元和所述供电单元，所述调理电路、模数转换单元和所述MCU单元依次为信号连接。

6.根据权利要求1所述的一种变压器空载损耗测量系统，其特征在于，所述射频通讯单元采用UM402模块。

7.根据权利要求1所述的一种变压器空载损耗测量系统，其特征在于，所述数据采集板卡（16）和所述ExpressCard卡（17）均安装在所述数据采集机箱（15）内，所述数据采集机箱（15）采用数据采集-1033机箱，所述数据采集板卡（16）采用数据采集-6413采集板卡。

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