配網(wǎng)變壓器低壓繞組變形帶電檢測(cè)裝置及檢測(cè)方法
【專利摘要】一種配網(wǎng)變壓器低壓繞組變形帶電檢測(cè)裝置及檢測(cè)方法，所述檢測(cè)裝置包括信號(hào)發(fā)生單元、信號(hào)注入單元、信號(hào)獲取單元、信號(hào)調(diào)理單元以及信號(hào)采集單元；所述信號(hào)發(fā)生單元的輸出端分兩路輸出，其中一路連接信號(hào)注入單元的輸入端，另一路連接信號(hào)采集單元的第一輸入端；信號(hào)注入單元的輸出端經(jīng)高壓測(cè)試鉗連接待測(cè)配網(wǎng)變壓器的低壓繞組；所述待測(cè)配網(wǎng)變壓器的中性點(diǎn)連接信號(hào)獲取單元的輸入端，信號(hào)獲取單元的輸出端連接信號(hào)調(diào)理單元的輸入端，信號(hào)調(diào)理單元的輸出端連接信號(hào)采集單元的第二輸入端。本發(fā)明檢測(cè)裝置體積小，攜帶方便，操作簡(jiǎn)單，在不改變變壓器一次接線的前提下，實(shí)現(xiàn)了單臺(tái)裝置對(duì)多臺(tái)變壓器繞組變形進(jìn)行帶電檢測(cè)。
【專利說明】配網(wǎng)變壓器低壓繞組變形帶電檢測(cè)裝置及檢測(cè)方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種用于配網(wǎng)變壓器低壓繞組變形帶電檢測(cè)的方法及檢測(cè)裝置，屬變壓器檢測(cè)【技術(shù)領(lǐng)域】。

【背景技術(shù)】
[0002]智能電網(wǎng)就是將信息技術(shù)、通信技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)和原有的輸、配電基礎(chǔ)設(shè)施高度集成而形成的新型電網(wǎng)，它具有提高能源效率、減少對(duì)環(huán)境的影響、提高供電的安全性和可靠性、減少輸電網(wǎng)的電能損耗等多個(gè)優(yōu)點(diǎn)，因此建設(shè)堅(jiān)強(qiáng)、統(tǒng)一智能電網(wǎng)是我國(guó)未來電網(wǎng)的發(fā)展方向。智能主要體現(xiàn)在:可觀測(cè)——量測(cè)、傳感技術(shù)；可控制——對(duì)觀測(cè)狀態(tài)進(jìn)行控制；嵌入式自主處理技術(shù)；實(shí)時(shí)分析——從數(shù)據(jù)到信息的提升；自適應(yīng)；自愈等幾個(gè)方面。
[0003]配網(wǎng)自動(dòng)化是智能電網(wǎng)的重要部分，靈活可重構(gòu)的配電網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和自動(dòng)愈合功能是未來智能電網(wǎng)的基礎(chǔ)。配電變壓器是配電網(wǎng)中直接面向用戶的電力設(shè)備，它的工作狀態(tài)直接關(guān)系到對(duì)用戶的供電質(zhì)量，對(duì)其進(jìn)行實(shí)時(shí)有效的監(jiān)控是配電自動(dòng)化的一個(gè)重要內(nèi)容。根據(jù)變壓器故障的統(tǒng)計(jì)結(jié)果發(fā)現(xiàn)，未曾檢測(cè)的匝間短路故障是變壓器故障的首要原因，而變壓器的繞組變形會(huì)直接造成匝間短路。匝間短路故障主要是匝間絕緣嚴(yán)重惡化的結(jié)果，如不能及時(shí)發(fā)現(xiàn)和修復(fù)，將會(huì)帶來災(zāi)難性的相-地或相-相故障，最終導(dǎo)致變壓器被擊穿。這將嚴(yán)重影響用戶的供電可靠性和供電質(zhì)量的要求，因此，對(duì)變壓器狀態(tài)的有效監(jiān)測(cè)，及早發(fā)現(xiàn)和預(yù)防故障的發(fā)生具有重要的經(jīng)濟(jì)和現(xiàn)實(shí)意義。
[0004]目前，檢測(cè)變壓器繞組變形的主要方法包括短路阻抗法、低壓脈沖法和頻率響應(yīng)分析法。
[0005]短路阻抗法是指在頻率一定的情況下，變壓器的漏電抗大小主要由繞組的結(jié)構(gòu)幾何尺寸決定，通過測(cè)量變壓器漏電抗的變化判斷變壓器繞組是否發(fā)生變形，但因其測(cè)試靈敏度低而不能及時(shí)發(fā)現(xiàn)繞組變形，而且受試驗(yàn)設(shè)備沉重、試驗(yàn)花費(fèi)時(shí)間長(zhǎng)等因素影響，在現(xiàn)場(chǎng)使用中受到了一定的限制。
[0006]低壓脈沖法是一種時(shí)域脈沖分析技術(shù)，是在變壓器繞組的一端輸入標(biāo)準(zhǔn)脈沖電壓信號(hào)，同時(shí)記錄該端的脈沖信號(hào)和另一端的相應(yīng)輸出信號(hào)，得到該繞組的脈沖響應(yīng)特性或傳遞函數(shù)，通過傳遞函數(shù)的變化來判斷變壓器的繞組變形。低壓脈沖法易受測(cè)試過程中各種外界電磁干擾的影響，測(cè)量間隔時(shí)間較長(zhǎng)時(shí)，重復(fù)性較差，對(duì)測(cè)試變壓器繞組的首端故障不靈敏，尤其對(duì)變壓器首端餅間故障不靈敏，而且該法對(duì)變壓器各處故障的靈敏度也不一樣，難以用于現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試。
[0007]頻率響應(yīng)分析法是將一穩(wěn)定的正弦電壓掃描信號(hào)或脈沖信號(hào)施加到被試變壓器的一端，同時(shí)記錄該端和另一端點(diǎn)上的電壓幅值及相角，從而得到被試變壓器繞組的一組頻響特性，通過該頻響特性在變壓器繞組變形前后的變化反映出繞組變形的信息。頻率響應(yīng)分析法是在較寬的頻帶上測(cè)量變壓器繞組的傳遞函數(shù)，并分析繞組的頻率響應(yīng)特性，判斷繞組狀態(tài)的方法，因其信噪比好、靈敏度高、測(cè)試重復(fù)性好、現(xiàn)場(chǎng)使用方便，成為變壓器繞組變形現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)的主要方法。
[0008]上述三種變壓器繞組變形的檢測(cè)方法大都屬于離線檢測(cè)法，無法及時(shí)地監(jiān)測(cè)變壓器繞組的變形情況，無法實(shí)現(xiàn)變壓器實(shí)時(shí)運(yùn)行狀態(tài)的監(jiān)測(cè)。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有檢測(cè)技術(shù)中離線檢測(cè)方法的不足，提供一種配網(wǎng)變壓器低壓繞組變形帶電檢測(cè)裝置，同時(shí)，還要提供利用所述裝置進(jìn)行檢測(cè)的方法。
[0010]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明所采取的技術(shù)方案如下。
[0011]一種配網(wǎng)變壓器低壓繞組變形帶電檢測(cè)裝置，包括信號(hào)發(fā)生單元、信號(hào)注入單元、信號(hào)獲取單元、信號(hào)調(diào)理單元以及信號(hào)采集單元；所述信號(hào)發(fā)生單元的輸出端分兩路輸出，其中一路連接信號(hào)注入單元的輸入端，另一路連接信號(hào)采集單元的第一輸入端；信號(hào)注入單元的輸出端經(jīng)高壓測(cè)試鉗連接待測(cè)配網(wǎng)變壓器的低壓繞組；所述待測(cè)配網(wǎng)變壓器的中性點(diǎn)連接信號(hào)獲取單元的輸入端，信號(hào)獲取單元的輸出端連接信號(hào)調(diào)理單元的輸入端，信號(hào)調(diào)理單元的輸出端連接信號(hào)采集單元的第二輸入端。
[0012]上述配網(wǎng)變壓器低壓繞組變形帶電檢測(cè)裝置，所述信號(hào)發(fā)生單元包括高壓脈沖信號(hào)發(fā)生器和電容分壓器，高壓脈沖信號(hào)發(fā)生器通過BNC三通接頭轉(zhuǎn)換為兩路輸出，一路輸出通過兩端均為BNC接頭的同軸電纜與電容分壓器相連，電容分壓器通過同軸電纜與信號(hào)采集單元的第一輸入端相連；另一路輸出與信號(hào)注入單元的輸入端連接。
[0013]上述配網(wǎng)變壓器低壓繞組變形帶電檢測(cè)裝置，所述信號(hào)注入單元包括阻容分壓器及第一保護(hù)電路，其中阻容分壓器的輸入端與高壓脈沖信號(hào)發(fā)生器的輸出端相連，阻容分壓器的輸出端與高壓測(cè)試鉗的一端連接；所述第一保護(hù)電路連接在阻容分壓器與高壓脈沖信號(hào)發(fā)生器之間，第一保護(hù)電路的接地端接地。
[0014]上述配網(wǎng)變壓器低壓繞組變形帶電檢測(cè)裝置，所述信號(hào)獲取單元包括電流互感器及第二保護(hù)電路，所述電流互感器安裝于變壓器低壓繞組中性點(diǎn)接地線上，電流互感器的輸出端與第二保護(hù)電路的輸入端相連，第二保護(hù)電路的輸出端與信號(hào)調(diào)理單元的輸入端連接。
[0015]上述配網(wǎng)變壓器低壓繞組變形帶電檢測(cè)裝置，所述信號(hào)調(diào)理單元包括RC濾波器和信號(hào)放大器，其中RC濾波器的輸入端連接信號(hào)獲取單元的輸出端，RC濾波器的輸出端連接信號(hào)放大器的輸入端，信號(hào)放大器的輸出端連接信號(hào)采集單元的第二輸入端。
[0016]上述配網(wǎng)變壓器低壓繞組變形帶電檢測(cè)裝置，所述信號(hào)采集單元包括工控機(jī)，工控機(jī)內(nèi)嵌裝有數(shù)據(jù)采集卡；數(shù)據(jù)采集卡的數(shù)據(jù)采集通道I連接信號(hào)發(fā)生單元的電容分壓器輸出端；數(shù)據(jù)采集卡的數(shù)據(jù)采集通道II連接信號(hào)調(diào)理單元的信號(hào)放大器輸出端。
[0017]上述配網(wǎng)變壓器低壓繞組變形帶電檢測(cè)裝置，所述信號(hào)發(fā)生單元、信號(hào)注入單元、信號(hào)獲取單元、信號(hào)調(diào)理單元以及信號(hào)采集單元均設(shè)置在一個(gè)鋁制金屬外殼內(nèi)，外殼內(nèi)壁上設(shè)置有海綿內(nèi)襯；所述外殼的左側(cè)壁上設(shè)置有一個(gè)BNC母座和兩個(gè)單端香蕉插座，其中BNC母座內(nèi)與外殼內(nèi)的信號(hào)獲取單元輸入端連接，BNC母座外經(jīng)同軸電纜與變壓器中性線連接，一個(gè)香蕉插座用于外殼接地，另一個(gè)香蕉插座與外殼內(nèi)的信號(hào)注入單元輸出端連接并外接高壓測(cè)試鉗；所述外殼的右側(cè)壁上設(shè)置有工作電源插座；所述外殼的前端面上開設(shè)有調(diào)試窗口。
[0018]一種利用上述檢測(cè)裝置進(jìn)行的檢測(cè)方法，檢測(cè)按以下步驟進(jìn)行:第一步，連接檢測(cè)裝置與待檢測(cè)變壓器；
第二步，設(shè)置高壓脈沖信號(hào)發(fā)生器的輸出配置以及工控機(jī)的參數(shù)配置；
第三步，啟動(dòng)高壓脈沖信號(hào)發(fā)生器以及便攜式工控機(jī)，向待檢測(cè)變壓器注入信號(hào)，同時(shí)通過工控機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，獲得輸入電壓信號(hào)以及變壓器響應(yīng)電流信號(hào)?，并進(jìn)行數(shù)據(jù)保存;
第四步，工控機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，數(shù)據(jù)經(jīng)過快速傅里葉分析，將時(shí)域信號(hào)變換為頻域信號(hào);再利用傳遞函數(shù)TF的計(jì)算公式

【權(quán)利要求】
1.一種配網(wǎng)變壓器低壓繞組變形帶電檢測(cè)裝置，其特征在于:包括信號(hào)發(fā)生單元、信號(hào)注入單元、信號(hào)獲取單元、信號(hào)調(diào)理單元以及信號(hào)采集單元；所述信號(hào)發(fā)生單元的輸出端分兩路輸出，其中一路連接信號(hào)注入單元的輸入端，另一路連接信號(hào)采集單元的第一輸入端；信號(hào)注入單元的輸出端經(jīng)高壓測(cè)試鉗連接待測(cè)配網(wǎng)變壓器的低壓繞組；所述待測(cè)配網(wǎng)變壓器的中性點(diǎn)連接信號(hào)獲取單元的輸入端，信號(hào)獲取單元的輸出端連接信號(hào)調(diào)理單元的輸入端，信號(hào)調(diào)理單元的輸出端連接信號(hào)采集單元的第二輸入端。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的配網(wǎng)變壓器低壓繞組變形帶電檢測(cè)裝置，其特征在于:所述信號(hào)發(fā)生單元包括高壓脈沖信號(hào)發(fā)生器和電容分壓器，高壓脈沖信號(hào)發(fā)生器通過BNC三通接頭轉(zhuǎn)換為兩路輸出，一路輸出通過兩端均為BNC接頭的同軸電纜與電容分壓器相連，電容分壓器通過同軸電纜與信號(hào)采集單元的第一輸入端相連；另一路輸出與信號(hào)注入單元的輸入端連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的配網(wǎng)變壓器低壓繞組變形帶電檢測(cè)裝置，其特征在于:所述信號(hào)注入單元包括阻容分壓器及第一保護(hù)電路，其中阻容分壓器的輸入端與高壓脈沖信號(hào)發(fā)生器的輸出端相連，阻容分壓器的輸出端與高壓測(cè)試鉗的一端連接；所述第一保護(hù)電路連接在阻容分壓器與高壓脈沖信號(hào)發(fā)生器之間，第一保護(hù)電路的接地端接地。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的配網(wǎng)變壓器低壓繞組變形帶電檢測(cè)裝置，其特征在于:所述信號(hào)獲取單元包括電流互感器及第二保護(hù)電路，所述電流互感器安裝于變壓器低壓繞組中性點(diǎn)接地線上，電流互感器的輸出端與第二保護(hù)電路的輸入端相連，第二保護(hù)電路的輸出端與信號(hào)調(diào)理單元的輸入端連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的配網(wǎng)變壓器低壓繞組變形帶電檢測(cè)裝置，其特征在于:所述信號(hào)調(diào)理單元包括RC濾波器和信號(hào)放大器，其中RC濾波器的輸入端連接信號(hào)獲取單元的輸出端，RC濾波器的輸出端連接信號(hào)放大器的輸入端，信號(hào)放大器的輸出端連接信號(hào)采集單元的第二輸入端。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的配網(wǎng)變壓器低壓繞組變形帶電檢測(cè)裝置，其特征在于:所述信號(hào)采集單元包括工控機(jī)，工控機(jī)內(nèi)嵌裝有數(shù)據(jù)采集卡；數(shù)據(jù)采集卡的數(shù)據(jù)采集通道I連接信號(hào)發(fā)生單元的電容分壓器輸出端；數(shù)據(jù)采集卡的數(shù)據(jù)采集通道II連接信號(hào)調(diào)理單元的信號(hào)放大器輸出端。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的配網(wǎng)變壓器低壓繞組變形帶電檢測(cè)裝置，其特征在于:所述信號(hào)發(fā)生單元、信號(hào)注入單元、信號(hào)獲取單元、信號(hào)調(diào)理單元以及信號(hào)采集單元均設(shè)置在一個(gè)鋁制金屬外殼內(nèi)，外殼內(nèi)壁上設(shè)置有海綿內(nèi)襯。
8.一種利用如權(quán)利要求Γ7所述檢測(cè)裝置進(jìn)行的檢測(cè)方法，其特征在于:它按以下步驟進(jìn)行: 第一步，連接檢測(cè)裝置與待檢測(cè)變壓器； 第二步，設(shè)置高壓脈沖信號(hào)發(fā)生器的輸出配置以及工控機(jī)的參數(shù)配置； 第三步，啟動(dòng)高壓脈沖信號(hào)發(fā)生器以及便攜式工控機(jī)，向待檢測(cè)變壓器注入信號(hào)，同時(shí)通過工控機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，獲得輸入電壓信號(hào)Oj?以及變壓器響應(yīng)電流信號(hào)/?P并進(jìn)行數(shù)據(jù)保存； 第四步，工控機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，數(shù)據(jù)經(jīng)過快速傅里葉分析，將時(shí)域信號(hào)變換為頻域信號(hào)；再利用傳遞函數(shù)TF的計(jì)算公式
g.,計(jì)算出繞組的頻響特性曲線； 第五步，利用頻響特性曲線分析繞組發(fā)生的變形故障。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的配網(wǎng)變壓器低壓繞組變形帶電檢測(cè)方法，其特征在于:第五步所述的變壓器繞組變形故障分析判斷如下； 變形故障類型的判斷: 定義兩條頻響特性曲線A、B的相關(guān)因子P為:
TFAigiFBig 分別代表長(zhǎng)度為N的頻響特性曲線A、B的幅度序列，i=l, 2，…，n, MlFAifi) JFBig 為實(shí)數(shù)。
10.根據(jù)下式計(jì)算系數(shù)α后，判斷繞組變形的類型:
故障類型和α取值范圍的關(guān)系如下: 故障類型 α的取值范圍 餅間位移 0.723 α 1.110 徑向變形-0.880 < α <-0.532 軸向變形 0.072 a ^ 0.247 變形程度按如下原則判斷: 根據(jù)相關(guān)因子P值，利用公式麗=? lg(l ? P)計(jì)算出R值，若1- P < I (f而，則R=1 ； 利用下列R取值判斷繞組變形的程度: 故障程度 R值范圍 嚴(yán)重變形 Ru <0.6 中等變形 0.6彡Rlf < I或Rmf <0.6 輕度變形 I彡Rlf < 2或0.6彡Rmf < I 正常2彡Rlf或I彡Rmf或Rhf彡0.6 其中，LF為低頻段，頻率為(TlOOkHz ;MF為中頻段，頻率為10kHz?600kHz ;HF為高頻段，頻率為600kHz?100kHz。
【文檔編號(hào)】G01B7/16GK104132610SQ201410415823
【公開日】2014年11月5日 申請(qǐng)日期:2014年8月22日 優(yōu)先權(quán)日:2014年8月22日
【發(fā)明者】張重遠(yuǎn), 王彥波, 李春燕, 張林康 申請(qǐng)人:華北電力大學(xué)（保定）