變壓器繞組的暫態(tài)電壓測(cè)量系統(tǒng)與方法
【專利摘要】本發(fā)明實(shí)施例公開了一種變壓器繞組的暫態(tài)電壓測(cè)量系統(tǒng)與方法，其中，暫態(tài)電壓測(cè)量系統(tǒng)包括：變壓器包括變壓器外殼，變壓器外殼的上部為錐體，下部?jī)?nèi)包括變壓器鐵芯與變壓器繞組，變壓器外殼整體接地；變壓器繞組的一端接地，另一端依次通過變阻抗傳輸線與同軸傳輸線連接高壓納秒方波源，變阻抗傳輸線包括變壓器外殼上部的錐體部分和該錐體部分內(nèi)部的錐形高壓引線；變壓器外殼上與變壓器繞組對(duì)應(yīng)的不同位置上裝設(shè)有多個(gè)電容傳感器，形成分布式電容傳感器陣列；多個(gè)電容傳感器分別通過信號(hào)傳輸電纜與信號(hào)處理與存貯單元連接。本發(fā)明實(shí)施例可以無畸變地將納秒方波電壓加載到變壓器繞組，測(cè)量傳感器不影響變壓器繞組分布參數(shù)和繞組暫態(tài)電壓分布。
【專利說明】變壓器繞組的暫態(tài)電壓測(cè)量系統(tǒng)與方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及測(cè)量技術(shù)，尤其是一種變壓器繞組的暫態(tài)電壓測(cè)量系統(tǒng)與方法。
【背景技術(shù)】
[0002]電力變壓器(簡(jiǎn)稱:變壓器)是變電站中的重要設(shè)備，當(dāng)它通過套管、架空線或電纜與氣體絕緣組合電器設(shè)備(gas insulated switchgear,GIS)相連時(shí),特快速瞬態(tài)過電壓將傳輸?shù)阶儔浩魃希瑢?duì)變壓器絕緣造成危害?？焖偎矐B(tài)過電壓作用于變壓器，在變壓器繞組中引起的暫態(tài)過程非常復(fù)雜，因此，對(duì)于變壓器繞組暫態(tài)電壓的研究就顯得尤為重要。
[0003]現(xiàn)有技術(shù)對(duì)變壓器繞組暫態(tài)電壓進(jìn)行測(cè)量時(shí)，將高壓納秒方波源輸出的百伏級(jí)納秒方波電壓不經(jīng)阻抗過渡直接加載在變壓器繞組上，通過與繞組各餅、匝有直接電氣連接的探頭引出線(即圖1中的信號(hào)采集單元)測(cè)量電壓信號(hào)，獲得繞組電壓分布，即:繞組不同位置暫態(tài)電壓共同構(gòu)成的變壓器繞組暫態(tài)電壓分布。如圖1所示，為現(xiàn)有技術(shù)對(duì)變壓器繞組暫態(tài)電壓進(jìn)行測(cè)量的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。
[0004]在實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的過程中，發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)有技術(shù)對(duì)變壓器繞組暫態(tài)電壓進(jìn)行測(cè)量的方法至少存在以下問題:
[0005]由于沒有經(jīng)過變阻抗過渡段在繞組首端直接施加電壓，加載電壓會(huì)在入口處發(fā)生畸變，上升沿變緩，使得加載到變壓器繞組上的電壓與激勵(lì)產(chǎn)生電壓不相符，即:高壓納秒方波源產(chǎn)生的電壓在傳輸過程中產(chǎn)生了畸變，與實(shí)際上到達(dá)繞組的電壓不一致，嚴(yán)重影響了測(cè)試結(jié)果的準(zhǔn)確性；用于繞組暫態(tài)電壓測(cè)量的電壓傳感器與繞組有直接電氣連接，改變了繞組分布參數(shù)，包括變壓器繞組的分布電容和分布電感，使得對(duì)暫態(tài)電壓以及繞組電壓分布的測(cè)量結(jié)果不準(zhǔn)確；探頭引出線會(huì)引起施加電壓的折反射，改變繞組的暫態(tài)電壓，使得最終測(cè)得電壓與繞組實(shí)際暫態(tài)電壓出入較大。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明實(shí)施例所要解決的一個(gè)技術(shù)問題是:提供一種變壓器繞組的暫態(tài)電壓測(cè)量系統(tǒng)與方法，無畸變地將納秒方波電壓加載到變壓器繞組，測(cè)量傳感器不影響變壓器繞組分布參數(shù)和繞組暫態(tài)電壓分布。
[0007]本發(fā)明實(shí)施例提供的一種變壓器繞組的暫態(tài)電壓測(cè)量系統(tǒng)，所述變壓器包括變壓器外殼，所述變壓器外殼的上部為錐體，所述變壓器外殼的下部?jī)?nèi)包括變壓器鐵芯與變壓器繞組，所述變壓器外殼整體接地；所述變壓器繞組的一端接地，另一端依次通過變阻抗傳輸線與同軸傳輸線連接高壓納秒方波源，所述變阻抗傳輸線包括所述變壓器外殼上部的錐體部分和該錐體部分內(nèi)部的錐形高壓引線；所述變壓器外殼上與變壓器繞組對(duì)應(yīng)的不同位置上裝設(shè)有多個(gè)電容傳感器，所述多個(gè)電容傳感器形成分布式電容傳感器陣列；所述多個(gè)電容傳感器分別通過信號(hào)傳輸電纜與信號(hào)處理與存貯單元連接；
[0008]高壓納秒方波源通過同軸傳輸線向變阻抗傳輸線與變壓器繞組輸出高壓納秒方波激勵(lì)電壓，該高壓納秒方波激勵(lì)電壓依次經(jīng)由同軸傳輸線與變阻抗傳輸線施加到變壓器繞組上，在變壓器繞組中傳播，并在變壓器繞組中形成電壓分布，裝設(shè)在不同位置的電容傳感器感應(yīng)測(cè)量對(duì)應(yīng)位置的電壓信號(hào)，并將測(cè)量到的電壓信號(hào)通過信號(hào)傳輸電纜傳輸至信號(hào)處理與存貯單元，由信號(hào)處理與存貯單元根據(jù)分布式電容傳感器陣列傳輸?shù)碾妷盒盘?hào)進(jìn)行處理，得到變壓器繞組暫態(tài)電壓分布。
[0009]上述系統(tǒng)的一個(gè)具體實(shí)施例中，所述變壓器外殼的內(nèi)表面敷設(shè)有絕緣層，根據(jù)變壓器繞組的結(jié)構(gòu)在絕緣膜上粘貼有多個(gè)與變壓器繞組的線餅寬度相等的銅帶分別作為多個(gè)電容傳感器的耦合電極，形成對(duì)變壓器繞組中不同線餅電壓測(cè)量的分布式電容傳感器陣列。
[0010]上述系統(tǒng)的一個(gè)具體實(shí)施例中，所述變壓器外殼為鋁制品。
[0011]上述系統(tǒng)的一個(gè)具體實(shí)施例中，所述同軸傳輸線包括平板傳輸線。
[0012]上述系統(tǒng)的一個(gè)具體實(shí)施例中，所述高壓納秒方波源包括陡脈沖源。
[0013]上述系統(tǒng)的一個(gè)具體實(shí)施例中，所述變壓器外殼的下部為圓柱體或者方體。
[0014]本發(fā)明實(shí)施例提供的一種基于上述暫態(tài)電壓測(cè)量系統(tǒng)的變壓器繞組的暫態(tài)電壓測(cè)量方法，所述變壓器包括變壓器外殼，所述變壓器外殼的上部為錐體，所述變壓器外殼的下部?jī)?nèi)包括變壓器鐵芯與變壓器繞組，所述變壓器外殼整體接地；所述變壓器繞組的一端接地，另一端依次通過變阻抗傳輸線與同軸傳輸線連接高壓納秒方波源，所述變阻抗傳輸線包括所述變壓器外殼上部的錐體部分和該錐體部分內(nèi)部的錐形高壓引線；所述變壓器外殼上與變壓器繞組對(duì)應(yīng)的不同位置上裝設(shè)有多個(gè)電容傳感器，所述多個(gè)電容傳感器形成分布式電容傳感器陣列；所述多個(gè)電容傳感器分別通過信號(hào)傳輸電纜與信號(hào)處理與存貯單元連接；所述方法包括:
[0015]高壓納秒方波源通過同軸傳輸線向變阻抗傳輸線與變壓器繞組輸出高壓納秒方波激勵(lì)電壓，該高壓納秒方波激勵(lì)電壓依次經(jīng)由同軸傳輸線與變阻抗傳輸線施加到變壓器繞組上，在變壓器繞組中傳播，并在變壓器繞組中形成電壓分布；
[0016]裝設(shè)在不同位置的電容傳感器感應(yīng)測(cè)量對(duì)應(yīng)位置的電壓信號(hào)，并將測(cè)量到的電壓信號(hào)通過信號(hào)傳輸電纜傳輸至信號(hào)處理與存貯單元；
[0017]信號(hào)處理與存貯單元根據(jù)分布式電容傳感器陣列傳輸?shù)碾妷盒盘?hào)進(jìn)行處理，得到變壓器繞組暫態(tài)電壓分布。
[0018]上述方法的一個(gè)具體實(shí)施例中，高壓納秒方波源通過同軸傳輸線向變阻抗傳輸線與變壓器繞組輸出高壓納秒方波激勵(lì)電壓之前，還包括對(duì)分布式電容傳感器陣列進(jìn)行標(biāo)定的操作。
[0019]上述方法的一個(gè)具體實(shí)施例中，所述對(duì)分布式電容傳感器陣列進(jìn)行標(biāo)定包括:
[0020]采用與變壓器繞組結(jié)構(gòu)尺寸相同的金屬圓筒，置于變壓器外殼內(nèi)形成同軸結(jié)構(gòu)；
[0021]執(zhí)行所述高壓納秒方波源通過同軸傳輸線向變阻抗傳輸線與變壓器繞組輸出高壓納秒方波激勵(lì)電壓的操作，分別將多個(gè)電容傳感器感應(yīng)測(cè)量到的多個(gè)電壓信號(hào)與標(biāo)準(zhǔn)傳感器直接測(cè)量高壓納秒方波源得到的方波脈沖進(jìn)行比對(duì)，以確定多個(gè)電容傳感器的分壓比，實(shí)現(xiàn)分布式電容傳感器陣列的標(biāo)定。
[0022]上述方法的一個(gè)具體實(shí)施例中，多次執(zhí)行所述高壓納秒方波源通過同軸傳輸線向變阻抗傳輸線與變壓器繞組輸出高壓納秒方波激勵(lì)電壓的操作，獲得準(zhǔn)確的變壓器繞組暫態(tài)電壓分布。[0023]上述方法的一個(gè)具體實(shí)施例中，還包括:
[0024]通過調(diào)整高壓納秒方波源的波頭電阻改變高壓納秒方波激勵(lì)電壓的上升沿，然后執(zhí)行所述高壓納秒方波源通過同軸傳輸線向變阻抗傳輸線與變壓器繞組輸出高壓納秒方波激勵(lì)電壓的操作，獲得不同等效頻率下變壓器繞組暫態(tài)電壓分布特性。
[0025]基于本發(fā)明上述實(shí)施例提供的變壓器繞組的暫態(tài)電壓測(cè)量系統(tǒng)與方法，高壓納秒方波激勵(lì)電壓通過變阻抗傳輸線無畸變的加載到變壓器繞組上，使得加載到變壓器繞組上的電壓與激勵(lì)產(chǎn)生電壓一致；分布式電容傳感器陣列在暫態(tài)電壓測(cè)量過程中與變壓器繞組無電氣連接，不改變繞組分布參數(shù)，測(cè)量不影響變壓器繞組自身的暫態(tài)電壓分布，使得變壓器繞組的暫態(tài)電壓分布測(cè)試結(jié)果更加準(zhǔn)確。
[0026]下面通過附圖和實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案做進(jìn)一步的詳細(xì)描述。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0027]構(gòu)成說明書的一部分的附圖描述了本發(fā)明的實(shí)施例，并且連同描述一起用于解釋本發(fā)明的原理。
[0028]參照附圖，根據(jù)下面的詳細(xì)描述，可以更加清楚地理解本發(fā)明，其中:
[0029]圖1為現(xiàn)有技術(shù)對(duì)變壓器繞組暫態(tài)電壓進(jìn)行測(cè)量的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。
[0030]圖2為本發(fā)明變壓器繞組的暫態(tài)電壓測(cè)量系統(tǒng)一個(gè)實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0031]圖3為本發(fā)明變壓器繞組的暫態(tài)電壓測(cè)量方法一個(gè)實(shí)施例的流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0032]現(xiàn)在將參照附圖來詳細(xì)描述本發(fā)明的各種示例性實(shí)施例。應(yīng)注意到:除非另外具體說明，否則在這些實(shí)施例中闡述的部件和步驟的相對(duì)布置、數(shù)字表達(dá)式和數(shù)值不限制本發(fā)明的范圍。
[0033]同時(shí)，應(yīng)當(dāng)明白，為了便于描述，附圖中所示出的各個(gè)部分的尺寸并不是按照實(shí)際的比例關(guān)系繪制的。
[0034]以下對(duì)至少一個(gè)示例性實(shí)施例的描述實(shí)際上僅僅是說明性的，決不作為對(duì)本發(fā)明及其應(yīng)用或使用的任何限制。
[0035]對(duì)于相關(guān)領(lǐng)域普通技術(shù)人員已知的技術(shù)、方法和設(shè)備可能不作詳細(xì)討論，但在適當(dāng)情況下，所述技術(shù)、方法和設(shè)備應(yīng)當(dāng)被視為說明書的一部分。
[0036]在這里示出和討論的所有示例中，任何具體值應(yīng)被解釋為僅僅是示例性的，而不是作為限制。因此，示例性實(shí)施例的其它示例可以具有不同的值。
[0037]應(yīng)注意到:相似的標(biāo)號(hào)和字母在下面的附圖中表示類似項(xiàng)，因此，一旦某一項(xiàng)在一個(gè)附圖中被定義，則在隨后的附圖中不需要對(duì)其進(jìn)行進(jìn)一步討論。
[0038]圖2為本發(fā)明變壓器繞組的暫態(tài)電壓測(cè)量系統(tǒng)一個(gè)實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖2所示，該實(shí)施例的變壓器繞組的暫態(tài)電壓測(cè)量系統(tǒng)中，變壓器包括變壓器外殼110，變壓器外殼110的可以示例性地為鋁制品，其上部為錐體，變壓器外殼110的下部可以為圓柱體或者方體，變壓器外殼110的下部?jī)?nèi)包括變壓器鐵芯120與變壓器繞組130。實(shí)際應(yīng)用中，可以在變壓器繞組130內(nèi)部放置一個(gè)小的鋁制外殼，來模擬變壓器鐵芯并接地。變壓器外殼110整體接地，消除空間電磁場(chǎng)對(duì)暫態(tài)電壓測(cè)量的影響。變壓器繞組130的一端接地，另一端依次通過變阻抗傳輸線與同軸傳輸線140連接高壓納秒方波源150，變阻抗傳輸線包括變壓器外殼110上部的錐體部分(即:變壓器外殼110上部直徑連續(xù)變化的部分)和該錐體部分內(nèi)部的錐形高壓引線160。錐形高壓引線160形成錐形高壓過渡段。變壓器外殼110上與變壓器繞組130對(duì)應(yīng)的不同位置上裝設(shè)有多個(gè)電容傳感器170，該多個(gè)電容傳感器170形成分布式電容傳感器陣列，該多個(gè)電容傳感器170分別通過信號(hào)傳輸電纜180與信號(hào)處理與存貯單元190連接。其中的信號(hào)處理與存貯單元190例如可以是示波器。
[0039]高壓納秒方波源150通過同軸傳輸線140向變阻抗傳輸線與變壓器繞組110輸出高壓納秒方波激勵(lì)電壓，該高壓納秒方波激勵(lì)電壓依次經(jīng)由同軸傳輸線140與變阻抗傳輸線施加到變壓器繞組130上，在變壓器繞組130中傳播，并在變壓器繞組130中形成電壓分布，裝設(shè)在不同位置的電容傳感器170感應(yīng)測(cè)量對(duì)應(yīng)位置的電壓信號(hào)，并將測(cè)量到的電壓信號(hào)通過信號(hào)傳輸電纜180傳輸至信號(hào)處理與存貯單元190，由信號(hào)處理與存貯單元190根據(jù)分布式電容傳感器陣列傳輸?shù)碾妷盒盘?hào)進(jìn)行處理，得到變壓器繞組130上的暫態(tài)電壓分布。
[0040]通過變阻抗傳輸線可使高壓納秒方波源150連接處阻抗平滑過渡，施加的高壓納秒方波激勵(lì)電壓不會(huì)在傳播過程中由于折反射而畸變，從而保證施加到變壓器繞組上的電壓波形與高壓納秒方波源的輸出一致。
[0041]本發(fā)明上述實(shí)施例提供的變壓器繞組的暫態(tài)電壓測(cè)量系統(tǒng)，高壓納秒方波激勵(lì)電壓通過變阻抗傳輸線無畸變的加載到變壓器繞組上，使得加載到變壓器繞組上的電壓與激勵(lì)產(chǎn)生電壓一致；分布式電容傳感器陣列在暫態(tài)電壓測(cè)量過程中與變壓器繞組無電氣連接，不改變繞組分布參數(shù)，測(cè)量不影響變壓器繞組自身的暫態(tài)電壓分布，使得變壓器繞組的暫態(tài)電壓分布測(cè)試結(jié)果更加準(zhǔn)確。
[0042]再參見圖2，在本發(fā)明變壓器繞組暫態(tài)電壓測(cè)量系統(tǒng)的另一個(gè)實(shí)施例中，變壓器外殼Iio的內(nèi)表面敷設(shè)有絕緣層200，根據(jù)變壓器繞組130的結(jié)構(gòu)，在絕緣膜200上粘貼有多個(gè)與變壓器繞組200的線餅寬度相等的銅帶分別作為多個(gè)電容傳感器170的耦合電極，形成對(duì)變壓器繞組130中不同線餅電壓測(cè)量的分布式電容傳感器陣列。電容傳感器170具體利用電極之間的空間分布電容來構(gòu)成分壓，從而從高壓導(dǎo)體上測(cè)量電壓信號(hào)。
[0043]根據(jù)本發(fā)明變壓器繞組暫態(tài)電壓測(cè)量系統(tǒng)實(shí)施例的一個(gè)具體示例而非限制，其中的同軸傳輸線140也可以通過平板傳輸線實(shí)現(xiàn)。
[0044]根據(jù)本發(fā)明變壓器繞組暫態(tài)電壓測(cè)量系統(tǒng)實(shí)施例的另一個(gè)具體示例而非限制，高壓納秒方波源150也可以通過陡脈沖源實(shí)現(xiàn)。
[0045]為本為本發(fā)明變壓器繞組的暫態(tài)電壓測(cè)量方法一個(gè)實(shí)施例的流程圖。該實(shí)施例的暫態(tài)電壓測(cè)量方法基于上述圖2所示的暫態(tài)電壓測(cè)量系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)。如圖3所示，該實(shí)施例的暫態(tài)電壓測(cè)量方法包括:
[0046]310，高壓納秒方波源通過同軸傳輸線向變阻抗傳輸線與變壓器繞組輸出高壓納秒方波激勵(lì)電壓，該高壓納秒方波激勵(lì)電壓依次經(jīng)由同軸傳輸線與變阻抗傳輸線施加到變壓器繞組上，在變壓器繞組中傳播，并在變壓器繞組中形成電壓分布。
[0047]320，裝設(shè)在不同位置的電容傳感器感應(yīng)測(cè)量對(duì)應(yīng)位置的電壓信號(hào)，S卩:暫態(tài)電壓信號(hào)(表現(xiàn)為暫態(tài)電壓時(shí)域波形)，并將測(cè)量到的電壓信號(hào)通過信號(hào)傳輸電纜傳輸至信號(hào)處理與存貯單元，例如，示波器。[0048]330，信號(hào)處理與存貯單元接收分布式電容傳感器陣列測(cè)量到的暫態(tài)電壓信號(hào)，通過對(duì)不同位置電容傳感器測(cè)得的暫態(tài)電壓進(jìn)行處理，繪制電壓沿變壓器繞組線餅分布的曲線，得到變壓器繞組暫態(tài)電壓分布。
[0049]在本發(fā)明變壓器繞組的暫態(tài)電壓測(cè)量方法的另一個(gè)實(shí)施例中，實(shí)際應(yīng)用中，在測(cè)試工作開始前，即在執(zhí)行操作310之前，還可以包括裝設(shè)電容傳感器的操作。示例性地，可以通過以下方式裝設(shè)電容傳感器:在變壓器外殼的內(nèi)表面敷設(shè)絕緣膜，根據(jù)變壓器繞組的結(jié)構(gòu)，即:變壓器繞組的線餅位置和換位方式，在絕緣膜的內(nèi)表面粘貼與線餅寬度相等的銅帶作為電容傳感器的耦合電極(也稱為銅帶電極)，形成變壓器繞組不同線餅電壓測(cè)量的分布式電容傳感器陣列，根據(jù)線餅位置和換位方式來確定電容傳感器裝設(shè)的位置，以保證電容傳感器正對(duì)其它要測(cè)量的線餅。電容傳感器固定后可以通過變壓器外殼上的同軸電纜接插頭(BNC)以及信號(hào)傳輸電纜向外部的信號(hào)處理與存貯單元傳輸測(cè)量到的電壓信號(hào)。即:絕緣膜位于變壓器外殼和電容傳感器的銅帶電極之間，它的作用是與銅帶電極和變壓器外殼共同構(gòu)成電容傳感器的低壓臂。
[0050]在本發(fā)明變壓器繞組的暫態(tài)電壓測(cè)量方法的另一個(gè)實(shí)施例中，在操作310之前，還可以包括對(duì)分布式電容傳感器陣列進(jìn)行標(biāo)定的操作，即:對(duì)每個(gè)電容傳感器進(jìn)行校準(zhǔn)，以確保其電壓測(cè)量結(jié)果的準(zhǔn)確性。具體地，對(duì)分布式電容傳感器陣列進(jìn)行標(biāo)定的操作可以通過以下方式實(shí)現(xiàn):
[0051 ] 采用與變壓器繞組結(jié)構(gòu)尺寸相同的金屬圓筒，置于變壓器外殼內(nèi)形成同軸結(jié)構(gòu)；
[0052]執(zhí)行310?330的操作，分別將多個(gè)電容傳感器感應(yīng)測(cè)量到的多個(gè)電壓信號(hào)與標(biāo)準(zhǔn)傳感器(也稱為:標(biāo)準(zhǔn)高壓探頭)直接測(cè)量高壓納秒方波源得到的方波脈沖進(jìn)行比對(duì)，以確定多個(gè)電容傳感器的分壓比，實(shí)現(xiàn)分布式電容傳感器陣列的標(biāo)定。
[0053]高壓探頭是已經(jīng)標(biāo)定過的、測(cè)量結(jié)果準(zhǔn)確的傳感器。通過對(duì)比分布式電容傳感器陣列的實(shí)測(cè)波形和標(biāo)準(zhǔn)高壓探頭的實(shí)測(cè)波形，可以確定電容傳感器的頻帶寬度，即:可以測(cè)量電容傳感器頻率的上限和下限，確保電容傳感器滿足實(shí)驗(yàn)要求。
[0054]在本發(fā)明變壓器繞組的暫態(tài)電壓測(cè)量方法的又一個(gè)實(shí)施例中，可以將相同的高壓納秒方波激勵(lì)電壓多次施加于變壓器繞組，多次執(zhí)行310?330的操作，經(jīng)過多次測(cè)量，逐步將分布式電容傳感器陣列測(cè)得的電壓信號(hào)傳送至信號(hào)處理與存貯單元，從而獲得準(zhǔn)確的變壓器繞組暫態(tài)電壓分布。
[0055]在本發(fā)明變壓器繞組的暫態(tài)電壓測(cè)量方法的又一個(gè)實(shí)施例中，還可以通過調(diào)整高壓納秒方波源的波頭電阻改變高壓納秒方波激勵(lì)電壓的上升沿，輸出不同上升沿的高壓納秒方波脈沖，然后執(zhí)行310?330的操作，獲得不同等效頻率下變壓器繞組暫態(tài)電壓分布特性，從而可以研究不同波前時(shí)間(對(duì)應(yīng)不同等效頻率)對(duì)變壓器繞組暫態(tài)電壓的影響。其中的等效頻率是指將上升沿的時(shí)間等效為高壓納秒方波1/2個(gè)周期，然后計(jì)算等效頻率f=l/T。
[0056]另外，為適應(yīng)不同電壓等級(jí)變壓器繞組暫態(tài)電壓測(cè)量的實(shí)際需要，例如，IlOkV單相低壓繞組、220kV單相高壓繞組，可根據(jù)變壓器繞組幾何外形設(shè)計(jì)變壓器外殼和變壓器鐵芯，設(shè)計(jì)變壓器外殼和變壓器鐵芯直徑和高度。此外，分布式電壓傳感器的位置也可根據(jù)需要確定，從而獲得變壓器指定位置的電壓波形參數(shù)，進(jìn)行有針對(duì)性的測(cè)量工作。
[0057]本說明書中各個(gè)實(shí)施例均采用遞進(jìn)的方式描述，每個(gè)實(shí)施例重點(diǎn)說明的都是與其它實(shí)施例的不同之處，各個(gè)實(shí)施例之間相同或相似的部分相互參見即可。對(duì)于方法實(shí)施例而言，由于其通過系統(tǒng)實(shí)施例實(shí)現(xiàn)，所以描述的比較簡(jiǎn)單，相關(guān)之處參見系統(tǒng)實(shí)施例的部分說明即可。
[0058]本發(fā)明的描述是為了示例和描述起見而給出的，而并不是無遺漏的或者將本發(fā)明限于所公開的形式。很多修改和變化對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言是顯然的。選擇和描述實(shí)施例是為了更好說明本發(fā)明的原理和實(shí)際應(yīng)用，并且使本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員能夠理解本發(fā)明從而設(shè)計(jì)適于特定用途的帶有各種修改的各種實(shí)施例。
【權(quán)利要求】
1.一種變壓器繞組的暫態(tài)電壓測(cè)量系統(tǒng)，其特征在于，所述變壓器包括變壓器外殼，所述變壓器外殼的上部為錐體，所述變壓器外殼的下部?jī)?nèi)包括變壓器鐵芯與變壓器繞組，所述變壓器外殼整體接地；所述變壓器繞組的一端接地，另一端依次通過變阻抗傳輸線與同軸傳輸線連接高壓納秒方波源，所述變阻抗傳輸線包括所述變壓器外殼上部的錐體部分和該錐體部分內(nèi)部的錐形高壓引線；所述變壓器外殼上與變壓器繞組對(duì)應(yīng)的不同位置上裝設(shè)有多個(gè)電容傳感器，所述多個(gè)電容傳感器形成分布式電容傳感器陣列；所述多個(gè)電容傳感器分別通過信號(hào)傳輸電纜與信號(hào)處理與存貯單元連接； 高壓納秒方波源通過同軸傳輸線向變阻抗傳輸線與變壓器繞組輸出高壓納秒方波激勵(lì)電壓，該高壓納秒方波激勵(lì)電壓依次經(jīng)由同軸傳輸線與變阻抗傳輸線施加到變壓器繞組上，在變壓器繞組中傳播，并在變壓器繞組中形成電壓分布，裝設(shè)在不同位置的電容傳感器感應(yīng)測(cè)量對(duì)應(yīng)位置的電壓信號(hào)，并將測(cè)量到的電壓信號(hào)通過信號(hào)傳輸電纜傳輸至信號(hào)處理與存貯單元，由信號(hào)處理與存貯單元根據(jù)分布式電容傳感器陣列傳輸?shù)碾妷盒盘?hào)進(jìn)行處理，得到變壓器繞組暫態(tài)電壓分布。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述變壓器外殼的內(nèi)表面敷設(shè)有絕緣層，根據(jù)變壓器繞組的結(jié)構(gòu)在絕緣膜上粘貼有多個(gè)與變壓器繞組的線餅寬度相等的銅帶分別作為多個(gè)電容傳感器的耦合電極，形成對(duì)變壓器繞組中不同線餅電壓測(cè)量的分布式電容傳感器陣列。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述變壓器外殼為鋁制品。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述同軸傳輸線包括平板傳輸線。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述高壓納秒方波源包括陡脈沖源。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至5任意一項(xiàng)所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述變壓器外殼的下部為圓柱體或者方體。
7.一種基于權(quán)利要求1至6任意一項(xiàng)所述暫態(tài)電壓測(cè)量系統(tǒng)的變壓器繞組的暫態(tài)電壓測(cè)量方法，其特征在于，所述變壓器包括變壓器外殼，所述變壓器外殼的上部為錐體，所述變壓器外殼的下部?jī)?nèi)包括變壓器鐵芯與變壓器繞組，所述變壓器外殼整體接地；所述變壓器繞組的一端接地，另一端依次通過變阻抗傳輸線與同軸傳輸線連接高壓納秒方波源，所述變阻抗傳輸線包括所述變壓器外殼上部的錐體部分和該錐體部分內(nèi)部的錐形高壓引線；所述變壓器外殼上與變壓器繞組對(duì)應(yīng)的不同位置上裝設(shè)有多個(gè)電容傳感器，所述多個(gè)電容傳感器形成分布式電容傳感器陣列；所述多個(gè)電容傳感器分別通過信號(hào)傳輸電纜與信號(hào)處理與存貯單元連接；所述方法包括: 高壓納秒方波源通過同軸傳輸線向變阻抗傳輸線與變壓器繞組輸出高壓納秒方波激勵(lì)電壓，該高壓納秒方波激勵(lì)電壓依次經(jīng)由同軸傳輸線與變阻抗傳輸線施加到變壓器繞組上，在變壓器繞組中傳播，并在變壓器繞組中形成電壓分布； 裝設(shè)在不同位置的電容傳感器感應(yīng)測(cè)量對(duì)應(yīng)位置的電壓信號(hào)，并將測(cè)量到的電壓信號(hào)通過信號(hào)傳輸電纜傳輸至信號(hào)處理與存貯單元； 信號(hào)處理與存貯單元根據(jù)分布式電容傳感器陣列傳輸?shù)碾妷盒盘?hào)進(jìn)行處理，得到變壓器繞組暫態(tài)電壓分布。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，高壓納秒方波源通過同軸傳輸線向變阻抗傳輸線與變壓器繞組輸出高壓納秒方波激勵(lì)電壓之前，還包括對(duì)分布式電容傳感器陣列進(jìn)行標(biāo)定的操作。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，所述對(duì)分布式電容傳感器陣列進(jìn)行標(biāo)定包括: 采用與變壓器繞組結(jié)構(gòu)尺寸相同的金屬圓筒，置于變壓器外殼內(nèi)形成同軸結(jié)構(gòu)； 執(zhí)行所述高壓納秒方波源通過同軸傳輸線向變阻抗傳輸線與變壓器繞組輸出高壓納秒方波激勵(lì)電壓的操作，分別將多個(gè)電容傳感器感應(yīng)測(cè)量到的多個(gè)電壓信號(hào)與標(biāo)準(zhǔn)傳感器直接測(cè)量高壓納秒方波源得到的方波脈沖進(jìn)行比對(duì)，以確定多個(gè)電容傳感器的分壓比，實(shí)現(xiàn)分布式電容傳感器陣列的標(biāo)定。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，多次執(zhí)行所述高壓納秒方波源通過同軸傳輸線向變阻抗傳輸線與變壓器繞組輸出高壓納秒方波激勵(lì)電壓的操作，獲得準(zhǔn)確的變壓器繞組暫態(tài)電壓分布。
11.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，還包括: 通過調(diào)整高壓納秒方波源的波頭電阻改變高壓納秒方波激勵(lì)電壓的上升沿，然后執(zhí)行所述高壓納秒方波源通過同軸傳輸線向變阻抗傳輸線與變壓器繞組輸出高壓納秒方波激勵(lì)電壓的操作，獲得不同等效頻率下變壓器繞組暫態(tài)電壓的分布特性。
【文檔編號(hào)】G01R19/00GK103543316SQ201310453268
【公開日】2014年1月29日 申請(qǐng)日期:2013年9月29日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月29日
【發(fā)明者】王喆, 王紹武, 張喬根, 殷禹, 時(shí)衛(wèi)東, 張翠霞, 李曉昂, 張搏宇 申請(qǐng)人:國(guó)家電網(wǎng)公司, 西安交通大學(xué), 中國(guó)電力科學(xué)研究院