本發(fā)明屬于變壓器繞組響應(yīng)信號(hào)在線感知領(lǐng)域，具體涉及高頻激勵(lì)下的變壓器繞組電壓響應(yīng)信號(hào)在線感知裝置與測(cè)試方法。

背景技術(shù)：

1、在高頻激勵(lì)下，變壓器繞組可等效為一個(gè)以電阻、電感、電容為基礎(chǔ)的集總等效電路，當(dāng)繞組發(fā)生變形、短路等故障時(shí)，其等效的集總電路參數(shù)值會(huì)發(fā)生相應(yīng)的變化，進(jìn)而體現(xiàn)在變壓器繞組的響應(yīng)信號(hào)發(fā)生變化，即變壓器繞組的頻率響應(yīng)特性會(huì)發(fā)生相應(yīng)的改變，但是，現(xiàn)有的頻率響應(yīng)需在變壓器離線運(yùn)行時(shí)進(jìn)行測(cè)試，不能及時(shí)有效地發(fā)現(xiàn)繞組狀態(tài)的異常，針對(duì)這種不足，開展能夠進(jìn)行在線繞組響應(yīng)信號(hào)感知的研究具有十分重要的意義。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、為了克服上述背景存在的不足，本發(fā)明提供一種基于高頻互感器的變壓器繞組響應(yīng)信號(hào)在線感知裝置的研制與測(cè)試方法，包括以下內(nèi)容：

2、本發(fā)明采用的技術(shù)解決方案是：一種基于高頻互感器的變壓器繞組響應(yīng)信號(hào)在線感知裝置，其特征在于，變壓器器身(1)內(nèi)設(shè)置有鐵心(2)，鐵心(2)上繞制有三層繞組，分為高壓繞組(3)，中壓繞組(4)，低壓繞組(5)，高壓高頻信號(hào)源(6)與變壓器低壓繞組(5)相連，高壓繞組(3)的引出線經(jīng)耦合電容(7)套在高頻互感器(8)中，高頻互感器(8)二次側(cè)接有信號(hào)檢測(cè)放大電路模塊(9)，信號(hào)采集裝置(10)將采集到的電信號(hào)傳輸至計(jì)算機(jī)(11)中，高壓高頻信號(hào)源(6)受計(jì)算機(jī)(11)遠(yuǎn)程控制；

3、高頻互感器(8)為一開口式高頻電流互感器，包含三個(gè)部件，分別是鎳鋅鐵氧體半磁環(huán)(12)，磁環(huán)上有漆包線纏繞一周，外部為樹脂澆注的互感器外殼與固定裝置(13)，固定裝置采用1個(gè)支撐螺桿(14)和2個(gè)螺母(15)使互感器套牢在高壓繞組引出線上；

4、高頻互感器(8)二次側(cè)連接的信號(hào)檢測(cè)放大電路模塊(9)，其特征在于，包括有：電流電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換電路，電壓跟隨隔離電路，工頻濾波電路，信號(hào)放大電路，所述電流電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換電路包括運(yùn)算放大器u1和轉(zhuǎn)化電阻r1及反并聯(lián)二極管d，所述電壓跟隨隔離電路為運(yùn)算放大器u2與電阻r2，運(yùn)算放大器u2的同相輸入端與電流電壓轉(zhuǎn)換電路連接，運(yùn)算放大器u2的輸出端與高通濾波電路連接，所述工頻濾波電路包括有電容c1,c2，電阻r3,r4,r5，運(yùn)算放大器u3，運(yùn)算放大器u3反相輸入端經(jīng)電容c1,c2與電壓跟隨電路連接，r3一端連接運(yùn)算放大器u3反相輸入端，另一端接地，r4一端連接運(yùn)算放大器u3的同相輸入端，另一端接地，r5連接在運(yùn)算放大器的同相輸入端與輸出端之間，所述信號(hào)放大電路包括有電阻r6～r9，電容c3,c4，三極管t1以及直流電源dc，三極管t1的基極經(jīng)電阻r6,r7一端與電容c1連接，電容c1另一端連接工頻濾波電路的輸出端，三極管t1的集電極經(jīng)r8與直流電源dc連接，三極管t1的發(fā)射極經(jīng)電阻r9接地，三極管t1的集電極經(jīng)耦合電容co輸出最終電壓信號(hào)u0；

5、本發(fā)明的目的還在于，為上述裝置提供一種測(cè)試方法，其具體措施為：

6、一種基于高頻互感器的變壓器繞組響應(yīng)信號(hào)在線感知方法，采用上述的裝置進(jìn)行變壓器繞組高頻信號(hào)響應(yīng)在線感知測(cè)試，其特征在于，包括以下步驟：

7、第一步：將高頻互感器(8)套在高壓繞組(3)的引出線上，高頻互感器(8)的二次側(cè)與信號(hào)檢測(cè)放大電路模塊(9)連接，二次側(cè)與信號(hào)檢測(cè)放大電路模塊(9)與信號(hào)采集裝置(10)連接，將信號(hào)采集裝置(10)通過數(shù)據(jù)線與計(jì)算機(jī)(11)連接，高壓高頻信號(hào)源(6)與計(jì)算機(jī)(11)遠(yuǎn)程連接；

8、第二步：使用計(jì)算機(jī)(11)發(fā)送指令信號(hào)到高壓高頻信號(hào)源(6)，高壓高頻信號(hào)源(6)將幅值為20v，頻率f＝100khz的正弦信號(hào)注入到變壓器低壓繞組(5)中，經(jīng)高頻互感器(8)二次側(cè)與信號(hào)檢測(cè)放大電路模塊(9)與信號(hào)采集裝置(10)將感應(yīng)到的高頻信號(hào)傳輸至計(jì)算機(jī)(11)中；

9、第三步：在第二步的情況下，對(duì)得到的數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算處理得到高壓繞組(3)引出線的電流大小，具體計(jì)算方法如下：

10、已知信號(hào)放大電路的電阻r6～r9，電容c3,c4，及計(jì)算機(jī)接收到的電壓u0，根據(jù)以下公式求得工頻濾波電路的輸出電壓ulb：

11、

12、求得ulb，已知電容c1,c2，電阻r3,r10,r4,r5，根據(jù)以下公式求得該濾波器的截至頻率fc與電壓跟隨器的輸出電壓ugs：

13、

14、求得ugs，已知電阻r1與高頻互感器的匝數(shù)n，根據(jù)以下公式求得高壓繞組的引出線電流i：

15、

16、求得高壓繞組的引出線電流i，已知耦合電容co，根據(jù)以下公式求得高壓繞組的端口電壓u與計(jì)算機(jī)接收到的電壓u0之間的關(guān)系：

17、

18、第四步：重復(fù)第二、三步，設(shè)置電源頻率f從100khz～1mhz，每間隔10khz變化，得到變壓器的高壓繞組輸出幅值變化曲線，實(shí)現(xiàn)變壓器繞組電壓響應(yīng)信號(hào)的在線感知。

技術(shù)特征：

1.一種基于高頻互感器的變壓器繞組響應(yīng)信號(hào)在線感知裝置，其特征在于，變壓器器身(1)內(nèi)設(shè)置有鐵心(2)，鐵心(2)上繞制有三層繞組，分為高壓繞組(3)，中壓繞組(4)，低壓繞組(5)，高壓高頻信號(hào)源(6)與變壓器低壓繞組(5)相連，高壓繞組(3)的引出線經(jīng)耦合電容(7)套在高頻互感器(8)中，高頻互感器(8)二次側(cè)接有信號(hào)檢測(cè)放大電路模塊(9)，信號(hào)采集裝置(10)將采集到的電信號(hào)傳輸至計(jì)算機(jī)(11)中，高壓高頻信號(hào)源(6)受計(jì)算機(jī)(11)遠(yuǎn)程控制；

技術(shù)總結(jié)
一種基于高頻互感器的變壓器繞組響應(yīng)信號(hào)在線感知測(cè)試裝置，主要包括變壓器器身，鐵心，繞組，高頻信號(hào)源，高頻互感裝置，信號(hào)采集裝置，計(jì)算機(jī)，高頻互感裝置包括高頻互感器和信號(hào)檢測(cè)放大電路模塊，通過高頻信號(hào)源向繞組注入激勵(lì)，經(jīng)高頻互感裝置實(shí)現(xiàn)變壓器繞組響應(yīng)信號(hào)的感知，本發(fā)明產(chǎn)生的技術(shù)效果為：基于該裝置，可有效完成變壓器繞組響應(yīng)信號(hào)的有效感知，實(shí)現(xiàn)變壓器繞組響應(yīng)的在線監(jiān)測(cè)，為變壓器繞組的早期故障信號(hào)感知提供一種評(píng)判方法和工具。

技術(shù)研發(fā)人員：羅長(zhǎng)兵,姚建中,楊偉兆,何耿利,劉麗龍,張敏,吳萬(wàn)軍
受保護(hù)的技術(shù)使用者：云南電網(wǎng)有限責(zé)任公司迪慶供電局
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/26