電力變壓器繞組壓緊力特性診斷系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明屬于電力變壓器故障診斷技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種電力變壓器繞組壓緊力特性診斷系統(tǒng)。本發(fā)明包括電壓傳感器，還包括信號調(diào)理與放大單元、A/D轉(zhuǎn)換控制電路、信號分析與診斷系統(tǒng)；所述電壓信號經(jīng)過電壓傳感器連接信號調(diào)理與放大單元的輸入端，信號調(diào)理與放大單元的輸出端連接A/D轉(zhuǎn)換控制電路的輸入端，A/D轉(zhuǎn)換控制電路的輸出端與信號分析與診斷系統(tǒng)的輸入端相連接；PC機或嵌入式ARM處理器分別與USB電源和顯示輸出模塊相連接，USB電源和顯示輸出模塊分別與信號分析與診斷系統(tǒng)相連接。本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡單，設(shè)計合理，能夠?qū)ψ儔浩骼@組發(fā)生的細微變形檢測更加靈敏、準確，避免了繞組變形的累積效應(yīng)造成的設(shè)備故障。
【專利說明】
電力變壓器繞組壓緊力特性診斷系統(tǒng)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明屬于電力變壓器故障診斷技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種電力變壓器繞組壓緊力特性診斷系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]變壓器是電力系統(tǒng)中最關(guān)鍵的設(shè)備之一，它承擔著電壓變換、電能分配及傳輸，并提供電力服務(wù)。因此，變壓器的正常運行是對電力系統(tǒng)安全、可靠、優(yōu)質(zhì)、經(jīng)濟運行的重要保證，必須最大限度地防止和減少變壓器故障和事故的發(fā)生。當電力變壓器遭受短路沖擊等外力作用后，電力變壓器繞組壓緊力會減小，從而導(dǎo)致變壓器的繞組發(fā)生松動，變壓器的抗短路能力也會減弱，形成了惡性循環(huán)，嚴重威脅著變壓器的正常運行。傳統(tǒng)的變壓器繞組變形檢測方法主要有頻響法(FRA)、短路阻抗法、低壓脈沖法。采用頻響分析法測試變壓器繞組變形已被電力部門廣泛接受，但是究竟如何采用FRA法對變壓器繞組的變形程度進行分析尚無統(tǒng)一的定量分析標準。
[0003]為了解決現(xiàn)有基于電氣模型的檢測方法的不足，部分研究者從理論上對建立的變壓器繞組數(shù)學(xué)模型進行研究，并從試驗上證明了繞組的固有頻率與繞組壓緊力之間的關(guān)系。通過對變壓器感應(yīng)電壓信號進行頻譜分析，得到繞組固有頻率的變化，來判斷繞組是否存在壓緊力減小、繞組變形等故障。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]針對上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足之處，本發(fā)明提供一種電力變壓器繞組壓緊力特性診斷系統(tǒng)。其目的在于該系統(tǒng)能夠根據(jù)檢測到的感應(yīng)電壓信號判斷出變壓器繞組壓緊力的壓緊情況。
[0005]為了實現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)的:
電力變壓器繞組壓緊力特性診斷系統(tǒng)，包括電壓傳感器，還包括信號調(diào)理與放大單元、A/D轉(zhuǎn)換控制電路、信號分析與診斷系統(tǒng);所述電壓信號經(jīng)過電壓傳感器連接信號調(diào)理與放大單元的輸入端，信號調(diào)理與放大單元的輸出端連接A/D轉(zhuǎn)換控制電路的輸入端，A/D轉(zhuǎn)換控制電路的輸出端與信號分析與診斷系統(tǒng)的輸入端相連接;PC機或嵌入式ARM處理器分別與USB電源和顯示輸出模塊相連接，USB電源和顯示輸出模塊分別與信號分析與診斷系統(tǒng)相連接。
[0006]所述電壓信號電纜具有屏蔽材質(zhì);所述信號分析與診斷系統(tǒng)采用PC機或者嵌入式ARM控制器;所述系統(tǒng)的供電由USB提供，無需外接電源。
[0007]所述電壓信號經(jīng)過電壓互感器轉(zhuǎn)換為符合測量規(guī)則的電壓信號，該電壓信號被傳輸?shù)叫盘栒{(diào)理與放大單元的輸入端，調(diào)理與放大后的電壓信號被傳送到A/D轉(zhuǎn)換控制電路，轉(zhuǎn)換為代表電壓的數(shù)字信號，該數(shù)字信號通過信號分析與診斷系統(tǒng)得出系統(tǒng)的分析與診斷結(jié)果，即得出被試變壓器的壓緊力特性。
[0008]所述信號調(diào)理與放大單元中包括前置放大電路、濾波電路、主放大電路，前置放大電路的輸出端和濾波電路的輸入端相連，濾波電路的輸出端和主放大電路的輸出端相連，信號調(diào)理與放大單元將測量到的電壓信號進行相應(yīng)處理傳送到A/D轉(zhuǎn)換控制電路。
[0009]所述濾波電路為低通濾波電路。
[0010]所述前置放大電路包括運算放大器U1C、第一電阻R1、第二電阻R2，前置放大電路的輸入端正極與傳感器C0N2的輸出相連，前置運算放大器的輸入端負極通過第一電阻Rl接地，并與第二電阻R2—端相連;第二電阻R2另外一端與前置運算放大器輸出端相連；
所述濾波電路為低通濾波電路，包括第三電阻R3和第一電容Cl，第三電阻R3的一端與前置放大電路輸出端連接，第三電阻R3的另外一端通過第一電容Cl接地；
所述主放大電路包括運算放大器U1B、第四電阻R4、第五電阻R5及第二電容C2，主放大器輸入端正極與低通濾波電路輸出端相連，主放大器輸入端負極通過第四電阻R4接地，并分別與第五電阻R5、第二電容C2的一端相連，第五電阻R5和第二電容C2的另外一端連接后與主放大電路輸出端相連。
[0011]所述AD轉(zhuǎn)換控制單元具有采樣保持作用，最終輸出轉(zhuǎn)換結(jié)果，輸出信號為數(shù)字信號。
[0012]利用電力變壓器繞組壓緊力特性診斷系統(tǒng)的診斷方法是:電力變壓器的感應(yīng)電壓通過電壓傳感器轉(zhuǎn)換為符合測量要求的電壓信號，該電壓信號被傳輸?shù)叫盘栒{(diào)理與放大單元，信號調(diào)理與放大單元對電壓信號進行放大、濾波、補償?shù)忍幚?，輸出信號被傳輸?shù)紸/D轉(zhuǎn)換控制電路，該A/D轉(zhuǎn)換控制電路為12位精度的模數(shù)轉(zhuǎn)換器，A/D轉(zhuǎn)換控制電路能夠?qū)㈦妷盒盘栟D(zhuǎn)換為12位精度的數(shù)字信號，該數(shù)字信號被傳輸?shù)叫盘柗治雠c診斷系統(tǒng)，信號分析與診斷系統(tǒng)對數(shù)據(jù)信號進行分析，得到變壓器電壓信號的頻譜分析曲線，并根據(jù)頻譜分析曲線判定出變壓器繞組壓緊力情況，另外將不同曲線進行比對分析。
[0013]本發(fā)明相對現(xiàn)在技術(shù)具有如下優(yōu)點和有益效果:
本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡單，設(shè)計合理，通過對變壓器的感應(yīng)電壓進行頻譜分析，確定變壓器繞組的固定頻率，從而得到被試變壓器的壓緊力特性，不需要對變壓器的結(jié)構(gòu)進行改造。本發(fā)明對變壓器繞組發(fā)生的細微變形檢測更加靈敏、準確，避免了繞組變形的累積效應(yīng)造成的設(shè)備故障。能夠?qū)ψ儔浩骼@阻的壓緊程度進行準確評估，更好地掌握變壓器的絕緣老化情況。還可對變壓器壓緊力進行不同時期的跟蹤測量并且實現(xiàn)不同時期數(shù)據(jù)的對比分析。
[0014]下面結(jié)合附圖和具體實施例，對本發(fā)明的技術(shù)方案進行詳細的說明。
【附圖說明】
[0015]圖1是本發(fā)明系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖；
圖2是本發(fā)明所述的信號調(diào)理與放大單元電路圖；
圖3是本發(fā)明AD轉(zhuǎn)換控制電路電路圖。
【具體實施方式】
[0016]如圖1所示，圖1是本發(fā)明的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖。電力變壓器繞組壓緊力特性診斷系統(tǒng)，包括電壓傳感器、信號調(diào)理與放大單元、A/D轉(zhuǎn)換控制電路、信號分析與診斷系統(tǒng)。所述電壓信號經(jīng)過電壓傳感器傳的輸出端連接信號調(diào)理與放大單元的輸入端，信號調(diào)理與放大單元的輸出端連接A/D轉(zhuǎn)換控制電路的輸入端，A/D轉(zhuǎn)換控制電路的輸出端與信號分析與診斷系統(tǒng)的輸入端相連接。PC機或嵌入式ARM處理器分別與USB電源和顯示輸出模塊相連接，USB電源和顯示輸出模塊分別與信號分析與診斷系統(tǒng)相連接。
[0017]所述電壓信號電纜具有屏蔽材質(zhì)，抗干擾能力強。所述信號分析與診斷系統(tǒng)采用PC機或者嵌入式ARM控制器。所述系統(tǒng)的供電由USB提供，無需外接電源。
[0018]所述的電壓信號經(jīng)過電壓互感器轉(zhuǎn)換為符合測量規(guī)則的電壓信號，該電壓信號被傳輸?shù)叫盘栒{(diào)理與放大單元的輸入端，調(diào)理與放大后的電壓信號被傳送到A/D轉(zhuǎn)換控制電路，轉(zhuǎn)換為代表電壓的數(shù)字信號，該數(shù)字信號通過信號分析與診斷系統(tǒng)得出系統(tǒng)的分析與診斷結(jié)果，即得出被試變壓器的壓緊力特性。
[0019]在圖2所示實施例中，信號調(diào)理與放大單元中包括前置放大電路、濾波電路、主放大電路。前置放大電路的輸出端和濾波電路的輸入端相連，濾波電路的輸出端和主放大電路的輸出端相連，信號調(diào)理與放大單元將測量到的電壓信號進行相應(yīng)處理傳送到A/D轉(zhuǎn)換控制電路。
[0020]圖2為信號調(diào)理與放大單元電路圖，包括前置放大電路、低通濾波電路、主放大電路。其中前置放大電路包括運算放大器U1C、第一電阻Rl及第二電阻R2，前置放大電路的輸入端正極與傳感器C0N2的輸出相連，前置運算放大器的輸入端負極通過第一電阻Rl接地，并與第二電阻R2—端相連，第二電阻R2另外一端與前置運算放大器輸出端相連。
[0021]所述濾波電路為低通濾波電路，包括第三電阻R3和第一電容Cl，第三電阻R3的一端與前置放大電路輸出端連接，第三電阻R3的另外一端通過第一電容Cl接地。
[0022]所述主放大電路包括運算放大器U1B、第四電阻R4、第五電阻R5及第二電容C2，主放大器輸入端正極與低通濾波電路輸出端相連，主放大器輸入端負極通過第四電阻R4接地，并分別與第五電阻R5、第二電容C2的一端相連，第五電阻R5和第二電容C2的另外一端連接后與主放大電路輸出端相連。
[0023]在圖3所示實施例中，A/D轉(zhuǎn)換控制電路含有采樣保持功能，輸入信號為模擬信號，輸出信號為數(shù)字信號。
[0024]本發(fā)明的工作原理為:
電力變壓器的感應(yīng)電壓通過電壓傳感器轉(zhuǎn)換為符合測量要求的電壓信號，該電壓信號被傳輸?shù)叫盘栒{(diào)理與放大單元，信號調(diào)理與放大單元對電壓信號進行放大、濾波處理，輸出信號被傳輸?shù)紸/D轉(zhuǎn)換控制電路，該A/D轉(zhuǎn)換控制電路為12位精度的模數(shù)轉(zhuǎn)換器，A/D轉(zhuǎn)換控制電路能夠?qū)㈦妷盒盘栟D(zhuǎn)換為12位精度的數(shù)字信號，該數(shù)字信號被傳輸?shù)叫盘柗治雠c診斷系統(tǒng)，信號分析與診斷系統(tǒng)對數(shù)據(jù)信號進行分析，可得到變壓器電壓信號的頻譜分析曲線，并根據(jù)頻譜分析曲線判定出變壓器繞組壓緊力情況，另外可以將不同曲線進行比對分析。
【主權(quán)項】
1.電力變壓器繞組壓緊力特性診斷系統(tǒng)，包括電壓傳感器，其特征是:還包括信號調(diào)理與放大單元、A/D轉(zhuǎn)換控制電路、信號分析與診斷系統(tǒng);所述電壓信號經(jīng)過電壓傳感器連接信號調(diào)理與放大單元的輸入端，信號調(diào)理與放大單元的輸出端連接A/D轉(zhuǎn)換控制電路的輸入端，A/D轉(zhuǎn)換控制電路的輸出端與信號分析與診斷系統(tǒng)的輸入端相連接;PC機或嵌入式ARM處理器分別與USB電源和顯不輸出模塊相連接，USB電源和顯不輸出模塊分別與信號分析與診斷系統(tǒng)相連接。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電力變壓器繞組壓緊力特性診斷系統(tǒng)，其特征是:所述電壓信號電纜具有屏蔽材質(zhì);所述信號分析與診斷系統(tǒng)采用PC機或者嵌入式ARM控制器;所述系統(tǒng)的供電由USB提供，無需外接電源。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電力變壓器繞組壓緊力特性診斷系統(tǒng)，其特征是:所述電壓信號經(jīng)過電壓互感器轉(zhuǎn)換為符合測量規(guī)則的電壓信號，該電壓信號被傳輸?shù)叫盘栒{(diào)理與放大單元的輸入端，調(diào)理與放大后的電壓信號被傳送到A/D轉(zhuǎn)換控制電路，轉(zhuǎn)換為代表電壓的數(shù)字信號，該數(shù)字信號通過信號分析與診斷系統(tǒng)得出系統(tǒng)的分析與診斷結(jié)果，即得出被試變壓器的壓緊力特性。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電力變壓器繞組壓緊力特性診斷系統(tǒng)，其特征是:所述信號調(diào)理與放大單元中包括前置放大電路、濾波電路、主放大電路，前置放大電路的輸出端和濾波電路的輸入端相連，濾波電路的輸出端和主放大電路的輸出端相連，信號調(diào)理與放大單元將測量到的電壓信號進行相應(yīng)處理傳送到A/D轉(zhuǎn)換控制電路。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的電力變壓器繞組壓緊力特性診斷系統(tǒng)，其特征是:所述濾波電路為低通濾波電路。6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的電力變壓器繞組壓緊力特性診斷系統(tǒng)，其特征是:所述前置放大電路包括運算放大器U1C、第一電阻Rl、第二電阻R2，前置放大電路的輸入端正極與傳感器C0N2的輸出相連，前置運算放大器的輸入端負極通過第一電阻Rl接地，并與第二電阻R2一端相連;第二電阻R2另外一端與前置運算放大器輸出端相連。7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的電力變壓器繞組壓緊力特性診斷系統(tǒng)，其特征是:所述濾波電路為低通濾波電路，包括第三電阻R3和第一電容Cl，第三電阻R3的一端與前置放大電路輸出端連接，第三電阻R3的另外一端通過第一電容Cl接地。8.根據(jù)權(quán)利要求4所述的電力變壓器繞組壓緊力特性診斷系統(tǒng)，其特征是:所述主放大電路包括運算放大器U1B、第四電阻R4、第五電阻R5及第二電容C2，主放大器輸入端正極與低通濾波電路輸出端相連，主放大器輸入端負極通過第四電阻R4接地，并分別與第五電阻R5、第二電容C2的一端相連，第五電阻R5和第二電容C2的另外一端連接后與主放大電路輸出端相連。9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電力變壓器繞組壓緊力特性診斷系統(tǒng)，其特征是:所述AD轉(zhuǎn)換控制單元具有采樣保持作用，最終輸出轉(zhuǎn)換結(jié)果，輸出信號為數(shù)字信號。10.利用如權(quán)利要求1所述的電力變壓器繞組壓緊力特性診斷系統(tǒng)的診斷方法，其特征是:電力變壓器的感應(yīng)電壓通過電壓傳感器轉(zhuǎn)換為符合測量要求的電壓信號，該電壓信號被傳輸?shù)叫盘栒{(diào)理與放大單元，信號調(diào)理與放大單元對電壓信號進行放大、濾波、補償?shù)忍幚?，輸出信號被傳輸?shù)紸/D轉(zhuǎn)換控制電路，該A/D轉(zhuǎn)換控制電路為12位精度的模數(shù)轉(zhuǎn)換器，A/D轉(zhuǎn)換控制電路能夠?qū)㈦妷盒盘栟D(zhuǎn)換為12位精度的數(shù)字信號，該數(shù)字信號被傳輸?shù)叫盘柗治雠c診斷系統(tǒng)，信號分析與診斷系統(tǒng)對數(shù)據(jù)信號進行分析，得到變壓器電壓信號的頻譜分析曲線，并根據(jù)頻譜分析曲線判定出變壓器繞組壓緊力情況，另外將不同曲線進行比對分析。
【文檔編號】G01R31/00GK105823951SQ201610402733
【公開日】2016年8月3日
【申請日】2016年6月8日
【發(fā)明人】郭鐵, 陳浩, 韋德福, 李佳奇, 應(yīng)勇, 牛李, 趙義松, 唐紅
【申請人】國網(wǎng)遼寧省電力有限公司電力科學(xué)研究院, 國家電網(wǎng)公司