一種變壓器繞組材質(zhì)智能診斷裝置及方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種變壓器繞組材質(zhì)智能診斷裝置，包括PTC加熱裝置、溫度傳感器、采集裝置和處理器；PTC加熱裝置通過(guò)繼電器與采集裝置連接；所述PTC加熱裝置用于對(duì)變壓器相接頭導(dǎo)電桿始端進(jìn)行加熱；溫度傳感器用于采集變壓器相接頭導(dǎo)電桿始端的溫度；采集裝置與處理器連接。本發(fā)明提供的診斷裝置解決了現(xiàn)有診斷裝置及方法診斷速度慢、診斷過(guò)程復(fù)雜等問(wèn)題，操作簡(jiǎn)單，診斷速度快；該裝置是基于熱電效應(yīng)的變壓器材質(zhì)鑒別，因此操作簡(jiǎn)單、不存在安全隱患。在不拆解變壓器、不破壞繞組的前提下，可以簡(jiǎn)單快捷地進(jìn)行診斷。使用范圍廣。能對(duì)各型變壓器繞組進(jìn)行鑒別。針對(duì)不同的變壓器相接頭設(shè)計(jì)不同的加熱器尺寸，即可通過(guò)智能診斷裝置對(duì)各類(lèi)變壓器繞組進(jìn)行鑒別。
【專(zhuān)利說(shuō)明】
一種變壓器繞組材質(zhì)智能診斷裝置及方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及變壓器檢測(cè)領(lǐng)域，特別是一種變壓器繞組材質(zhì)智能診斷裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，電力需求日益增長(zhǎng)，電力變壓器的需求越來(lái)越大。然而，近年來(lái)原材料價(jià)格上漲，銅線價(jià)格大幅攀升，變壓器生產(chǎn)成本越來(lái)越高，而受市場(chǎng)約束變壓器的銷(xiāo)售價(jià)格卻不能同幅度上漲。因此電力變壓器，尤其是1kV級(jí)別的配電變壓器中，長(zhǎng)期存在著使用鋁線代替銅線的現(xiàn)象。部分廠家的變壓器采用半鋁制造，如繞組一次為鋁、二次為銅，或繞組一次為銅、二次為鋁，甚至個(gè)別廠家全部改用鋁線制造變壓器。由于銅鋁材質(zhì)特性上的差異，鋁繞組變壓器本身存在著性能上的不足。同時(shí)變壓器生產(chǎn)企業(yè)數(shù)量巨大，許多不具備質(zhì)量控制和試驗(yàn)檢測(cè)等必要能力的小企業(yè)混跡其中，其生產(chǎn)的鋁繞組變壓器質(zhì)量更是難以保證。
[0003]變壓器繞組的質(zhì)量問(wèn)題極易引起安全事故，使用鋁繞組變壓器將極大地增加變壓器損壞的風(fēng)險(xiǎn)，在整個(gè)電力系統(tǒng)運(yùn)行中埋下安全隱患。因此必須加強(qiáng)變壓器繞組的質(zhì)量控制，甄別出電力系統(tǒng)中以次充好的鋁繞組變壓器。
[0004]目前，國(guó)內(nèi)外對(duì)變壓器繞組材質(zhì)檢測(cè)已開(kāi)展了研究，并取得了一定進(jìn)展。最直接的方法是對(duì)繞組進(jìn)行破壞取樣，再進(jìn)行金屬化學(xué)成分分析，但這種破壞性檢驗(yàn)的人力及時(shí)間成本巨大，還給電網(wǎng)運(yùn)維人員帶來(lái)了極大不便。部分研究人員利用直流電源對(duì)變壓器繞組通電，得到繞組的電阻時(shí)間曲線，再與其標(biāo)準(zhǔn)曲線對(duì)比，但其忽略了溫升對(duì)繞組電阻的影響，效果不佳。此外還可利用X射線探傷機(jī)和工業(yè)射線膠片對(duì)配電變壓器繞組拍照，將被測(cè)變壓器繞組材料的X射線衰減系數(shù)與透照厚度曲線同銅、鋁的標(biāo)準(zhǔn)曲線進(jìn)行比對(duì)。由于這種方法會(huì)產(chǎn)生輻射，對(duì)人體健康威脅很大，且價(jià)格昂貴，現(xiàn)場(chǎng)使用不便。
[0005]因此，在不拆解變壓器、不破壞繞組的前提下，掌握一種能便捷有效地診斷配電變壓器繞組材質(zhì)的技術(shù)方法，具有重要的工程實(shí)用價(jià)值。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的是提出一種變壓器繞組材質(zhì)智能診斷裝置;本裝置解決了現(xiàn)有破壞性檢驗(yàn)、X射線探傷等方法成本高昂、操作困難、存在安全隱患等問(wèn)題，采用基于溫差電效應(yīng)的診斷方法，在不拆解變壓器、不破壞繞組的前提下，進(jìn)行變壓器材質(zhì)的診斷。
[0007]本發(fā)明的目的是通過(guò)以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)的:
[0008]本發(fā)明提供的變壓器繞組材質(zhì)智能診斷裝置，包括PTC加熱裝置、溫度傳感器、采集裝置和處理器；
[0009]所述PTC加熱裝置通過(guò)繼電器與采集裝置連接;所述PTC加熱裝置用于對(duì)變壓器相接頭導(dǎo)電桿始端進(jìn)行加熱;所述溫度傳感器用于采集變壓器相接頭導(dǎo)電桿始端的溫度;所述采集裝置與處理器連接。
[0010]進(jìn)一步，所述采集裝置包括電源電路、溫度傳感器電路、繼電器控制電路、熱電勢(shì)調(diào)理電路和USB采集卡；
[0011]所述變壓器相接頭與導(dǎo)電桿始端通過(guò)銅質(zhì)引線與熱電勢(shì)調(diào)理電路連接;所述熱電勢(shì)調(diào)理電路輸出端連接到USB采集卡模擬采集口 ；所述USB采集卡通過(guò)USB線與處理器建立通訊連接;所述溫度傳感器通過(guò)溫度傳感器電路與USB采集卡連接用于輸入溫度傳感器采集的溫度信號(hào);所述電源電路與USB采集卡連接用于分別為溫度傳感器電路、繼電器控制電路和熱電勢(shì)調(diào)理電路提供電能。
[0012]進(jìn)一步，所述處理器包括材質(zhì)判斷模塊，所述材質(zhì)判斷模塊按照以下方式進(jìn)行:
[0013]S61:通過(guò)以下公式計(jì)算熱電勢(shì)保持電壓:
[0014]U = Sab(T1-T2);
[0015]式中:Sab為導(dǎo)體a和導(dǎo)體b之間的相對(duì)塞貝克系數(shù);T1為第一接點(diǎn)的溫度;T2為第二接點(diǎn)的溫度；
[0016]S62:根據(jù)熱電勢(shì)保持電壓判斷變壓器繞組材質(zhì)；
[0017]S63:如果熱電勢(shì)應(yīng)不高于50μν，則變壓器繞組材質(zhì)為銅材；
[0018]S64:顯示和存儲(chǔ)診斷結(jié)果。
[0019]本發(fā)明的目的之二是通過(guò)以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)的:
[0020]本發(fā)明提供的一種變壓器繞組材質(zhì)智能診斷方法，包括以下步驟:
[0021 ] S1:開(kāi)斷繼電器初始化放大倍數(shù)采集初始熱電勢(shì)輸入到處理器；
[0022]S2:調(diào)節(jié)并設(shè)置初始熱電勢(shì)范圍；
[0023]S3:閉合繼電器通過(guò)加熱裝置對(duì)變壓器相接頭進(jìn)行加熱；
[0024]S4:采集變壓器相接頭溫度信號(hào)輸入到處理器；
[0025]S5:判斷變壓器相接頭處溫度是否處于預(yù)設(shè)溫度閾值范圍，如果是，則控制放大倍數(shù)采集熱電勢(shì)輸入到處理器；
[0026]S6:通過(guò)以下公式計(jì)算熱電勢(shì)保持電壓:
[0027]U = Sab(T1-T2);
[0028]式中:Sab為導(dǎo)體a和導(dǎo)體b之間的相對(duì)塞貝克系數(shù);T1為第一接點(diǎn)的溫度;T2為第二接點(diǎn)的溫度；
[0029]S7:根據(jù)熱電勢(shì)保持電壓判斷變壓器繞組材質(zhì)并顯示和存儲(chǔ)診斷結(jié)果。
[0030]進(jìn)一步，所述變壓器繞組材質(zhì)的判斷具體如下:
[0031]如果熱電勢(shì)應(yīng)不高于50μν，則變壓器繞組材質(zhì)為銅材。
[0032]由于采用了上述技術(shù)方案，本發(fā)明具有如下的優(yōu)點(diǎn):
[0033]本發(fā)明提供的變壓器繞組材質(zhì)智能診斷裝置針對(duì)現(xiàn)有診斷裝置及方法診斷速度慢、診斷過(guò)程復(fù)雜等問(wèn)題，通過(guò)智能化診斷裝置來(lái)自動(dòng)控制數(shù)據(jù)采集，并結(jié)合數(shù)據(jù)進(jìn)行變壓器繞組材質(zhì)的分析診斷，操作簡(jiǎn)單，診斷速度快;該裝置是基于熱電效應(yīng)的變壓器材質(zhì)鑒另Ij，因此操作簡(jiǎn)單、不存在安全隱患。在不拆解變壓器、不破壞繞組的前提下，可以簡(jiǎn)單快捷地進(jìn)行診斷。使用范圍廣。能對(duì)各型變壓器繞組進(jìn)行鑒別。針對(duì)不同的變壓器相接頭設(shè)計(jì)不同的加熱器尺寸，即可通過(guò)智能診斷裝置對(duì)各類(lèi)變壓器繞組進(jìn)行鑒別。
[0034]本裝置以USB采集卡、PC機(jī)及基于Labview的檢測(cè)分析程序?yàn)楹诵?，能夠自?dòng)完成加熱溫度控制、溫度及熱電勢(shì)的自動(dòng)采集、數(shù)據(jù)計(jì)算分析，最終實(shí)現(xiàn)變壓器繞組材質(zhì)智能診斷。降低測(cè)量成本。本發(fā)明裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低廉;方法操作簡(jiǎn)便，方便現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量，并能節(jié)約大量的人力、物力、財(cái)力，能顯著提高工作效率，降低測(cè)量成本，便于推廣應(yīng)用。
[0035]本發(fā)明的其他優(yōu)點(diǎn)、目標(biāo)和特征在某種程度上將在隨后的說(shuō)明書(shū)中進(jìn)行闡述，并且在某種程度上，基于對(duì)下文的考察研究對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員而言將是顯而易見(jiàn)的，或者可以從本發(fā)明的實(shí)踐中得到教導(dǎo)。本發(fā)明的目標(biāo)和其他優(yōu)點(diǎn)可以通過(guò)下面的說(shuō)明書(shū)來(lái)實(shí)現(xiàn)和獲得。
【附圖說(shuō)明】
[0036]本發(fā)明的【附圖說(shuō)明】如下。
[0037]圖1為變壓器繞組材質(zhì)診斷裝置結(jié)構(gòu)示意圖；
[0038]圖2為變壓器繞組材質(zhì)診斷裝置變壓器安裝示意圖；
[0039]圖3為電源電路；
[0040]圖4為繼電器控制電路；
[0041]圖5為溫度傳感器電路；
[0042]圖6為熱電勢(shì)調(diào)理電路。
[0043]圖7為變壓器繞組材質(zhì)智能診斷方法。
[0044]圖中，I為繼電器、2為溫度傳感器、3為導(dǎo)電桿、4為銅排、5為繞組。
【具體實(shí)施方式】
[0045]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明。
[0046]實(shí)施例1
[0047]如圖1所示，本實(shí)施例提供的一種變壓器繞組材質(zhì)智能診斷裝置，包括PTC加熱裝置、溫度傳感器、采集裝置和處理器；
[0048]所述PTC加熱裝置通過(guò)繼電器與采集裝置連接;所述PTC加熱裝置用于對(duì)變壓器相接頭導(dǎo)電桿始端進(jìn)行加熱;所述溫度傳感器用于采集變壓器相接頭導(dǎo)電桿始端的溫度;所述采集裝置與處理器連接。
[0049]本實(shí)施例的處理器采用個(gè)人電腦(PC)。
[0050]本實(shí)施例的PTC加熱裝置的熱源為2?4片PTC陶瓷恒溫加熱片，型號(hào)選擇220V/260°C/300W，規(guī)格為56*56*7毫米。PTC陶瓷恒溫加熱片的主要優(yōu)點(diǎn)是非電磁式加熱原理，不會(huì)對(duì)熱電勢(shì)測(cè)量造成干擾;表面絕緣，可以與金屬直接接觸，固體傳熱，傳熱效率高;加熱功率高且自動(dòng)恒溫?zé)o需溫控，不易因過(guò)熱產(chǎn)生危險(xiǎn)。PTC加熱模塊采用工頻220V交流電源，最大功率可達(dá)1200W，使用時(shí)PTC加熱片表面溫度最高為255°C，加熱模塊主體溫度約為200?250°C，使用繼電器開(kāi)斷加熱模塊電源，可使變壓器接頭處溫度達(dá)到160?220°C。
[0051]所述采集裝置包括電源電路、溫度傳感器電路、繼電器控制電路、熱電勢(shì)調(diào)理電路和USB采集卡；
[0052]所述變壓器相接頭與導(dǎo)電桿始端通過(guò)銅質(zhì)引線與熱電勢(shì)調(diào)理電路連接;所述熱電勢(shì)調(diào)理電路輸出端連接到USB采集卡模擬采集口 ；所述USB采集卡通過(guò)USB線與處理器建立通訊連接;所述溫度傳感器通過(guò)溫度傳感器電路與USB采集卡連接用于輸入溫度傳感器采集的溫度信號(hào);所述電源電路與USB采集卡連接用于分別為溫度傳感器電路、繼電器控制電路和熱電勢(shì)調(diào)理電路提供電能。
[0053]本實(shí)施例的溫度傳感器采用PTlOO鉑電阻溫度傳感器，溫度的采集范圍可以在-200°C?+300°C，與變壓器一相接頭直接接觸測(cè)量，精度較高。
[0054]所述處理器包括材質(zhì)判斷模塊，所述材質(zhì)判斷模塊按照以下方式進(jìn)行:
[0055]S61:通過(guò)以下公式計(jì)算熱電勢(shì)保持電壓:
[0056]U = Sab(T1-T2);
[0057]式中:Sab為導(dǎo)體a和導(dǎo)體b之間的相對(duì)塞貝克系數(shù);T1為接點(diǎn)I的溫度;T2為接點(diǎn)2的溫度；
[0058]S62:根據(jù)熱電勢(shì)保持電壓判斷變壓器繞組材質(zhì)；
[0059]S63:如果熱電勢(shì)應(yīng)不高于50μν，則變壓器繞組材質(zhì)為銅材；
[0060]S64:顯示和存儲(chǔ)診斷結(jié)果。
[0061 ] 如圖3所示，電源采用220V轉(zhuǎn)正負(fù)12V開(kāi)關(guān)電源，正5V由LM2596-5.0構(gòu)成電源電路由正12V轉(zhuǎn)為5V，供給整個(gè)采集裝置所需的正負(fù)12V、正5V電源。
[0062]溫度傳感器電路如圖4。三端ΡΤ100鉑電阻與Rl、R3、R5構(gòu)成電橋，電壓差由放大器AD623差分放大51倍(反饋電阻R8決定)，放大器輸出端連接到USB采集卡模擬采集口，由電壓值可對(duì)應(yīng)鉑電阻值，進(jìn)而對(duì)應(yīng)PT100分度表，得到所測(cè)溫度。
[0063]繼電器控制電路如圖5。6肌37高速光耦隔離，防止干擾，保證控制繼電器準(zhǔn)確。
[0064]熱電勢(shì)調(diào)理電路如圖6。由高速運(yùn)算放大器AD817為核心器件，構(gòu)成信號(hào)跟隨器、信號(hào)放大器，放大1000倍，經(jīng)RC低通濾波。由PGA204可編程增益放大器構(gòu)成程控電路，由兩路USB采集卡I/O輸入進(jìn)行數(shù)字編程選擇，增益K為1,10,100,1000倍。
[0065]電源電路、溫度傳感器電路、繼電器控制電路、熱電勢(shì)調(diào)理電路通過(guò)印刷電路連接，同時(shí)配套設(shè)計(jì)了常用的通過(guò)印刷電路連接的電源濾波電路及信號(hào)低通濾波器，電源濾波電路能提高電源質(zhì)量，降低干擾，信號(hào)低通濾波器有效抑止高頻干擾。
[0066]USB采集卡采用NI USB 6211采集卡。其通訊連接方式為USB連接，具有16路模擬輸入采集，2路模擬輸出，4路I/O，16位分辨率，最大采樣率250kS/s。可結(jié)合Labview軟件程序，能夠?qū)崿F(xiàn)信號(hào)采集控制及采集數(shù)據(jù)處理分析。
[0067]PC通過(guò)USB與USB采集卡建立連接，通過(guò)Labview軟件及程序，實(shí)現(xiàn)溫度信號(hào)、熱電勢(shì)信號(hào)的采集及變壓器繞組材質(zhì)鑒別。
[0068]實(shí)施例2
[0069]本實(shí)施例提供的變壓器繞組材質(zhì)智能診斷方法，包括以下步驟:
[0070]S1:開(kāi)斷繼電器初始化放大倍數(shù)采集初始熱電勢(shì)輸入到處理器；
[0071]S2:調(diào)節(jié)并設(shè)置初始熱電勢(shì)范圍；
[0072]S3:閉合繼電器通過(guò)加熱裝置對(duì)變壓器相接頭進(jìn)行加熱；
[0073]S4:采集變壓器相接頭溫度信號(hào)輸入到處理器；
[0074]S5:判斷變壓器相接頭處溫度是否處于預(yù)設(shè)溫度閾值范圍，如果是，則控制放大倍數(shù)采集熱電勢(shì)輸入到處理器；
[0075]S6:通過(guò)以下公式計(jì)算熱電勢(shì)保持電壓:
[0076]U = Sab(T1-T2);
[0077]式中:Sab為導(dǎo)體a和導(dǎo)體b之間的相對(duì)塞貝克系數(shù);T1為接點(diǎn)I的溫度;T2為接點(diǎn)2的溫度；
[0078]S7:根據(jù)熱電勢(shì)保持電壓判斷變壓器繞組材質(zhì)并顯示和存儲(chǔ)診斷結(jié)果。
[0079]所述變壓器繞組材質(zhì)的判斷具體如下:
[0080]如果熱電勢(shì)應(yīng)不高于50μν，則變壓器繞組材質(zhì)為銅材。
[0081]本實(shí)施例利用變壓器繞組材質(zhì)智能診斷裝置，通過(guò)程序進(jìn)行測(cè)量，如圖7，其具體方法步驟如下:
[0082](I)準(zhǔn)備
[0083]如圖2所示，設(shè)備連接安裝方式為:采用PTC加熱片的加熱器通過(guò)螺紋，設(shè)置在變壓器三相接頭其中一個(gè)相接頭導(dǎo)電桿3始端，加熱器電源連接繼電器I，繼電器連接采集裝置繼電器控制電路接口，USB采集卡I /0輸出口連接到控制電路控制端;Pt 100溫度傳感器2分別設(shè)置于所述其中一個(gè)相接頭與O相接頭導(dǎo)電桿3始端處，連接到采集裝置溫度傳感器電路接口，溫度傳感器電路輸出連接到USB采集卡模擬采集口；導(dǎo)電桿通過(guò)銅排4與繞組5連接；所述其中一個(gè)相接頭與O相接頭導(dǎo)電桿始端由銅質(zhì)引線與熱電勢(shì)調(diào)理電路連接，熱電勢(shì)調(diào)理電路輸出連接到USB采集卡模擬采集口；USB采集卡通過(guò)USB線與PC機(jī)建立通訊連接。
[0084](2)初始化
[0085]第(I)步完成后，連接采集裝置及加熱裝置電源，通過(guò)程序自動(dòng)進(jìn)行以下初始設(shè)置:
[0086]程序控制繼電器開(kāi)斷；
[0087]程序控制，初始化程控放大倍數(shù)為I;
[0088]②打開(kāi)數(shù)據(jù)采集卡的溫度采集通道，采集初始熱電勢(shì)，并調(diào)零；
[0089](3)溫度控制
[0090]第(2)步完成后，通過(guò)程序控制，閉合繼電器，開(kāi)始加熱，打開(kāi)數(shù)據(jù)采集卡溫度采集通道，采集當(dāng)所述其中一個(gè)相接頭溫度信號(hào)，傳輸?shù)絇C，由程序計(jì)算相應(yīng)溫度，若高于200°C，控制繼電器開(kāi)斷，切斷加熱裝置電源，停止加熱；當(dāng)所述其中一個(gè)相接頭溫度低于160°C，程序控制繼電器閉合，繼續(xù)加熱，構(gòu)成閉合反饋，保持相接頭溫度穩(wěn)定與160°C?200°C。
[0091](4)數(shù)據(jù)采集
[0092]第(3)步完成后，打開(kāi)USB數(shù)據(jù)采集卡熱電勢(shì)采集通道，程序控制采集卡兩路I/O輸出，自動(dòng)調(diào)整程控放大器的放大倍數(shù)，使輸入熱電勢(shì)模擬口的信號(hào)幅值范圍為IV?1V，以提高測(cè)量準(zhǔn)確度；以一定的時(shí)間間隔，采集多組熱電勢(shì)數(shù)據(jù)及對(duì)應(yīng)溫度數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)由USB采集卡傳輸?shù)絇C，并生成記錄文件，存儲(chǔ)于PC;采集完成，程序控制斷開(kāi)繼電器，停止加熱。
[0093](5)數(shù)據(jù)計(jì)算、分析
[0094]第(4)步完成后，PC端程序?qū)Σ杉降臒犭妱?shì)及對(duì)應(yīng)溫度一次數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，計(jì)算出相應(yīng)的真實(shí)熱電勢(shì)及對(duì)應(yīng)溫度。在仿真分析和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證的基礎(chǔ)上，考慮一定的裕度，若當(dāng)溫度差相對(duì)穩(wěn)定的情況下，取變壓器繞組材質(zhì)為銅材時(shí)熱電勢(shì)應(yīng)不高于50μν。因此若熱電勢(shì)值在一定時(shí)間內(nèi)，始終保持υ<50μν，則為銅繞組變壓器，否則為非銅繞組變壓器。
[0095](6)結(jié)果顯示及存儲(chǔ)
[0096]第(5)步完成后，由在Labview程序控制面板上直接顯示變壓器繞組材質(zhì)診斷結(jié)果。并將診斷結(jié)果、數(shù)據(jù)以數(shù)據(jù)文件形式存儲(chǔ)于PC，供以后隨時(shí)調(diào)用及顯示。
[0097]本實(shí)施例是基于賽貝克效應(yīng)的變壓器材質(zhì)診斷，通過(guò)分析變壓器熱電效應(yīng)的過(guò)程，推導(dǎo)出繞組回路的總熱電勢(shì)和繞組材質(zhì)的關(guān)系式，結(jié)合實(shí)際情況計(jì)算銅變和鋁變的熱電勢(shì)差異，再考慮一定的裕度，確定判斷閾值Um ；基于Lab V i ew軟件開(kāi)發(fā)程序，結(jié)合硬件，實(shí)現(xiàn)加熱溫度控制、溫度及熱電勢(shì)的自動(dòng)采集、數(shù)據(jù)計(jì)算分析，最終實(shí)現(xiàn)變壓器繞組材質(zhì)智能診斷，診斷結(jié)果顯示及存儲(chǔ)。
[0098]鑒別方法的基本物理原理是塞貝克(Seebeck)效應(yīng)，又稱(chēng)作第一熱電效應(yīng)，它是指由于兩種不同電導(dǎo)體或半導(dǎo)體的溫度差異而引起兩種物質(zhì)間的電壓差的熱電現(xiàn)象。對(duì)于由兩種不同導(dǎo)體串聯(lián)組成的回路，不考慮塞貝克系數(shù)隨溫度的變化情況下的塞貝克效應(yīng)熱電勢(shì)計(jì)算公式為:
[0099]U = Sab(T1-T2);
[0100]式中:Sab為導(dǎo)體a和導(dǎo)體b之間的相對(duì)塞貝克系數(shù);Tl為接點(diǎn)I的溫度;T2為接點(diǎn)2的溫度。
[0101]理論上同種材質(zhì)導(dǎo)體之間，即使存在溫度差異，也不會(huì)產(chǎn)生熱電勢(shì)。但是在工程實(shí)際中，雖然都是銅材質(zhì)，由于純度不完全相同，所含雜質(zhì)成分不同，其塞貝克系數(shù)也會(huì)有略微差異。經(jīng)過(guò)實(shí)驗(yàn)室測(cè)量，不同的銅材質(zhì)之間的相對(duì)塞貝克系數(shù)極小，一般不高于1μν/Κ。
[0102]銅材和鋁材為異種金屬，在有溫度差異的情況下，會(huì)發(fā)生較明顯的熱電效應(yīng)。實(shí)驗(yàn)室采用變壓器繞組常用的漆包銅線和漆包鋁線樣品進(jìn)行測(cè)量，測(cè)得室溫下漆包銅線和漆包鋁線的相對(duì)塞貝克系數(shù)為4.1576μν/Κ。
[0103]變壓器熱電效應(yīng)測(cè)量回路中的導(dǎo)體有外部引線、導(dǎo)電桿、銅排、繞組四種。外部引線采用銅材質(zhì)導(dǎo)線，導(dǎo)電桿和銅排已知為銅材質(zhì)，繞組材質(zhì)未知。
[0104]當(dāng)變壓器繞組材質(zhì)為銅材時(shí)，整個(gè)熱電效應(yīng)測(cè)量回路均為同種導(dǎo)體材質(zhì)。因此，基于前述理論分析，變壓器繞組回路不會(huì)產(chǎn)生明顯的熱電效應(yīng)，熱電勢(shì)應(yīng)該趨近于零。在仿真分析和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證的基礎(chǔ)上，考慮一定的裕度，取變壓器繞組材質(zhì)為銅材時(shí)熱電勢(shì)應(yīng)不高于50μνο
[0105]當(dāng)變壓器繞組材質(zhì)為鋁材時(shí)，繞組材質(zhì)與熱電效應(yīng)測(cè)量回路中其他導(dǎo)體材質(zhì)不同，會(huì)產(chǎn)生明顯的熱電效應(yīng)。加熱后，由于鋁材繞組兩端溫度不同，在繞組兩端會(huì)產(chǎn)生一定的熱電勢(shì)。取銅鋁相對(duì)塞貝克系數(shù)4.1576μν/Κ進(jìn)行計(jì)算，當(dāng)繞組兩端溫差達(dá)到12.5°C時(shí)，熱電勢(shì)即會(huì)超過(guò)50μν。進(jìn)行仿真分析和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，本發(fā)明采用的加熱方式完全可以使配電變壓器繞組兩端溫差超過(guò)15°C，達(dá)到鑒別要求。
[0106]最后說(shuō)明的是，以上實(shí)施例僅用以說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)方案而非限制，盡管參照較佳實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)說(shuō)明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，可以對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行修改或者等同替換，而不脫離本技術(shù)方案的宗旨和范圍，其均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的權(quán)利要求范圍當(dāng)中。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種變壓器繞組材質(zhì)智能診斷裝置，其特征在于:包括PTC加熱裝置、溫度傳感器、采集裝置和處理器； 所述PTC加熱裝置通過(guò)繼電器與采集裝置連接;所述PTC加熱裝置用于對(duì)變壓器相接頭導(dǎo)電桿始端進(jìn)行加熱;所述溫度傳感器用于采集變壓器相接頭導(dǎo)電桿始端的溫度;所述采集裝置與處理器連接。2.如權(quán)利要求1所述的變壓器繞組材質(zhì)智能診斷裝置，其特征在于:所述采集裝置包括電源電路、溫度傳感器電路、繼電器控制電路、熱電勢(shì)調(diào)理電路和USB采集卡； 所述變壓器相接頭與導(dǎo)電桿始端通過(guò)銅質(zhì)引線與熱電勢(shì)調(diào)理電路連接;所述熱電勢(shì)調(diào)理電路輸出端連接到USB采集卡模擬采集口 ；所述USB采集卡通過(guò)USB線與處理器建立通訊連接;所述溫度傳感器通過(guò)溫度傳感器電路與USB采集卡連接用于輸入溫度傳感器采集的溫度信號(hào);所述電源電路與USB采集卡連接用于分別為溫度傳感器電路、繼電器控制電路和熱電勢(shì)調(diào)理電路提供電能。3.如權(quán)利要求1所述的變壓器繞組材質(zhì)智能診斷裝置，其特征在于:所述處理器包括材質(zhì)判斷模塊，所述材質(zhì)判斷模塊按照以下方式進(jìn)行: S61:通過(guò)以下公式計(jì)算熱電勢(shì)保持電壓:U = Sab(T1-T2); 式中:Sab為導(dǎo)體a和導(dǎo)體b之間的相對(duì)塞貝克系數(shù);T1為第一接點(diǎn)的溫度;T2為第二接點(diǎn)的溫度； S62:根據(jù)熱電勢(shì)保持電壓判斷變壓器繞組材質(zhì)； S63:如果熱電勢(shì)應(yīng)不高于50μν，則變壓器繞組材質(zhì)為銅材； S64:顯示和存儲(chǔ)診斷結(jié)果。4.一種變壓器繞組材質(zhì)智能診斷方法，其特征在于:包括以下步驟: S1:開(kāi)斷繼電器初始化放大倍數(shù)采集初始熱電勢(shì)輸入到處理器； S2:調(diào)節(jié)并設(shè)置初始熱電勢(shì)范圍； 53:閉合繼電器通過(guò)加熱裝置對(duì)變壓器相接頭進(jìn)行加熱； 54:采集變壓器相接頭溫度信號(hào)輸入到處理器； S5:判斷變壓器相接頭處溫度是否處于預(yù)設(shè)溫度閾值范圍，如果是，則控制放大倍數(shù)采集熱電勢(shì)輸入到處理器； S6:通過(guò)以下公式計(jì)算熱電勢(shì)保持電壓:U = Sab(T1-T2); 式中:Sab為導(dǎo)體a和導(dǎo)體b之間的相對(duì)塞貝克系數(shù);T1為第一接點(diǎn)的溫度;T2為第二接點(diǎn)的溫度； S7:根據(jù)熱電勢(shì)保持電壓判斷變壓器繞組材質(zhì)并顯示和存儲(chǔ)診斷結(jié)果。5.如權(quán)利要求4所述的變壓器繞組材質(zhì)智能診斷方法，其特征在于:所述變壓器繞組材質(zhì)的判斷具體如下: 如果熱電勢(shì)應(yīng)不高于50μν，則變壓器繞組材質(zhì)為銅材。
【文檔編號(hào)】G01N25/20GK105973934SQ201610524685
【公開(kāi)日】2016年9月28日
【申請(qǐng)日】2016年7月5日
【發(fā)明人】李永福, 王謙, 吳高林, 伏進(jìn), 劉川, 劉波, 彭華東, 胡曉銳, 趙晶, 杜林
【申請(qǐng)人】國(guó)網(wǎng)重慶市電力公司電力科學(xué)研究院, 國(guó)家電網(wǎng)公司