CN103412228A - 一种分布式变压器的频响测试方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种电力变压器绕组变形频率响应测试方法。一种分布式变压器的频响测试方法，其特征在于，在变压器绕组的信号注入端将输入信号数字化；在变压器绕组的信号响应端将输出信号数字化；通过无线网络将数字化的输入信号和输出信号收集起来并进行计算得到得到变压器的频响。而采用分布式数字化信号处理方法，可以彻底解决信噪比问题。同时，即在信号注入端及输出端分别采用智能终端，完成数字化并通过无线传输，可以解决接地分布参数及线缆分布参数对测试数据的影响。

Description

一种分布式变压器的频响测试方法

技术领域

本发明涉及一种电力变压器绕组变形频率响应测试方法。

背景技术

从电力行业标准DL/T911-2004《电力变压器绕组变形频率响应分析法》颁布以来，过了将近10年的时间了，经过多年的应用、总结，在测试方法及测试数据的处理上有了相当的提升。由于频率响应测试法测试频率很宽一般为1kHz-2MHz，特别是由于接地及分布参数的影响，很容易造成测试结果的误差。在此提出一种分布式的变压器绕组变形测试方法。

一、测试原理：

在较高频率的电压作用下，变压器的每个绕组均可视为一个由线性电阻、电感（互感）、电容等分布参数构成的无源线性双口网络，其内部特性可通过传递函数H(jω)描述，如图1所示。若绕组发生变形，绕组内部的分布电感、电容等参数必然改变，导致其等效网络传递函数H(jω)的零点和极点发生变化，使网络的频率响应特性发生变化。

用频率响应分析法检测变压器绕组变形，是通过检测变压器各个绕组的幅频响应特性，并对检测结果进行纵向或横向比较，根据幅频响应特性的差异，判断变压器可能发生的绕组变形。

变压器绕组的幅频响应特性采用图1所示的频率扫描方式获得。连续改变外施正弦波激励源Vs的频率f(角频率ω=2πf)，测量在不同频率下的响应端电压V2和激励端电压V1的信号幅值之比，获得指定激励端和响应端情况下绕组的幅频响应曲线。图1中：L、K及C分别代表绕组单位长度的分布电感、分布电容及对地分布电容，V1、V2分别为等效网络的激励端电压和响应端电压，Vs为正弦波激励信号源电压，Rs为信号源输出阻抗，R为匹配电阻。

综上所述，传统的电力变压器绕组变形频率响应测试方法通常是将变压器的信号拉到地面上进行测试，这样的测试通常存在两个技术问题：

其一：由于频响信号小、频率高，原来测试电缆较长（20米左右），信号很容易受干扰；

如图2所示，其二：***存在有较多的分布参数，而分布参数存在不稳定及变化较大的特点，对频响测试的结果有一定的影响。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中所存在的上述不足，提供一种分布式变压器的频响测试方法，以期彻底解决一、信噪比问题；二、解决接地分布参数及线缆分布参数对测试数据的影响。为了实现上述发明目的，本发明提供了以下技术方案：

一种分布式变压器的频响测试方法，在变压器绕组的信号注入端将输入信号数字化；在变压器绕组的信号响应端将输出信号数字化；通过无线网络将数字化的输入信号和输出信号收集起来并进行计算得到变压器的频响特性。

所述一种分布式变压器的频响测试方法具体是：

第一步：***软件通过主控单元的无线控制端向第一测试单元发输出激励信号，第一测试单元响应，输出激励信号，并加载到所述变压器绕组上；

第二步：软件通过主控单元的无线控制端向第一测试单元和第二测试单元发出启动测试信号；

第三步：第一测试单元和第二测试单元对测试信号做出响应，同步采集，完成信号的模数转换并保存数据；第四步：软件通过主控单元的无线控制端将第一测试单元和第二测试单元的测试信号收集到PC软件中，进行计算、处理，得到变压器的频响。

所述主控单元是笔记本电脑通过USB进行控制，如图4所示，主控单元的程序流程如下：

第一步：加电启动；

第二步：初始化硬件；

第三步：等待PC指令；

第四步：如果有指令，则分析指令、响应指令，若没有，则等待PC指令；

第五步：如果两个测试单元响应正常，则向第一测试单元发出信号输出指令；如果不正常则返回第三步；

第六步：向两个测试单元发启动测试指令，直至对最后一个测量点完成测量。

第一测试单元、第二测试单元都只接收来自主控单元的无线控制信号，并响应控制命令，如图5所示，第一测试单元、第二测试单元的程序流程如下：

第一步：加电启动；

第二步：初始化硬件；

第三步：等待主控单元指令；

第四步：若有指令，则响应指令，若没有，则返回第三步。

所述软件通过主控单元的无线控制端将两个单元的测试信号收集到PC软件中，进行计算、处理。

所述“软件”属于本领域技术人员公知，在此不做赘述。

假设第一测试单元和第二测试单元的采集数据长度为N，对应的数据队列为X(k)、Y(k)，k=0,1,…,N-1，且X(k)、Y(k)为实数，用于绕组变形判断的相关系数R的计算公式如下。

A.1计算两个序列的标准方差

$\mathrm{Dx}=\frac{1}{N}\underset{k=0}{\overset{N-1}{\mathrm{\Σ}}}[X\left(k\right)-\frac{1}{N}\underset{k=0}{\overset{N-1}{\mathrm{\Σ}}}X\left(k\right){]}^2$ $\mathrm{Dy}=\frac{1}{N}\underset{k=0}{\overset{N-1}{\mathrm{\Σ}}}[Y\left(k\right)-\frac{1}{N}\underset{k=0}{\overset{N-1}{\mathrm{\Σ}}}Y\left(k\right){]}^2$

A.2计算两个序列的协方差

$C_{\mathrm{xy}}=\frac{1}{N}\underset{k=0}{\overset{N-1}{\mathrm{\Σ}}}[X\left(k\right)-\frac{1}{N}\underset{k=0}{\overset{N-1}{\mathrm{\Σ}}}X\left(k\right)]\×[Y\left(k\right)-\frac{1}{N}\underset{k=0}{\overset{N-1}{\mathrm{\Σ}}}Y\left(k\right)]$

A.3计算两个序列的归一化协方差系数

${\mathrm{LR}}_{\mathrm{xy}}=\mathrm{Cxy}/\sqrt{\mathrm{DxDy}}$

A.4按照如下公式计算出符合工程需要的相关系数R_xy

所述一种分布式变压器的频响测试方法的频响范围是10Hz到10MHz。

所述一种分布式变压器的频响测试方法的频响范围是1KHz到2MHz。

与现有技术相比，本发明的有益效果：

一、而采用分布式数字化信号处理方法，可以彻底解决信噪比问题。

二、采用分布式数字化的处理方法，即在信号注入端及输出端分别采用智能终端，完成数字化并通过无线传输，可以解决接地分布参数及线缆分布参数对测试数据的影响。

附图说明：

图1为变压器绕组变形测试示意图；

图2为***分布参数示意图；

图3为分布式信号处理***结构图；

图4为主控单元的程序流程图；

图5为第一测试单元和第二测试单元的程序流程图。

具体实施方式

下面结合试验例及具体实施方式对本发明作进一步的详细描述。但不应将此理解为本发明上述主题的范围仅限于以下的实施例，凡基于本发明内容所实现的技术均属于本发明的范围。

一种分布式变压器的频响测试方法，在变压器绕组的信号注入端将输入信号数字化；在变压器绕组的信号响应端将输出信号数字化；通过无线网络将数字化的输入信号和输出信号收集起来并进行计算得到变压器绕组的频响特性。

所述一种分布式变压器的频响测试方法具体是：

第一步：***软件通过主控单元的无线控制端向第一测试单元发输出激励信号，第一测试单元响应，输出激励信号，并加载到所述变压器绕组上；

第二步：软件通过主控单元的无线控制端向第一测试单元和第二测试单元发出启动测试信号；

第三步：第一测试单元和第二测试单元对测试信号做出响应，同步采集，完成信号的模数转换并保存数据；第四步：软件通过主控单元的无线控制端将第一测试单元和第二测试单元的测试信号收集到PC软件中，进行计算、处理，得到变压器绕组的频响特性。

图3为分布式信号处理***结构图。

所述主控单元是笔记本电脑通过USB进行控制，如图4所示，主控单元的程序流程如下：

第一步：加电启动；

第二步：初始化硬件；

第三步：等待PC指令；

第四步：如果有指令，则分析指令、响应指令，若没有，则等待PC指令；

第五步：如果两个测试单元响应正常，则向第一测试单元发出信号输出指令；如果不正常则返回第三步；

第六步：向两个测试单元发启动测试指令，直至对最后一个测量点完成测量。

第一测试单元、第二测试单元都只接收来自主控单元的无线控制信号，并响应控制命令，如图5所示，第一测试单元、第二测试单元的程序流程如下：

第一步：加电启动；

第二步：初始化硬件；

第三步：等待主控单元指令；

第四步：若有指令，则响应指令，若没有，则返回第三步。

所述软件通过主控单元的无线控制端将两个单元的测试信号收集到PC软件中，进行计算、处理。

所述“软件”属于本领域技术人员公知，在此不做赘述。

假设第一测试单元和第二测试单元的采集数据长度为N，对应的数据队列为X(k)、Y(k)，k=0,1,…,N-1，且X(k)、Y(k)为实数，用于绕组变形判断的相关系数R的计算公式如下。

A.1计算两个序列的标准方差

$\mathrm{Dx}=\frac{1}{N}\underset{k=0}{\overset{N-1}{\mathrm{\Σ}}}[X\left(k\right)-\frac{1}{N}\underset{k=0}{\overset{N-1}{\mathrm{\Σ}}}X\left(k\right){]}^2$ $\mathrm{Dy}=\frac{1}{N}\underset{k=0}{\overset{N-1}{\mathrm{\Σ}}}[Y\left(k\right)-\frac{1}{N}\underset{k=0}{\overset{N-1}{\mathrm{\Σ}}}Y\left(k\right){]}^2$

A.2计算两个序列的协方差

$C_{\mathrm{xy}}=\frac{1}{N}\underset{k=0}{\overset{N-1}{\mathrm{\Σ}}}[X\left(k\right)-\frac{1}{N}\underset{k=0}{\overset{N-1}{\mathrm{\Σ}}}X\left(k\right)]\×[Y\left(k\right)-\frac{1}{N}\underset{k=0}{\overset{N-1}{\mathrm{\Σ}}}Y\left(k\right)]$

A.3计算两个序列的归一化协方差系数

${\mathrm{LR}}_{\mathrm{xy}}=\mathrm{Cxy}/\sqrt{\mathrm{DxDy}}$

A.4按照如下公式计算出符合工程需要的相关系数R_xy

所述一种分布式变压器的频响测试方法的频响范围是10Hz到10MHz。

所述一种分布式变压器的频响测试方法的频响范围是1KHz到2MHz。

Claims (4)

1.一种分布式变压器的频响测试方法，其特征在于，在变压器绕组的信号注入端将输入信号数字化；在变压器绕组的信号响应端将输出信号数字化 ；通过无线网络将数字化的输入信号和输出信号收集起来并进行计算得到变压器绕组的频响特性。

2.   如权利要求1所述的一种分布式变压器绕组的频响测试方法，频响测试方法具体是：

    第一步：***软件通过主控单元的无线控制端向第一测试单元发输出激励信号，第一测试单元响应，输出激励信号，并加载到所述变压器绕组上；

    第二步：软件通过主控单元的无线控制端向第一测试单元和第二测试单元发出启动测试信号；

第三步：第一测试单元和第二测试单元对测试信号做出响应，同步采集，完成信号的模数转换并保存数据；

第四步：软件通过主控单元的无线控制端将第一测试单元和第二测试单元的测试信号收集到PC软件中，进行计算、处理，得到变压器的频响。

3.如权利要求1或2所述的一种分布式变压器绕组的频响测试方法，其特征在于，所述一种分布式变压器的频响测试方法的频响范围是10Hz到10MHz。

4.如权利要求1或2所述的一种分布式变压器的频响测试方法，其特征在于，所述一种分布式变压器的频响测试方法的频响范围是1KHz到2MHz。

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