CN107561418A - 一种电力变压器、套管设备的介电响应带电测量装置 - Google Patents

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齐波
戴佺民
曾梓鹏
李成榕
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Abstract

本发明公开了属于电力变压器试验测试技术领域的一种电力变压器、套管设备的介电响应带电测量装置，该装置为在接线(板)上布置变频信号源***、信号传感***、数字信号处理***；其中测试接线***包括电力变压器、套管设备的介电响应带电测量接线；变频信号源***包括扫频信号发生器、高压合并式功率放大器；信号传感***包括电压传感器、电流传感器；数字信号处理***包括A/D转换器、数字信号处理器。在该装置的基础上，可以实现在电力变压器设备的介电响应参数的带电测试功能。本发明实现了电力变压器绕组绝缘、套管介电响应的带电测试，具有电压信号输出可调、响应电流检测灵敏度高、便于巡线带电检测等特点。

Description

一种电力变压器、套管设备的介电响应带电测量装置
技术领域
本发明，特别涉及一种电力变压器、套管设备的介电响应带电测量装置。
背景技术
电力变压器设备是电力***中能量输送和分配的核心设备。目前电力变压器、套管等设备绝缘受潮、老化评估参数相对匮乏。传统的预防性试验方已经难以满足大型电力设备安全运行的实际需要，难以反映设备的实际运行环境及运行状态。如何准确评估电力变压器、套管绝缘的老化状况，提高电力变压器的安全运行水平已成为电力部门亟待解决的技术难题。介电响应测试技术作为一种新型的、非破坏性的试验方法，国内外许多学者将其作为电力变压器运行状况的现场评估工具，对于电力设备绝缘诊断和评估有着重要价值，尤其是在油纸绝缘含水量估计、老化评估方面得到了广泛的应用。
目前介电响应测试方法只能对设备进行离线测量，测量工况与实际设备运行差异较大。发明专利《一种测试变压器油纸绝缘频域介电响应的方法及装置》介绍了一种离线的变压器油纸绝缘介电响应的测量方法，国内外对于电力变压器介电响应的带电测量方法及装置未见报道。因此，设计一套电力变压器设备的介电响应带电测量方法及装置，对提高介电响应技术在电力设备绝缘缺陷诊断的实际应用价值，提高电力设备可靠性及运维检修水平意义重大。
针对上述问题，
发明内容
本发明的目的是提出一种电力变压器、套管设备的介电响应带电测量装置，其特征在于，所述电力变压器设备介电响应的带电测量装置为在测试接线板1上设置电力变压器、套管设备的介电响应带电测量接线的两种接线方式，并在测试接线板1上布置变频信号源***2、信号传感***3、数字信号处理***4；其中变频信号源***2连接被测电力变压器高压侧中性点接地线，信号传感***3由电流信号传感器302和电压信号传感器301组成；电压信号传感器301连接变频信号源***2，电流信号传感器302连接被测电力变压器低压侧中性线，电压信号传感器301和电流信号传感器302分别连接数字信号处理***4；电压信号传感器301和被测电力变压器高压侧中性点的公共节点连接高压合并式功率放大器，高压合并式功率放大器5连接扫频信号发生器6。
所述电流信号传感器由前置放大器、工频滤波、低通滤波器、输出放大器、量程控制、截止频率控制六个部分组成，实现响应电流的精确测量；电压信号传感器由高压探头、电压表组成，实现功率放大器输出高压的测量。
所述数字信号处理器***由A/D转换器、数字信号处理器组成；A/D转换器将电流传感器输出的电压信号转换为数字信号，采样率不少于1MS/s；数字信号处理器包括数字滤波器，数字滤波器对A/D转换输出的数字信号通过介电响应数据分析程序进行数据预处理，便于数据分析；介电响应数据分析程序能够实现不同频率下介质损耗角正切值及复电容的介电参数计算。
所述变频信号源***包括扫频信号发生器和高压合并式功率放大器，扫频信号通过高压合并式功率放大器输出高压高频正弦电压信号，最高电压10kV、最高频率50kHz，便于对大型电力变压器、套管设备进行高压高频扫频信号测试；其中，扫频信号发生器的正弦电压信号频率调节范围电压调节范围便于正弦信号电压幅值、频率的控制；所述高压合并式功率放大器由前置放大电路、功率放大电路组成，正弦扫频信号通过前置放大电路、功率放大电路输出高压高频正弦电压信号，对大型电力变压器、套管设备进行高压高频扫频信号测试。
本发明的有益效果是本测量装置集合了测试接线***、变频信号源***、信号传感***、数字信号处理***，实现了电力变压器、套管设备的介电响应带电测量，具有电压信号输出可调、响应电流检测灵敏度高、便于巡线带电检测等特点。
附图说明
图1为电力变压器设备介电响应的带电测量装置示意图。
图2为电力变压器介电响应带电测量***示意图。
图3为电力变压器套管介电响应带电测量***示意图。
具体实施方式
本发明提出一种电力变压器、套管设备的介电响应带电测量装置，下面结合附图予以说明。
图1、图2所示为电力变压器设备介电响应的带电测量装置示意图。图中所示的电力变压器设备介电响应的带电测量装置为在接线板1上布置变频信号源***2、信号传感***3、数字信号处理***4；其中变频信号源***2连接被测电力变压器(试验品)高压侧中性点接地线，信号传感***3由电流信号传感器302和电压信号传感器301组成；电压信号传感器301连接变频信号源***2，电流信号传感器302连接被测电力变压器低压侧中性线，电压信号传感器301和电流信号传感器302分别连接数字信号处理***4；电压信号传感器301和被测电力变压器(试验品)高压侧中性点的公共节点连接高压合并式功率放大器5，高压合并式功率放大器5连接扫频信号发生器6。扫频信号发生器6的正弦电压信号频率调节范围功率放大电压调节最高2kV，便于正弦信号电压幅值、频率的控制，实现电力变压器介电响应的带电测试。
图3所示，电力变压器套管介电响应带电测量***，其中变频信号源***4连接被测电力变压器中性点接地线，信号传感***中电压信号传感器301连接变频信号源***2，电流信号传感器302连接被测套管末屏接地线；被测电压信号传感器301和电流信号传感器302连接数字信号处理***4；扫频信号发生器6的正弦电压信号频率调节范围功率放大电压调节最高2kV，便于正弦信号电压幅值、频率的控制，实现电力变压器套管介电响应的带电测试。
其中，变频信号源***包括扫频信号发生器和高压合并式功率放大器。扫频信号发生器采用直接数字合成器技术，配合D/A转换器和低通滤波器，具有较高的频率分辨率，可以实现快速的频率切换，改变频率时能够保持相位的连续，很容易实现频率、相位和幅度的数字调控。正弦电压信号频率调节范围 电压调节范围便于正弦信号电压幅值、频率的控制。
高压合并式功率放大器由前置放大电路、功率放大电路组成，正弦扫频信号可通过前置放大电路、功率放大电路输出高压高频正弦电压信号，放大器的倍数2000倍，最高电压10kV、最高频率50kHz，便于对大型电力变压器、套管设备进行高压高频扫频信号测试。信号传感***由电流信号传感器和电压信号传感器组成。
电流信号传感器由前置放大器、工频滤波、低通滤波器、输出放大器、量程控制、截止频率控制六个部分组成。微电流放大器量程包括200pA、2nA、20nA、200nA、2μA、20μA、200μA、2mA、20mA、200mA。低通滤波截止频率包括1Hz、3Hz、10Hz、100Hz、300Hz、1kHz、3kHz、10kHz、30kHz。
电压信号传感器由10kV高压探头、电压表组成，实现功率放大器输出高压的测量。
数字信号处理器***由A/D转换器、数字信号处理器等组成。A/D转换器将电流传感器输出的电压信号转换为数字信号，采样率不少于1MS/s。数字信号处理器包括数字滤波器；数字滤波器通过介电响应数据分析程序对A/D转换输出的数字信号进行数据预处理，便于数据分析。介电响应数据分析程序可实现不同频率下介质损耗角正切值、复电容等介电参数的计算。

Claims (5)

1.一种电力变压器、套管设备的介电响应带电测量装置，其特征在于，所述电力变压器设备介电响应的带电测量装置为在接线板(1)上设置电力变压器、套管设备的介电响应带电测量的两种接线方式，并在接线板(1)上布置变频信号源***(2)、信号传感***(3)、数字信号处理***(4)；其中变频信号源***(2)连接被测电力变压器高压侧中性点接地线，信号传感***(3)由电流信号传感器(302)和电压信号传感器(301)组成；电压信号传感器(301)连接变频信号源***(2)，电流信号传感器(302)连接被测电力变压器低压侧中性线，电压信号传感器(301)和电流信号传感器(302)分别连接数字信号处理***(4)；电压信号传感器(301)和被测电力变压器高压侧中性点的公共节点连接高压合并式功率放大器，高压合并式功率放大器连接正弦扫频信号发生器。
2.根据权利要求1所述电力变压器、套管设备的介电响应带电测量装置，其特征在于，所述电流信号传感器由前置放大器、工频滤波、低通滤波器、输出放大器、量程控制、截止频率控制六个部分组成，实现响应电流的精确测量；电压信号传感器由高压探头、电压表组成，实现功率放大器输出高压的测量。
3.根据权利要求1所述电力变压器、套管设备的介电响应带电测量装置，其特征在于，所述数字信号处理器***由A/D转换器、数字信号处理器组成；A/D转换器将电流传感器输出的电压信号转换为数字信号，采样率不少于1MS/s；数字信号处理器的数字滤波器对A/D转换输出的数字信号通过介电响应数据分析程序进行数据预处理，便于数据分析；介电响应数据分析程序能够实现不同频率下介质损耗角正切值及复电容的介电参数计算。
4.根据权利要求1所述电力变压器、套管设备的介电响应带电测量装置，其特征在于，所述变频信号源***包括扫频信号发生器和高压合并式功率放大器，扫频信号通过高压合并式功率放大器输出高压高频正弦电压信号，最高电压10kV、最高频率50kHz，便于对大型电力变压器、套管设备进行高压高频扫频信号测试；其中，扫频信号发生器的正弦电压信号频率调节范围电压调节范围便于正弦信号电压幅值、频率的控制。
5.根据权利要求1所述电力变压器、套管设备的介电响应带电测量装置，其特征在于，所述高压合并式功率放大器由前置放大电路、功率放大电路组成，正弦扫频信号通过前置放大电路、功率放大电路输出高压高频正弦电压信号，对大型电力变压器、套管设备进行高压高频扫频信号测试。
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