CN109633307A - 电抗器的配置检测装置及*** - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种电抗器的配置检测装置及***，涉及检测技术领域，该装置包括：依次连接的变频电源、移相模块、采集模块和工控模块；变频电源用于输出第一电压，并将第一电压输送到移相模块；移相模块用于接收第一电压，对第一电压进行相位变化处理，得到第二电压；移相模块还与电抗器相连，第二电压为电抗器的供电电压；且移相模块的输出电压和输出电流为所述电抗器的电压和电流；采集模块用于采集移相模块输出的电抗器的电压和电流，并将采集的电抗器的电压和电流输送到工控模块；工控模块用于接收电抗器的电压和电流，并根据接收的电抗器的电压和电流计算电抗器的阻抗和功率因数，以完成电抗器的配置检测。本发明能够有效提高设备的安全性。

Description

电抗器的配置检测装置及***

技术领域

本发明涉及检测技术领域，尤其是涉及一种电抗器的配置检测装置及***。

背景技术

电抗器尤其是干式空心电抗器的故障较高，因此需要对电抗器进行安全检测，目前有多种针对空心电抗器缺陷的检测设备，但现有技术对电抗器的检测一般是对电抗器个体的检测，即使对电抗器个体的检测没有问题，但电抗器之间的配置也有可能存在电抗不平衡等问题，如三相电抗器的三相之间存在的电抗不平衡，会导致电抗器三相之间发热不均匀而损坏设备。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种电抗器的配置检测装置及***，能够有效提高设备的安全性。

为了实现上述目的，本发明实施例采用的技术方案如下：

第一方面，本发明实施例提供了一种电抗器的配置检测装置，该装置包括：依次连接的变频电源、移相模块、采集模块和工控模块；变频电源用于输出第一电压，并将第一电压输送到移相模块；移相模块用于接收第一电压，对第一电压进行相位变化处理，得到第二电压；移相模块还与电抗器相连，第二电压为电抗器的供电电压；且移相模块的输出电压和输出电流为电抗器的电压和电流；采集模块用于采集移相模块输出的电抗器的电压和电流，并将采集的电抗器的电压和电流输送到工控模块；工控模块用于接收电抗器的电压和电流，并根据接收的电抗器的电压和电流计算电抗器的阻抗和功率因数，以完成电抗器的配置检测。

结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第一种可能的实施方式，其中，移相模块包括串联电容器组，通过调节串联电容器组中的电容值对第一电压进行相位变化处理；或者，移相模块包括并联电容器组，通过调节并联电容器组中的电容值对第一电压进行相位变化处理。

结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第二种可能的实施方式，其中，工控模块还与变频电源连接，工控模块用于接收用户输入的电源配置信息，基于电源配置信息调整变频电源的幅值、频率和相角。

结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第三种可能的实施方式，其中，采集模块包括依次连接的滤波电路和三相采集器，滤波电路用于对移相模块输出的电抗器的电压和电流进行杂波滤除处理和幅值调节处理；三相采集器用于采集杂波滤除处理后的电压和电流。

结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第四种可能的实施方式，其中，上述装置还包括设置在移相模块和采集模块之间的电压转换器以及与电压转换器连接的电流变换器，电压转换器用于将移相模块的工作电压转换为与采集模块的工作电压相匹配的电压；电流变换器用于将移相模块输出的电抗器的电流变换为电压，以提供给采集模块。

结合第一方面的第四种可能的实施方式，本发明实施例提供了第一方面的第五种可能的实施方式，其中，上述装置还包括与电压转换器连接的保护开关，保护开关用于在电压转换器所在的线路的温度超过预设阈值时，断开线路。

结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第六种可能的实施方式，其中，采集模块还包括温度传感器，温度传感器用于检测电抗器的温度；采集模块还用于将检测到的电抗器的温度输送到工控模块。

结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第七种可能的实施方式，其中，变频电源包括三相变频电源。

第二方面，本发明实施例还提供一种电抗器的配置检测***，包括：如第一方面至第一方面的第七种可能的实施方式中任一项的配置检测装置，还包括与配置检测装置连接的电抗器。

结合第二方面，本发明实施例提供了第二方面的第一种可能的实施方式，其中，电抗器包括空心电抗器和含铁芯电抗器。

本发明实施例提供了一种电抗器的配置检测装置及***，该装置包括依次连接的变频电源、移相模块、采集模块和工控模块，通过变频电源输出第一电压，并将第一电压输送到移相模块，移相模块接收第一电压，对第一电压进行相位变化处理，得到第二电压，移相模块还与电抗器相连，第二电压为电抗器的供电电压，且移相模块的输出电压和输出电流为电抗器的电压和电流，采集模块采集移相模块输出的电抗器的电压和电流，并将采集的电抗器的电压和电流输送到工控模块，从而工控模块接收电抗器的电压和电流，并根据接收的电抗器的电压和电流计算电抗器的阻抗和功率因数，以完成电抗器的配置检测。由于现有的对电抗器的检测一般是对电抗器个体的检测，即使对电抗器个体的检测没有问题，但电抗器之间的配置也有可能存在电抗不平衡等问题，会导致电抗器之间发热不均匀而损坏设备，本发明通过电抗器的配置检测装置及***，根据电抗器的功率因数和阻抗对电抗器之间的配置进行检测，以便及时发现在配置中出现的电抗不平衡等问题，能够有效提高设备的安全性。

本发明的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1示出了本发明实施例所提供的一种电抗器的配置检测装置的结构示意图；

图2示出了本发明实施例所提供的另一种电抗器的配置检测装置的结构示意图；

图3示出了本发明实施例所提供的一种三相电抗器剖面的示意图；

图4示出了本发明实施例所提供的一种车辆应急牵引***的结构示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

目前现有技术对电抗器的检测一般是对电抗器个体的检测，而没有考虑电抗器之间的配置差异，可能导致电抗器之间发热不均匀而损坏设备，基于此，本发明实施例提供的一种电抗器的配置检测装置及***，能够有效提高设备的安全性。

为便于对本实施例进行理解，首先对本发明实施例所公开的一种电抗器的配置检测装置进行详细介绍。

在一种实施方式中，本发明实施例提供了一种应急牵引装置，该装置应用于车辆，参见图1所示的一种应急牵引装置的结构示意图，该装置包括依次连接的变频电源10、移相模块20、采集模块30和工控模块40。

变频电源用于输出第一电压，并将第一电压输送到移相模块。

移相模块用于接收第一电压，对第一电压进行相位变化处理，得到第二电压；移相模块还与电抗器相连，第二电压为电抗器的供电电压；且移相模块的输出电压和输出电流为电抗器的电压和电流。移相模块的输出电压和电流，均视为被试电抗器的电压和电流。

采集模块用于采集移相模块输出的电抗器的电压和电流，并将采集的电抗器的电压和电流输送到工控模块。

工控模块用于接收电抗器的电压和电流，并根据接收的电抗器的电压和电流计算电抗器的阻抗和功率因数，以完成电抗器的配置检测。

本发明实施例提供的上述电抗器的配置检测装置，包括依次连接的变频电源、移相模块、采集模块和工控模块，通过变频电源输出第一电压，并将第一电压输送到移相模块，移相模块接收第一电压，对第一电压进行相位变化处理，得到第二电压，移相模块还与电抗器相连，第二电压为电抗器的供电电压，且移相模块的输出电压和输出电流为电抗器的电压和电流，采集模块采集移相模块输出的电抗器的电压和电流，并将采集的电抗器的电压和电流输送到工控模块，从而工控模块接收电抗器的电压和电流，并根据接收的电抗器的电压和电流计算电抗器的阻抗和功率因数，以完成电抗器的配置检测。由于现有的对电抗器的检测一般是对电抗器个体的检测，即使对电抗器个体的检测没有问题，但电抗器之间的配置也有可能存在电抗不平衡等问题，如三相电抗器的三相之间存在的电抗不平衡，会导致电抗器三相之间发热不均匀而损坏设备，本发明通过电抗器的配置检测装置及***，根据电抗器的功率因数和阻抗对电抗器之间的配置进行检测，能够有效提高设备的安全性。

参见图2所示的另一种电抗器的配置检测装置的结构示意图，在图1的基础上，还示意出了滤波电路301、三相采集器302、温度传感器303、电压转换器50、保护开关60和电流变换器70。

移相模块包括串联电容器组，通过调节串联电容器组中的电容值对第一电压进行相位变化处理；或者，移相模块包括并联电容器组，通过调节并联电容器组中的电容值对第一电压进行相位变化处理。

移相模块作为本发明实施例的核心创新点之一，在于通过改变移相相位来分析多只电抗器的一致性；这里体现了较宽的捕捉缺陷的适应性，原因在于：因制造导致的不同绝缘结构、绕组相对关系的电抗器，其表现出来的三相一致性特征或匹配程度通常在一个单独的频率或相位条件下很难全面的体现出来，而改变三相试验信号的相位，有助于分析三相电抗器之间的匹配差异在整个试验信号相位变化范围内的情况是否一致。实际测试经验发现，在试验信号的频率和相位发生改变时，三相电抗器的电流并不总呈现120度的相对关系，由此可以发现一些隐藏的匹配隐患。这些隐患在线路实际运行时，因操作开关的过电压信号，雷电冲击信号或其他浪涌信号影响下，就可能导致三相电抗器中某一相承受超过额定参数的电压或电流值，从而损坏电抗器。

工控模块还与变频电源连接，工控模块用于接收用户输入的电源配置信息，基于电源配置信息调整变频电源的幅值、频率和相角。

采集模块包括依次连接的滤波电路和三相采集器，三相采集器用于采集移相模块获得的电抗器的电压和电流；滤波电路用于对采集前的电压和电流进行杂波滤除处理，滤波电路可以为LC滤波电路或RC滤波电路等。

装置还包括设置在移相模块和采集模块之间的电压转换器以及与电压转换器连接的电流变换器，电压转换器用于将移相模块得到的工作电压转换为与采集模块的工作电压相匹配的电压，电流变换器用于将移相模块输出的电抗器的电流变换为电压，以提供给采集模块。

装置还包括与移相模块连接的保护开关，保护开关用于在移相模块所在的线路的温度超过预设阈值时，断开线路。

采集模块还包括温度传感器，温度传感器用于检测电抗器的温度；采集模块还用于将检测到的电抗器的温度输送到工控模块。变频电源包括三相变频电源。

具体的，电流变换器在移相模块输出端的负载回路，且移相模块与被试电抗器串联，故通过移相模块的输出电流即为电抗器的电流，移相模块输出端电压与被试电抗器经开关即上述保护开关相连，故忽略开关压降情况下移相模块输出端电压与被试电抗器端电压相等。变频电源可以为电抗器提供供电电源，变频电源的电压可以为1V-400V的交流电压，频率范围0.1Hz-4000Hz，波形为方波或正弦波，功率为1-1.5kW。

移相模块可以为手动或数控方式实现的串联电容器组，或并联电容器组，或RC并联支路，上述的手动或数控方式，可以实现对移相模块中电容值和电阻值的调节。

在一种实施方式中，移相模块可以满足0阻值、0度移相功能，即在手动或数控模式下，有一个控制工作点，满足移相模块的串联阻值为零，并联阻值近似开路的状态。在该状态下，移相模块与电抗器不产生任何无功电路交互。采集模块为带滤波和噪音隔离，电压增益调节功能的信号调理电路和采样率12-16位的模数转换器，通道至少6路。工控模块包括为控制变频电源和采集模块的微处理器芯片。

以下为具体实施例，说明对电抗器的配置检测的情况：

实施例1：

变频电源为三相变频电源，电抗器为三相电抗器，一种三相电抗器剖面的示意图如图3所示，三相电抗器为星型连接结构，三相变频电源频率为60Hz，电压为10V，移相模块工作在串联短路的0移相状态，测试的三相参数为：

表1三相电抗器的功率因数和阻抗

类别	A	B	C	平均值
					功率因数	0.05	0.04	0.03	0.04
阻抗	34.0	31	34.6	33.2

根据表1可发现B相功率因数并没有明显异常，但阻抗值差异较大。

实施例2：

与实施例1情况相同，区别在于，三相电抗器并联了三相电容器，三相电抗器与三相电容器在三相变频源作用下产生无功电流交互，其测试值如下：

表2三相电抗器并联三相电容器的功率因数和阻抗

类别	A	B	C	平均值
					功率因数	0.07	0.09	0.07	0.94
阻抗	34.0	33.3	34.3	33.2

在无功电容器的作用下，三相电抗器内部产生逆向的电流与电容器进行交互，使得内部温升增加，导致阻抗及功率因数与无电容器配合作用下比发生较明显的变化。

如B相所示，功率因数最高，理论上该空心电抗器越高越好，但通过阻抗比较，该回路阻抗值偏低，电抗值下降不足以弥补温升带来的直流电阻增大，由此可初步分析该三相电抗器绕组存在断股、短路的情况。根据这种情况，相关工作人员可以采取更换电抗器的操作。

实施例3：

与实施例1，2相同的不再重复，实施例3区别在于：额外观测三相电抗器的振动信号和温度，通过临时安装在空心电抗器内部的振动测试传感器和温度测试传感器将信号输入采集模块，然后通过工控模块进行计算和展示。在该条件下，三相采集器的配置为12通道，其中6路用于采集三相电压波形和三相电流波形，从而计算阻抗、功率因数等，另外6路分别用于采集三相的温度和振动信号。

设温度采集为三相电抗器端部连接点的数值，振动信号为10-20kHz的声学传感器测试。

表3三相电抗器的振动值和温度

类别	A	B	C	平均值
					振动(dB)	59	61	54	58
温度(度)	55	55	55	55

设振动危险报警值为65dB，温度为58度，以上表3中的数值全部在合格范围。

当然，为了开展超声范围的检测，也可以将声学传感器更换为超声波传感器，这里不再赘述。

需要说明的是，实施例1到实施例3提出的基于三相架构的方法，不仅用于发现有缺陷的三相电抗器，还能提升现场三相配置的工艺，包括连接件的松动、匹配的负荷值等，在现场测试时，三相电抗器的相邻附件均会对三相匹配程度造成影响，如果三相匹配程度差，即使阻抗值和功率因数均在满意范围，后期可能因为三相不平衡导致某一相获得额外的发热增量，导致损坏。

另外，三相变频电源具有具备变频功能，实际应用中，为了防止冲击影响，可评估三相电抗器在高频电流作用下的特性是否一致，这里可以将检测频率提高，观测相应的参数变化。而且三相采集器可实现全波形采集，因此可以对高频电流和/或高频电压检测条件下获得的信号进行频域变换，如小波或FFT傅里叶分析等频谱分析方法。

综上所述，本发明实施例提供的上述电抗器的配置检测装置，包括依次连接的变频电源、移相模块、采集模块和工控模块，由于现有的对电抗器的检测一般是对电抗器个体的检测，即使对电抗器个体的检测没有问题，但电抗器之间的配置也有可能存在电抗不平衡等问题，如三相电抗器的三相之间存在的电抗不平衡，会导致电抗器三相之间发热不均匀而损坏设备，本发明通过电抗器的配置检测装置及***，根据电抗器的功率因数和阻抗对电抗器之间的配置进行检测，能够有效提高设备的安全性。

基于上述实施例所述的电抗器的配置检测装置，本发明实施例还提供了一种电抗器的配置检测***，包括如上述的配置检测装置，还包括与配置检测装置连接的电抗器，参见图4示出了本发明实施例提供的一种电抗器的配置检测***的结构示意图，包括配置检测装置100，还包括与配置检测装置连接的电抗器200。

上述电抗器200包括空心电抗器和含铁芯电抗器。

应当理解，图4仅仅是电抗器的配置检测***的一种结构示意图，而不是电抗器的配置检测***的唯一结构，在实际使用时，除图4所示的结构外，还可以包括其他功能结构，具体以实际使用情况为准，本发明实施例对此不进行限制。

本发明实施例提供的上述电抗器的配置检测***，通过变频电源输出第一电压，并将第一电压输送到移相模块，移相模块接收第一电压，对第一电压进行相位变化处理，得到第二电压，移相模块还与电抗器相连，第二电压为电抗器的供电电压，且移相模块的输出电压和输出电流为电抗器的电压和电流，采集模块采集移相模块输出的电抗器的电压和电流，并将采集的电抗器的电压和电流输送到工控模块，从而工控模块接收电抗器的电压和电流，并根据接收的电抗器的电压和电流计算电抗器的阻抗和功率因数，以完成电抗器的配置检测。由于现有的对电抗器的检测一般是对电抗器个体的检测，即使对电抗器个体的检测没有问题，但电抗器之间的配置也有可能存在电抗不平衡等问题，如三相电抗器的三相之间存在的电抗不平衡，会导致电抗器三相之间发热不均匀而损坏设备，本发明通过电抗器的配置检测装置及***，根据电抗器的功率因数和阻抗对电抗器之间的配置进行检测，能够有效提高设备的安全性。

另外，在本发明实施例的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”、“侧”、“底”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

最后应说明的是：以上所述实施例，仅为本发明的具体实施方式，用以说明本发明的技术方案，而非对其限制，本发明的保护范围并不局限于此，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改或可轻易想到变化，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改、变化或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的精神和范围，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种电抗器的配置检测装置，其特征在于，所述装置包括：依次连接的变频电源、移相模块、采集模块和工控模块；

所述变频电源用于输出第一电压，并将所述第一电压输送到所述移相模块；

所述移相模块用于接收所述第一电压，对所述第一电压进行相位变化处理，得到第二电压；所述移相模块还与电抗器相连，所述第二电压为所述电抗器的供电电压；且所述移相模块的输出电压和输出电流为所述电抗器的电压和电流；

所述采集模块用于采集所述移相模块输出的所述电抗器的电压和电流，并将采集的所述电抗器的电压和电流输送到所述工控模块；

所述工控模块用于接收所述电抗器的电压和电流，并根据接收的所述电抗器的电压和电流计算所述电抗器的阻抗和功率因数，以完成所述电抗器的配置检测。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述移相模块包括串联电容器组，通过调节所述串联电容器组中的电容值对所述第一电压进行相位变化处理；

或者，

所述移相模块包括并联电容器组，通过调节所述并联电容器组中的电容值对所述第一电压进行相位变化处理。

3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述工控模块还与所述变频电源连接，所述工控模块用于接收用户输入的电源配置信息，基于所述电源配置信息调整所述变频电源的幅值、频率和相角。

4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述采集模块包括依次连接的滤波电路和三相采集器，所述滤波电路用于对所述移相模块输出的所述电抗器的电压和电流进行杂波滤除处理和幅值调节处理；

所述三相采集器用于采集杂波滤除处理后的所述电压和所述电流。

5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述装置还包括设置在所述移相模块和所述采集模块之间的电压转换器以及与所述电压转换器连接的电流变换器；

所述电压转换器用于将所述移相模块的工作电压转换为与所述采集模块的工作电压相匹配的电压；

所述电流变换器用于将所述移相模块输出的所述电抗器的电流变换为电压，以提供给所述采集模块。

6.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述装置还包括与所述移相模块连接的保护开关，所述保护开关用于在所述移相模块所在的线路的温度超过预设阈值时，断开所述线路。

7.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述采集模块还包括温度传感器，所述温度传感器用于检测所述电抗器的温度；

所述采集模块还用于将检测到的所述电抗器的温度输送到所述工控模块。

8.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述变频电源包括三相变频电源。

9.一种电抗器的配置检测***，其特征在于，包括如权利要求1-8任一项所述配置检测装置，还包括与所述配置检测装置连接的电抗器。

10.根据权利要求9所述的***，其特征在于，所述电抗器包括空心电抗器和含铁芯电抗器。