CN114236271B - 一种变压器综合检测装置现场校验方法及*** - Google Patents

Abstract

本发明提出了一种变压器综合检测装置现场校验方法及***，包括：可变负荷箱、信号调理单元及功率放大单元；变压器综合检测装置高压、低压侧三相电流输出端子分别与可变负荷箱连接；所述可变负荷箱将其接收的电流信号转换为参考电压信号，传输至信号调理单元；所述信号调理单元对参考电压信号进行幅值和相位调节，传输至功率放大单元；所述功率放大单元将调理后的信号进行功率放大，输出高压、低压标准电压信号，返回至变压器综合检测装置三相高压、低压侧电压测量输入端子；程控调节所述可变负荷箱、信号调理单元及功率放大单元的参数，模拟变压器相关特征参数，进行变压器综合检测装置的现场校验。

Description

一种变压器综合检测装置现场校验方法及***

技术领域

本发明属于电力测量技术领域，尤其涉及一种变压器综合检测装置现场校验方法及装置。

背景技术

本部分的陈述仅仅是提供了与本发明相关的背景技术信息，不必然构成在先技术。

变压器综合检测装置用于测量电力变压器绝缘电阻、绕组直流电阻、变比、空负载损耗、外施耐压、感应耐压、介质损耗因数等参量。

该类仪器主要通过四端法进行电阻、电流、电压测量，通过输出稳定的交直流电压、电流功率源接入被测电力设备中，测量设备的电压、电流幅值及相位值，经计算得出设备的电阻、电流、电压参数。

针对变压器综合检测装置，传统校验方法主要是对每一项测试参数分别使用对应的校验装置进行校验，占用设备多、接线繁琐、测试耗费时间久。

目前，国内外对采用虚拟技术模拟阻抗进行了一定的研究。

例如：现有技术中存在利用RC网络模拟电感值，用于4TP阻抗测量仪电感功能的校准。

现有技术中存在研制了一种有源模拟阻抗标准器，以数字模拟阻抗技术模拟复阻抗，实现对交流数字电桥的校准。

现有技术中存在通过采用自适应虚拟阻抗调节微网并联逆变器的等效输出阻抗，使其趋于感性状态。

现有技术中还存在利用广义阻抗变换电路实现分数阶模拟电感及0～2阶模拟电容。

变压器综合检测装置将多种参量的测量模块进行了集成，布置于变压器检测流水线上，对外接口具有高电压、大电流特征，对负载的功率要求较大。现有的虚拟阻抗技术仅限于小功率阻抗或大功率负荷，大功率负荷主要用于功能调节，本身准确性低，难以用于测量功能校验，因此，上述技术中模拟阻抗仅适用于特定场合，难以适用于需要校验多种测试参数的变压器综合检测装置的校验。

发明内容

为克服上述现有技术的不足，本发明提供了一种变压器综合检测装置现场校验方法及***，考虑变压器综合检测装置测量特性及接口特征，解决了传统变压器检测装置校验标准量值单一、通用性差、稳定性不佳、自动化率低等问题。

为实现上述目的，本发明的一个或多个实施例提供了如下技术方案：

第一方面，公开了一种变压器综合检测装置现场校验***，包括：

可变负荷箱、信号调理单元及功率放大单元；

变压器综合检测装置高压、低压侧三相电流输出端子分别与可变负荷箱连接；

所述可变负荷箱将其接收的电流信号转换为参考电压信号，传输至信号调理单元；

所述信号调理单元对参考电压信号进行幅值和相位调节，传输至功率放大单元；

所述功率放大单元将调理后的信号进行功率放大，输出高压、低压标准电压信号，返回至变压器综合检测装置三相高压、低压侧电压测量输入端子；

程控调节所述可变负荷箱、信号调理单元及功率放大单元的参数，模拟变压器相关特征参数，进行变压器综合检测装置的现场校验。

进一步的技术方案，所述可变负荷箱用于模拟变压器典型负载，吸收变压器综合检测装置功率。

进一步优选的技术方案，所述可变负荷箱包括多个标准功率电阻组件和程控开关阵列；

各标准功率电阻组件阻值和功率指标与变压器综合检测装置绝缘电阻、绕组直流电阻、变比、空负载损耗测量范围上限和下限分别对应；

所述程控开关阵列根据变压器综合检测装置测量项目和测量点的不同，切换接入与变压器综合检测装置测量范围及功率指标上限和下限对应的各标准功率电阻组件，进行变压器典型负荷点的模拟。

进一步的技术方案，所述信号调理单元包括程控电压幅值变换组件和程控相位角变换组件；

所述程控电压幅值变换组件用于调节变压器综合检测装置高压、低压侧电压测量信号与电流输出信号的比例系数，进行电力变压器电阻量特征参数的宽范围模拟；

所述程控相位角变换组件用于调节变压器综合检测装置高压、低压侧电压测量信号与电流输出信号的相位角，进行阻抗特征参数的模拟。

进一步优选的技术方案，所述程控电压幅值变换组件通过程控衰减器实现；

所述程控相位角变换组件通过微分运算放大电路、积分运算放大电路、电压跟随器和程控增益电路合成实现。

进一步的技术方案，所述功率放大单元利用高准确度电压放大电路，将信号调理单元输出的弱电压信号，放大至变压器综合检测装置电压测量单元对应的高电压信号。

进一步的技术方案，所述校验***对外连接的接口与变压器综合检测装置一致。

第二方面，公开了一种变压器综合检测装置现场校验方法，包括：

通过改变高压、低压标准电压信号与变压器综合检测装置高压、低压侧电流输出信号的幅值和相位函数关系，模拟电力变压器特征参量；

基于模拟的电力变压器特征参量进行变压器综合检测装置测量性能的一体化现场校验。

进一步的技术方案，模拟的电力变压器特征参量包括电力变压器绝缘电阻、绕组直流电阻、变比及空负载损耗。

进一步的技术方案，模拟电力变压器特征参量时还包括：根据变压器综合检测装置测量项目和测量点的不同，切换接入变压器综合检测装置的负荷，进行变压器典型负荷点的模拟。

进一步的技术方案，模拟电力变压器特征参量时还包括：

调节变压器综合检测装置高压、低压侧电压测量信号与电流输出信号的比例系数，实现电阻量特征参数的宽范围模拟，电阻量特征参数包括：电力变压器绝缘电阻及绕组直流电阻；

调节变压器综合检测装置高压、低压侧电压测量信号与电流输出信号的相位角，实现阻抗特征参数的模拟，阻抗特征参数包括变比及空负载损耗。

以上一个或多个技术方案存在以下有益效果：

本发明采用虚拟阻抗的方法模拟电力变压器绝缘电阻、绕组直流电阻、变比、空负载损耗等特征参量，实现了变压器综合检测装置测量性能的一体化现场校验。相比传统校验方法，将校验所需的各种校验装置的功能集成于一体，且对外连接的接口与电力变压器完全一致，无需拆卸变压器综合检测装置各测量组件，可解决现场变压器综合检测装置各测量组件拆卸不便等制约条件下的检验难题，自动化程度高，人力成本低，工作效率高。

本发明校验***的信号调理单元包括程控电压幅值变换和相位角变换组件，通过调节变压器综合检测装置高压、低压侧电压测量信号与电流输出信号的比例系数及相位角，实现电力变压器绝缘电阻、绕组直流电阻等电阻量特征参数的宽范围模拟。

本发明校验***的可变负荷箱包括多个标准功率电阻组件和程控开关阵列，通过切换与变压器综合检测装置测量范围及功率指标上限和下限对应的各标准功率电阻组件，实现变压器典型负荷点的模拟。

本发明附加方面的优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

构成本发明的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。

图1为本发明实施例变压器综合检测装置现场校验示意图。

具体实施方式

应该指出，以下详细说明都是示例性的，旨在对本发明提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本发明的示例性实施方式。

在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

实施例一

本发明针对变压器综合检测装置测量特性及接口特征，提出基于虚拟阻抗法的变压器综合检测装置现场校验方法及***，解决传统变压器检测装置校验标准量值单一、通用性差、稳定性不佳、自动化率低等问题。

变压器综合检测装置在检测变压器时，其测试信号通常经由高压侧或低压侧电流输出端子输出，然后经由高压侧或低压侧电压测量端子测量电压信号，电流测量信号通常集成于检测装置内部。检测装置的对外接口仅有高压侧电流输出接口Iha、Ihb、Ihc、Ihn，高压侧电压测量接口Uha、Uhb、Uhc、Uhn，低压侧电流输出接口Ila、Ilb、Ilc、Iln，低压侧电压测量接口Ula、Ulb、Ulc、Uln，而针对绝缘电阻、绕组直流电阻、变比、空负载损耗等不同测量项目的仪器通常集成于检测装置内部。

传统方法在校验变压器检测装置时，需将检测装置拆解，将各测量功能模块分开校验，流程繁琐、工作效率低，且拆解组装过程中容易导致检测装置功能失效。本发明采用一体化设计，校验装置对外连接的接口与变压器综合检测装置完全一致，无需拆解检测装置，稳定性好、工作效率高。

在本发明中校验装置对外连接的接口为测量信号接口，用于模拟电力变压器的三相高压侧和低压侧接线柱形式设计，使得变压器综合检测装置可以像检测变压器一样进行接线。

在一实施例子中，参见附图1所示，本实施例公开了一种变压器综合检测装置现场校验***，包括：

可变负荷箱、信号调理单元及功率放大单元；

变压器综合检测装置高压、低压侧三相电流输出端子分别与可变负荷箱连接；

所述可变负荷箱将其接收的电流信号转换为参考电压信号，传输至信号调理单元；

所述信号调理单元对参考电压信号进行幅值和相位调节，传输至功率放大单元；

所述功率放大单元将调理后的信号进行功率放大，输出高压、低压标准电压信号，返回至变压器综合检测装置三相高压、低压侧电压测量输入端子；

程控调节所述可变负荷箱、信号调理单元及功率放大单元的参数，模拟变压器相关特征参数，进行变压器综合检测装置的现场校验。

本发明的上述校验装置基于虚拟阻抗方法，通过改变高压、低压标准电压信号与变压器综合检测装置高压、低压侧电流输出信号的幅值和相位函数关系，模拟电力变压器绝缘电阻、绕组直流电阻、变比、空负载损耗等特征参量，实现变压器综合检测装置测量性能的一体化现场校验。

本发明通过中央处理器控制程控放大器的增益和移相器的相移，实现输入和输出电压、电流幅值比和相位差的改变。

上述函数关系具体为输入和输出电压、电流幅值比值和相位差值。

模拟特征参量时，例如模拟绕线直流电阻值为R，输入电流为I，则通过调节程控放大器的增益，使得输出U＝IR，则模拟出阻值为R的绕线直流电阻。

实现一体化现场校验中，本发明校验装置将采集、调理、输出部分功能进行模块化设计实现，输入输出信号函数关系可软件实时配置，测量信号接口模拟电力变压器的三相高压侧和低压侧接线柱形式设计，一次接线即可实现多个参量测量性能的校验。

其中，可变负荷箱：用于模拟变压器典型负载，吸收变压器综合检测装置功率，包括多个标准功率电阻组件和程控开关阵列，用于模拟变压器的负荷情况，以保障检测装置的工作状态。各标准功率电阻组件阻值和功率指标与变压器综合检测装置测量范围上限和下限对应，实现变压器典型负荷点的模拟。程控开关阵列根据变压器综合检测装置测量项目和测量点的不同，切换接入变压器综合检测装置的负荷，例如校验绕线直流电阻时，切换接入的负荷为对应型号变压器的绕线直流电阻值。

各标准功率电阻组件阻值和功率指标与变压器综合检测装置测量范围上限和下限对应时，功率组件的选取由变压器综合检测装置针对的变压器型号来确定，不同型号变压器所对应的功率组件不同。

信号调理单元：包括程控电压幅值变换和相位角变换组件。程控幅值变换组件用于调节变压器综合检测装置高压、低压侧电压测量信号与电流输出信号的比例系数，实现电力变压器绝缘电阻、绕组直流电阻等电阻量特征参数的宽范围模拟，例如模拟绕线直流电阻值为R，输入电流为I，则通过调节程控放大器的增益，使得输出U＝IR，则模拟出阻值为R的绕线直流电阻。

程控相位角变换组件用于调节变压器综合检测装置高压、低压侧电压测量信号与电流输出信号的相位角，实现变比、空负载损耗等阻抗特征参数的模拟，例如模拟绕线直流电阻值为R，输入电流为I，则通过调节程控放大器的增益，使得输出U＝IR，则模拟出阻值为R的绕线直流电阻。

程控电压幅值变换组件通过程控衰减器实现；程控相位角变换组件通过微分运算放大电路、积分运算放大电路、电压跟随器和程控增益电路合成实现。

功率放大单元：通过高准确度电压放大电路，将信号调理单元输出的弱电压信号，放大至变压器综合检测装置电压测量单元对应的高电压信号。

例如，设变压器综合检测装置高压侧电流输出信号为I，高压侧电压测量信号为U，可变负荷箱接入变压器综合检测装置的负荷为R，信号调理单元的程控电压幅值变换系数为k、相位角变换角度为功率放大单元增益为n。则负荷箱输出信号为IR；信号调理单元输出信号为/>功率放大单元输出信号为/>即综合检测装置高压侧测量信号/>因此，变压器综合检测装置现场校验装置模拟的变压器特征阻抗为：/> 通过程控调节k、n、R、/>等参数(具体通过中央处理器控制程控放大器增益、移相器相移即可调节)，即可模拟变压器绝缘电阻、绕组直流电阻、变比、空负载损耗等特征参数，实现对变压器综合检测装置的现场校验。

本发明采用虚拟阻抗方法，仅通过改变输入输出端口的电压、电流函数关系，即可模拟电力变压器绝缘电阻、绕组直流电阻、变比、空负载损耗等特征参量，且虚拟阻抗方法易于实现程序自动化控制，通过一次接线即可实现多种参量校验，自动化率高。输入输出信号函数关系可软件实时配置，通用性好。校验装置将采集、调理、输出部分功能进行模块化设计实现，影响校验性能的核心部件工作在虚功率下，发热量少，稳定性好。

实施例二

本实施例的目的是提供一种变压器综合检测装置现场校验方法，包括：

通过改变高压、低压标准电压信号与变压器综合检测装置高压、低压侧电流输出信号的幅值和相位函数关系，模拟电力变压器特征参量；

基于模拟的电力变压器特征参量进行变压器综合检测装置测量性能的一体化现场校验。

其中，模拟的电力变压器特征参量包括电力变压器绝缘电阻、绕组直流电阻、变比及空负载损耗。

作为一种实施方式，模拟电力变压器特征参量时还可以包括：根据变压器综合检测装置测量项目和测量点的不同，切换接入变压器综合检测装置的负荷，进行变压器典型负荷点的模拟。

作为一种实施方式，模拟电力变压器特征参量时还可以包括：

调节变压器综合检测装置高压、低压侧电压测量信号与电流输出信号的比例系数，实现电阻量特征参数的宽范围模拟，电阻量特征参数包括：电力变压器绝缘电阻及绕组直流电阻；

调节变压器综合检测装置高压、低压侧电压测量信号与电流输出信号的相位角，实现阻抗特征参数的模拟，阻抗特征参数包括变比及空负载损耗。

上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。

Claims (4)

1.一种变压器综合检测装置现场校验***，其特征是，包括：

可变负荷箱、信号调理单元及功率放大单元；

变压器综合检测装置高压、低压侧三相电流输出端子分别与可变负荷箱连接；

所述可变负荷箱将其接收的电流信号转换为参考电压信号，传输至信号调理单元；

所述信号调理单元对参考电压信号进行幅值和相位调节，传输至功率放大单元；

所述功率放大单元将调理后的信号进行功率放大，输出高压、低压标准电压信号，返回至变压器综合检测装置三相高压、低压侧电压测量输入端子；

程控调节所述可变负荷箱、信号调理单元及功率放大单元的参数，模拟变压器相关特征参数，进行变压器综合检测装置的现场校验；

校验装置基于虚拟阻抗方法，通过改变高压、低压标准电压信号与变压器综合检测装置高压、低压侧电流输出信号的幅值和相位函数关系，模拟电力变压器的特征参量，以实现变压器综合检测装置测量性能的一体化现场校验；

所述可变负荷箱用于模拟变压器典型负载，吸收变压器综合检测装置功率，包括多个标准功率电阻组件和程控开关阵列，用于模拟变压器的负荷情况；各标准功率电阻组件阻值和功率指标与变压器综合检测装置测量范围上限和下限对应，以实现变压器典型负荷点的模拟；程控开关阵列根据变压器综合检测装置测量项目和测量点的不同，切换接入变压器综合检测装置的负荷；

所述信号调理单元包括程控电压幅值变换和程控相位角变换组件；程控幅值变换组件用于调节变压器综合检测装置高压、低压侧电压测量信号与电流输出信号的比例系数，以实现电力变压器绝缘电阻、绕组直流电阻等电阻量特征参数的宽范围模拟；

所述程控相位角变换组件用于调节变压器综合检测装置高压、低压侧电压测量信号与电流输出信号的相位角，实现变比、空负载损耗等阻抗特征参数的模拟；

所述程控电压幅值变换组件通过程控衰减器实现；程控相位角变换组件通过微分运算放大电路、积分运算放大电路、电压跟随器和程控增益电路合成实现；

所述功率放大单元：通过高准确度电压放大电路，将信号调理单元输出的弱电压信号，放大至变压器综合检测装置电压测量单元对应的高电压信号；

采用虚拟阻抗方法，仅通过改变输入输出端口的电压、电流函数关系，模拟电力变压器的特征参量，通过一次接线实现多种参量校验；

所述校验装置对外连接的接口为测量信号接口，用于模拟电力变压器的三相高压侧和低压侧接线柱形式设计，使变压器综合检测装置像检测变压器一样进行接线；

所述校验***对外连接的接口与变压器综合检测装置一致。

2.一种变压器综合检测装置现场校验方法，基于如权利要求1所述的一种变压器综合检测装置现场校验***，其特征是，包括：

通过改变高压、低压标准电压信号与变压器综合检测装置高压、低压侧电流输出信号的幅值和相位函数关系，模拟电力变压器特征参量；

基于模拟的电力变压器特征参量进行变压器综合检测装置测量性能的一体化现场校验。

3.如权利要求2所述的一种变压器综合检测装置现场校验方法，其特征是，模拟的电力变压器特征参量包括电力变压器绝缘电阻、绕组直流电阻、变比及空负载损耗。

4.如权利要求2所述的一种变压器综合检测装置现场校验方法，其特征是，模拟电力变压器特征参量时还包括：根据变压器综合检测装置测量项目和测量点的不同，切换接入变压器综合检测装置的负荷，进行变压器典型负荷点的模拟；或

模拟电力变压器特征参量时还包括：

调节变压器综合检测装置高压、低压侧电压测量信号与电流输出信号的比例系数，实现电阻量特征参数的宽范围模拟，电阻量特征参数包括：电力变压器绝缘电阻及绕组直流电阻；

调节变压器综合检测装置高压、低压侧电压测量信号与电流输出信号的相位角，实现阻抗特征参数的模拟，阻抗特征参数包括变比及空负载损耗。