[發明專利]基于脈沖耦合注入的電力變壓器繞組變形在線檢測方法

在審

• 申請號: 201410315224.1
• 申請日: 2014-07-03
• 公開（公告）號: CN104034255A
• 公開（公告）日: 2014-09-10
• 發明（設計）人: 姚陳果;趙仲勇;李成祥;趙曉震;米彥;廖瑞金;李昭炯;陳曉晗
• 申請（專利權）人: 重慶大學
• 主分類號: G01B7/28
• 分類號: G01B7/28
• 代理公司: 北京同恒源知識產權代理有限公司 11275
• 代理人: 趙榮之

1.一種基于脈沖耦合注入的電力變壓器繞組變形在線檢測方法，其特征在于：包括以下步驟：

步驟一：高壓納秒方波脈沖發生器生成高壓納秒脈沖信號；

步驟二：高壓納秒脈沖信號經過信號注入及保護電路，傳輸至安裝于變壓器套管的變壓器信號傳感器，將納秒脈沖信號耦合至繞組上；

步驟三：數據采集模塊采集高壓納秒脈沖信號及繞組末端中性點的電流響應信號，并轉化為數字信號；

步驟四：數據處理模塊對所述的數字信號進行傅里葉變換，求取繞組的頻率響應曲線，并計算所述頻率響應曲線的相關系數、標準偏差等特征參量，判別變壓器繞組的變形程度。

2.根據權利要求1所述的一種基于脈沖耦合注入的電力變壓器繞組變形在線檢測方法，其特征在于：在步驟一中，通過上位機與中央控制模塊通信，上位機提供所需生成高壓納秒脈沖的參數指令，中央控制模塊產生相對應的驅動信號，驅動脈沖發生電路產生高壓納秒脈沖；

所述中央控制模塊包括單片機單元、現場可編程門陣列單元、調壓電路單元和同步觸發電路單元；所述單片機單元，用于生成觸發控制參數，經過現場可編程門陣列單元生成控制參數和觸發參數，分別經過調壓電路單元和同步觸發單元生成電壓調理信號和同步觸發信號，傳輸至脈沖發生電路；

所述脈沖發生電路主要由馬克思發生器構成，包括高壓直流電源、二極管、充電電容、金屬氧化物半導體場效應晶體管開關，其中高壓直流電源由所述的電壓調理信號進行智能控制，金屬氧化物半導體場效應晶體管開關由所述的同步觸發信號進行開關導通與關斷的智能控制。

3.根據權利要求1所述的一種基于脈沖耦合注入的電力變壓器繞組變形在線檢測方法，其特征在于：在步驟二中，信號注入及保護電路由與同軸超高頻電纜匹配的匹配電阻、濾波電容、氣體放電管和壓敏電阻構成，變壓器信號傳感器安裝于靠近接地法蘭的變壓器套管外絕緣層上；

信號注入及保護電路正向實現納秒脈沖信號無損注入至變壓器信號傳感器，同時反向對于變壓器信號傳感器耦合的套管導桿工頻高壓起到濾波作用，起到了高通濾波器的作用，保護高壓納秒方波脈沖發生器不受工頻高壓影響而損壞；

變壓器信號傳感器是纏繞在變壓器高壓套管外絕緣層上的金屬薄帶，并配置接口，所述的金屬薄帶與變壓器套管內部導桿以及套管介質形成耦合電容，基于該耦合電容可以實現納秒脈沖信號的耦合式注入至繞組的首端。

4.根據權利要求1所述的一種基于脈沖耦合注入的電力變壓器繞組變形在線檢測方法，其特征在于：在步驟三中，數據采集模塊主要由模數轉換器、電壓傳感器、電流傳感器、高通濾波器構成，由電壓傳感器將所述的高壓納秒脈沖信號轉換至低幅值電壓，由模數轉換器對低電壓信號進行數據采集；同時電流傳感器對繞組末端中性點電流信號進行I-V轉換，并經過高通濾波器，濾除工頻電流信號的同時采集高頻響應信號，并由模數轉換器對低電壓信號進行數據采集，傳輸至數據處理模塊。

5.根據權利要求1所述的一種基于脈沖耦合注入的電力變壓器繞組變形在線檢測方法，其特征在于：在步驟四中，數據處理模塊包括頻率響應曲線繪制模塊、特征參量計算模塊和繞組狀態評判模塊；所述頻率響應曲線繪制模塊，將數據采集模塊采集的數字信號進行傅里葉變換，根據下式進行頻率響應數據的計算，從而繪制頻率響應曲線：

TF=20log|Iout(f)||Vin(f)|]]>

式中，I_out(f)為繞組末端中性點的電流響應信號，V_in(f)為高壓納秒脈沖信號；

特征參量計算模塊，根據頻率響應數據計算得到相關系數、標準偏差、極值點對應情況等特征參量；

繞組狀態評判模塊將特征參量與繞組變形的判據進行對比，從而判斷繞組變形的程度，獲取繞組的狀態，實現繞組變形的在線檢測。