[發(fā)明專利]一種旋轉(zhuǎn)變壓器檢驗裝置及其檢驗方法

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• 申請日: 2017-10-12
• 公開（公告）號: CN107728097A
• 公開（公告）日: 2018-02-23
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 徐偉專;陸建龍
• 申請（專利權(quán)）人: 湖南銀河電氣有限公司
• 主分類號: G01R35/02
• 分類號: G01R35/02;G01D18/00
• 代理公司: 長沙七源專利代理事務(wù)所(普通合伙)43214
• 代理人: 鄭雋,周曉艷

1.一種旋轉(zhuǎn)變壓器檢驗裝置，其特征在于，所述檢驗裝置包括以下部件：

數(shù)據(jù)獲取部件(1)，其用于獲取旋轉(zhuǎn)變壓器的電壓數(shù)字信號和電流數(shù)字信號以及勵磁電壓的波形信號，所述電壓數(shù)字信號包含勵磁電壓數(shù)字信號、正弦電壓數(shù)字信號和余弦電壓數(shù)字信號中的至少一種，所述電流數(shù)字信號包含與所述電壓相對應(yīng)的勵磁電流數(shù)字信號、正弦電流數(shù)字信號和余弦電流數(shù)字信號中的至少一種；

數(shù)據(jù)處理部件(2)，其用于根據(jù)獲得的勵磁電壓的波形信號計算得出勵磁電壓的頻率以及根據(jù)數(shù)據(jù)獲取部件(1)獲得的旋轉(zhuǎn)變壓器的電壓數(shù)字信號、電流數(shù)字信號以及勵磁電壓的頻率計算得出旋轉(zhuǎn)變壓器的參數(shù)，所述參數(shù)包含空載電流、消耗功率、變壓比、相位移、電氣誤差、零位電壓、諧波失真以及阻抗中的至少一種。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的旋轉(zhuǎn)變壓器檢驗裝置，其特征在于，所述數(shù)據(jù)獲取部件(1)包括信號調(diào)理電路(1.1)、AD芯片組(1.2)、可編程器件(1.3)以及勵磁電壓輔助處理電路(1.4)，所述信號調(diào)理電路(1.1)、AD芯片組(1.2)以及可編程器件(1.3)依次串聯(lián)設(shè)置，所述勵磁電壓輔助處理電路(1.4)同時與所述信號調(diào)理電路(1.1)和所述可編程器件(1.3)連接；

所述信號調(diào)理電路(1.1)用于對旋轉(zhuǎn)變壓器的信號進行比例縮小、濾波和信號放大處理，其包含依次串聯(lián)設(shè)置的線纜連接端子、濾波器和運算放大器；

所述AD芯片組(1.2)用于將采集到的模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，其包括三組AD芯片，三組AD芯片分別用于采集勵磁信號、正弦信號和余弦信號的數(shù)據(jù)；

所述勵磁電壓輔助處理電路(1.4)包括依次串聯(lián)設(shè)置的濾波器和電壓比較器，所述濾波器用于對經(jīng)過第一數(shù)據(jù)獲取部件(1)處理過的勵磁電壓進行濾波，所述電壓比較器用于對濾波后的勵磁電壓進行信號整形得到勵磁電壓的波形信號；

所述可編程器件(1.3)用于對三組AD芯片進行時序控制確保三組AD芯片同步采集數(shù)據(jù)以及用于根據(jù)所述勵磁電壓輔助處理電路(1.4)獲得的勵磁電壓的波形信號計算得出勵磁電壓的頻率。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的旋轉(zhuǎn)變壓器檢驗裝置，其特征在于，所述數(shù)據(jù)獲取部件(1)包括電壓傳感器組、電流傳感器組、勵磁電壓輔助處理電路以及數(shù)據(jù)采集卡；

所述電壓傳感器組包括分別用于測量勵磁電壓、正弦電壓和余弦電壓的三組電壓傳感器；

所述電流傳感器組包括分別用于測量勵磁電流、正弦電流和余弦電流的三組電流傳感器；

所述勵磁電壓輔助處理電路包括依次串聯(lián)設(shè)置的濾波器和電壓比較器，所述濾波器用于對電壓傳感器測得的勵磁電壓進行濾波，所述電壓比較器用于對濾波后的勵磁電壓進行信號整形得到勵磁電壓的波形信號；

所述數(shù)據(jù)采集卡用于采集電壓數(shù)字信號、電流數(shù)字信號以及勵磁電壓的頻率，所述電壓數(shù)字信號包含勵磁電壓數(shù)字信號、正弦電壓數(shù)字信號和余弦電壓數(shù)字信號中的至少一種，所述電流數(shù)字信號包含與所述電壓數(shù)字信號相對應(yīng)的勵磁電流數(shù)字信號、正弦電流數(shù)字信號和余弦電流數(shù)字信號中的至少一種。

4.根據(jù)權(quán)利要求1-3任意一項所述的旋轉(zhuǎn)變壓器檢驗裝置，其特征在于，所述數(shù)據(jù)處理部件(2)為微處理器或計算機。

5.一種旋轉(zhuǎn)變壓器檢驗裝置的檢驗方法，其特征在于，包括以下步驟：

第一步、獲取旋轉(zhuǎn)變壓器的電壓數(shù)字信號和電流數(shù)字信號以及勵磁電壓的頻率；

第二步、根據(jù)第一步所得的旋轉(zhuǎn)變壓器的電壓數(shù)字信號和電流數(shù)字信號以及勵磁電壓的頻率計算得出旋轉(zhuǎn)變壓器的參數(shù)，所述參數(shù)包含空載電流、消耗功率、變壓比、相位移、電氣誤差、零位電壓、諧波失真以及阻抗中的至少一種。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的旋轉(zhuǎn)變壓器檢驗裝置的檢驗方法，其特征在于，所述第一步中通過傳感器或AD芯片獲取旋轉(zhuǎn)變壓器的電壓數(shù)字信號和電流數(shù)字信號；

所述勵磁電壓的頻率的獲得過程是：先獲取勵磁電壓的波形信號，再通過表達式1)計算得到：

F＝100×N 1)；

其中：F為勵磁電壓的頻率，N為單次頻率更新時間內(nèi)的計數(shù)值。

7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的旋轉(zhuǎn)變壓器檢驗裝置的檢驗方法，其特征在于，計算旋轉(zhuǎn)變壓器的參數(shù)具體包括以下步驟：

步驟2.1：獲得勵磁信號的基波值、勵磁信號的相位以及有效值，具體是：將勵磁電壓的數(shù)字信號和勵磁電壓的頻率進行FFT運算，獲得勵磁電壓的基波電壓值U1_H01和相位U1_PHASE；將勵磁電流的數(shù)字信號和勵磁電壓的頻率進行FFT運算，獲得勵磁電流的基波電流值I1_H01和相位I1_PHASE；將勵磁電壓的數(shù)字信號進行方均根運算，得到勵磁電壓的有效值U1_RMS；將勵磁電流的數(shù)字信號進行方均根運算，得到勵磁電流的有效值I1_RMS；

獲得正弦信號的基波值、正弦信號的相位以及有效值，具體是：將正弦電壓的數(shù)字信號和勵磁電壓的頻率進行FFT運算，獲得正弦電壓的基波電壓值U2_H01和相位U2_PHASE；將正弦電流的數(shù)字信號和勵磁電壓的頻率進行FFT運算，獲得正弦電流的基波電流值I2_H01和相位I2_PHASE；將正弦電壓的數(shù)字信號進行方均根運算，得到正弦電壓的有效值U2_RMS；

獲得余弦信號的基波值、余弦信號的相位以及有效值，具體是：將余弦電壓的數(shù)字信號和勵磁電壓的頻率進行FFT運算，獲得余弦電壓的基波電壓值U3_H01和相位U3_PHASE；將余弦電流的數(shù)字信號和勵磁電壓的頻率進行FFT運算，獲得余弦電流的基波電流值I3_H01和相位I3_PHASE；將余弦電壓的數(shù)字信號進行方均根運算，得到余弦電壓的有效值U3_RMS；

步驟2.2、旋轉(zhuǎn)變壓器的參數(shù)的計算，具體是：

空載電流通過表達式2)計算得到：Iio＝I1_RMS 2)；

其中：Iio為空載電流，I1_RMS為勵磁電流的有效值；

消耗功率通過表達式3)計算得到：P₁＝(X₁×Y₁+X₂×Y₂+…+X_n×Y_n)/n 3)；其中：X₁······X_n為勵磁電壓的數(shù)字信號中的n個數(shù)據(jù)；Y₁······Y_n為勵磁電流的數(shù)字信號中的n個數(shù)據(jù)；n為勵磁電壓的數(shù)字信號和勵磁電流的數(shù)字信號中分別包含的數(shù)據(jù)總數(shù)；

變壓比通過表達式4)計算的到：

其中：K為變壓比，U1_H01為勵磁電壓的基波電壓值，U2_H01為正弦電壓的基波電壓值，U3_H01為余弦電壓的基波電壓值；

正弦相位移通過表達式5)計算得到：δ1＝U2_PHASE-U1_PHASE 5)；

其中：δ1為正弦相位移，U2_PHASE為正弦電壓的相位，U1_PHASE為勵磁電壓的相位；

余弦相位移通過表達式6)計算得到：δ2＝U3_PHASE-U1_PHASE 6)；

其中：δ2為余弦相位移，U3_PHASE為余弦電壓的相位，U1_PHASE為勵磁電壓的相位；

電氣誤差通過表達式7)計算得到：

其中：U2_H01為正弦電壓的基波電壓值，U3_H01為余弦電壓的基波電壓值，θ為旋轉(zhuǎn)變壓器旋轉(zhuǎn)的實際標(biāo)準(zhǔn)角度；

零位電壓的計算具體是：取最小時的U2_RMS和U2_H01，其中：U2_H01為正弦電壓的基波電壓值，U3_H01為余弦電壓的基波電壓值，U2_RMS為正弦電壓的有效值；

諧波失真通過表達式8)計算得到：

其中：Thd為諧波失真，U1_RMS為勵磁電壓的有效值，U1_H01為勵磁電壓的基波電壓值；

輸入阻抗通過表達式9)計算得到：

其中：U1_H01為勵磁電壓的基波電壓值，I1_H01為勵磁電流的基波電流值，U1_PHASE為勵磁電壓的相位，I1_PHASE為勵磁電流的相位，j為復(fù)數(shù)的虛部；

正弦輸出阻抗通過表達式10)計算得到：

其中：U2_H01為正弦電壓的基波電壓值，I2_H01為正弦電流的基波電流值，U2_PHASE為正弦電壓的相位，I2_PHASE為正弦電流的相位，j為復(fù)數(shù)的虛部；

余弦輸出阻抗通過表達式11)計算得到：

其中：U3_H01為余弦電壓的基波電壓值，I3_H01為余弦電流的基波電流值，U3_PHASE為余弦電壓的相位，I3_PHASE為余弦電流的相位，j為復(fù)數(shù)的虛部；

最大輸出電壓為MAX{U2_RMS}和MAX{U3_RMS}。