[發明專利]一種電力變壓器鐵心磁特性測量和分析裝置

在審

• 申請號: 201811200875.0
• 申請日: 2018-10-16
• 公開（公告）號: CN109541506A
• 公開（公告）日: 2019-03-29
• 發明（設計）人: 張書琦;汪可;李剛;李金忠;丁國成;吳興旺;孫建濤;王健一;遇心如;王琳;楊海濤;尹睿涵;趙志剛;劉雪麗;趙曉宇;徐征宇;湯浩;楊帆
• 申請（專利權）人: 中國電力科學研究院有限公司;國家電網有限公司;國網安徽省電力有限公司電力科學研究院
• 主分類號: G01R33/12
• 分類號: G01R33/12
• 代理公司: 北京工信聯合知識產權代理有限公司 11266
• 代理人: 胡秋立

1.一種電力變壓器鐵心磁特性測量和分析裝置，其特征在于，包括：

電壓采集模塊、電流采集模塊、磁通采集模塊、頻率發生器模塊、電氣隔離模塊、中央處理模塊，以及故障保護模塊；裝置啟動后，信息采集通道通過電壓采集模塊采集電力變壓器的電壓信號；通過電流采集模塊采集電力變壓器的電流信號；通過磁通采集模塊采集電力變壓器的磁通信號；頻率發生器模塊根據采集的信號，產生同步采樣的脈沖信號，反饋給采樣通道實現同步采樣，采樣后的數據經過A/D轉換后，將模擬信號轉變為數字信號，通過電氣隔離模塊，實現電氣隔離；數字信號傳輸到中央處理模塊中，對電壓信號進行帶基線修正的自動積分計算得到磁通信號，對電流信號進行數據轉換計算得到磁場強度，對磁通信號通過數值轉換計算得到磁感應強度；數字信號傳遞到故障保護模塊，根據預先設定的信號測量量程的最大閾值，進行閾值越限判斷。

2.根據權利要求1所述的裝置，其特征在于，還包括：

數據顯示模塊，用于通過觸控顯示屏顯示實時的電壓信號、電流信號，以及磁通信號的波形變化曲線，也可以顯示電壓信號、電流信號磁場強度信號磁通信號、磁感應強度信號的有效值；觸控顯示屏可以對電壓測量的量程、高壓側繞組匝數、低壓側繞組匝數、磁路長度、鐵心截面積等參數進行設置。

3.根據權利要求1所述的裝置，其特征在于，還包括：

數據存儲模塊，用于將測試和分析的數據保存存在系統的內存中。

4.根據權利要求1所述的裝置，其特征在于，還包括：

通訊模塊，用于PC機測量和分析裝置之間的通訊，通過PC軟件的方式實現對測試的控制；也可以實現數據的導出功能，將保存在系統內存中的數據導出到外接存儲設備中。

5.根據權利要求1所述的裝置，其特征在于，還包括：

功能重置模塊，用于消除前一次的測試數據對下一次測試結果的影響。

6.根據權利要求1所述的裝置，其特征在于，所述數字信號傳遞到故障保護模塊，根據預先設定的信號測量量程的最大閾值，進行閾值越限判斷的步驟之后，還包括：

若經過閾值越限判斷，發生越限，則系統提示預警，并在數據顯示模塊上顯示警示標識。

7.根據權利要求1所述的裝置，其特征在于，所述對電壓信號進行帶基線修正的自動積分計算得到磁通信號，具體的計算公式為：

式中：Φ_AX、Φ_ax：高壓側繞組、低壓側繞組的磁通量，單位為韋伯(Wb)；U_AX、U_ax：高壓側繞組、低壓側繞組的電壓，單位為伏特(V)；t：采樣總時間，單位為秒(S)。

8.根據權利要求1所述的裝置，其特征在于，所述對電流信號進行數據轉換計算得到磁場強度，具體的計算公式為：

其中：

H：勵磁時的磁場強度，單位為安培/米(A/m)；

N₁:高壓側繞組的匝數，無量綱；

I_AX：高壓側繞組的勵磁電流，單位為安培(A)；

L_e：變壓器等效磁路長度，單位米(m)。

9.根據權利要求1所述的裝置，其特征在于，所述對磁通信號通過數值轉換計算得到磁感應強度，具體的計算公式為：

其中：

B_AX、B_ax：高壓側繞組、低壓側繞組的磁感應強度，單位為特斯拉(T)；

Φ_AX、Φ_ax：高壓側繞組、低壓側繞組的磁通量，單位為韋伯(Wb)；

N₁、N₂：高壓側繞組、低壓側繞組匝數，無量綱；

A_e：鐵心的等效截面積，單位為平方米(m²)。

10.一種電力變壓器鐵心磁特性測量和分析方法，其特征在于，包括：

采集電力變壓器的電壓信號、電流信號，以及磁通信號；并將所述電壓信號、電流信號，以及磁通信號傳輸到頻率發生器模塊；

頻率發生器模塊將依據所述電壓信號、電流信號，以及磁通信號產生同步采樣的脈沖序列，實現同步采樣，采樣后的數據經過A/D轉換后，將模擬信號轉變為數字信號，所述數字信號通過電氣隔離模塊，實現電氣隔離；

所述數字信號傳輸到中央處理器模塊，中央處理器模塊對所述數字信號中的電壓信號進行帶基線修正的自動積分計算得到磁通信號，對電流信號進行數據轉換計算得到磁場強度，對磁通信號通過數值轉換計算得到磁感應強度；

所述數字信號傳輸到故障保護模塊，根據預先設定的信號測量量程的最大閾值，進行閾值越限判斷。