基于PDC/FDS介質響應法的變壓器含水量測量裝置的制作方法

本發明屬于變壓器結緣老化技術領域，尤其涉及一種基于pdc/fds介質響應法的變壓器含水量測量裝置。

背景技術：

油浸式電力變壓器中水分對變壓器絕緣系統的電氣壽命和機械壽命有嚴重影響，且加速油紙絕緣材料老化，危害變壓器安全運行，介電測量方法是目前針對變壓器油紙絕緣診斷的主要應用辦法，但存在耗時長或頻域不夠廣的缺陷，目前缺乏簡單高效的變壓器中含水量測量裝置。

技術實現要素：

針對上述現有技術中存在的技術問題，本發明提供一種基于pdc/fds介質響應法的變壓器含水量測量裝置，發明的目的在于搭建可快速測量變壓器油紙絕緣系統的介電響應，快速測量任意電壓等級變壓器的老化絕緣程度的直接判斷依據絕緣系統中的含水量數據。

為實現上述發明目的，本發明是采用如下技術方案來實現的：

一種基于pdc/fds介質響應法的變壓器含水量測量裝置，是在鐵質箱體內設置有兩個等容量油樣杯，兩個等容量油樣杯用于盛放同一批次的被測變壓器油樣，每個油樣杯內裝有測試電極和導電桿，測試電極與導電桿直接連接，導電桿固定測試電極在油樣杯中的位置，導電桿聯通測試電極與供電導線；油樣杯的上下端蓋均設有油樣杯蓋；油樣杯下方設有油樣杯凹槽，油樣杯凹槽下端連接裝置箱體；油樣杯凹槽的上端敞開用于放置油樣杯，油樣杯凹槽的底部設有貫通的孔洞用于將導電桿的下端穿過孔洞與加壓導線相連接；測量端子夾在導電桿上，測量端子的尾端通過測量電線連接到設在鐵質箱體一側的測試電路中pdc/fds測量系統控制電路的輸入端，pdc/fds測量系統控制電路的輸出端通過com接口數據線連接輸入輸出客戶端的輸入端。

所述上下端的油樣杯蓋均用緊固夾進行固定，所述測量端子為活動蝴蝶夾。

所述pdc/fds測量系統控制電路包括頻響數據采集模塊、頻響測控模塊、pdc/fds數據轉換整合模塊、數據分析處理模塊和輸入輸出系統五個部分依次相連構成。

所述頻響數據采集模塊為現場檢測單元，該模塊采樣數據包括頻率響應電壓數據和加壓電壓數據，通過排線串接到頻響測控模塊,頻率響應電壓數據通過測量端子采樣取得，加壓電壓數據通過測試電路提供給測試電極，同時發送至數據轉換整合模塊。

所述頻響測控模塊包括pdc測試電路和fds測試電路，兩者為并聯連接，分別控制測量端子和測試電極的應用pdc和fds兩種測量方式進行加壓；頻響測控模塊實現測量端子和測試電極的測量控制，通過pdc測試電路對測試電極提供由10^-6hz-1hz范圍內所需頻率對應電壓值，并進行響應數據測量；fds測試電路對測試電極提供由1hz以上范圍內所需頻率對應電壓值，并進行響應數據測量。

所述pdc/fds數據轉換整合模塊由ad數據轉換器、時域/頻域數據轉換電路和數據整合電路組成，ad數據轉換器串接時域/頻域數據轉換電路，時域/頻域數據轉換電路串接數據整合電路，數據依次傳遞；由頻響測控模塊得到的電子信號通過ad數據轉換器變為數字信號后，時域數據通過時域/頻域數據轉換電路轉換為同一頻域數據，最后由數據整合電路實現兩段頻域數據的結合形成一條完整的頻率響應圖譜。

所述數據分析處理模塊包括數據庫、數據對比模塊；數據庫串接數據讀\寫模塊，用于存儲變壓器油紙絕緣系統的紙絕緣厚度x、y，油中水分含量標準值頻譜響應數據，環境溫度，油中水分含量數據；數據對比模塊通過讀操作采集數據庫內所有數據，完成對應環境溫度和變壓器絕緣幾何參數下的建模，并進行建模數據與測量數據的對比分析，最終將油中含水量分析結果發送至輸入/輸出客戶端；數據對比模塊中的x-y模型計算算法：以整合數據結果為目標群，應用粒子群算法通過數據庫數據計算出油中含水量標準值，與整合數據結果對比分析得出油中含水量值及變壓器絕緣系統老化程度。

所述輸入輸出系統包括數據讀/寫模塊、顯示器、打印機和鍵盤等設備，數據讀/寫模塊通過usb連接線分別與顯示器、打印機和鍵盤設備相連接，實現測試結果顯示、打印和條件數據的輸入功能。

所述x-y模型計算算法中x-y數據中的x數值為變壓器絕緣幾何中的支撐絕緣板的徑向厚度數據，數值y為變壓器絕緣幾何中的擋板的徑向長度數據。

一種基于pdc/fds介質響應法的變壓器含水量測量裝置進行測試的方法，具體實施步驟如下：

（1）將所需檢測的變壓器絕緣油等量放置在兩個油樣杯中，保證測試電極完全浸入油樣杯中后，蓋好油樣杯蓋，擰緊緊固夾確保油樣杯與油樣杯蓋之間牢固接觸不滲漏；

（2）將測量端子夾在油樣杯蓋上部的導電桿上，保證測量端子與導電桿間接觸良好，可有效測試泄漏電流；

（3）打開電源為測量系統進行供電，檢查顯示屏是否有顯示，保證系統供電狀態正常進行；

（4）檢查系統顯示界面數據，確保系統工作狀態正常；

（5）將變壓器絕緣幾何數據x-y和環境溫度數據依次輸入，保證系統可以完成x-y數據建模；

（6）點擊開始測試按鈕進行頻響測試，測試結束后通過顯示屏和打印機記錄測試結果。

本發明的優點及效果是：

本發明充分考慮環境溫度和絕緣幾何尺寸，即油與紙板比率，對界面極化對計算結果的影響因素，通過限制時域pdc的介損曲線測試進行在低頻，最高到0.1hz，對于高于0.1hz部分的介損曲線，采用頻域fds方式進行測試，避免了<0.1hz的低頻測試，實現測試時間被大幅縮減的同時保證頻域的全面。目標建立滿足1000khz到0.001mhz的全頻段介損曲線測試，測試時間將降到2h內，全頻段高精度快速測量變壓器油中含水量的測量要求，裝置具有高效準確適用面廣的特點，適于在電力行業推廣應用。

下面結合附圖和具體實施例，對本發明作進一步詳細的說明，但不受本實施例所限。

附圖說明

圖1為本發明結構示意圖；

圖2為本發明工作原理圖；

圖3為x-y模型計算模塊中x-y數據說明圖。

圖中：鐵質箱體1，導電桿2，緊固夾3，油樣杯蓋4，油樣杯5，測量端子6，測試電極7，油樣杯凹槽8，加壓導電線9，測量導電線10，測試電路11，pdc/fds測量系統控制電路12，輸入輸出客戶端13。

具體實施方式

本發明是一種基于pdc/fds介質響應法的變壓器含水量測量裝置，如圖1所示，圖1為本發明結構示意圖。鐵質箱體1內設置有兩個等容量油樣杯5，兩個等容量油樣杯5用于盛放同一批次的被測變壓器油樣，每個油樣杯5內裝有測試電極7和導電桿2，測試電極7與導電桿2直接連接，測試電極7用于對油樣施加所需電壓，導電桿2固定測試電極7在油樣杯5中的位置，導電桿2聯通測試電極7與供電導線9。

油樣杯5的上下端蓋有油樣杯蓋4，并且上下端的油樣杯蓋4均用緊固夾3進行固定；油樣杯5下方是油樣杯凹槽8，油樣杯凹槽8下端連接裝置箱體1起固定作用，油樣杯凹槽8的上端敞開用于放置油樣杯5，油樣杯凹槽8的底部設有貫通的孔洞，用于將導電桿2的下端穿過孔洞與加壓導線9相連接；測量端子6為活動蝴蝶夾，測量端子6夾在導電桿2的上端部分，用于測量油樣的響應數據，并在測量后可方便拿下；測量端子6的尾端通過測量電線10連接到測試電路11中pdc/fds測量系統控制電路12的輸入端。

其中，pdc為極化去極化電流法，fds為介電頻譜測量方法，是目前比較主流的兩種測量變壓器絕緣狀態的方法。

如圖2所示，圖2為本發明工作原理圖。鐵質箱體1右側是測試電路11，測試電路11內包括pdc/fds測量系統控制電路12和輸入輸出客戶端13，pdc/fds測量系統控制電路12的輸出端通過com接口數據線連接輸入輸出客戶端13的輸入端，輸入輸出客戶端13用于輸入所需參數和顯示測試結果。

所述pdc/fds測量系統控制電路12包括頻響數據采集模塊、頻響測控模塊、pdc/fds數據轉換整合模塊、數據分析處理模塊和輸入輸出系統五個部分依次相連構成。

其中，頻響數據采集模塊為現場檢測單元，該模塊采樣數據包括頻率響應電壓數據和加壓電壓數據，通過排線串接到頻響測控模塊。頻率響應電壓數據通過測量端子采樣取得，加壓電壓數據通過測試電路提供給測試電極，同時發送至數據轉換整合模塊。頻響測控模塊包括pdc測試電路和fds測試電路，兩者為并聯連接，分別控制測量端子和測試電極的應用pdc和fds兩種測量方式進行加壓。頻響測控模塊實現測量端子和測試電

極的測量控制，通過pdc測試電路對測試電極提供由10^-6hz-1hz范圍內所需頻率對應電壓值，并進行響應數據測量。fds測試電路對測試電極提供由1hz以上范圍內所需頻率對應電壓值，并進行響應數據測量。pdc/fds數據轉換整合模塊由ad數據轉換器、時域/頻域數據轉換電路和數據整合電路組成，ad數據轉換器串接時域/頻域數據轉換電路，時域/頻域數據轉換電路串接數據整合電路，數據依次傳遞。由頻響測控模塊得到的電子信號通過ad數據轉換器變為數字信號后，時域數據通過時域/頻域數據轉換電路轉換為同一頻域數據，最后由數據整合電路實現兩段頻域數據的結合形成一條完整的頻率響應圖譜。

數據分析處理模塊包括數據庫、數據對比模塊。數據庫串接數據讀\寫模塊，用于存儲變壓器油紙絕緣系統的紙絕緣厚度x、y，油中水分含量標準值頻譜響應數據，環境溫度，油中水分含量數據。數據對比模塊通過讀操作采集數據庫內所有數據，完成對應環境溫度和變壓器絕緣幾何參數下的建模，并進行建模數據與測量數據的對比分析，最終將油中含水量分析結果發送至輸入/輸出客戶端；數據對比模塊中的x-y模型計算算法：以整合數據結果為目標群，應用粒子群算法通過數據庫數據計算出油中含水量標準值，與整合數據結果對比分析得出油中含水量值及變壓器絕緣系統老化程度。

所述輸入輸出系統包括數據讀/寫模塊、顯示器、打印機和鍵盤等設備，數據讀/寫模塊通過usb連接線分別與顯示器、打印機和鍵盤設備相連接，實現測試結果顯示、打印和條件數據的輸入功能。

如圖3所示，圖3是數據對比模塊中x-y模型計算算法中x-y數據說明圖。x-y數據中的x數值為變壓器絕緣幾何中的支撐絕緣板的徑向厚度數據，數值y為變壓器絕緣幾何中的擋板的徑向長度數據。

利用一種基于pdc/fds介質響應法的變壓器含水量測量裝置進行測試的方法，具體實施步驟如下：

（1）將所需檢測的變壓器絕緣油等量放置在兩個油樣杯中，保證測試電極完全浸入油樣杯中后，蓋好油樣杯蓋，擰緊緊固夾確保油樣杯與油樣杯蓋之間牢固接觸不滲漏；

（2）將測量端子夾在油樣杯蓋上部的導電桿上，保證測量端子與導電桿間接觸良好，可有效測試泄漏電流；

（3）打開電源為測量系統進行供電，檢查顯示屏是否有顯示，保證系統供電狀態正常進行；

（4）檢查系統顯示界面數據，確保系統工作狀態正常；

（5）將變壓器絕緣幾何數據x-y和環境溫度數據依次輸入，保證系統可以完成x-y數據建模；

（6）點擊開始測試按鈕進行頻響測試，測試結束后通過顯示屏和打印機記錄測試結果。

上述具體實施方式為本發明的優選實施例，并不能對本發明進行限定，可根據本發明的技術方案與實際情況來確定具體的實施方式，其他的任何為背離本發明的技術方案而所做的改變或其它等效的置換方式，都包含在本發明的保護范圍之內。