、儀器概述

      HDRZ-3000變壓器繞組變形測試儀根據(jù)對變壓器內(nèi)部繞組特征參數(shù)的測量，采用內(nèi)部故障頻率響應(yīng)分析(FRA)方法，能對變壓器內(nèi)部故障作出準(zhǔn)確判斷。

     變壓器設(shè)計(jì)制造完成后，其線圈和內(nèi)部結(jié)構(gòu)就確定下來，因此對一臺多繞組的變壓器線圈而言，如果電壓等級相同、繞制方法相同，則每個(gè)線圈對應(yīng)參數(shù)(Ci、Li)就應(yīng)該是確定的。因此每個(gè)線圈的頻域特征響應(yīng)也隨之確定，對應(yīng)的三相線圈之間其頻率圖譜具有一定可比性。

     變壓器在試驗(yàn)過程中發(fā)生匝間、相間短路，或在運(yùn)輸過程中發(fā)生沖撞，造成線圈相對位移，以及運(yùn)行過程中在短路和故障狀態(tài)下因電磁拉力造成線圈變形，就會使變壓器繞組的分布參數(shù)發(fā)生變化。進(jìn)而影響并改變變壓器原有的頻域特征，即頻率響應(yīng)發(fā)生幅度變化和諧振頻點(diǎn)偏移等。并根據(jù)響應(yīng)分析方法研制開發(fā)的變壓器繞組測試儀，就是這樣一種新穎的變壓器內(nèi)部故障無損檢測設(shè)備。它適用于63kV～500kV電力變壓器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)故障檢測。

     HDRZ-3000變壓器繞組變形測試儀是將變壓器內(nèi)部繞組參數(shù)在不同頻域的響應(yīng)變化經(jīng)量化處理后，根據(jù)其變化量值的大小、頻響變化的幅度、區(qū)域和頻響變化的趨勢，來確定變壓器內(nèi)部繞組的變化程度，進(jìn)而可以根據(jù)測量結(jié)果判斷變壓器是否已經(jīng)受到嚴(yán)重破壞、是否需要進(jìn)行大修。

      對于運(yùn)行中的變壓器而言，無論過去是否保存有頻域特征圖，通過比較故障變壓器線圈間特征圖譜的差異，也可以對故障程度進(jìn)行判斷。當(dāng)然，如果保存有一套變壓器原有的繞組特征圖，更易對變壓器的運(yùn)行狀況、事故后分析和維護(hù)檢修提供更為精確有力的依據(jù)。

變壓器繞組變形測試儀由筆記本電腦及單片機(jī)構(gòu)成高精度測量系統(tǒng),結(jié)構(gòu)緊湊，操作簡單，具有較完備的測試分析功能，對照使用說明書或經(jīng)過短期培訓(xùn)即可自行操作使用。

二、 技術(shù)特點(diǎn)

      1、采集控制采用高速、高集成化微處理器。

      2、筆記本電腦與儀器之間通信USB接口。

      3、使用工控機(jī)與測量儀器一體化，在測量現(xiàn)場不需使用移動電腦。

      4、硬件機(jī)芯采用DDS數(shù)字高速掃頻技術(shù)(美國)，通過測試可以準(zhǔn)確診斷出繞組發(fā)生扭曲、鼓包、移位、傾斜、匝間短路變形及相間接觸短路等故障。

      5、高速雙通道16位A/D采樣(現(xiàn)場試驗(yàn)改變分接開關(guān)，波形曲線有明變化)。

      6、信號輸出幅度軟件調(diào)節(jié)，大幅度峰值±10V。

      7、計(jì)算機(jī)將檢測結(jié)果生成電子文檔(Word)

      8、儀器具有線性掃頻測量和分段掃頻測量雙測量系統(tǒng)功能,兼容當(dāng)前國內(nèi)兩種技術(shù)流派的測量模式

      9、幅頻特性符合國家關(guān)于幅頻特性測試儀的技術(shù)指標(biāo)。橫坐標(biāo)（頻率）具有線性分度及對數(shù)分度兩種，因此打印出的曲線可以是線性分度曲線也可以是對數(shù)分度曲線，用戶可根據(jù)實(shí)際需要選用。

      10、檢測數(shù)據(jù)自動分析系統(tǒng),

                 橫向比較A、B 、C三相之間進(jìn)行繞組相似性比較,

                                                 其分析結(jié)果為:

                                                                       ①*性很好

                                                                       ②*性較好

                                                                       ③*性較差

                                                                       ④*性很差,

                縱向比較A-A、B-B、C-C調(diào)取原數(shù)據(jù)與當(dāng)前數(shù)據(jù)同相之間進(jìn)行繞組變形比較，

                                                其分析結(jié)果為: 

                                                                        ①正常繞組

                                                                        ②輕度變形

                                                                        ③中度變形

                                                                        ④嚴(yán)重變形

      11、可自動生成Word電子文檔，供保存和打印。

      12、該儀器*電力標(biāo)準(zhǔn)DL/T911－2004《電力變壓器繞組變形的頻率響應(yīng)分析法》的技術(shù)條件。

三、 主要技術(shù)參數(shù)

      3.1 掃描方式： 

                        1. 1、線性掃描分布

                                          掃頻測量范圍：(10Hz)-(10MHz)40000掃頻點(diǎn)、分辨率為0.25kHz、0.5kHz和1kHz。

                        2. 分段掃頻測量分布

                                         掃頻測量范圍：(0.5kHz)-(1MHz)、2000掃頻點(diǎn)；

                                                                 (0.5kHz)-(10kHz)

                                                                 (10kHz)-(100kHz)

                                                                 (100kHz)-(500kHz)

                                                                 (500kHz)-(1000kHz)

     3.2其他技術(shù)參數(shù)

                    1. 幅度測量范圍: (-120dB)至(+20dB)

                    2. 幅度測量精度: 0.1dB

                    3. 掃描頻率精度: 0.01%

                    4. 信號輸入阻抗：1MΩ

                    5. 信號輸出阻抗：50Ω

                    6. 信號輸出幅值：±20V

                    7. 同相測試重復(fù)率：99.9%

                    8. 測量儀器尺寸(長寬高)300X340X120(mm)

                    9. 儀器鋁合金箱尺寸(長寬高)310X400X330(mm)

                    10.總體重量:10Kg

四、 使用特點(diǎn)

      1.變壓器繞組變形測試儀由測量部分及分析軟件部分組成，測量部分是高速單片機(jī)控制，由信號生成及信號測量組成。整個(gè)工作由儀器自身的嵌入工控機(jī)完成，無需接線和連接筆記本電腦，使用方便。當(dāng)然也可使用USB接口與筆記本電腦連接。

      2.在測試過程中僅需要拆除變壓器的連接母線，不需要對變壓器進(jìn)行吊罩、拆裝的情況下就完成所有測試。

      3.儀器具備多種頻率線形掃頻測量系統(tǒng)測量功能，線形掃頻測量掃描頻率高達(dá)10MHz，頻率掃描間隔可分為0.25kHz、0.5kHz和1kHz,對變壓器變形情況提供更多的分析。

      4.儀器智能化程度高，使用方便，具有自動量程調(diào)節(jié)，自動采樣頻率調(diào)節(jié)等多種功能。

      5.軟件采用windows平臺，兼容Win98/2000/WinXP/Win7/Win8/Win10系統(tǒng)。為使用者提供了更加方便和易于使用的顯示界面。

      6.提供歷史曲線對比分析，可同時(shí)加載多條歷史曲線觀察，能具體選擇任意曲線進(jìn)行橫向和縱向分析。配有專家智能分析診斷系統(tǒng)，可以自動診斷變壓器繞組的狀態(tài)，同時(shí)加載6條曲線，各條曲線相關(guān)參數(shù)自動計(jì)算，自動診斷繞組的變形情況，給出診斷的參考結(jié)論。

      7.軟件管理功能強(qiáng)大，充分考慮現(xiàn)場使用的需要，自動保存環(huán)境條件參數(shù)，以便作變壓器繞組變形診斷時(shí)提供依據(jù)。測量數(shù)據(jù)自動存盤、具有彩色打印功能，方便用戶出測試報(bào)告。

      8.軟件人性化特點(diǎn)明顯，測量的各種條件多為選擇項(xiàng)，變壓器詳細(xì)參數(shù)可保存用做診斷參考，并且不用在現(xiàn)場輸入，可以以后再添加修改信息，使用起來更加方便。

      9.軟件智能化程度高，在輸入、輸出信號連接好之后，設(shè)置好條件參數(shù)，就可以完成所有的測量工作，并且隨時(shí)能在測量中打開歷史波形曲線進(jìn)行比較觀   察和停止測量。

      10.每相測量所需時(shí)間小于60秒,對一臺高、中、低繞組的電力變壓器（容量、電壓等級不限）進(jìn)行繞組變形測量，總需時(shí)間不超過10分鐘。

測量變壓器時(shí),接線人員可任意布放信號輸入輸出引線，對測量結(jié)果無影響,接線人員可停留在變壓器油箱上面,不必下來,減輕勞動強(qiáng)度。

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征，外部背景噪聲主要包括周期型干擾信號、脈沖型干擾信號和白噪聲干擾信號。針對不同干擾信號的特征和性質(zhì)，需采用不同的抑制措施。在已有的各種系統(tǒng)中，干擾信號抑制主要包括硬件和軟件兩個(gè)方面的措施。雖然硬件抑制方法有一定的效果，但是現(xiàn)場干擾會隨著環(huán)境、設(shè)備負(fù)載以及運(yùn)行方式的改變而改變，硬件抑制方法難以達(dá)到理想的效果。

隨著數(shù)字信號處理技術(shù)的發(fā)展，高頻局部放電檢測中的干擾抑制措施主要依靠軟件實(shí)現(xiàn)。目前常用的數(shù)字化抗干擾方法主要有：脈沖平均法、數(shù)字濾波法、信號相關(guān)法、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法以及小波分析法。小波變換是基于非平穩(wěn)信號的分析手段，在時(shí)域、頻域同時(shí)具有良好的局部化性質(zhì)，非常適合于不規(guī)則、瞬變信號的處理，越來越多的用于高頻局部放電檢測的干擾抑制措施中。

對于放電信號的區(qū)分，一方面可利用前述的抗干擾技術(shù)，將外界干擾噪聲抑制到較小水平，另一方面也可通過與不同缺陷放電特征數(shù)據(jù)庫進(jìn)行對比，即進(jìn)行放電信號的模式識別。模式識別的主要步驟包括放電信號的測量、放電信號特征提取與分類和特征指紋庫比對三個(gè)步驟，從而判斷所測信號是否為真實(shí)的放電信號以及是何種放電。一種模式識別方法是利用相位統(tǒng)計(jì)譜圖的形狀特點(diǎn)，通過計(jì)算統(tǒng)計(jì)譜圖的偏斜度、陡峭度以及相互關(guān)聯(lián)因素等特征參數(shù)，從而對缺陷類型進(jìn)行確認(rèn)和識別。另外一種是聚類分析法，該方法主要將放電信號按其各自的等效頻率、等效時(shí)長或其它與波形相關(guān)的特征參量進(jìn)行分類，形成時(shí)頻域映射譜圖。時(shí)頻譜圖的特點(diǎn)是多個(gè)放電源、不同放電類型的局部放電脈沖會被映射到不同聚點(diǎn)，這樣便于在局部放電相位譜圖上將真實(shí)放電和噪聲干擾區(qū)分開來如圖5-8所示。還有一種聚類原理是利用三相同步局部放電檢測技術(shù)，對耦合到的信號進(jìn)行幅度、相位或頻率的計(jì)算，從而進(jìn)行分類，如圖5-9所示。
圖5-8  局部放電時(shí)頻映射譜圖^[16]   圖5-9 三相局部放電同步檢測聚類譜圖^[28]

（二）放電源的定位

對于電力電纜運(yùn)行情況下局部放電源的定位，較為簡單的方法是利用高頻局部放電檢測傳感器在電纜終端、各個(gè)接頭處分別進(jìn)行局部放電信號的檢測，通過對比分析不同傳感器位置放電信號的時(shí)域和頻域特征，來進(jìn)行放電源的大致定位。該方法主要利用的是放電脈沖信平頂山頻響法變壓器繞組變形測試儀選型號在電纜中傳輸衰減原理，隨著放電信號的傳播，放電信號幅值減小，上升時(shí)間下降、脈沖寬度變寬，信號高頻分量嚴(yán)重衰減等，因而可利用這些特點(diǎn)大致判斷出放電源的位置。但值得注意的是該方法較為粗略，精度較低，僅能大致判斷出在哪個(gè)接頭附近或哪兩接頭間存在缺陷。

另一種方法是利用分布式局部放電同步檢測技術(shù)。該方法與上述方法類似，但不同的是在連續(xù)幾個(gè)接頭處進(jìn)行同步測量，根據(jù)不同測量處耦合到同一脈沖信號的幅值大小、極性以及到達(dá)時(shí)間的不同而準(zhǔn)確定位放電源的位置。該方法已在電纜在線局部放電監(jiān)測中逐漸展平頂山頻響法變壓器繞組變形測試儀選型開應(yīng)用，如圖5-10所示。圖5-10 分布式同步局部放電檢測技術(shù)

還有一種方法是進(jìn)行雙端局部放電定位。該方法采用的仍為脈沖反射（TDR）原理。對于較長電纜，放電信號的嚴(yán)重衰減會導(dǎo)致反射脈沖不可分辨，因此有必要進(jìn)行雙端局部放電定位：在電纜兩端分別安裝高頻檢測傳感器，在電纜遠(yuǎn)端同時(shí)安裝便攜式應(yīng)答裝置