本發(fā)明屬于變壓器結(jié)緣老化技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種基于pdc/fds介質(zhì)響應(yīng)法的變壓器含水量測量裝置。

背景技術(shù)：

油浸式電力變壓器中水分對變壓器絕緣系統(tǒng)的電氣壽命和機(jī)械壽命有嚴(yán)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(yīng)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(shù)實現(xiàn)要素：

針對上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種基于pdc/fds介質(zhì)響應(yīng)法的變壓器含水量測量裝置，發(fā)明的目的在于搭建可快速測量變壓器油紙絕緣系統(tǒng)的介電響應(yīng)，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(jù)絕緣系統(tǒng)中的含水量數(shù)據(jù)。

為實現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明是采用如下技術(shù)方案來實現(xiàn)的：

一種基于pdc/fds介質(zhì)響應(yīng)法的變壓器含水量測量裝置，是在鐵質(zhì)箱體內(nèi)設(shè)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(nèi)裝有測試電極和導(dǎo)電桿，測試電極與導(dǎo)電桿直接連接，導(dǎo)電桿固定測試電極在油樣杯中的位置，導(dǎo)電桿聯(lián)通測試電極與供電導(dǎo)線；油樣杯的上下端蓋均設(shè)有油樣杯蓋；油樣杯下方設(shè)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(shè)有貫通的孔洞用于將導(dǎo)電桿的下端穿過孔洞與加壓導(dǎo)線相連接；測量端子夾在導(dǎo)電桿上，測量端子的尾端通過測量電線連接到設(shè)在鐵質(zhì)箱體一側(cè)的測試電路中pdc/fds測量系統(tǒng)控制電路的輸入端，pdc/fds測量系統(tǒng)控制電路的輸出端通過com接口數(shù)據(jù)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(jìn)行固定，所述測量端子為活動蝴蝶夾。

所述pdc/fds測量系統(tǒng)控制電路包括頻響數(shù)據(jù)采集模塊、頻響測控模塊、pdc/fds數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換整合模塊、數(shù)據(jù)分析處理模塊和輸入輸出系統(tǒng)五個部分依次相連構(gòu)成。

所述頻響數(shù)據(jù)采集模塊為現(xiàn)場檢測單元，該模塊采樣數(shù)據(jù)包括頻率響應(yīng)電壓數(shù)據(jù)和加壓電壓數(shù)據(jù)，通過排線串接到頻響測控模塊,頻率響應(yīng)電壓數(shù)據(jù)通過測量端子采樣取得，加壓電壓數(shù)據(jù)通過測試電路提供給測試電極，同時發(fā)送至數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)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(lián)連接，分別控制測量端子和測試電極的應(yīng)用pdc和fds兩種測量方式進(jìn)行加壓；頻響測控模塊實現(xiàn)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(nèi)所需頻率對應(yīng)電壓值，并進(jìn)行響應(yīng)數(shù)據(jù)測量；fds測試電路對測試電極提供由1hz以上范圍內(nèi)所需頻率對應(yīng)電壓值，并進(jìn)行響應(yīng)數(shù)據(jù)測量。

所述pdc/fds數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換整合模塊由ad數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器、時域/頻域數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換電路和數(shù)據(jù)整合電路組成，ad數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器串接時域/頻域數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換電路，時域/頻域數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換電路串接數(shù)據(jù)整合電路，數(shù)據(jù)依次傳遞；由頻響測控模塊得到的電子信號通過ad數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器變?yōu)閿?shù)字信號后，時域數(shù)據(jù)通過時域/頻域數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換電路轉(zhuǎn)換為同一頻域數(shù)據(jù)，最后由數(shù)據(jù)整合電路實現(xiàn)兩段頻域數(shù)據(jù)的結(jié)合形成一條完整的頻率響應(yīng)圖譜。

所述數(shù)據(jù)分析處理模塊包括數(shù)據(jù)庫、數(shù)據(jù)對比模塊；數(shù)據(jù)庫串接數(shù)據(jù)讀\寫模塊，用于存儲變壓器油紙絕緣系統(tǒng)的紙絕緣厚度x、y，油中水分含量標(biāo)準(zhǔn)值頻譜響應(yīng)數(shù)據(jù)，環(huán)境溫度，油中水分含量數(shù)據(jù)；數(shù)據(jù)對比模塊通過讀操作采集數(shù)據(jù)庫內(nèi)所有數(shù)據(jù)，完成對應(yīng)環(huán)境溫度和變壓器絕緣幾何參數(shù)下的建模，并進(jìn)行建模數(shù)據(jù)與測量數(shù)據(jù)的對比分析，最終將油中含水量分析結(jié)果發(fā)送至輸入/輸出客戶端；數(shù)據(jù)對比模塊中的x-y模型計算算法：以整合數(shù)據(jù)結(jié)果為目標(biāo)群，應(yīng)用粒子群算法通過數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)計算出油中含水量標(biāo)準(zhǔn)值，與整合數(shù)據(jù)結(jié)果對比分析得出油中含水量值及變壓器絕緣系統(tǒng)老化程度。

所述輸入輸出系統(tǒng)包括數(shù)據(jù)讀/寫模塊、顯示器、打印機(jī)和鍵盤等設(shè)備，數(shù)據(jù)讀/寫模塊通過usb連接線分別與顯示器、打印機(jī)和鍵盤設(shè)備相連接，實現(xiàn)測試結(jié)果顯示、打印和條件數(shù)據(jù)的輸入功能。

所述x-y模型計算算法中x-y數(shù)據(jù)中的x數(shù)值為變壓器絕緣幾何中的支撐絕緣板的徑向厚度數(shù)據(jù)，數(shù)值y為變壓器絕緣幾何中的擋板的徑向長度數(shù)據(jù)。

一種基于pdc/fds介質(zhì)響應(yīng)法的變壓器含水量測量裝置進(jìn)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(dǎo)電桿上，保證測量端子與導(dǎo)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(tǒng)進(jìn)行供電，檢查顯示屏是否有顯示，保證系統(tǒng)供電狀態(tài)正常進(jìn)行；

（4）檢查系統(tǒng)顯示界面數(shù)據(jù)，確保系統(tǒng)工作狀態(tài)正常；

（5）將變壓器絕緣幾何數(shù)據(jù)x-y和環(huán)境溫度數(shù)據(jù)依次輸入，保證系統(tǒng)可以完成x-y數(shù)據(jù)建模；

（6）點擊開始測試按鈕進(jìn)行頻響測試，測試結(jié)束后通過顯示屏和打印機(jī)記錄測試結(jié)果。

本發(fā)明的優(yōu)點及效果是：

本發(fā)明充分考慮環(huán)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(jié)果的影響因素，通過限制時域pdc的介損曲線測試進(jìn)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(jìn)行測試，避免了<0.1hz的低頻測試，實現(xiàn)測試時間被大幅縮減的同時保證頻域的全面。目標(biāo)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(nèi)，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(zhǔn)確適用面廣的特點，適于在電力行業(yè)推廣應(yīng)用。

下面結(jié)合附圖和具體實施例，對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說明，但不受本實施例所限。

附圖說明

圖1為本發(fā)明結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明工作原理圖；

圖3為x-y模型計算模塊中x-y數(shù)據(jù)說明圖。

圖中：鐵質(zhì)箱體1，導(dǎo)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(dǎo)電線9，測量導(dǎo)電線10，測試電路11，pdc/fds測量系統(tǒng)控制電路12，輸入輸出客戶端13。

具體實施方式

本發(fā)明是一種基于pdc/fds介質(zhì)響應(yīng)法的變壓器含水量測量裝置，如圖1所示，圖1為本發(fā)明結(jié)構(gòu)示意圖。鐵質(zhì)箱體1內(nèi)設(shè)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(nèi)裝有測試電極7和導(dǎo)電桿2，測試電極7與導(dǎo)電桿2直接連接，測試電極7用于對油樣施加所需電壓，導(dǎo)電桿2固定測試電極7在油樣杯5中的位置，導(dǎo)電桿2聯(lián)通測試電極7與供電導(dǎo)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(jìn)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(shè)有貫通的孔洞，用于將導(dǎo)電桿2的下端穿過孔洞與加壓導(dǎo)線9相連接；測量端子6為活動蝴蝶夾，測量端子6夾在導(dǎo)電桿2的上端部分，用于測量油樣的響應(yīng)數(shù)據(jù)，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(tǒng)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(tài)的方法。

如圖2所示，圖2為本發(fā)明工作原理圖。鐵質(zhì)箱體1右側(cè)是測試電路11，測試電路11內(nèi)包括pdc/fds測量系統(tǒng)控制電路12和輸入輸出客戶端13，pdc/fds測量系統(tǒng)控制電路12的輸出端通過com接口數(shù)據(jù)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(shù)和顯示測試結(jié)果。

所述pdc/fds測量系統(tǒng)控制電路12包括頻響數(shù)據(jù)采集模塊、頻響測控模塊、pdc/fds數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換整合模塊、數(shù)據(jù)分析處理模塊和輸入輸出系統(tǒng)五個部分依次相連構(gòu)成。

其中，頻響數(shù)據(jù)采集模塊為現(xiàn)場檢測單元，該模塊采樣數(shù)據(jù)包括頻率響應(yīng)電壓數(shù)據(jù)和加壓電壓數(shù)據(jù)，通過排線串接到頻響測控模塊。頻率響應(yīng)電壓數(shù)據(jù)通過測量端子采樣取得，加壓電壓數(shù)據(jù)通過測試電路提供給測試電極，同時發(fā)送至數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)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(lián)連接，分別控制測量端子和測試電極的應(yīng)用pdc和fds兩種測量方式進(jìn)行加壓。頻響測控模塊實現(xiàn)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(nèi)所需頻率對應(yīng)電壓值，并進(jìn)行響應(yīng)數(shù)據(jù)測量。fds測試電路對測試電極提供由1hz以上范圍內(nèi)所需頻率對應(yīng)電壓值，并進(jìn)行響應(yīng)數(shù)據(jù)測量。pdc/fds數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換整合模塊由ad數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器、時域/頻域數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換電路和數(shù)據(jù)整合電路組成，ad數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器串接時域/頻域數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換電路，時域/頻域數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換電路串接數(shù)據(jù)整合電路，數(shù)據(jù)依次傳遞。由頻響測控模塊得到的電子信號通過ad數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器變?yōu)閿?shù)字信號后，時域數(shù)據(jù)通過時域/頻域數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換電路轉(zhuǎn)換為同一頻域數(shù)據(jù)，最后由數(shù)據(jù)整合電路實現(xiàn)兩段頻域數(shù)據(jù)的結(jié)合形成一條完整的頻率響應(yīng)圖譜。

數(shù)據(jù)分析處理模塊包括數(shù)據(jù)庫、數(shù)據(jù)對比模塊。數(shù)據(jù)庫串接數(shù)據(jù)讀\寫模塊，用于存儲變壓器油紙絕緣系統(tǒng)的紙絕緣厚度x、y，油中水分含量標(biāo)準(zhǔn)值頻譜響應(yīng)數(shù)據(jù)，環(huán)境溫度，油中水分含量數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)對比模塊通過讀操作采集數(shù)據(jù)庫內(nèi)所有數(shù)據(jù)，完成對應(yīng)環(huán)境溫度和變壓器絕緣幾何參數(shù)下的建模，并進(jìn)行建模數(shù)據(jù)與測量數(shù)據(jù)的對比分析，最終將油中含水量分析結(jié)果發(fā)送至輸入/輸出客戶端；數(shù)據(jù)對比模塊中的x-y模型計算算法：以整合數(shù)據(jù)結(jié)果為目標(biāo)群，應(yīng)用粒子群算法通過數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)計算出油中含水量標(biāo)準(zhǔn)值，與整合數(shù)據(jù)結(jié)果對比分析得出油中含水量值及變壓器絕緣系統(tǒng)老化程度。

所述輸入輸出系統(tǒng)包括數(shù)據(jù)讀/寫模塊、顯示器、打印機(jī)和鍵盤等設(shè)備，數(shù)據(jù)讀/寫模塊通過usb連接線分別與顯示器、打印機(jī)和鍵盤設(shè)備相連接，實現(xiàn)測試結(jié)果顯示、打印和條件數(shù)據(jù)的輸入功能。

如圖3所示，圖3是數(shù)據(jù)對比模塊中x-y模型計算算法中x-y數(shù)據(jù)說明圖。x-y數(shù)據(jù)中的x數(shù)值為變壓器絕緣幾何中的支撐絕緣板的徑向厚度數(shù)據(jù)，數(shù)值y為變壓器絕緣幾何中的擋板的徑向長度數(shù)據(jù)。

利用一種基于pdc/fds介質(zhì)響應(yīng)法的變壓器含水量測量裝置進(jìn)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(dǎo)電桿上，保證測量端子與導(dǎo)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(tǒng)進(jìn)行供電，檢查顯示屏是否有顯示，保證系統(tǒng)供電狀態(tài)正常進(jìn)行；

（4）檢查系統(tǒng)顯示界面數(shù)據(jù)，確保系統(tǒng)工作狀態(tài)正常；

（5）將變壓器絕緣幾何數(shù)據(jù)x-y和環(huán)境溫度數(shù)據(jù)依次輸入，保證系統(tǒng)可以完成x-y數(shù)據(jù)建模；

（6）點擊開始測試按鈕進(jìn)行頻響測試，測試結(jié)束后通過顯示屏和打印機(jī)記錄測試結(jié)果。

上述具體實施方式為本發(fā)明的優(yōu)選實施例，并不能對本發(fā)明進(jìn)行限定，可根據(jù)本發(fā)明的技術(shù)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(fā)明的技術(shù)方案而所做的改變或其它等效的置換方式，都包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。