一种干式电抗器现场状态评估装置的制作方法

本实用新型属于干式电抗器现场测量技术领域，尤其涉及一种干式电抗器现场状态评估装置。

背景技术：

干式电抗器广泛应用于超高压直流输电工程换流站内交流滤波器、直流场滤波器和直流场平波电抗器，是换流站内限制短路电流和滤波的重要的一次设备。目前，DLT 273-2012《±800kV特高压直流设备预防性试验规程》、DLT 274-2012《±800kV高压直流设备交接试验》、DL/T 377-2010《高压直流设备验收试验》等预防性试验及交接试验规程均要求在开展干式电抗器时测量电抗器直流电阻和电感。

现在常使用直流电阻测试仪测量直流电阻，使用LCR电桥测量电感，评估电抗器需要两台仪器进行测量，需重复进行试验接线，现场使用不便，降低试验效率。同时，对于直流电阻来说，温度的测量对于准确测量直流电阻值至关重要。目前，现场测量电抗器温度通常使用普通温度计测量电抗器周围环境温度和激光测温仪测量电抗器某一点的温度，这些方式均不能准确反映电抗器的真实温度，给测量带来较大误差。

技术实现要素：

针对现有技术的不足，本实用新型提供一种干式电抗器现场状态评估装置。所述评估装置集测量电感、直流电阻和温度于一体，测量简单方便，省时省力。

本实用新型的技术方案如下：一种干式电抗器现场状态评估装置，所述评估装置包括电感测量单元1、直流电阻测量单元2和温度测量单元3，所述电感测量单元1、直流电阻测量单元2、温度测量单元3均与单片机4相连，所述单片机4与LCD显示器5相连；

所述电感测量单元1包括考毕兹振荡电路11和A/D转换单元12，电感通过考毕兹振荡电路转换成频率信号，A/D转换单元把模拟量转化为数字脉冲信号，数字脉冲信号通过接口传到单片机4上，对此脉冲信号进行计数，对数据进行处理和运算求出被测电感的值，并传递到LCD显示器5显示。

进一步地，所述直流电阻测量单元2由测量电源21和检测及控制部分构成；测量电源要求根据输出电流实时调整输出电压，满足不同负载对电压的要求；检测及控制部分由单片机控制电路、电压电流采样与转换电路22、LCD显示器5构成，对电压和电流信号同步采集，测量直流电阻。

进一步地，所述温度测量单元3包括光栅传感器31、多通道信号采集模块32和光谱分析模块33，通过光栅传感器采集光信号，光谱分析模块进行光谱扫描采集，可得到各光栅反射的光信号的中心波长值，单片机处理单元根据各中心波长值即可算出对应光栅测得的实际温度。

进一步地，所述评估装置还包括打印设备6和数据线接口7。

本实用新型的工作原理如下：本实用新型提供一种干式电抗器现场状态评估装置，实现直流电阻、电感、温度测量三大功能，具体要求如下：

(1)直流电阻测量。输出电流范围为0-40A，实现根据仪器测得的温度和输入的材料电阻温度常数换算需要的直流电阻值。(不同温度下电阻值按下式换算：R2＝R1(T+t2)/(T+t1)，式中R1、R2分别为在温度t1、t2下的电阻值；T为电阻温度常数，铜绕组取235，铝绕组取225。)

(2)电感测量。根据输入的不同频率，计算测量不同频率下的电感值。

(3)温度测量。干式电抗器是由多层线圈围合而成的，相邻的两层线圈形成的间隙用于散热。由于太阳照射，阴阳面的温度和里外层的温度相差较大，需在每层阴阳面布置传感器，计算平均温度值。由于直流场平波电抗器较高，温度测量传输采用无线方式。

与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果：

(1)采用一套本实用新型提供的装置即可实现干式电抗器直流电阻和电感测量，便于现场携带，提升现场试验效率。

(2)本实用新型能较为精准测量电抗器实际温度，真实反应干式电抗器直流电阻值，为准确评估电抗器状态提供可靠试验数据。

附图说明

图1为干式电抗器现场评估装置外观图；

图2为干式电抗器现场评估装置的构件连接图；

图3为干式电抗器现场评估装置的测量过程图；

图4为高压充电低压测量法测量直流电阻电路原理图；

图5为电容三点式振荡器测量电感电路图；

图6为光栅测温原理图。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本实用新型的技术方案做进一步详细说明，但本实用新型并不局限于以下技术方案。

实施例1

一种干式电抗器现场状态评估装置，所述评估装置包括电感测量单元、直流电阻测量单元和温度测量单元，所述电感测量单元1、直流电阻测量单元2、温度测量单元3均与单片机4相连，所述单片机4与LCD显示器5相连；所述评估装置还包括打印设备6和数据线接口7。

电感测量单元1包括考毕兹振荡电路11和A/D转换单元12，电感通过考毕兹振荡电路转换成频率信号，A/D转换单元把模拟量转化为数字脉冲信号，数字脉冲信号通过接口传到单片机4上，对此脉冲信号进行计数，对数据进行处理和运算求出被测电感的值，并传递到LCD显示器5显示。

直流电阻测量单元2由测量电源21和检测及控制部分构成；测量电源要求根据输出电流实时调整输出电压，满足不同负载对电压的要求；检测及控制部分由单片机控制电路、电压电流采样与转换电路22、LCD显示器5构成，对电压和电流信号同步采集，测量直流电阻。

温度测量单元3包括光栅传感器31、多通道信号采集模块32和光谱分析模块33，通过光栅传感器采集光信号，光谱分析模块进行光谱扫描采集，可得到各光栅反射的光信号的中心波长值，单片机处理单元根据各中心波长值即可算出对应光栅测得的实际温度。

目前国内外测量直流电阻主要有直接测量法(电压电流表法)、电桥测量法(单臂电桥法、双臂电桥法)、快速测量法(增大回路电阻电路突变法、高压充电低压测量法、动态快充法)。直接测量法为最简单的测试方法，它的原理为在被试绕组中通入直流电流，绕组的电阻上产生电压降，通过测量绕组两端电压和通过的电流，根据欧姆定律即可计算出电阻。电桥测量法包括单臂电桥法(惠斯登电桥)和双臂电桥法(开尔文电桥)，主要通过利用检流计判断电桥电压信号是否平衡来测量电阻。快速测量法的基础也是欧姆定律，以绕组等效的直流电阻和电感串联模型为基础，通过改变模型电路的时间常数，使绕组电流在一定电压下尽快达到稳定实现快速测量。本实施例提供的干式电抗器现场状态评估装置的直流电阻测量采用快速测量法中的高压充电低压测量法，电路原理图如图4所示。图中E₁>E₂，测量时同时合上K₁、K₂，E₁对绕组开始充电，监视电流表，当电流达到稳定值(E₂/R_x)时断开K₁，加在绕组两端的电压为E₂，稍待电压稳定后测量直流电阻，大大缩短了充电时间。

本实施例中电容三点式振荡电路由串联电容与电感回路及正反馈放大器组成，如图5所示。接通电源后，电路中电流从无到有，产生脉动信号，振荡电路LC谐振回路的固有频率与某一谐波频率相同时，电路产生谐振。利用谐振频率求得电感L＝1/[f²×C₁C₂/(C₁+C₂)×4π²]。

光栅是光纤经过特殊的加工处理以改变其折射率，使其只对特定的波长进行反射。一个宽谱的入射光经过光纤光栅后，只有满足波长匹配条件的极小谱宽的光信号被反射，其余波长的光信号透射进入下一个光纤光栅。当环境温度变化时，光纤光栅的反射光中心波长会随之改变(温度越高，波长偏移量越大)。通过对待测光栅的反射光中心波长进行数字化精确测量，即可获得该光栅位置的环境温度，如图6所示。

所述评估装置的使用过程如下：

①电感测量：把电感通过考毕兹振荡电路转换成频率信号，把模拟量转化为数字量，把此脉冲信号通过接口传到单片机上，对此进行计数，对数据进行处理和运算求出被测电感的值，并送显示器显示。测量时将两根测试线一头插在状态评估装置上，另一头分别连接在干式电抗器两端的引线板上，输入出厂试验时的测试频率，测试干式电抗器的电感，与出厂值进行对比。

②直流电阻测量：系统采用恒压恒流法，由测量电源和检测及控制部分构成。测量电源要求根据输出电流实时调整输出电压，满足不同负载对电压的要求。检测及控制部分由单片机控制电路、电压电流采样与转换电路、LCD显示等构成。对电压和电流信号同步采集，测量直流电阻。测试时使用两根专用直流电阻测试线，两根测试线一头分别插在状态评估装置的电压(细线)、电流(粗线)孔内，另一头分别连接在干式电抗器两端的引线板上，根据历年试验数据合适选择测试电流，测试干式电抗器的直流电阻。

③温度测量：温度测量采用光栅传感器，光栅是光纤经过特殊的加工处理以改变其折射率，使其只对特定的波长进行反射。当环境温度变化时，光纤光栅的反射光中心波长会随之改变。通过对待测光栅的反射光中心波长进行数字化精确测量，即可获得该光栅位置的环境温度。本设备通过传感器采集光信号，通过光谱分析模块进行光谱扫描采集，可得到各光栅反射的光信号的中心波长值，处理单元根据各中心波长值即可算出对应光栅测得的实际温度。测量温度时，将光栅传感器布置在干式电抗器两层线圈形成的间隙中，在电抗器四个等距方位各布置一个传感器，将光栅传感器连线插在状态评估装置上(有线模式)或启动无线接收装置(无线模式)，每两层线圈形成的间隙均测量一次，计算测量的温度平均值得出电抗器直流电阻的换算温度，将测量的直流电阻换算到出厂温度下，与出厂值进行对比。