铁心多点接地故障下绕组频率响应测量系统及方法与流程

本发明属于变压器故障的测试领域，更具体说涉及一种变压器铁心多点接地故障下的绕组频率响应测量系统，还涉及变压器铁心多点接地故障下的绕组频率响应的测量方法。

背景技术：

变压器是电力系统的重要设备之一，其能否正常运行影响着电力系统的安全性和可靠性。铁心与绕组是变压器最主要的两个部件，铁心多点接地与绕组变形是常见的变压器故障。

变压器正常运行时，为了防止铁心对地出现悬浮电位，从而造成铁心对地的断续性击穿放点，铁心必须有一点可靠接地，但当铁心出现两点以上接地时，铁心间的不均匀电位就会在接地点之间形成环流，铁心接地故障会造成变压器的不正常运行。而变压器绕组的频率响应与铁心状态存在一定的影响关系，如铁心是否接地、多点接地等。而常见的绕组频率响应研究平台均是基于铁心正常运行状态下的，目前还没有针对铁心多点接地及绕组频率响应关联性的研究装置。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种变压器铁心多点接地故障下绕组频率响应测量系统，以确定变压器铁心多点接地故障与绕组频率响应之间的关联性。

本发明的另一个目的是采用变压器铁心多点接地故障下绕组频率响应测量系统的测量方法。

为实现上述目的，本发明的技术方案为：

一种变压器铁心多点接地故障下绕组频率响应测量系统，主要包括：计算机、通讯转换控制模块、故障模拟模块、变压器、频响分析仪；其中，计算机与通讯转换控制模块相连，通讯转换控制模块控制故障模拟模块和频响分析仪；变压器的铁心是卷铁心，铁心经接地线与故障模拟模块连接；所述铁心上绕制有高低压绕组，高低压绕组与频响分析仪连接。

本发明的绕组频率响应测量系统中，所述接地线组有八根接地线，两个一组，分别从卷铁心的上铁轭、下铁轭引出，其中：上铁轭接地线组一从上铁轭30％带级位置处引出；上铁轭接地线组二从上铁轭约70％带级位置处引出；下铁轭接地线组一从下铁轭30％带级位置处引出；下铁轭接地线组二从下铁轭70％带级位置处引出；各接地线组从铁轭相应部位两相邻硅钢片上引出：上铁轭接地线组一包含接地线一和接地线二；上铁轭接地线组二包含接地线三和接地线四；下铁轭接地线组二包含接地线五和接地线六；下铁轭接地线组一包含接地线七和接地线八；

所述的故障模拟模块内有二个并联的可调电阻，即第一可调电阻，第二可调电阻，八个继电器及一个接地片12；各可调电阻的一端与接地片12连接，另一端通过一继电器与接地线相连；各可调电阻的右侧均通过继电器组与卷铁心引出的接地线组相连，即：

继电器一与接地线一相连；继电器二、继电器三、继电器四分别与接地线二、接地线三、接地线四相连；继电器五与接地线五相连，继电器六、继电器七、继电器八分别与接地线六、接地线七、接地线八相连，继电器另一端与接地片连接,通过继电器的通断即可实现不同的接地线接地；

箱体的上表面设置有二个旋钮，二个电阻显示模块，一个电流显示模块，八个外部接线端子和一个罗氏线圈；所述旋钮分别与第一可调电阻、第二可调电阻相连；所述电阻显示模块分别与第一可调电阻、第二可调电阻并联；所述电流显示模块与罗氏线圈并联，罗氏线圈套在总接地线上；所述八个外部接线端子分别与接地线一一相连。

通过高低压绕组与频响分析仪连接，可测量出不同接地状况下绕组频率响应曲线。

基于本发明变压器铁心多点接地故障下绕组频率响应测量系统，其测量方法具体包括以下步骤：

1)计算机向通讯转换控制模块发送指令，控制故障模拟模块中某个继电器的通断，对变压器设置一种铁心接地故障；

2)计算机向通讯转换控制模块发送指令，使用频响分析仪测出绕组的频率响应数据，并将数据通过通讯转换控制模块传输到计算机；

3).重复步骤1)和2)；

4)测量得到不同接地故障情况及其对应的绕组频率响应曲线，并计算相关系数进行分析。

本发明与现有技术相比，其显著优点是：基于本发明的系统，可以模拟铁心不同位置多点接地故障，并探究其对故障电流的大小及频响曲线的影响，保障变压器安全运行，防止事故发生，本发明操作简单，运行方便。

附图说明

图1为本发明的总体结构示意图。

图2为本发明的变压器结构示意图。

图3为本发明的铁心与接地线连接示意图。

图4为本发明的故障模拟模块内部结构示意图。

图5为本发明的故障模拟模块箱体面板示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步的说明。

图1为本发明的总体结构示意图，其主要包括：计算机、通讯转换控制模块、故障模拟模块、频响分析仪、变压器，所述计算机与通讯转换控制模块相连，通讯转换控制模块控制故障模拟模块和频响分析仪，故障模拟模块经接地与变压器连接，控制实现铁心多点接地，频响分析仪经绕组与变压器连接，可测量得到变压器绕组的频率响应。

图2为本发明的变压器结构示意图，所述变压器的铁心1是卷铁心，铁心1经接地线组与故障模拟模块连接，所述铁心1上绕制有高低压绕组2，高低压绕组2与频响分析仪连接。

图3为本发明的铁心与接地线连接示意图，接地线均采用漆包线材料，防止在接出过程中造成短路。接地线组有八根接地线，两个一组，分别从卷铁心的上铁轭、下铁轭引出，其中：上铁轭接地线组一从上铁轭30％带级位置处引出；上铁轭接地线组二从上铁轭约70％带级位置处引出；下铁轭接地线组一从下铁轭30％带级位置处引出；下铁轭接地线组二从下铁轭70％带级位置处引出；各接地线组从铁轭相应部位两相邻硅钢片上引出：上铁轭接地线组一包含接地线一3和接地线二4；上铁轭接地线组二包含接地线三5和接地线四6；下铁轭接地线组二包含接地线五7和接地线六8；下铁轭接地线组一包含接地线七9接地线八10；

图4为故障模拟模块内部结构示意图，有二个并联的可调电阻，即第一可调电阻(r1)，第二可调电阻(r2)，八个继电器(j1～j8)及一个接地片12；各可调电阻的一端与接地片12连接，另一端通过一继电器与接地线相连；各可调电阻的右侧均通过继电器组与卷铁心引出的接地线组相连，即：

继电器一(j1)与接地线一3相连；继电器二(j2)、继电器三(j3)、继电器四(j4)分别与接地线二4、接地线三5、接地线四6相连；继电器五(j5)与接地线五7相连，继电器六(j6)、继电器七(j7)、继电器八(j8)分别与接地线六8、接地线七9、接地线八10相连，继电器另一端与接地片12连接,通过继电器的通断即可实现不同的接地线接地；

箱体11的上表面设置有二个旋钮，二个电阻显示模块，一个电流显示模块15，八个外部接线端子和一个罗氏线圈24；所述旋钮分别与第一可调电阻、第二可调电阻相连；所述电阻显示模块分别与第一可调电阻、第二可调电阻并联；所述电流显示模块(15)与罗氏线圈(24)并联，罗氏线圈(24)套在总接地线上；所述八个外部接线端子分别与接地线一一相连。

其主要包括二个可调电阻r1，r2、八个继电器及一个接地片12，其均置于箱体11内，继电器j1与接地线3相连，继电器j2、j3、j4分别与接地线4、5、6相连，继电器j5与接地线相连，继电器j6、j7、j8分别与接地线8、9、10相连，继电器j1～j8另一端与接地片12连接。

图5为本发明的故障模拟模块箱体面板示意图，所述箱体11采用复合结构，内层为环氧树脂材料，外层为钢材料，以达到与外界较好的隔离作用，箱体11的上表面设置有二个旋钮s1，s2，二个电阻显示模块13，14，一个电流显示模块15，八个外部接线端子16～23和一个罗氏线圈24。所述旋钮s1、s2分别与可调电阻r1、r2相连，电阻显示模块13、14分别与可调电阻r1、r2并联，通过旋钮s1、s2调节改变电阻值，显示模块显示电阻值大小。八个外部接线端子16～23分别与接地线3～10相连，电流显示模块15与罗氏线圈24并联，罗氏线圈24套在总接地线上，可达到实时监测接地电流的目的。

本发明的实施方式是卷铁心不同位置多点接地的故障模拟，下面以上铁轭为实例，对本发明卷铁心上铁轭不同位置的多点接地故障模拟作进一步的详细描述：

正常运行状态：模拟卷铁心变压器正常运行时，将接地线一3接地，即将继电器j1闭合，其余继电器处于断开状态。

故障位置一：上铁轭的两个处于不同带级位置的接地线一3和接地线三5同时接地，其他接地线处于开路，即将继电器一j1和继电器三j3闭合，其余继电器处于断开状态。

故障位置二：上铁轭的两个处于同一带级位置的接地线一3和接地线二4同时接地，其他接地线处于开路，即将继电器一j1和继电器二j2闭合，其余继电器处于断开状态。

故障位置三：上铁轭的两个处于不同带级位置的接地线一3和接地线四6同时接地，其他接地线处于开路，即将继电器一j1和继电器四j4闭合，其余继电器处于断开状态。

基于所述的测量系统，其测量方法具体包括以下步骤：

1)计算机向通讯转换控制模块发送指令，控制故障模拟模块，中某个继电器的通断，对变压器设置一种铁心接地故障；

2)计算机向通讯转换控制模块发送指令，使用频响分析仪测出绕组的频率响应数据，并将数据通过通讯转换控制模块传输到计算机；

3)重复步骤1)和2)；

4)测量得到不同接地故障情况及其对应的绕组频率响应曲线，并计算相关系数进行分析。