机运算电路的 信号输入端口，同时通过USB接口连接至有系数计算与显示单元4的相应算法的计算机。电 流传感器用于测量二号电流互感器10二次侧回路电流i(t)，即为测得的随时间t变化的 电流信号，为了实现大幅度变化的电信号的低噪声检测和高精度采集，将采集的电流信号 进行放大、滤波处理，再通过A/D转换器将测得的电流数据的幅值转换为离散的数字信号 i(tj，（m= 1、2、3)，因为电流频率为50Hz，所以电流采集器采集频率应为100Hz。
[0022] 所述主控制电路3包括单片机运算电路、继电器驱动电路、RS485通讯接口。单片 机运算电路的信号输入端口连接A/D转换器，输出端口分别连接继电器驱动电路、RS485通 讯接口。其中单片机运算电路是用于比较判断变压器是否处于空载运行，进而通过继电器 驱动电路控制一号继电器触点的开闭。单片机运算电路的原理是将电流信号采集调理电路 得到的离散电流信号i(tj与预先设定的空载电流限值Ig= 0. 1/?进行比较，其中Is为变 压器的额定电压。若i(〇 >1^，则输出为高电平，驱动一号继电器开关在B位置闭合；若 i(tm) <IK，则输出为低电平，对一号继电器进行驱动使开关转向A位置闭合。RS485通讯 接口是用于主控制电路至辅控制电路的远距离信号传送。
[0023]所述系数计算与显示单元4部分包括FFT算法和显示器。FFT算法是根据i(〇 计算变压器空载损耗时间系数，进而用于计算变压器总体空载损耗，其所在计算机通过USB 接口接收由电流信号采集调理电路所得的离散电流信号i(tj。将i(〇与预先设定的空 载电流限值Ig= 〇. 11?进行FFT算法计算可得到变压器的空载时间系数$ =gcf，即 变压器空载时长所占变压器运行周期的比值，并通过显示器进行显示计算所得的空载时间 系数。其中对于牵引供电系统，一般运行周期为1天，所以设定变压器运行周期时间为T= 24h，FFT算法用MATLAB实现。
[0024]所述辅控制电路5包括RS485通讯接口、单片机运算电路、继电器驱动电路，它们 的输出、输入端口依次连接。单片机运算电路通过RS485通讯接口接收主控制电路的信号， 进而根据接收信号通过继电器驱动电路对二号继电器触点进行动作控制，使其A、B位置的 开闭与一号继电器保持同步。
[0025] 当变压器处于空载运行时，电流信号采集调理电路所得的离散电流信号i(〇<I K，控制电路控制一号继电器、二号继电器触点于A位置闭合，即功率表对变压器两侧的功 率进行测量，测得的变压器220kV侧功率记为Pp27. 5kV侧功率记为P2;当变压器处于负载 运行时，电流信号采集调理电路所得的离散电流信号i(tj>IK，控制电路控制一号继电 器、二号继电器触点于B位置闭合，即电压互感器的二次侧不形成回路，功率表无电压，不 进行测量。
[0026] 最后根据两功率表测得的示数和显示器所显示的空载时间系数得变压器的暂态 空载损耗为：P= (PfP2) *275*2000/S。
【主权项】
1. 一种单相牵引变压器的空载损耗监测的转换装置，连接在传统变压器损耗测量装置 的互感器与功率表之间实现仅在变压器处于空载运行时对变压器两侧的功率进行测量并 根据空载时间系数计算得到变压器总体空载损耗；其特征在于，包括有主转换装置和辅转 换装置，主转换装置和辅转换装置之间通过RS485通讯线路进行信号传递；所述主转换装 置包括有：电流信号采集调理电路（2)、主控制电路（3)、受主控制电路（3)控制的二号继电 器（1)以及与主控制电路（3)信号相连的系数计算与显示单元（4);所述辅转换装置包括： 辅控制电路（5)和受辅控制电路（5)控制的一号继电器（6)。2. 根据权利要求1所述的单相牵引变压器的空载损耗监测的转换装置，其特征在于， 电流信号采集调理电路（2)利用电流传感器对所测回路的电流信号进行采集，并对该信号 进行放大和滤波处理后输入到A/D转换器中，A/D转换器用于将模拟信号转换为离散的便 于后序计算和分析的数字信号，其输出端一方面连接至主控制电路的信号输入端口，一方 面通过USB接口连接至计算机。3. 根据权利要求1所述的单相牵引变压器的空载损耗监测的转换装置，其的特征在 于，主控制电路（3)包括单片机运算电路、继电器驱动电路、RS485通讯接口部分，其中单片 机运算电路的作用是比较判断变压器是否处于空载运行，继电器驱动电路是根据单片机的 信号对继电器开关的闭合进行驱动控制，RS485通讯接口是用于主控制电路至辅控制电路 的信号传送。4. 根据权利要求3所述的单相牵引变压器的空载损耗监测的转换装置，其特征在于， 主控制电路（3)中单片机运算电路将电流信号采集调理电路得到的离散电流信号与预先 设定的空载电流限值进行比较，其中空载电流限值是根据变压器的额定电流进行取值，若 电流信号大于空载电流限值，则输出为低电平，一号继电器开关闭合在B位置，若电流信号 小于空载电流限值，则输出为高电平，对一号继电器进行驱动使开关转向A位置闭合。5. 根据权利要求1所述的单相牵引变压器的空载损耗监测的转换装置，其特征在于， 系数计算与显示部分（4)计算变压器空载损耗时间系数，用于计算变压器总体空载损耗， 并通过显示器进行显示计算所得的空载时间系数，取变压器运行的周期时间，对电流信号 采集调理电路采集的离散信号与预先设定的空载电流限值进行FFT算法计算得到变压器 的空载时间系！即变压器空载时长T空所占运行周期T的比值。6. 根据权利要求1所述的单相牵引变压器的空载损耗监测的转换装置，其特征在于， 辅控制电路包括RS485通讯接口、单片机运算电路、继电器驱动电路，即将RS485通讯线路 传输的主控制电路的信号传输给单片机，单片机通过继电器驱动电路对二号继电器进行驱 动控制，输入为低电平时，二号继电器开关闭合在A位置，输入为高电平时，对二号继电器 进行驱动使开关转向A位置闭合。
【专利摘要】本发明涉及一种测量单相牵引变压器的空载损耗监测的转换装置，连接在传统变压器损耗测量装置的互感器与功率表之间实现仅在变压器处于空载运行时对变压器两侧的功率进行测量并根据空载时间系数计算得到变压器总体空载损耗；其特征在于，包括有主转换装置和辅转换装置，主转换装置和辅转换装置之间通过RS485通讯线路进行信号传递；所述主转换装置包括有：电流信号采集调理电路(2)、主控制电路(3)、受主控制电路(3)控制的二号继电器(1)以及与主控制电路(3)信号相连的系数计算与显示单元(4)；所述辅转换装置包括：辅控制电路(5)和受辅控制电路(5)控制的一号继电器(6)。本发明添加在传统变压器损耗测量装置中，能够使功率表仅在变压器空载运行时才对其进行测量并通过计算得到变压器的空载损耗。
【IPC分类】G01R27/26
【公开号】CN105021898
【申请号】CN201510430063
【发明人】高仕斌, 周利军, 杨杨, 王东阳, 江俊飞
【申请人】西南交通大学
【公开日】2015年11月4日
【申请日】2015年7月21日