形就是通过检测变压器各个绕组的频 率响应特性，并对检测结果进行纵向或者横向比较，根据幅频率响应的差异，判断变压器可 能发生的绕组变化。而变压器绕组的幅频率响应特性采用频率扫描方式获得。连续改变外 施正弦波激励源Vs的频率f (角频率ω = 2f)，测量在不同频率下的响应端电压Vo和激励 端电压Vi的信号幅值之比，获得制定激励端和响应端情况下绕组的幅频率响应曲线。"频 率响应分析法"测得的频率响应曲线由常用对数公式表示，对电压幅值之处理如式（1):
[0039] H(f) = 20Log[Vo(f)/Vi(f)] (I)
[0040] 式中：Vo (f)为频率为f时传递函数的模I H(jw) I ;Vo (f)为频率为f时响应端电 压的峰值或有效值|v〇 (jw) I，Vi (f)为频率为f时激励端电压的峰值或有效值I Vi (jw) I， Vo(f)和Vi (f)同时采用峰值或有效值，不能一个采用峰值一个采用有效值。采用变压器绕 组变形频响测试仪测得频率响应曲线是一种很常用的方法，本实施例中不再赘述其方法。
[0041] 因此只要通过改变数学模型中的参数Ls、Cs、Cg等分布参数，可以模拟变压器绕 组中的常见变形类型，基于此，本实施例中提出了下述变压器绕组变形故障模拟装置。
[0042] 如图2所示，变压器绕组变形故障模拟装置，包括信号输入端、信号输出端、变形 故障模拟模块，所述变形故障模拟模块包括至少3个依次连接的分模块，后一个分模块的 输入端连接前一个分模块的输出端，第一个分模块的输入端连接信号输入端，最后一个分 模块的输出端连接信号输出端；
[0043] 每个分模块包括两个电容、一个电感，其中一个电容与电感并联后一端连接所在 分模块的输入端，另一端连接所在分模块的输出端；另一个电容一端接地、另一端连接所在 分模块的输入端；
[0044] 至少有2个分模块还包括第一调节电容和第一控制开关，该第一调节电容和第一 控制开关串联后与所在分模块的接地的电容并联；
[0045] 至少有2个分模块还包括第二调节电容和第二控制开关，该第二调节电容和第二 控制开关串联后与所在分模块的未接地的电容并联；
[0046] 至少有2个分模块还包括调节电感和控制调节电感是否与电感串联接入回路的 第三控制开关，此处调节电感、电感和第三控制开关有两种连接方式：
[0047] (1)所述电感串联在所在分模块的输出端和调节电感之间，所述第三控制开关具 有一个输入触点和两个输出触点，其输入触点连接所在分模块的输入端，两个输出触点分 别连接在调节电感两端。实际应用中，此处第三控制开关可以但限于采用单刀双掷开关，也 可以采用两个单独的开关，一个开关连接在所在分模块的输入端和调节电感之间，另一个 开关连接在所在分模块的输入端和电感之间，也就是采用两个开关实现了第三控制开关的 功能，其目的也是实现是否与电感串联的方式将调节电感是否接入回路。
[0048] (2)所述电感串联在所在分模块的输入端和调节电感之间，所述第三控制开关具 有一个输出触点和两个输入触点，其输出触点连接所在分模块的输出端，两个输入触点分 别连接在调节电感两端。实际应用中，此处第三控制开关也可以但限于采用单刀双掷开关， 也可以采用两个单独的开关，一个开关连接在所在分模块的输出端和调节电感之间，另一 个开关连接在所在分模块的输出端和电感之间。采用两个开关实现了第三控制开关的功 能，其目的也是实现是否与电感串联的方式将调节电感是否接入回路。
[0049] 变压器绕组中的常见变形类型及其对应的Ls、Cs、Cg等分布参数变化以及最终得 到的谐振点频率和谐振点峰值对应的变化情况如下表所示：
[0050] 表1变压器绕组变形参数变化表
[0051]
【主权项】
1. 变压器绕组变形故障模拟装置，其特征在于，包括信号输入端、信号输出端、变形故 障模拟模块，所述变形故障模拟模块包括至少3个依次连接的分模块，后一个分模块的输 入端连接前一个分模块的输出端，第一个分模块的输入端连接信号输入端，最后一个分模 块的输出端连接信号输出端； 每个分模块包括两个电容、一个电感，其中一个电容与电感并联后一端连接所在分模 块的输入端，另一端连接所在分模块的输出端；另一个电容一端接地、另一端连接所在分模 块的输入端； 至少有2个分模块还包括第一调节电容和第一控制开关，该第一调节电容和第一控制 开关串联后与所在分模块的接地的电容并联； 至少有2个分模块还包括第二调节电容和第二控制开关，该第二调节电容和第二控制 开关串联后与所在分模块的未接地的电容并联； 至少有2个分模块还包括调节电感和控制调节电感是否与电感串联接入回路的第三 控制开关。
2. 根据权利要求1所述的变压器绕组变形故障模拟装置，其特征在于，具有调节电感 的分模块的电感串联在所在分模块的输出端和调节电感之间，所述第三控制开关具有一个 输入触点和两个输出触点，其输入触点连接所在分模块的输入端，两个输出触点分别连接 在调节电感两端。
3. 根据权利要求1所述的变压器绕组变形故障模拟装置，其特征在于，具有调节电感 的分模块的电感串联在所在分模块的输入端和调节电感之间，所述第三控制开关具有一个 输出触点和两个输入触点，其输出触点连接所在分模块的输出端，两个输入触点分别连接 在调节电感两端。
4. 根据权利要求1至3任一所述的变压器绕组变形故障模拟装置，其特征在于，还包括 与变形故障模拟模块相连的供电模块。
5. 根据权利要求1至3任一所述的变压器绕组变形故障模拟装置，其特征在于，还包括 控制单元和键盘模块，所述键盘模块和变形故障模拟模块均与控制单元相连。
6. 根据权利要求5所述的变压器绕组变形故障模拟装置，其特征在于，还包括连接在 控制单元上的网络接口和USB接口。
7. 根据权利要求5所述的变压器绕组变形故障模拟装置，其特征在于，所述控制单元 上还连接有液晶显示模块。
8. 根据权利要求1至3任一所述的变压器绕组变形故障模拟装置，其特征在于，所述 变形故障模拟模块包括3个依次连接的分模块，其中：第一分模块的输入端连接信号输入 端，第三分模块的输出端连接信号输出端，第二分模块的输入端连接第一分模块的输出端、 输出端连接第三分模块的输入端； 第一分模块包括电感L2、调节电感L1、第三控制开关K1、电容C1、电容C2、第二调节电 容C3、第二控制开关K2 ;电容C1 一端接地、另一端连接信号输入端；电容C2 -端连接信号 输入端、另一端连接第二分模块的输入端；第二调节电容C3与第二控制开关K2串联后并联 在电容C2两端；电感L2串联在调节电感L1与第二分模块之间，电感L2与电容C2相连的 一端为第一分模块的输出端；第三控制开关K1具有一个输入触点和两个输出触点，其输入 触点连接信号输入端，其两个输出触点分别连接在调节电感L1两端； 第二分模块包括电容C4、第一调节电容C5、第一控制开关K4、电感L4、调节电感L3、第 三控制开关K3、电容C6 ;电容C4 一端接地、另一端连接第一分模块输出端；第一调节电容 C5与第一控制开关K4串联后并联在电容(34两端；电容C6 -端连接第一分模块输出端、 另一端连接第三分模块的输入端；电感L4串联在调节电感L3与第三分模块之间，电感L4 与电容C6相连的一端为第二分模块的输出端；第三控制开关K3具有一个输入触点和两个 输出触点，其输入触点连接第一分模块输出端，其两个输出触点分别连接在调节电感L3两 端； 第三分模块包括电容C7、第一调节电容C8、第一控制开关K5、电感L5、电容C9、第二调 节电容C10、第二控制开关K6;其中电容C7-端接地、另一端连接第二分模块的输出端，第 一调节电容C8与第一控制开关K5串联后并联在电容C7两端；电感L5 -端连接第二分模 块的输出端，另一端连接信号输出端；电容C9与电感L5并联，第二调节电容CIO与第二控 制开关K6串联后并联在电容C9两端。
9.根据权利要求8所述的变压器绕组变形故障模拟装置，其特征在于，所述第一控制 开关K4、第一控制开关K5、第二控制开关K2、第二控制开关K6、第三控制开关K1、第三控制 开关K3均为继电器。
【专利摘要】变压器绕组变形故障模拟装置，其变形故障模拟模块包括至少3个依次连接的分模块，每个分模块包括两个电容、一个电感，其中一个电容与电感并联后一端连接所在输入模块的输入端，另一端连接所在模块的输出端；另一个电容一端接地、另一端连接所在分模块的输入端；至少有2个分模块还包括串联的第一调节电容和第一控制开关，串联后与接地的电容并联；至少有2个分模块还包括串联的第二调节电容和第二控制开关，串联后与未接地的电容并联；至少有2个分模块还包括调节电感和控制调节电感是否与电感串联接入回路的第三控制开关。该模拟装置能够用于变压器绕组变形频响测试仪的测试，便于现场方便快速排除仪器本身故障引起的测试异常。
【IPC分类】G01B7-16, G01R31-06, G01R31-00
【公开号】CN204347165
【申请号】CN201520027805
【发明人】彭倩, 郑凯, 魏阳, 何良, 殷艳华, 李晏
【申请人】国网四川省电力公司电力科学研究院, 国家电网公司, 成都恒锐智科数字技术有限公司
【公开日】2015年5月20日
【申请日】2015年1月15日