一种用于测试变压器油纸绝缘介电响应的装置

本发明涉及到高压电气设备介电响应测试，特别涉及一种用于测试变压器油纸绝缘介电响应的装置。

背景技术：

1、变压器作为电力系统中的重要设备，负责电能转换任务，其稳定运行对于保障电力系统的可靠性和稳定性至关重要。近年来，随着电网建设的飞速发展，电力设备老化问题逐渐凸显，尤其是变压器老化问题已成为电力系统运行中的重要问题。针对变压器的绝缘诊断算法或装置虽然已有种类繁多，但至今尚未出现统一的测试标准，这给对变压器老化状态进行评估带来了不便。传统的经验评估归纳总结也难以确保变压器评估结果的可靠性。据事故记录表明，由于变压器老化而导致的故障占全部变压器故障的85％以上，这使得变压器老化问题更加紧迫。此外，目前已经运行超过30年的变压器数量也不在少数，这需要综合考虑变压器运行的可靠性。因此，研究绝缘诊断装置用于评估变压器的老化状态和运行寿命，具有重要意义和应用价值。通过建立可靠的测试标准和完善的评估方法，可以及早发现变压器老化的异常情况，避免潜在的安全隐患，提高电力系统的可靠性和稳定性。

2、变压器的绝缘诊断方法包括化学法，机械法，电气法。化学法中代表性的有绝缘纸聚合度测试，其原理为：通过对变压器内部的油纸进行取样进行聚合度分析。其检测结果准确，但需要对变压器进行停电和吊芯，工作量较大，耗时费力，且该试验会对主绝缘结构造成破坏，常用于实验室研究，不用于现场检测。机械检测方法是指用机械对绝缘纸板进行拉伸，看纸板所能承受强度。由于纸板在实际运行中老化，纸板聚合物大分子断裂，分子链之间作用力减小，通过对纸板拉伸强度进行分级来推测其老化寿命。但方法已得到公认，但仍属于破坏性试验，常用于实验室研究不利于现场检测。电气法以绝缘材料的介电响应为研究依据，包括时域和频域两个方面。时域可分为回复电压法(rvm)和极化去极化电流法(pdc)，频域为介电谱法(fds)。在实际测试过程中，上述两种方法可以测得油纸绝缘的老化状态，但对外界环境较为敏感，抗干扰能力差。

技术实现思路

1、本发明的目的在于解决现有的测试方案的不足，提供一种用于测试变压器油纸绝缘介电响应的装置，实现变压器油纸绝缘的无损检测及解决现场测试中易受外界干扰导致测试不准确的问题。

2、本发明通过以下技术方案实现：所述自变频高压交流电源模块包括级联供电电源模块和高压差分放大模块。该级联供电电源模块能够提供±100v的直流电。信号发生器作为信号激励源，信号通过光耦后实现高压侧和低压侧隔离，后通过高压运放构成的放大倍数为100的同相放大电路和反向放大电路，在其两端取输出，输入激励电压被放大为200倍。最高输出电压峰峰值1200v，频率为0.001hz至10khz，输出波形总失真度低于0.1％输出电流能够达到100ma。

3、进一步，所述输出电压加在变压器一段，电流流经油纸后被多路i/v自动切换量程微电流模块采集，其内部包含两个静电级运算放大器及仪表运算放大器构成的采集电路，能够消除信号的共模误差。

4、进一步，流过油纸绝缘的微弱电流经过内部调理电路模块，将电压调整在0-3v的区间内，后通过dsp28335内置ad采样芯片将模拟量换为数字量存储在单片机内部。数据采集使用定时器中断对不同频率段的信号实现精准采集，通过对采集的数据做判断来确定继电器档位是否匹配。

5、进一步，将数据发送至上位机后，上位机通过傅里叶模块计算得出损耗角，再将其转化为损耗因数，实时显示介电损耗曲线。

6、如上所述，本发明提供的一种用于测试变压器油纸绝缘介电响应的装置具有如下效果：

7、1、本发明提供了一种用于测试变压器油纸绝缘介电响应的装置采用频域介电响应测试方法，无需破坏变压器内部绝缘结构，区别于传统化学、机械检测方法，能够做到对变压器油纸绝缘试样的无损检测。

8、2、该电源模块能够通过上位机进行控制，实现电压变频，同时输出电压能够达到1200vpp，能够提升信号的信噪比，适用于绝缘介质测试。解决了现有功放电源存在的开关噪声干扰大、交越失真严重、线性度差、发热严重、电压低的问题。

9、3、多路i/v自动切换量程微电流模块的测量微电流范围1pa～1ma，该电路可有效的抑制共模干扰带来的测量误差，能够对不同阻抗的试样进行自动匹配调整跨阻值来满足测试。

10、4、将测试数据进行傅里叶变换后读取损耗角，在上位机端口进行显示，自动生成测试曲线并记录历史数据，便于实时观测测试结果。

11、5、电源模块和微电流测试模块分别封装在两个箱体之类，实现强弱电的隔离，抗电磁干扰能力强、结构简单、成本低、安装和拆卸方便，稳定性好。

技术特征：

1.一种用于测试变压器油纸绝缘介电响应的装置，其特征是：包括dds信号发生器模块，自变频高压交流电源模块，多路i/v自动切换量程微电流模块，dspf28335控制器模块及上位机数据分析系统。

2.如权利要求1所述的测试变压器油纸绝缘介电响应的装置，其特征在于：所述的高压电源模块中供电电源模块与市电完全隔离，使用到的变压器型号为bingzi:t70/b。其中整流芯片型号为kbp206，稳压芯片型号分别为l7815、l7915、tl783c。

3.如权利要求1所述的测试变压器油纸绝缘介电响应的装置，其特征在于高压电源模块中所用线性光耦为hcr201。

4.如权利要求1所述的测试变压器油纸绝缘介电响应的装置，其特征在于高压电源模块中光电隔离电路所用运算放大器型号为lm358。

5.如权利要求1所述的测试变压器油纸绝缘介电响应的装置，其特征在于高压电源模块中高压放大电路所用运算放大器型号为pa88。

6.如权利要求1所述的测试变压器油纸绝缘介电响应的装置，其特征在于多路i/v自动切换量程微电流模块中所用微电流采集芯片为ada4530。

7.如权利要求1所述的测试变压器油纸绝缘介电响应的装置，其特征在于多路i/v自动切换量程微电流模块中所用仪表放大器型号为clc1200。

8.如权利要求1所述的测试变压器油纸绝缘介电响应的装置，其特征在于多路i/v自动切换量程微电流模块中所用继电器信号为sip-hv1a05。

9.如权利要求1所述的测试变压器油纸绝缘介电响应的装置，其特征在于多路i/v自动切换量程微电流模块中所用跨阻为ri1真空玻璃釉电阻。

10.如权利要求1所述的测试变压器油纸绝缘介电响应的装置，其特征在于控制模块芯片型号为dspf28335。

11.如权利要求1所述的测试变压器油纸绝缘介电响应的装置，其特征在于电源箱体前面板有多个输出端口，分别对应输出到试样电压、芯片供电所需电压+5v及±15v，及接口ch1接外置示波器，ch2接上位机，ch3接dsp控制器，ch4接电压测试引线，ch5接电流测试引线。

技术总结
本发明专利公开了一种用于测试变压器油纸绝缘介电响应的装置，包括DDS信号发生器模块，自变频高压交流电源模块，多路I/V自动切换量程微电流模块，DSPF28335控制器模块及上位机数据分析系统。本发明专利区别于传统化学及机械检测法，可以在不破坏变压器内部绝缘结构的情况下实现无损绝缘检测。本装置测试方法简单，抗干扰能力强，能够在复杂的环境中完成油纸绝缘频域介电响应的测试工作，且成本低廉，能够在国内电力系统中大面积推广应用，对电力系统安全稳定运行有着重要作用。

技术研发人员：刘骥,黄峻
受保护的技术使用者：哈尔滨理工大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15