變壓器繞組變形檢測儀TDT6

1、變壓器繞組變形檢測儀 -TDT7 產(chǎn)品資料北京波龍?zhí)煊羁萍加邢薰?011年1月1日TDT系列 變壓器繞組變形檢測儀北京波龍?zhí)煊羁萍加邢薰疽?、產(chǎn)品介紹：用頻率響應分析法（掃頻測量技術，簡稱SFRA）測量變壓器的繞組變形，國內(nèi)始于1994年，目前已有多年的使用經(jīng)驗。實踐證明，該方法具有較高的檢測靈敏度和準確性，能夠在變壓器不吊罩的條件下，方便地檢測出變壓器存在的繞組變形現(xiàn)象，符合現(xiàn)場使用的要求。TDT系列變壓器繞組變形測試儀，采用掃頻測量技術（簡稱SFRA），是由本公司負責開發(fā)研制的。經(jīng)過10多年的完善和發(fā)展，產(chǎn)品型號已由TDT1逐步升級到TDT7型。截止到2009年6月，TDT系列產(chǎn)品累計銷

2、售250多臺（有18臺銷往香港及臺灣地區(qū)），其中包括22個省電研院、21個主要的變壓器制造廠和100多個供電部門?，F(xiàn)行的DLT9112004電力變壓器繞組變形的頻率響應分析法行業(yè)標準，也是由本公司高級工程師主筆起草的。TDT7型（分體結(jié)構(gòu)）：簡單實用靈便輕巧根據(jù)10多年來的現(xiàn)場應用經(jīng)驗，我們于2010年推出新一代的TDT7產(chǎn)品。與國內(nèi)外的同類產(chǎn)品相比，在如下方面具有明顯的優(yōu)點，并且關鍵技術指標（如中頻帶寬IFBandwidth）優(yōu)于美國Doble公司的M5300和M5400產(chǎn)品，例如：1. 操作簡單，測量迅速，采用標準測量方式時，測試變壓器繞組頻響特性的時間不超過2分鐘，是目前測試速度最快的產(chǎn)

3、品；2. 增強型數(shù)字濾波技術，濾波器帶寬僅為中心頻率的1%（國外產(chǎn)品為10%，國內(nèi)同類產(chǎn)品沒有考慮到該參數(shù)），可徹底消除現(xiàn)場同頻及工頻干擾信號的影響，進一步保證測試數(shù)據(jù)的穩(wěn)定性和重復性；3. 實用化智能診斷功能，可對比曲線間的相關系數(shù)，通過“彩色編碼條”標定出對比曲線間的差異程度，計算出相關系數(shù)和均方差值并自動生成診斷結(jié)論和測試報告；4. 齊全的測試報告生成、打印、保存及圖譜插入功能，除提供標準格式的測試報告外，還具備圖譜插入到Word文檔及自動生成Excel表格曲線等功能，方便報告的編寫；5. 全面兼容早期TDT1TDT6的測試數(shù)據(jù)，并具備調(diào)用其它同類產(chǎn)品測試數(shù)據(jù)的功能，提高了測試數(shù)據(jù)的共享

4、性；6. 獨特自校驗功能，可避免因?qū)Ｓ脺y試線纜及儀器自身故障所導致的錯誤判斷；7. 改進型測試線纜及附件，提高了現(xiàn)場使用的可靠性和易用性。二、 基本原理用頻率響應分析法（SFRA）檢測變壓器繞組變形，是通過檢測變壓器各個繞組的幅頻響應特性，并對檢測結(jié)果進行縱向或橫向比較，根據(jù)儀器所顯示的曲線相關系數(shù)R的大小，判斷變壓器可能發(fā)生的繞組變形。變壓器繞組的幅頻響應特性采用掃頻檢測方式（SFRA）獲得，如下圖所示。連續(xù)改變外施正弦波激勵源Vs的頻率f(角頻率=2f)，測量在不同頻率下的響應端電壓V2和激勵端電壓V1的信號幅值之比，獲得指定激勵端和響應端情況下的繞組幅頻響應特性。圖中：L、K及C分別代表

5、繞組單位長度的分布電感、分布電容及對地分布電容，V1、V2分別為等效網(wǎng)絡的激勵端電壓和響應端電壓，Vs為正弦波激勵信號源電壓，Rs為信號源輸出阻抗，R為匹配電阻。測得的幅頻響應特性曲線采用對數(shù)形式表示，即對電壓幅值之比進行如下處理：H（f）=20LogV2(f)/V1(f)式中：H（f）為頻率f時傳遞函數(shù)的模H(j)；V2(f)和V1(f)為頻率為f時響應端和激勵端電壓的峰值或有效值V2(j)和V1(j)。三、 關鍵技術1）抗工頻及高頻干擾信號的能力用頻率響應分析法（SFRA）檢測變壓器繞組變形，關鍵是如何可靠的獲得變壓器各個繞組的幅頻響應特性，保證測試結(jié)果的重復性和穩(wěn)定性。目前市場上常規(guī)的頻

6、率響應分析儀，主要應用于電子電路及元件的特性分析，通常是采用下圖所示的測量原理，即，在被測定物的一端加入正弦波掃描電壓源Vs，通過數(shù)字化記錄設備同時檢測不同掃描頻率下輸入、輸出端的電壓信號幅度和相位，并進行相應的處理，得到傳遞函數(shù)H(n)=20logVo(n)/Vi(n)。圖：常規(guī)頻率響應分析儀的基本工作原理其中：a. 正弦波掃描振蕩器：用于輸出正弦波掃頻信號。DDS（直接數(shù)字合成）技術，是實現(xiàn)該功能的最佳方法，其輸出頻率的精度及穩(wěn)定性可保證在0.01%以內(nèi)。b. 數(shù)字傅里葉計算：用于獲得輸入、輸出信號在當前掃描頻率下的幅度和相位。是否采用數(shù)字傅里葉計算，是決定儀器性能和檔次的重要指標，如果儀

7、器僅具備增益測定功能（幅頻測量），而不具備相位測定（相頻測量）功能，則有可能采用的是較為簡單的“高頻檢波測試技術”，不具備數(shù)字化選頻濾波功能。頻率響應分析儀能否適應于變壓器繞組變形的現(xiàn)場測試，主要取決其抗干擾性能，具體來說就是數(shù)字濾波器的性能。在變壓器測試現(xiàn)場，由于變壓器的外形尺寸較大，測試回路中不可避免會接收到較強的工頻干擾和高頻干擾，特別是對于大型500kV變壓器，或者距離電臺發(fā)射天線較近的測試現(xiàn)場。如果測試儀器的抗干擾能力較差，則難以保證測試頻響曲線的穩(wěn)定性和重復性，無法對變壓器繞組變形作出準確判斷，甚至造成誤判。盡管早在1994年開始研制TDT1型產(chǎn)品時，就采用了上述標準的頻率響應測試

8、原理，并通過數(shù)字傅里葉計算來實現(xiàn)數(shù)字濾波功能。但隨著現(xiàn)場應用經(jīng)驗的積累和測試技術的提高，后期推出的TDT2TDT6產(chǎn)品，均是圍繞著在保證測試速度的前提下，如何提高測試儀器的抗干擾能力這個最為關鍵問題，因為這是保證頻率響應分析法能否可靠應用于變壓器繞組變形診斷的基礎。近期推出的TDT7型繞組變形測試儀，則較好地解決了抗工頻及高頻干擾問題，例如數(shù)字濾波器帶寬僅為測量頻率的0.5%，若測試環(huán)境中存在較強的調(diào)幅廣播信號干擾（例如600kHz），則僅影響599601kHz范圍內(nèi)的數(shù)據(jù)曲線，受干擾帶寬為3kHz（僅造成12個干擾飛點），基本不影響頻響曲線的整體特性分析，而美國Doble公司的M5300，仍

9、停留在10帶寬水平，此時對頻響曲線的影響范圍為570630kHz，受干擾帶寬為60kHz（將造成多個干擾飛點），將明顯妨礙對頻響曲線的比較判斷。下圖是TDT7、TDT6、TDT5的抗干擾效果對比圖譜，測試條件是在檢測端V2施加500kHz的同頻干擾信號，干擾幅度為1V，超過該端的正常測量信號的水平（1mV1V）?？梢?，對于TDT7，500kHz同頻干擾僅在頻響曲線的500kHz位置產(chǎn)生1個“飛點”，而對于TDT6和早期的TDT5，對頻響曲線的影響程度稍大，但基本不影響曲線的比較判斷。 圖A：500kHz干擾對TDT7測試數(shù)據(jù)曲線的影響圖B：500kHz干擾對TDT6測試數(shù)據(jù)的影響 圖C：500

10、kHz干擾對TDT5測試數(shù)據(jù)的影響2）測試速度及測量附件的實用性如何在保證測試儀器的穩(wěn)定性及抗干擾能力的前提下，提高測試速度，又不降低掃描頻點數(shù)量，也是一個較為關鍵的技術問題。因為使用人員通常希望在2個小時內(nèi)完成變壓器多個繞組的測試工作，若為3繞組變壓器，往往需要測量9次，若為確保數(shù)據(jù)的可信度，通常建議每個繞組測試2次，若每次的測試時間超過5分鐘，則很難在2個小時內(nèi)結(jié)束測量工作，勢必會影響該技術的現(xiàn)場實用效果。頻率響應測量儀器通常是采用數(shù)字濾波來提高抗干擾性能，而提高數(shù)字濾波器的性能往往需要采用更為復雜的數(shù)學運算，這勢必會降低測試速度，因此，提高測試速度和提高抗干擾性能，通常是一個需要權衡解決

11、的問題。下表是TDT系列產(chǎn)品10年來的發(fā)展歷程，可見，除了對系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、測量范圍略做調(diào)整外，其它主要是圍繞著提高測量速度和增強干擾抑制能力這兩個方面。表中：測量速度，是指設置1000個掃描頻點的測量時間；干擾抑制是指選頻濾波器的中心頻帶寬度，越小則抗干擾能力就越強。表：TDT系列產(chǎn)品在測量速度及抗干擾能力方面的發(fā)展歷程型號TDT1TDT2TDT3TDT4TDT5TDT6TDT7推出時間1994199619982000200220062010結(jié)構(gòu)特征分體分體一體一體分體分體分體測量范圍10K-1M10K-1M1K-1M1K-1M1K-2M0.1K-2M0.1K-2M測量速度8分鐘7分鐘6分鐘5分鐘

12、4分鐘3分鐘2分鐘干擾抑制10%8%5%3%2%1%0.5%3）測試數(shù)據(jù)診斷及數(shù)據(jù)的兼容性獲得變壓器繞組的頻率響應曲線以后，如何提供簡單有效的數(shù)據(jù)診斷手段，便于幫助現(xiàn)場人員做出較為準確的判斷，也是用頻率響應分析法診斷變壓器繞組變形的重要技術內(nèi)容。頻率響應分析法診斷變壓器繞組變形的主要原理，是建立在比較繞組頻率響應特性變化基礎上的，即相當于比較變壓器繞組的結(jié)構(gòu)特征“指紋”圖。如果在變壓器遭受突發(fā)短路沖擊后測得的各個繞組的頻率響應特性與原始測試結(jié)果（或短路前的測量結(jié)果）一致，則表明該次短路故障沒有導致繞組變形，反之，則可根據(jù)其頻響特性的變化情況判斷出發(fā)生變形的繞組以及變形的嚴重程度。因為繞組在受到

13、不均勻的軸向和徑向電動應力作應時，可能導致的扭曲、鼓包和移位等變形現(xiàn)象必將使其餅間電容、對地電容等分布參數(shù)發(fā)生變化，從而改變繞組的頻率響應特性。為便于比較繞組頻率響應特性的變化情況，在TDT7測試儀中均引入了獨創(chuàng)的智能判斷功能，通過分段相關系數(shù)的比較，可以“彩虹條”的形式直觀地給出所比較頻響特性曲線間的相似程度、差異位置，自動得到診斷結(jié)果。TDT7的分析界面如下圖所示，彩虹條越紅，表示曲線相似程度越差，需要重點進行對比分析。當頻響特性曲線的低頻段出現(xiàn)差異時，一般表明繞組整體結(jié)構(gòu)出現(xiàn)異常，可能會危及安全運行，應考慮采用其它的測量手段（如短路阻抗等）進行分析；如果在中頻段和高頻段的頻響特性出現(xiàn)差異

14、，則首先應排除變壓器原始結(jié)構(gòu)差異以及測試結(jié)果失真的可能性，然后再根據(jù)諧振峰變化的情況（如向左右方向移動或諧振峰數(shù)目發(fā)生變化）以及發(fā)生變化的頻段具體做出判斷。此外，如何保證變壓器繞組頻率響應特性測試數(shù)據(jù)的兼容和共享，便于相互調(diào)用了比較，是當初制定DL/T911-2004電力行業(yè)標準的主要初衷。因此，在TDT7中，全部采用了符合DL/T911-2004標準的Excel數(shù)據(jù)格式，并且兼容早期TDT1TDT6的測試數(shù)據(jù)，這樣將有利于用戶掌握更多的變壓器頻響曲線特征信息，便于對測試數(shù)據(jù)進行橫向比較（同類型比較）或縱向比較（與歷史數(shù)據(jù)比較），得到更加準確可靠的診斷結(jié)果。4）技術規(guī)范1）結(jié)構(gòu)：1.1 TDT

15、7采用輕便的分體式結(jié)構(gòu)，主機重量4公斤，通過USB與筆記本電腦連接。2）性能：2.1工作電源：單相AC 90-265V，50/60Hz 。2.2掃頻信號源：a.通道數(shù)：1個。b.頻率范圍：100Hz2MHz（頻率精度為0.005%）c.電壓輸出：10V d.輸出阻抗: 502.3信號測量：a.測量通道：2個。b.測量頻率：100Hz2MHzc.輸入阻抗：50d.保護裝置：具備信號輸入保護裝置。2.4數(shù)據(jù)測量：a.測量方式：提供線性及對數(shù)兩種掃頻方式，并可任意設置掃頻范圍。b.頻率范圍：100Hz2MHz（可任意設置掃頻范圍，最多可分布2000個掃描頻點）c.動態(tài)范圍：-120dB20dBc.準

16、 確 度：±0.5 dBd.抗干擾性：數(shù)字濾波器帶寬(IF Bandwidth)為測量頻率的1%。注：IF Bandwidth 是描述儀器抗同頻干擾能力的重要指標，對保證測試結(jié)果的穩(wěn)定性起到至關重要的作用。 2.5數(shù)據(jù)顯示：a.顯示方式：線性對數(shù)，幅頻曲線相頻曲線。b.頻率范圍：100Hz2MHz。c.智能判斷：按DL/T911-2004標準進行智能診斷，顯示相關系數(shù)及均方差值。d.數(shù)據(jù)格式：Excel數(shù)據(jù)格式，兼容TDT1TDT6儀器的Dat數(shù)據(jù)格式。2.6適應環(huán)境：溫度-40 55, 濕度10% 90%。2.7控制單元：a.微處理器：酷睿2代CPU。b.操作系統(tǒng)：Windows XP/2000。c.硬盤容量：120GB硬盤（帶2個USB接口）。d.顯示器：TVGA14.1彩色液晶顯示器（分辨率為1024×768）。3）附件：3.1提供改進型15米長度的測試線纜、接線鉗2套。3.2 提供專用的校驗單元，以便隨時檢查測試儀器及線纜狀態(tài)是否正常。3.3提供專用接地線1套，可有效防止因接地不良可能造成的測量失真問題。 3.4提供專用儀器箱1只，可防止長期運輸過程中的振動問題。5）產(chǎn)品特點TDT7型產(chǎn)品（右圖所示），其技術指標符合DL/T911-2004電力變壓器繞組變形的頻率響應分析法行業(yè)標準，且部分關鍵指標（如抗干擾性能及掃頻范圍等）優(yōu)于國內(nèi)同類產(chǎn)品，