[发明专利]变压器绕组的暂态电压测量系统与方法

权利要求书

1.一种变压器绕组的暂态电压测量系统，其特征在于，所述变压器包括变压器外壳，所述变压器外壳的上部为锥体，所述变压器外壳的下部内包括变压器铁芯与变压器绕组，所述变压器外壳整体接地；所述变压器绕组的一端接地，另一端依次通过变阻抗传输线与同轴传输线连接高压纳秒方波源，所述变阻抗传输线包括所述变压器外壳上部的锥体部分和该锥体部分内部的锥形高压引线；所述变压器外壳上与变压器绕组对应的不同位置上装设有多个电容传感器，所述多个电容传感器形成分布式电容传感器阵列；所述多个电容传感器分别通过信号传输电缆与信号处理与存贮单元连接；

高压纳秒方波源通过同轴传输线向变阻抗传输线与变压器绕组输出高压纳秒方波激励电压，该高压纳秒方波激励电压依次经由同轴传输线与变阻抗传输线施加到变压器绕组上，在变压器绕组中传播，并在变压器绕组中形成电压分布，装设在不同位置的电容传感器感应测量对应位置的电压信号，并将测量到的电压信号通过信号传输电缆传输至信号处理与存贮单元，由信号处理与存贮单元根据分布式电容传感器阵列传输的电压信号进行处理，得到变压器绕组暂态电压分布。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述变压器外壳的内表面敷设有绝缘层，根据变压器绕组的结构在绝缘膜上粘贴有多个与变压器绕组的线饼宽度相等的铜带分别作为多个电容传感器的耦合电极，形成对变压器绕组中不同线饼电压测量的分布式电容传感器阵列。

3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述变压器外壳为铝制品。

4.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述同轴传输线包括平板传输线。

5.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述高压纳秒方波源包括陡脉冲源。

6.根据权利要求1至5任意一项所述的系统，其特征在于，所述变压器外壳的下部为圆柱体或者方体。

7.一种基于权利要求1至6任意一项所述暂态电压测量系统的变压器绕组的暂态电压测量方法，其特征在于，所述变压器包括变压器外壳，所述变压器外壳的上部为锥体，所述变压器外壳的下部内包括变压器铁芯与变压器绕组，所述变压器外壳整体接地；所述变压器绕组的一端接地，另一端依次通过变阻抗传输线与同轴传输线连接高压纳秒方波源，所述变阻抗传输线包括所述变压器外壳上部的锥体部分和该锥体部分内部的锥形高压引线；所述变压器外壳上与变压器绕组对应的不同位置上装设有多个电容传感器，所述多个电容传感器形成分布式电容传感器阵列；所述多个电容传感器分别通过信号传输电缆与信号处理与存贮单元连接；所述方法包括：

高压纳秒方波源通过同轴传输线向变阻抗传输线与变压器绕组输出高压纳秒方波激励电压，该高压纳秒方波激励电压依次经由同轴传输线与变阻抗传输线施加到变压器绕组上，在变压器绕组中传播，并在变压器绕组中形成电压分布；

装设在不同位置的电容传感器感应测量对应位置的电压信号，并将测量到的电压信号通过信号传输电缆传输至信号处理与存贮单元；

信号处理与存贮单元根据分布式电容传感器阵列传输的电压信号进行处理，得到变压器绕组暂态电压分布。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，高压纳秒方波源通过同轴传输线向变阻抗传输线与变压器绕组输出高压纳秒方波激励电压之前，还包括对分布式电容传感器阵列进行标定的操作。

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述对分布式电容传感器阵列进行标定包括：

采用与变压器绕组结构尺寸相同的金属圆筒，置于变压器外壳内形成同轴结构；

执行所述高压纳秒方波源通过同轴传输线向变阻抗传输线与变压器绕组输出高压纳秒方波激励电压的操作，分别将多个电容传感器感应测量到的多个电压信号与标准传感器直接测量高压纳秒方波源得到的方波脉冲进行比对，以确定多个电容传感器的分压比，实现分布式电容传感器阵列的标定。

10.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，多次执行所述高压纳秒方波源通过同轴传输线向变阻抗传输线与变压器绕组输出高压纳秒方波激励电压的操作，获得准确的变压器绕组暂态电压分布。

11.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，还包括：

通过调整高压纳秒方波源的波头电阻改变高压纳秒方波激励电压的上升沿，然后执行所述高压纳秒方波源通过同轴传输线向变阻抗传输线与变压器绕组输出高压纳秒方波激励电压的操作，获得不同等效频率下变压器绕组暂态电压的分布特性。