[发明专利]变压器绕组的暂态电压测量系统与方法

说明书

技术领域

本发明涉及测量技术，尤其是一种变压器绕组的暂态电压测量系统与方法。

背景技术

电力变压器（简称：变压器）是变电站中的重要设备，当它通过套管、架空线或电缆与气体绝缘组合电器设备（gas insulated switchgear，GIS）相连时，特快速瞬态过电压将传输到变压器上，对变压器绝缘造成危害。快速瞬态过电压作用于变压器，在变压器绕组中引起的暂态过程非常复杂，因此，对于变压器绕组暂态电压的研究就显得尤为重要。

现有技术对变压器绕组暂态电压进行测量时，将高压纳秒方波源输出的百伏级纳秒方波电压不经阻抗过渡直接加载在变压器绕组上，通过与绕组各饼、匝有直接电气连接的探头引出线（即图1中的信号采集单元）测量电压信号，获得绕组电压分布，即：绕组不同位置暂态电压共同构成的变压器绕组暂态电压分布。如图1所示，为现有技术对变压器绕组暂态电压进行测量的系统结构示意图。

在实现本发明的过程中，发明人发现，现有技术对变压器绕组暂态电压进行测量的方法至少存在以下问题：

由于没有经过变阻抗过渡段在绕组首端直接施加电压，加载电压会在入口处发生畸变，上升沿变缓，使得加载到变压器绕组上的电压与激励产生电压不相符，即：高压纳秒方波源产生的电压在传输过程中产生了畸变，与实际上到达绕组的电压不一致，严重影响了测试结果的准确性；用于绕组暂态电压测量的电压传感器与绕组有直接电气连接，改变了绕组分布参数，包括变压器绕组的分布电容和分布电感，使得对暂态电压以及绕组电压分布的测量结果不准确；探头引出线会引起施加电压的折反射，改变绕组的暂态电压，使得最终测得电压与绕组实际暂态电压出入较大。

发明内容

本发明实施例所要解决的一个技术问题是：提供一种变压器绕组的暂态电压测量系统与方法，无畸变地将纳秒方波电压加载到变压器绕组，测量传感器不影响变压器绕组分布参数和绕组暂态电压分布。

本发明实施例提供的一种变压器绕组的暂态电压测量系统，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。

上述系统的一个具体实施例中，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。

上述系统的一个具体实施例中，所述变压器外壳为铝制品。

上述系统的一个具体实施例中，所述同轴传输线包括平板传输线。

上述系统的一个具体实施例中，所述高压纳秒方波源包括陡脉冲源。

上述系统的一个具体实施例中，所述变压器外壳的下部为圆柱体或者方体。

本发明实施例提供的一种基于上述暂态电压测量系统的变压器绕组的暂态电压测量方法，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；