变压器绕组大电流冲击形变过程模拟平台多维诊断系统技术方案

本发明专利技术公开了变压器绕组大电流冲击形变过程模拟平台多维诊断系统，包括直流升压电源和电力变压器绕组等效模型，所述电力变压器绕组等效模型有无铁芯变压器绕组线圈，所述直流升压电源的直流输出通过第一开关连接高压储能电容，高压储能电容的输出通过第二开关经过一个可调电感后连接所述变压器绕组线圈，在高压储能电容与变压器绕组线圈连接回路中设置有电流互感器，在变压器绕组线圈旁设置有形变光学信号采集器，在变压器绕组线圈中设置有磁感应强度传感器，在变压器绕组线圈的线圈层间设置有形变传感器，电流互感器、光学形变采集器、磁感应强度传感器和形变传感器形成的电

【技术实现步骤摘要】
变压器绕组大电流冲击形变过程模拟平台多维诊断系统


[0001]本专利技术涉及一种变压器绕组大电流冲击形变过程模拟平台多维诊断系统。

技术介绍

[0002]变压器设备的安全稳定运行对电网设备至关重要。当幅值巨大的短路电流流过变压器绕组，变压器绕组会承受正常幅值数百倍的短路电磁力作用。在该电磁力作用下，绕组会形成剧烈振动，进而可能发生失稳事故。预测分析短路电流作用下绕组形变过程和失稳概率是获得变压器抗短路能力的重要基础。对变压器绕组开展短路试验获得形变时空分布特性，以及各个设计参量对变压器抗短路能力的影响是研究的必备环节。然而，对真型绕组开展短路试验具有价格昂贵，不可持续、观测参量单一等缺点。需要设计处一种适用于试验室环境的变压器绕组等效模型动态形变过程试验装置。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的是提出一种变压器绕组大电流冲击形变过程模拟平台多维诊断系统，本系统以电
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光
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力角度，结合光学测量、电学测量和力学测量等多种测量手段，从电流、形变量时空分布、以及应力分布等多个维度理解绕组形变过程，为变压器绕组抗短路能力分析提供有效的验证手段。
[0004]为了实现上述目的，本专利技术的技术方案是：变压器绕组大电流冲击形变过程模拟平台多维诊断系统，包括直流升压电源和电力变压器绕组等效模型，其中：所述电力变压器绕组等效模型包括通过框架固定的无铁芯变压器绕组线圈，所述直流升压电源的直流输出通过第一开关连接高压储能电容，高压储能电容的输出通过第二开关经过一个可调电感后连接所述变压器绕组线圈，高压储能电容、可调电感和变压器绕组线圈形成了变压器绕组线圈冲击电流振荡回路，可调电感用于对变压器绕组线圈冲击电流振荡幅值的调节，在高压储能电容与变压器绕组线圈连接回路中设置有电流互感器，在变压器绕组线圈旁设置有形变光学信号采集器，在变压器绕组线圈中设置有磁感应强度传感器，在变压器绕组线圈的线圈层间设置有形变传感器，电流互感器、光学形变采集器、磁感应强度传感器和形变传感器形成的电
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力多维信号分别连接传送至一个信号采集诊断处理服务器。
[0005]方案进一步是：所述变压器绕组线圈包括内线圈和外线圈，外线圈围绕内线圈缠绕在内线圈外侧，内线圈模拟等效电力变压器的一次线圈，外线圈模拟等效电力变压器的二次线圈，内线圈和外线圈之间垫有绝缘隔离块模拟形成电力变压器一次线圈和二次线圈之间的间隙；所述框架包括在变压器绕组线圈上下的上压板和下压板，上压板和下压板通过锁紧件锁紧将变压器绕组线圈的内线圈和外线圈固定，在内线圈和外线圈的上下线圈之间模拟变压器绕组线圈缠绕工艺设置有绝缘垫片。
[0006]方案进一步是：所述形变光学信号采集器包括高速相机和激光测振仪，高速相机用以测量绕组的上下轴向形变过程，激光测振仪用以测量绕组的前后辐向形变过程，通过
高速相机和激光测振仪形成轴向形变过程和辐向形变过程的同步测量。
[0007]方案进一步是：所述形变传感器包括感应压力信号的压力传感器片和感应形变信号的应变传感器片，压力传感器片分布置于绕组线圈与绝缘垫片之间，应变传感器片通过绝缘胶贴附在绕组线圈导线上，压力传感器片和应变传感器片用于测量绕组形变过程中压力和应力的时空分布。
[0008]方案进一步是：所述磁感应强度传感器是多个高斯计，多个高斯计的探头分别置于内线圈和外线圈之间上下端部和线圈1/4高度、3/4高度以及中部，用以测量内线圈和外线圈间隙间随时间变化的辐向磁场强度和轴向磁场强度。
[0009]方案进一步是：在所述上压板上沿内线圈和外线圈之间的间隙间隔设置圆孔，高斯计的探头从圆孔伸进分别设置在内线圈和外线圈之间上下端部和线圈1/4高度、3/4高度以及中部。
[0010]方案进一步是：在所述变压器顶端之上还设置有获取变压器绕组等效模型上下振动信号的加速度测量探头。
[0011]方案进一步是：所述电流互感器采用的是罗戈夫斯基线圈电流互感器。
[0012]方案进一步是：诊断操作过程是：将内线圈和外线圈串联连接，首先将第二开关打开，将第一开关闭合，直流升压电源升压向高压储能电容充电至设定电压，然后将第一开关打开，将第二开关闭合，高压储能电容向变压器绕组释放冲击电流，信号采集诊断处理服务器获取电流互感器、光学形变采集器、磁感应强度传感器以及加速度测量探头的测量信号直至变压器绕组线圈冲击电流振荡结束。
[0013]本专利技术的有益效果是：本系统结合光学测量、电学测量和力学测量等多种测量手段，从电流、形变量时空分布、以及应力分布等多个维度理解绕组形变过程，为变压器抗短路能力分析提供有效的验证手段；系统利用模拟试验平台开展试验，根据测量结果验证理论计算模型，获得绕组形变特性以及机械薄弱点分布，为变压器抗短路能力分析提供参考。
[0014]下面结合附图和实施例对本专利技术作一详细描述。
附图说明
[0015]图1是本专利技术系统逻辑电路示意图；图2是本专利技术系统变压器绕组等效模型结构侧向示意图；图3是本专利技术系统变压器绕组等效模型结构顶部局部剖面示意图；图4是变压器绕组冲击电流振荡波形示意图；图5是变压器绕组随冲击电流振荡波形变量变化典型曲线示意图。
具体实施方式
[0016]一种变压器绕组大电流冲击形变过程模拟平台多维诊断系统，如图1、图2和图3所示，所述系统包括直流升压电源1和电力变压器绕组等效模型2，其中：由于是对变压器绕组受大电流冲击造成的形变过程进行模拟，因此，为了简化，本实施例所述电力变压器绕组等效模型2包括通过框架固定的无铁芯变压器绕组线圈，但绕组线圈的是按实际的电力变压器绕组工艺绕制，所述变压器绕组线圈包括内线圈201和外线圈202，外线圈围绕内线圈缠绕在内线圈外侧，内线圈模拟等效电力变压器的一次线圈，外线圈模拟等效电力变压器的
二次线圈，内线圈和外线圈之间垫有绝缘隔离块203模拟形成电力变压器一次线圈和二次线圈之间的间隙，即：内线圈201和外线圈202之间的间隙；所述框架包括在变压器绕组线圈上下的上压板204和下压板205，上压板和下压板通过锁紧件206锁紧将变压器绕组线圈的内线圈和外线圈固定，在内线圈和外线圈的上下线圈之间模拟变压器绕组线圈缠绕工艺设置有绝缘垫片207；所述直流升压电源1的直流输出通过第一开关3连接高压储能电容4，高压储能电容4的输出通过第二开关5经过一个可调电感6后连接所述变压器绕组线圈，高压储能电容4、可调电感6和变压器绕组线圈形成了变压器绕组线圈冲击电流振荡回路，可调电感用于对变压器绕组线圈冲击电流振荡幅值的调节，在高压储能电容与变压器绕组线圈连接回路中设置有电流互感器7，在变压器绕组线圈旁设置有形变光学信号采集器8，在变压器绕组线圈中设置有磁感应强度传感器9，在变压器绕组线圈的线圈层间设置有形变传感器10，电流互感器、光学形变采集器、磁感应强度传感器和形变传感器形成的电
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力多维信号分别连接传送至一个信号采集诊断处理服务器11。<本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.变压器绕组大电流冲击形变过程模拟平台多维诊断系统，包括直流升压电源和电力变压器绕组等效模型，其特征在于，所述电力变压器绕组等效模型包括通过框架固定的无铁芯变压器绕组线圈，所述直流升压电源的直流输出通过第一开关连接高压储能电容，高压储能电容的输出通过第二开关经过一个可调电感后连接所述变压器绕组线圈，高压储能电容、可调电感和变压器绕组线圈形成了变压器绕组线圈冲击电流振荡回路，可调电感用于对变压器绕组线圈冲击电流振荡幅值的调节，在高压储能电容与变压器绕组线圈连接回路中设置有电流互感器，在变压器绕组线圈旁设置有形变光学信号采集器，在变压器绕组线圈中设置有磁感应强度传感器，在变压器绕组线圈的线圈层间设置有形变传感器，电流互感器、光学形变采集器、磁感应强度传感器和形变传感器形成的电
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力多维信号分别连接传送至一个信号采集诊断处理服务器。2.根据权利要求1所述的多维诊断系统，其特征在于，所述变压器绕组线圈包括内线圈和外线圈，外线圈围绕内线圈缠绕在内线圈外侧，内线圈模拟等效电力变压器的一次线圈，外线圈模拟等效电力变压器的二次线圈，内线圈和外线圈之间垫有绝缘隔离块模拟形成电力变压器一次线圈和二次线圈之间的间隙；所述框架包括在变压器绕组线圈上下的上压板和下压板，上压板和下压板通过锁紧件锁紧将变压器绕组线圈的内线圈和外线圈固定，在内线圈和外线圈的上下线圈之间模拟变压器绕组线圈缠绕工艺设置有绝缘垫片。3.根据权利要求1或2所述的多维诊断系统，其特征在于，所述形变光学信号采集器包括高速相机和激光测振仪，高速相机用以测量绕组的上下轴向形变过程，激光测振仪用以测量绕组的前...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴兴旺，杨海涛，吴杰，胡啸宇，谢一鸣，张晨晨，丁国成，杨为，谢佳，黄伟民，尹睿涵，谢铖，吴昊，文韬，赵毅，靳铭凯，
申请(专利权)人：合肥工业大学，
类型：发明
国别省市：