变压器容量在线测量系统技术方案

本实用新型专利技术公开一种变压器容量在线测量系统，它包括用于采集变压器副边电压信号的电压互感器和用于采集变压器副边电流信号的电流互感器，电流互感器和电压互感器的输出同时接模拟信号调理电路，模拟信号调理电路的输出依次接模数转换电路和微控制器，微控制器的输出通过无线发送模块和无线接收模块接数据分析主机，数据分析主机的输出接显示装置。本实用新型专利技术克服了断电测量变压器容量的缺点，实现了变压器容量的在线测量。具有安全、可靠、电路结构简单、操作简单、结果显示明确的优点。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及电力设备参数测量系统，特别是涉及一种变压器容量在线测量系统。属于电力系统

技术介绍
变压器的主要作用是传输电能，其主要参数为额定容量，用以表征变压器传输电能的大小。供电部门综合考虑变压器的位置、负荷及正常过负荷能力、事故过负荷的承受能力和变压器的经济运行的要求，对变压器的容量进行选择。但目前市面上存在两种现象I)少数电力用户为了少交基本电费而更改配电变压器铭牌容量，将大容量改为小容量；2)个别变压器生产企业在变压器招投标中，出现以小容量、高损耗的配电变压器来冒充大容量、低损耗的配电变压器以达到盈利的目的。上述情况给个别企业带来一定的非法利润，对供电部门和电网造成了严重的负面影响。因此在电力设备参数测量领域非常需要一种高性能的变压器容量测量设备。变压器容量测量系统主要有安全、可靠、精确、不间断电网供电、操作简单、界面友好等性能要求与发展趋势。目前现有技术虽然已提出采用“短路阻抗法”进行安全、可靠、不间断电网供电(测量不需要断电)的变压器容量在线测量，但尚无相应电路系统结构实现该方法。此外目前已有变压器容量测量系统通常将变压器电流、电压数据采集模块与数据分析、计算模块设计在同一主板上，这导致电路结构复杂、操作不够方便、人机交互界面不够友好、显示结果不够明确等诸多不足。
技术实现思路
针对现有技术存在的上述不足，本技术的目的在于提出一种安全、可靠、电路结构简单、操作简单、结果显示明确的变压器容量在线测试系统。为了实现上述目的，本技术采用如下技术方案一种变压器容量在线测量系统，包括用于采集变压器副边电压信号的电压互感器和用于采集变压器副边电流信号的电流互感器，电流互感器和电压互感器的输出同时接模拟信号调理电路，模拟信号调理电路的输出依次接模数转换电路和微控制器，微控制器的输出通过无线发送模块和无线接收模块接数据分析主机，数据分析主机的输出接显示装置。所述无线发送模块设于接口板上，在接口板上还设有SD卡和USB接口；SD卡用于采集数据的存储；USB接口为预留的拓展接口。所述模拟信号调理电路、模数转换电路和微控制器构成主板的组成部分，主板中还包括用于给模拟信号调理电路、模数转换电路和微控制器供电的电源电路。本在线测量系统还包括按键板，所述按键板通过IXD显示器与主板连接。本专利技术数据分析主机采用短路阻抗法计算变压器容量，仅需利用变压器低压侧电压、电流信号，因此变压器数据采集器也仅需测量变压器低压侧电压、电流信号，避免了测量变压器高压侧信号，测量过程电网不需要断电。相比现有技术，本技术具有如下有益效果(I)克服了断电测量变压器容量的缺点，实现了变压器容量的在线测量，大大提高了在线检测技术的安全可靠性，进一步降低了在线检测技术的经济成本。(2)变压器数据采集和数据分析主机之间经过无线数传模块进行连接，该模块具有很强的抗干扰能力而且误码率很低，能自动过滤掉空中产生的噪音信号以及假数据，有很高的可靠性，具有高速无线通讯和大的数据缓冲区，外围电路少，体积小，重量轻。(3)变压器容量在线检测系统为便携式，由锂电池供电，可以方便地移动至被测变压器旁边实施数据采集。人机界面由按键板和IXD显示器构成，通过单片机软件设计能实现方便快捷的本地操作。(4)在线检测系统的数据分析主机拥有良好的人机交互界面，操作简单，结果显示明确。附图说明图I为变压器容量在线测量系统总体结构图。图2为变压器数据采集器硬件系统原理图。图3为在线检测系统工作过程意图。具体实施方式以下结合附图和具体实施方式对本技术作进一步详细说明。参见图1，一种变压器容量在线测量系统，包括变压器数据采集器和数据分析主机，变压器数据采集器和数据分析主机通过无线发送模块和无线接收模块并经通信串口结合组成在线监测系统；所述变压器数据采集器用于对变压器的电压、电流数据进行采集；所述数据分析主机用于接收到变压器数据后进行分析处理并将采集信号的波形、损耗和容量的计算结果在可视化界面上明确显示。图2为变压器数据采集器硬件系统原理图，所述变压器数据采集器包括电流互感器、电压互感器和电压钳，用于检测待测变压器副边电压、电流信号；主板，主要由模拟信号调理电路、模数转换电路(8通道16位同步采样ADC电路)、微控制器、电源电路四个电路模块构成，其中模拟信号调理电路、8通道16位同步采样ADC电路、微控制器依次顺序电连接，电源电路为以上三个电路模块提供工作电源；主板用于对采集到的电压、电流信号进行信号调理、模数变换等处理；其中微控制器型号为32bit ARM单片机 STM32F103ZE。接口板，主要由无线发送模块、SD卡、USB接口组成；无线发送模块用于在单片机控制下将采集的数据发送出去；SD卡用于采集数据的存储;USB接口是为了便于后期开发的预留接口 ；接口板用于将主板中采集的数据发送出去；其中无线发送模块型号为STR-30微功率无线发送模块；按键板和LCD显示器，用于构成上述变压器数据采集器的人机界面；所述按键板通过IXD显示器与主板连接；大容量锂电池，用于为主板和整个变压器数据采集器供电；电流互感器和电压互感器的输出同时接模拟信号调理电路，模拟信号调理电路的输出依次接模数转换电路和微控制器，微控制器的输出通过无线发送模块和无线接收模块接数据分析主机，数据分析主机的输出接显示装置。参见图3，该技术具体工作过程如下上述电流互感器、电压互感器将采集到的变压器电流、电压信号送往主板进行处理；主板进行信号调理、模数变化等处理后将信号送往具有无线数传功能的接口板进行数据发送，并且接口板可接收主机命令；按键板与带扫描功能的LCD显示屏相连，LCD显示屏与主板相连，实现变压器数据采集器快捷的本地操作。接口板中的无线发送模块连接数据采集器和数据分析主机之间的通讯，将数据采集器在线采集到的电压和电流数据送至数据分析主机串口。数据分析主机具体运行步骤为( I)程序开始运行时，对整体程序进行初始化，进行各模块相应参数的设置。(2)串口数据接收模块接收送达的数据。(3)经变压器参数设置模块、电参量分析模块及容量检测模块，应用短路阻抗法对接收的数据进行分析、处理和计算。(4)将(3)中采集信号的波形及容量的计算结果在可视化界面上明确显示，并可对采集的数据和计算结果实现保存和再次查询。容量检测计算具体方法为(I)根据变压器等效电路模型推导出不同连接方式的变压器的短路阻抗与变压器原、副边电压、电流之间的关系式。(2)根据变压器在正常运行情况下其负载发生变化时一次侧电压几乎保持不变的特性，利用理想交流恒压源信号代替待测变压器的一次侧电压信号。(3)对变压器数据采集器采集到的电压、电流信号与理想恒压源信号进行一定的数学运算，进一步线性拟合经过运算所获得的信号，可获得待测变压器的短路阻抗。(4)对(3)中得到的短路阻抗进行温度折算。(5)由(4)中折算出的短路阻抗计算待测变压器的真实容量。变压器容量的计算根据下式进行:sx = U2n *uk_zk.。最后说明的是，以上实施例仅用以说明本技术的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本技术进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本技术的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本技术技术方案的宗旨和范围，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种变压器容量在线测量系统，其特征在于：包括用于采集变压器副边电压信号的电压互感器和用于采集变压器副边电流信号的电流互感器，电流互感器和电压互感器的输出同时接模拟信号调理电路，模拟信号调理电路的输出依次接模数转换电路和微控制器，微控制器的输出通过无线发送模块和无线接收模块接数据分析主机，数据分析主机的输出接显示装置。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：胡国辉，赵轶，何为，杨翠，史航，龚迎昆，
申请(专利权)人：重庆市计量质量检测研究院，
类型：实用新型
国别省市：