一种响应信号测量系统的制作方法

1.本发明涉及电力检测技术领域，尤其涉及一种响应信号测量系统。


背景技术：

2.大型变压器作为特高压电网中的关键设备之一，肩负着整个电力系统电压和能量转换的重要作用。现阶段随着单台变压器容量的不断增大，大型变压器故障发生率逐年升高，已成为影响电力系统稳定运行的主要原因。
3.变压器绕组变形是指在机械力或电动力作用下，绕组的尺寸或形状发生了不可逆转的变化。如轴向或径向尺寸的变化、器身位移、绕组扭曲、鼓包和匝间短路等。在现有技术中，有团队开发出了基于脉冲耦合注入的在线脉冲频率响应法对变压器绕组机械状态进行诊断的系统，具体的如图1所示，变压器的高压母线外设置有套管，套管绝缘将绕组高压导体隔离，套管外末端位置安装电容耦合传感器；脉冲发生电路向信号注入保护电路传输高频脉冲信号，信号注入保护电路在接收高频脉冲信号后，向设置在变压器绕组激励端的套管上的电容耦合传感器传输监测信号，电容耦合传感器将监测信号耦合至套管内的变压器绕组中，变压器绕组接收到监测信号后，产生响应信号；将响应信号传输至设置在变压器绕组激励端的套管上的电容耦合传感器，之后响应信号经电容耦合传感器、电容风压器、高通滤波模块传输至信号处理系统，由信号处理系统进行根据响应信号生成所述变压器绕组的频率响应图谱，进而判断绕组变形故障类型和位置。
4.但是在上述方案中为了实现绕组响应信号的测量，需要将套管电容耦合传感器采集的信号引出。然而在变压器尤其是高电压等级的变压器的运行过程中，为了保证操作人员安全，通常需要比较长的信号引出线(至少数米)将套管电容耦合传感器连接至后端的数据处理系统。而电容耦合传感器上所需要采集的信号又恰好处于比较高的频带当中，在相对远的传输距离当中非常容易收到干扰抑制，进而影响对绕组响应信号的精确测量，以至于对变压器绕组的频率响应曲线评估造成误差。


技术实现要素：

5.本发明实施例提供一种响应信号测量系统，能有效降低现有响应信号采集过程中出现的干扰抑制。
6.本发明一实施例提供一种响应信号测量系统，包括：包括：电容耦合传感器、信号调理装置以及上位机；
7.所述电容耦合传感器设置在变压器绕组测量端套管上；
8.所述信号调理装置，包括：分压器、高通滤波模块、ad采样模块、无线传输模块以及电源模块；
9.所述分压器、高通滤波模块、ad采样模块以及所述无线传输模块依次连接，所述分压器还与所述电容耦合传感器连接；
10.所述电源模块分别与所述高通滤波模块、ad采样模块以及所述无线传输模块连
接，且所述电源模块与所述电容耦合传感器连接；
11.所述电源模块，用于接收由所述电容耦合传感器产生的工频电压；并对所述高通滤波模块、ad采样模块以及所述无线传输模块供电；
12.所述分压器，用于采集由所述变压器绕组产生的响应信号；
13.所述高通滤波模块，用于滤除所述响应信号中的工频电压获得第二响应信号；
14.所述ad采样模块，用于对所述第二响应信号进行采样，获得第一数字信号；
15.所述无线传输模块，用于将所述第一数字信号传输至上位机，以使所述上位机根据所述第一数字信号生成所述变压器绕组的频率响应图谱。
16.进一步的，还包括：隔离模块；所述隔离模块设置在所述电容耦合传感器与所述电源模块之间；所述隔离模块，用于隔离所述电容耦合传感器所产生的高电位。
17.进一步的，还包括：低通滤波模块；所述低通滤波模块设置在所述隔离模块与所述电源模块之间；所述低通滤波模块，用于滤除所述电容耦合传感器所产生高频分量。
18.进一步的，整流滤波模块；所述电容耦合传感器、隔离模块、低通滤波模块、整流滤波模块以及所述电源模块依次连接；所述整流滤波模块，用于将所述电容耦合传感器产生的工频电压转换为直流电压。
19.进一步的，所述电容耦合传感器，包括:相互连接的两个半圆环；每一所述半圆环至少由两层硅钢片层堆叠压接而成。
20.进一步的，每一所述半圆环的两端均设置有一硅钢衔接片，一半圆环的两个硅钢衔接片通过紧固件与另一半圆环的两个硅钢衔接片进行连接。
21.与现有技术相比，本发明实施例具有如下有益效果：
22.本发明在电容耦合传感器和作为数据处理中心的上位机之间设置了信号调理装置；信号调理装置采集电容耦合传感器的响应信号后，通过无线传输模块传输至上位机中，以使上位机生成变压器绕组的频率响应图谱，实现对变压器绕组的变形检测，在这一过程中作为数据处理系统的上位机所接收的响应信号是通过无线传输模块进行传输的，也就是说无需使用较长的信号引出线将电容耦合传感器连接至后端的数据处理系统，避免了信号在传输路径上受到干扰的情况，实现了对信号进行更精确的测量，其次采用无线方式传输数据也能够避免变压器与上位机直接性的电气连接，提高了安全性。此外，在本发明中将信号调理模块中的电源模块与电容耦合传感器连接，巧妙的利用了电容耦合传感器上的工频电压为信号调理模块进行供电，达到了自供电的效果。
附图说明
23.图1是现有技术中变压器绕组形变检测系统的示意图。
24.图2是本发明一实施例提供的响应信号测量系统的示意图。
25.图3是本发明一实施例提供的电容耦合传感器的示意图。
具体实施方式
26.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他
实施例，都属于本发明保护的范围。
27.首先需要说明的是，本发明所示的响应信号测量系统可应用在现有变压器绕组形变检测系统中变压器绕组的测量端；例如将图1中的电容分压器以及高通滤波模块去除替换为本发明的信号调理装置，然后将本发明所示的上位机作为图1所示的信号处理系统，即可形成一个改进后的变压器绕组变形检测系统。
28.如图2所示，本发明一实施例提供的一种响应信号测量系统，包括：电容耦合传感器、信号调理装置以及上位机；
29.所述电容耦合传感器设置在变压器绕组测量端套管上；
30.所述信号调理装置，包括：分压器、高通滤波模块、ad采样模块、无线传输模块以及电源模块；
31.所述分压器、高通滤波模块、ad采样模块以及所述无线传输模块依次连接，所述分压器还与所述电容耦合传感器连接；
32.所述电源模块分别与所述高通滤波模块、ad采样模块以及所述无线传输模块连接，且所述电源模块与所述电容耦合传感器连接；
33.所述电源模块，用于接收由所述电容耦合传感器产生的工频电压；并对所述高通滤波模块、ad采样模块以及所述无线传输模块供电；
34.所述分压器，用于采集由所述变压器绕组产生的响应信号；
35.所述高通滤波模块，用于滤除所述响应信号中的工频电压获得第二响应信号；
36.所述ad采样模块，用于对所述第二响应信号进行采样，获得第一数字信号；
37.所述无线传输模块，用于将所述第一数字信号传输至上位机，以使所述上位机根据所述第一数字信号生成所述变压器绕组的频率响应图谱。
38.在这一实施例中，信号调理装置采集电容耦合传感器的响应信号后，通过无线传输模块传输至上位机中，以使上位机生成变压器绕组的频率响应图谱，实现对变压器绕组的变形检测，在这一过程中作为数据处理系统的上位机所接收的响应信号是通过无线传输模块进行传输的，也就是说无需使用较长的信号引出线将电容耦合传感器连接至后端的数据处理系统，避免了信号在传输路径上受到干扰的情况，实现了对信号进行更精确的测量，其次采用无线方式传输数据也能够避免变压器与上位机直接性的电气连接，提高了安全性。此外，在本发明中将信号调理模块中的电源模块与电容耦合传感器连接，巧妙的利用了电容耦合传感器上的工频电压为信号调理模块进行供电，达到了自供电的效果；需要说明的是，上述分压器、高通滤波模块、ad采样模块以及电源模块均为现有的电路，其中对于电源模块仅将其电源输入端进行了改动，将其电源输入端与电容耦合传感器连接。
39.在一个优选的实施例中，响应信号测量系统还包括：隔离模块；所述隔离模块设置在所述电容耦合传感器与所述电源模块之间；所述隔离模块，用于隔离所述电容耦合传感器所产生的高电位。由于电容耦合传感器，输出的信号有可能绝对电位很高，而后端系统要正常工作，不能让高电位侵入到后端来，所以隔离模块起绝缘保护作用，需要说明的是隔离模块的具体电路结构也采用现有的电路结构。
40.在一个优选的实施例中，响应信号测量系统还包括：低通滤波模块；所述低通滤波模块设置在所述隔离模块与所述电源模块之间；所述低通滤波模块，用于滤除所述电容耦合传感器所产生高频分量。通过低通滤波模块滤除高频分量，从而提高供电波形的质量，需
要说明的是低通滤波模块的具体电路结构也采用现有的电路结构。
41.在一个优选的实施例中，响应信号测量系统还包括：整流滤波模块；所述电容耦合传感器、隔离模块、低通滤波模块、整流滤波模块以及所述电源模块依次连接；所述整流滤波模块，用于将所述电容耦合传感器产生的工频电压转换为直流电压。整流滤波模块将交流电压变直流电压，并稳住直流供电不发生畸变。
42.如图3所示，在一个优选的实施例中，上述电容耦合传感器包括第一半圆环1和第二半圆环2。第一半圆环1和第二半圆环2首尾衔接，组成本发明所述的电容耦合传感器。每一半圆环由至少两层硅钢片层堆叠压接而成，以图1所示为例，第一半圆环1中包含了第一硅钢片层11和第二硅钢片层12，同样第二半圆环2也包含两层硅钢片层，分为为第三硅钢片层21和第四硅钢片层22。采用多层(至少两层)硅钢片层堆叠压接而成，能够切断涡流回路，使涡流被限制在狭小的硅钢片层之间，也起到减小涡流的作用，在半圆环的厚度一定的情况下硅钢片层的层数越多，涡流抑制效果越好。需要说明的是每一半圆环中可以包含更多层的硅钢片层。
43.在一个优选的实施例中，每一所述半圆环的两端均设置有一硅钢衔接片，一半圆环的两个硅钢衔接片通过紧固件与另一半圆环的两个硅钢衔接片进行连接。具体的，如图3所示，第一半圆环1首尾设置有两个硅钢衔接片(可采用焊接的方式将两个硅钢衔接片焊接在第一半圆环的两端，也可以利用特定的模型进行浇筑使得第一半圆环与两个硅钢衔接片一体化成型)，分别为第一硅钢衔接片13和第二硅钢衔接片14；第二半圆环2首尾设置有两个硅钢衔接片，分别为第三硅钢衔接片23和第四硅钢衔接片24。每一硅钢衔接片上均设置有通孔，可以使用紧固件穿过两个半圆环对应的硅钢衔接片的通孔，将两个半圆环衔接在一起。例如：可以将一紧固件穿过第一硅钢衔接片13和第三硅钢衔接片23的通孔，将第一硅钢衔接片13与第三硅钢衔接片23衔接，然后将另一紧固件穿过第二硅钢衔接片14和第四硅钢衔接片24的通孔，将第二硅钢衔接片14与第四硅钢衔接片24衔接，从而使得第一半圆环1和第二半圆环2连接在一起。
44.以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。