1、北京波龍?zhí)煊羁萍加邢薰咀儔浩骼@組變形檢測儀器 產(chǎn)品資料TDT系列 變壓器繞組變形測試儀北京波龍?zhí)煊羁萍加邢薰疽?、產(chǎn)品介紹：用頻率響應(yīng)分析法（掃頻測量技術(shù)，簡稱SFRA）測量變壓器的繞組變形，國內(nèi)始于1994年，目前已有多年的使用經(jīng)驗(yàn)。實(shí)踐證明，該方法具有較高的檢測靈敏度和準(zhǔn)確性，能夠在變壓器不吊罩的條件下，方便地檢測出變壓器存在的繞組變形現(xiàn)象，符合現(xiàn)場使用的要求。TDT系列變壓器繞組變形測試儀，采用掃頻測量技術(shù)（簡稱SFRA），是由本公司負(fù)責(zé)開發(fā)研制的。經(jīng)過10多年的完善和發(fā)展，產(chǎn)品型號(hào)已由TDT1逐步升級(jí)到TDT7型。截止到2009年6月，TDT系列產(chǎn)品累計(jì)銷售250多臺(tái)（有18臺(tái)銷往香

2、港及臺(tái)灣地區(qū)），其中包括22個(gè)省電研院、21個(gè)主要的變壓器制造廠和100多個(gè)供電部門?，F(xiàn)行的DLT9112004電力變壓器繞組變形的頻率響應(yīng)分析法行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，也是由本公司高級(jí)工程師主筆起草的。TDT7型（分體結(jié)構(gòu)）：簡單實(shí)用靈便輕巧根據(jù)10多年來的現(xiàn)場應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)，我們于2010年推出新一代的TDT7產(chǎn)品。與國內(nèi)外的同類產(chǎn)品相比，在如下方面具有明顯的優(yōu)點(diǎn)，并且關(guān)鍵技術(shù)指標(biāo)（如中頻帶寬IFBandwidth）優(yōu)于美國Doble公司的M5300和M5400產(chǎn)品，例如：1. 操作簡單，測量迅速，采用標(biāo)準(zhǔn)測量方式時(shí)，測試變壓器繞組頻響特性的時(shí)間不超過2分鐘，是目前測試速度最快的產(chǎn)品；2. 增強(qiáng)型數(shù)字濾波技術(shù)

3、，濾波器帶寬僅為中心頻率的1%（國外產(chǎn)品為10%，國內(nèi)同類產(chǎn)品沒有考慮到該參數(shù)），可徹底消除現(xiàn)場同頻及工頻干擾信號(hào)的影響，進(jìn)一步保證測試數(shù)據(jù)的穩(wěn)定性和重復(fù)性；3. 實(shí)用化智能診斷功能，可對(duì)比曲線間的相關(guān)系數(shù)，通過“彩色編碼條”標(biāo)定出對(duì)比曲線間的差異程度，計(jì)算出相關(guān)系數(shù)和均方差值并自動(dòng)生成診斷結(jié)論和測試報(bào)告；4. 齊全的測試報(bào)告生成、打印、保存及圖譜插入功能，除提供標(biāo)準(zhǔn)格式的測試報(bào)告外，還具備圖譜插入到Word文檔及自動(dòng)生成Excel表格曲線等功能，方便報(bào)告的編寫；5. 全面兼容早期TDT1TDT6的測試數(shù)據(jù)，并具備調(diào)用其它同類產(chǎn)品測試數(shù)據(jù)的功能，提高了測試數(shù)據(jù)的共享性；6. 獨(dú)特自校驗(yàn)功能，可

4、避免因?qū)Ｓ脺y試線纜及儀器自身故障所導(dǎo)致的錯(cuò)誤判斷；7. 改進(jìn)型測試線纜及附件，提高了現(xiàn)場使用的可靠性和易用性。二、 基本原理用頻率響應(yīng)分析法（SFRA）檢測變壓器繞組變形，是通過檢測變壓器各個(gè)繞組的幅頻響應(yīng)特性，并對(duì)檢測結(jié)果進(jìn)行縱向或橫向比較，根據(jù)儀器所顯示的曲線相關(guān)系數(shù)R的大小，判斷變壓器可能發(fā)生的繞組變形。變壓器繞組的幅頻響應(yīng)特性采用掃頻檢測方式（SFRA）獲得，如下圖所示。連續(xù)改變外施正弦波激勵(lì)源Vs的頻率f(角頻率=2f)，測量在不同頻率下的響應(yīng)端電壓V2和激勵(lì)端電壓V1的信號(hào)幅值之比，獲得指定激勵(lì)端和響應(yīng)端情況下的繞組幅頻響應(yīng)特性。圖中：L、K及C分別代表繞組單位長度的分布電感、分布

5、電容及對(duì)地分布電容，V1、V2分別為等效網(wǎng)絡(luò)的激勵(lì)端電壓和響應(yīng)端電壓，Vs為正弦波激勵(lì)信號(hào)源電壓，Rs為信號(hào)源輸出阻抗，R為匹配電阻。測得的幅頻響應(yīng)特性曲線采用對(duì)數(shù)形式表示，即對(duì)電壓幅值之比進(jìn)行如下處理：H（f）=20LogV2(f)/V1(f)式中：H（f）為頻率f時(shí)傳遞函數(shù)的模H(j)；V2(f)和V1(f)為頻率為f時(shí)響應(yīng)端和激勵(lì)端電壓的峰值或有效值V2(j)和V1(j)。三、 關(guān)鍵技術(shù)1）抗工頻及高頻干擾信號(hào)的能力用頻率響應(yīng)分析法（SFRA）檢測變壓器繞組變形，關(guān)鍵是如何可靠的獲得變壓器各個(gè)繞組的幅頻響應(yīng)特性，保證測試結(jié)果的重復(fù)性和穩(wěn)定性。目前市場上常規(guī)的頻率響應(yīng)分析儀，主要應(yīng)用于電子

6、電路及元件的特性分析，通常是采用下圖所示的測量原理，即，在被測定物的一端加入正弦波掃描電壓源Vs，通過數(shù)字化記錄設(shè)備同時(shí)檢測不同掃描頻率下輸入、輸出端的電壓信號(hào)幅度和相位，并進(jìn)行相應(yīng)的處理，得到傳遞函數(shù)H(n)=20logVo(n)/Vi(n)。圖：常規(guī)頻率響應(yīng)分析儀的基本工作原理其中：a. 正弦波掃描振蕩器：用于輸出正弦波掃頻信號(hào)。DDS（直接數(shù)字合成）技術(shù)，是實(shí)現(xiàn)該功能的最佳方法，其輸出頻率的精度及穩(wěn)定性可保證在0.01%以內(nèi)。b. 數(shù)字傅里葉計(jì)算：用于獲得輸入、輸出信號(hào)在當(dāng)前掃描頻率下的幅度和相位。是否采用數(shù)字傅里葉計(jì)算，是決定儀器性能和檔次的重要指標(biāo)，如果儀器僅具備增益測定功能（幅頻測

7、量），而不具備相位測定（相頻測量）功能，則有可能采用的是較為簡單的“高頻檢波測試技術(shù)”，不具備數(shù)字化選頻濾波功能。頻率響應(yīng)分析儀能否適應(yīng)于變壓器繞組變形的現(xiàn)場測試，主要取決其抗干擾性能，具體來說就是數(shù)字濾波器的性能。在變壓器測試現(xiàn)場，由于變壓器的外形尺寸較大，測試回路中不可避免會(huì)接收到較強(qiáng)的工頻干擾和高頻干擾，特別是對(duì)于大型500kV變壓器，或者距離電臺(tái)發(fā)射天線較近的測試現(xiàn)場。如果測試儀器的抗干擾能力較差，則難以保證測試頻響曲線的穩(wěn)定性和重復(fù)性，無法對(duì)變壓器繞組變形作出準(zhǔn)確判斷，甚至造成誤判。盡管早在1994年開始研制TDT1型產(chǎn)品時(shí)，就采用了上述標(biāo)準(zhǔn)的頻率響應(yīng)測試原理，并通過數(shù)字傅里葉計(jì)算來

8、實(shí)現(xiàn)數(shù)字濾波功能。但隨著現(xiàn)場應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)的積累和測試技術(shù)的提高，后期推出的TDT2TDT6產(chǎn)品，均是圍繞著在保證測試速度的前提下，如何提高測試儀器的抗干擾能力這個(gè)最為關(guān)鍵問題，因?yàn)檫@是保證頻率響應(yīng)分析法能否可靠應(yīng)用于變壓器繞組變形診斷的基礎(chǔ)。近期推出的TDT7型繞組變形測試儀，則較好地解決了抗工頻及高頻干擾問題，例如數(shù)字濾波器帶寬僅為測量頻率的0.5%，若測試環(huán)境中存在較強(qiáng)的調(diào)幅廣播信號(hào)干擾（例如600kHz），則僅影響599601kHz范圍內(nèi)的數(shù)據(jù)曲線，受干擾帶寬為3kHz（僅造成12個(gè)干擾飛點(diǎn)），基本不影響頻響曲線的整體特性分析，而美國Doble公司的M5300，仍停留在10帶寬水平，此時(shí)對(duì)頻

9、響曲線的影響范圍為570630kHz，受干擾帶寬為60kHz（將造成多個(gè)干擾飛點(diǎn)），將明顯妨礙對(duì)頻響曲線的比較判斷。下圖是TDT7、TDT6、TDT5的抗干擾效果對(duì)比圖譜，測試條件是在檢測端V2施加500kHz的同頻干擾信號(hào)，干擾幅度為1V，超過該端的正常測量信號(hào)的水平（1mV1V）?？梢姡瑢?duì)于TDT7，500kHz同頻干擾僅在頻響曲線的500kHz位置產(chǎn)生1個(gè)“飛點(diǎn)”，而對(duì)于TDT6和早期的TDT5，對(duì)頻響曲線的影響程度稍大，但基本不影響曲線的比較判斷。 圖A：500kHz干擾對(duì)TDT7測試數(shù)據(jù)曲線的影響圖B：500kHz干擾對(duì)TDT6測試數(shù)據(jù)的影響 圖C：500kHz干擾對(duì)TDT5測試數(shù)據(jù)

10、的影響2）測試速度及測量附件的實(shí)用性如何在保證測試儀器的穩(wěn)定性及抗干擾能力的前提下，提高測試速度，又不降低掃描頻點(diǎn)數(shù)量，也是一個(gè)較為關(guān)鍵的技術(shù)問題。因?yàn)槭褂萌藛T通常希望在2個(gè)小時(shí)內(nèi)完成變壓器多個(gè)繞組的測試工作，若為3繞組變壓器，往往需要測量9次，若為確保數(shù)據(jù)的可信度，通常建議每個(gè)繞組測試2次，若每次的測試時(shí)間超過5分鐘，則很難在2個(gè)小時(shí)內(nèi)結(jié)束測量工作，勢必會(huì)影響該技術(shù)的現(xiàn)場實(shí)用效果。頻率響應(yīng)測量儀器通常是采用數(shù)字濾波來提高抗干擾性能，而提高數(shù)字濾波器的性能往往需要采用更為復(fù)雜的數(shù)學(xué)運(yùn)算，這勢必會(huì)降低測試速度，因此，提高測試速度和提高抗干擾性能，通常是一個(gè)需要權(quán)衡解決的問題。下表是TDT系列產(chǎn)品

11、10年來的發(fā)展歷程，可見，除了對(duì)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、測量范圍略做調(diào)整外，其它主要是圍繞著提高測量速度和增強(qiáng)干擾抑制能力這兩個(gè)方面。表中：測量速度，是指設(shè)置1000個(gè)掃描頻點(diǎn)的測量時(shí)間；干擾抑制是指選頻濾波器的中心頻帶寬度，越小則抗干擾能力就越強(qiáng)。表：TDT系列產(chǎn)品在測量速度及抗干擾能力方面的發(fā)展歷程型號(hào)TDT1TDT2TDT3TDT4TDT5TDT6TDT7推出時(shí)間1994199619982000200220062010結(jié)構(gòu)特征分體分體一體一體分體分體分體測量范圍10K-1M10K-1M1K-1M1K-1M1K-2M0.1K-2M0.1K-2M測量速度8分鐘7分鐘6分鐘5分鐘4分鐘3分鐘2分鐘干擾抑制1

12、0%8%5%3%2%1%0.5%3）測試數(shù)據(jù)診斷及數(shù)據(jù)的兼容性獲得變壓器繞組的頻率響應(yīng)曲線以后，如何提供簡單有效的數(shù)據(jù)診斷手段，便于幫助現(xiàn)場人員做出較為準(zhǔn)確的判斷，也是用頻率響應(yīng)分析法診斷變壓器繞組變形的重要技術(shù)內(nèi)容。頻率響應(yīng)分析法診斷變壓器繞組變形的主要原理，是建立在比較繞組頻率響應(yīng)特性變化基礎(chǔ)上的，即相當(dāng)于比較變壓器繞組的結(jié)構(gòu)特征“指紋”圖。如果在變壓器遭受突發(fā)短路沖擊后測得的各個(gè)繞組的頻率響應(yīng)特性與原始測試結(jié)果（或短路前的測量結(jié)果）一致，則表明該次短路故障沒有導(dǎo)致繞組變形，反之，則可根據(jù)其頻響特性的變化情況判斷出發(fā)生變形的繞組以及變形的嚴(yán)重程度。因?yàn)槔@組在受到不均勻的軸向和徑向電動(dòng)應(yīng)力作

13、應(yīng)時(shí)，可能導(dǎo)致的扭曲、鼓包和移位等變形現(xiàn)象必將使其餅間電容、對(duì)地電容等分布參數(shù)發(fā)生變化，從而改變繞組的頻率響應(yīng)特性。為便于比較繞組頻率響應(yīng)特性的變化情況，在TDT7測試儀中均引入了獨(dú)創(chuàng)的智能判斷功能，通過分段相關(guān)系數(shù)的比較，可以“彩虹條”的形式直觀地給出所比較頻響特性曲線間的相似程度、差異位置，自動(dòng)得到診斷結(jié)果。TDT7的分析界面如下圖所示，彩虹條越紅，表示曲線相似程度越差，需要重點(diǎn)進(jìn)行對(duì)比分析。當(dāng)頻響特性曲線的低頻段出現(xiàn)差異時(shí)，一般表明繞組整體結(jié)構(gòu)出現(xiàn)異常，可能會(huì)危及安全運(yùn)行，應(yīng)考慮采用其它的測量手段（如短路阻抗等）進(jìn)行分析；如果在中頻段和高頻段的頻響特性出現(xiàn)差異，則首先應(yīng)排除變壓器原始結(jié)構(gòu)

14、差異以及測試結(jié)果失真的可能性，然后再根據(jù)諧振峰變化的情況（如向左右方向移動(dòng)或諧振峰數(shù)目發(fā)生變化）以及發(fā)生變化的頻段具體做出判斷。此外，如何保證變壓器繞組頻率響應(yīng)特性測試數(shù)據(jù)的兼容和共享，便于相互調(diào)用了比較，是當(dāng)初制定DL/T911-2004電力行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的主要初衷。因此，在TDT7中，全部采用了符合DL/T911-2004標(biāo)準(zhǔn)的Excel數(shù)據(jù)格式，并且兼容早期TDT1TDT6的測試數(shù)據(jù)，這樣將有利于用戶掌握更多的變壓器頻響曲線特征信息，便于對(duì)測試數(shù)據(jù)進(jìn)行橫向比較（同類型比較）或縱向比較（與歷史數(shù)據(jù)比較），得到更加準(zhǔn)確可靠的診斷結(jié)果。4）技術(shù)規(guī)范1）結(jié)構(gòu)：1.1 TDT7采用輕便的分體式結(jié)構(gòu)，主機(jī)

15、重量4公斤，通過USB與筆記本電腦連接。2）性能：2.1工作電源：單相AC 90-265V，50/60Hz 。2.2掃頻信號(hào)源：a.通道數(shù)：1個(gè)。b.頻率范圍：100Hz2MHz（頻率精度為0.005%）c.電壓輸出：10V d.輸出阻抗: 502.3信號(hào)測量：a.測量通道：2個(gè)。b.測量頻率：100Hz2MHzc.輸入阻抗：50d.保護(hù)裝置：具備信號(hào)輸入保護(hù)裝置。2.4數(shù)據(jù)測量：a.測量方式：提供線性及對(duì)數(shù)兩種掃頻方式，并可任意設(shè)置掃頻范圍。b.頻率范圍：100Hz2MHz（可任意設(shè)置掃頻范圍，最多可分布2000個(gè)掃描頻點(diǎn)）c.動(dòng)態(tài)范圍：-120dB20dBc.準(zhǔn) 確 度：±0.5

16、 dBd.抗干擾性：數(shù)字濾波器帶寬(IF Bandwidth)為測量頻率的1%。注：IF Bandwidth 是描述儀器抗同頻干擾能力的重要指標(biāo)，對(duì)保證測試結(jié)果的穩(wěn)定性起到至關(guān)重要的作用。 2.5數(shù)據(jù)顯示：a.顯示方式：線性對(duì)數(shù)，幅頻曲線相頻曲線。b.頻率范圍：100Hz2MHz。c.智能判斷：按DL/T911-2004標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行智能診斷，顯示相關(guān)系數(shù)及均方差值。d.數(shù)據(jù)格式：Excel數(shù)據(jù)格式，兼容TDT1TDT6儀器的Dat數(shù)據(jù)格式。2.6適應(yīng)環(huán)境：溫度-40 55, 濕度10% 90%。2.7控制單元：a.微處理器：酷睿2代CPU。b.操作系統(tǒng)：Windows XP/2000。c.硬盤容量：120GB硬盤（帶2個(gè)USB接口）。d.顯示器：TVGA14.1彩色液晶顯示器（分辨率為1024×768）。3）附件：3.1提供改進(jìn)型15米長度的測試線纜、接線鉗2套。3.2 提供專用的校驗(yàn)單元，以便隨時(shí)檢查測試儀器及線纜狀態(tài)是否正常。3.3提供專用接地線1套，可有效防止因接地不良可能造成的測量失真問題。 3.4提供專用儀器箱1只，可防止長期運(yùn)輸過程中的振動(dòng)問題。5）產(chǎn)品特點(diǎn)TDT7型產(chǎn)品（右圖所示），其技術(shù)指標(biāo)符合DL/T911-2004電力變壓器繞組變形的頻率響應(yīng)分析法行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，且部分關(guān)鍵指標(biāo)（如抗干擾性能及掃頻范圍等）優(yōu)于國內(nèi)同類產(chǎn)品，現(xiàn)