变压器绕组变形检测仪TDT6

1、变压器绕组变形检测仪 -TDT7 产品资料北京波龙天宇科技有限公司2011年1月1日TDT系列 变压器绕组变形检测仪北京波龙天宇科技有限公司一、产品介绍：用频率响应分析法（扫频测量技术，简称SFRA）测量变压器的绕组变形，国内始于1994年，目前已有多年的使用经验。实践证明，该方法具有较高的检测灵敏度和准确性，能够在变压器不吊罩的条件下，方便地检测出变压器存在的绕组变形现象，符合现场使用的要求。TDT系列变压器绕组变形测试仪，采用扫频测量技术（简称SFRA），是由本公司负责开发研制的。经过10多年的完善和发展，产品型号已由TDT1逐步升级到TDT7型。截止到2009年6月，TDT系列产品累计销

2、售250多台（有18台销往香港及台湾地区），其中包括22个省电研院、21个主要的变压器制造厂和100多个供电部门。现行的DLT9112004电力变压器绕组变形的频率响应分析法行业标准，也是由本公司高级工程师主笔起草的。TDT7型（分体结构）：简单实用灵便轻巧根据10多年来的现场应用经验，我们于2010年推出新一代的TDT7产品。与国内外的同类产品相比，在如下方面具有明显的优点，并且关键技术指标（如中频带宽IFBandwidth）优于美国Doble公司的M5300和M5400产品，例如：1. 操作简单，测量迅速，采用标准测量方式时，测试变压器绕组频响特性的时间不超过2分钟，是目前测试速度最快的产

3、品；2. 增强型数字滤波技术，滤波器带宽仅为中心频率的1%（国外产品为10%，国内同类产品没有考虑到该参数），可彻底消除现场同频及工频干扰信号的影响，进一步保证测试数据的稳定性和重复性；3. 实用化智能诊断功能，可对比曲线间的相关系数，通过“彩色编码条”标定出对比曲线间的差异程度，计算出相关系数和均方差值并自动生成诊断结论和测试报告；4. 齐全的测试报告生成、打印、保存及图谱插入功能，除提供标准格式的测试报告外，还具备图谱插入到Word文档及自动生成Excel表格曲线等功能，方便报告的编写；5. 全面兼容早期TDT1TDT6的测试数据，并具备调用其它同类产品测试数据的功能，提高了测试数据的共享

4、性；6. 独特自校验功能，可避免因专用测试线缆及仪器自身故障所导致的错误判断；7. 改进型测试线缆及附件，提高了现场使用的可靠性和易用性。二、 基本原理用频率响应分析法（SFRA）检测变压器绕组变形，是通过检测变压器各个绕组的幅频响应特性，并对检测结果进行纵向或横向比较，根据仪器所显示的曲线相关系数R的大小，判断变压器可能发生的绕组变形。变压器绕组的幅频响应特性采用扫频检测方式（SFRA）获得，如下图所示。连续改变外施正弦波激励源Vs的频率f(角频率=2f)，测量在不同频率下的响应端电压V2和激励端电压V1的信号幅值之比，获得指定激励端和响应端情况下的绕组幅频响应特性。图中：L、K及C分别代表

5、绕组单位长度的分布电感、分布电容及对地分布电容，V1、V2分别为等效网络的激励端电压和响应端电压，Vs为正弦波激励信号源电压，Rs为信号源输出阻抗，R为匹配电阻。测得的幅频响应特性曲线采用对数形式表示，即对电压幅值之比进行如下处理：H（f）=20LogV2(f)/V1(f)式中：H（f）为频率f时传递函数的模H(j)；V2(f)和V1(f)为频率为f时响应端和激励端电压的峰值或有效值V2(j)和V1(j)。三、 关键技术1）抗工频及高频干扰信号的能力用频率响应分析法（SFRA）检测变压器绕组变形，关键是如何可靠的获得变压器各个绕组的幅频响应特性，保证测试结果的重复性和稳定性。目前市场上常规的频

6、率响应分析仪，主要应用于电子电路及元件的特性分析，通常是采用下图所示的测量原理，即，在被测定物的一端加入正弦波扫描电压源Vs，通过数字化记录设备同时检测不同扫描频率下输入、输出端的电压信号幅度和相位，并进行相应的处理，得到传递函数H(n)=20logVo(n)/Vi(n)。图：常规频率响应分析仪的基本工作原理其中：a. 正弦波扫描振荡器：用于输出正弦波扫频信号。DDS（直接数字合成）技术，是实现该功能的最佳方法，其输出频率的精度及稳定性可保证在0.01%以内。b. 数字傅里叶计算：用于获得输入、输出信号在当前扫描频率下的幅度和相位。是否采用数字傅里叶计算，是决定仪器性能和档次的重要指标，如果仪

7、器仅具备增益测定功能（幅频测量），而不具备相位测定（相频测量）功能，则有可能采用的是较为简单的“高频检波测试技术”，不具备数字化选频滤波功能。频率响应分析仪能否适应于变压器绕组变形的现场测试，主要取决其抗干扰性能，具体来说就是数字滤波器的性能。在变压器测试现场，由于变压器的外形尺寸较大，测试回路中不可避免会接收到较强的工频干扰和高频干扰，特别是对于大型500kV变压器，或者距离电台发射天线较近的测试现场。如果测试仪器的抗干扰能力较差，则难以保证测试频响曲线的稳定性和重复性，无法对变压器绕组变形作出准确判断，甚至造成误判。尽管早在1994年开始研制TDT1型产品时，就采用了上述标准的频率响应测试

8、原理，并通过数字傅里叶计算来实现数字滤波功能。但随着现场应用经验的积累和测试技术的提高，后期推出的TDT2TDT6产品，均是围绕着在保证测试速度的前提下，如何提高测试仪器的抗干扰能力这个最为关键问题，因为这是保证频率响应分析法能否可靠应用于变压器绕组变形诊断的基础。近期推出的TDT7型绕组变形测试仪，则较好地解决了抗工频及高频干扰问题，例如数字滤波器带宽仅为测量频率的0.5%，若测试环境中存在较强的调幅广播信号干扰（例如600kHz），则仅影响599601kHz范围内的数据曲线，受干扰带宽为3kHz（仅造成12个干扰飞点），基本不影响频响曲线的整体特性分析，而美国Doble公司的M5300，仍

9、停留在10带宽水平，此时对频响曲线的影响范围为570630kHz，受干扰带宽为60kHz（将造成多个干扰飞点），将明显妨碍对频响曲线的比较判断。下图是TDT7、TDT6、TDT5的抗干扰效果对比图谱，测试条件是在检测端V2施加500kHz的同频干扰信号，干扰幅度为1V，超过该端的正常测量信号的水平（1mV1V）。可见，对于TDT7，500kHz同频干扰仅在频响曲线的500kHz位置产生1个“飞点”，而对于TDT6和早期的TDT5，对频响曲线的影响程度稍大，但基本不影响曲线的比较判断。 图A：500kHz干扰对TDT7测试数据曲线的影响图B：500kHz干扰对TDT6测试数据的影响 图C：500

10、kHz干扰对TDT5测试数据的影响2）测试速度及测量附件的实用性如何在保证测试仪器的稳定性及抗干扰能力的前提下，提高测试速度，又不降低扫描频点数量，也是一个较为关键的技术问题。因为使用人员通常希望在2个小时内完成变压器多个绕组的测试工作，若为3绕组变压器，往往需要测量9次，若为确保数据的可信度，通常建议每个绕组测试2次，若每次的测试时间超过5分钟，则很难在2个小时内结束测量工作，势必会影响该技术的现场实用效果。频率响应测量仪器通常是采用数字滤波来提高抗干扰性能，而提高数字滤波器的性能往往需要采用更为复杂的数学运算，这势必会降低测试速度，因此，提高测试速度和提高抗干扰性能，通常是一个需要权衡解决

11、的问题。下表是TDT系列产品10年来的发展历程，可见，除了对系统结构、测量范围略做调整外，其它主要是围绕着提高测量速度和增强干扰抑制能力这两个方面。表中：测量速度，是指设置1000个扫描频点的测量时间；干扰抑制是指选频滤波器的中心频带宽度，越小则抗干扰能力就越强。表：TDT系列产品在测量速度及抗干扰能力方面的发展历程型号TDT1TDT2TDT3TDT4TDT5TDT6TDT7推出时间1994199619982000200220062010结构特征分体分体一体一体分体分体分体测量范围10K-1M10K-1M1K-1M1K-1M1K-2M0.1K-2M0.1K-2M测量速度8分钟7分钟6分钟5分钟

12、4分钟3分钟2分钟干扰抑制10%8%5%3%2%1%0.5%3）测试数据诊断及数据的兼容性获得变压器绕组的频率响应曲线以后，如何提供简单有效的数据诊断手段，便于帮助现场人员做出较为准确的判断，也是用频率响应分析法诊断变压器绕组变形的重要技术内容。频率响应分析法诊断变压器绕组变形的主要原理，是建立在比较绕组频率响应特性变化基础上的，即相当于比较变压器绕组的结构特征“指纹”图。如果在变压器遭受突发短路冲击后测得的各个绕组的频率响应特性与原始测试结果（或短路前的测量结果）一致，则表明该次短路故障没有导致绕组变形，反之，则可根据其频响特性的变化情况判断出发生变形的绕组以及变形的严重程度。因为绕组在受到

13、不均匀的轴向和径向电动应力作应时，可能导致的扭曲、鼓包和移位等变形现象必将使其饼间电容、对地电容等分布参数发生变化，从而改变绕组的频率响应特性。为便于比较绕组频率响应特性的变化情况，在TDT7测试仪中均引入了独创的智能判断功能，通过分段相关系数的比较，可以“彩虹条”的形式直观地给出所比较频响特性曲线间的相似程度、差异位置，自动得到诊断结果。TDT7的分析界面如下图所示，彩虹条越红，表示曲线相似程度越差，需要重点进行对比分析。当频响特性曲线的低频段出现差异时，一般表明绕组整体结构出现异常，可能会危及安全运行，应考虑采用其它的测量手段（如短路阻抗等）进行分析；如果在中频段和高频段的频响特性出现差异

14、，则首先应排除变压器原始结构差异以及测试结果失真的可能性，然后再根据谐振峰变化的情况（如向左右方向移动或谐振峰数目发生变化）以及发生变化的频段具体做出判断。此外，如何保证变压器绕组频率响应特性测试数据的兼容和共享，便于相互调用了比较，是当初制定DL/T911-2004电力行业标准的主要初衷。因此，在TDT7中，全部采用了符合DL/T911-2004标准的Excel数据格式，并且兼容早期TDT1TDT6的测试数据，这样将有利于用户掌握更多的变压器频响曲线特征信息，便于对测试数据进行横向比较（同类型比较）或纵向比较（与历史数据比较），得到更加准确可靠的诊断结果。4）技术规范1）结构：1.1 TDT

15、7采用轻便的分体式结构，主机重量4公斤，通过USB与笔记本电脑连接。2）性能：2.1工作电源：单相AC 90-265V，50/60Hz 。2.2扫频信号源：a.通道数：1个。b.频率范围：100Hz2MHz（频率精度为0.005%）c.电压输出：10V d.输出阻抗: 502.3信号测量：a.测量通道：2个。b.测量频率：100Hz2MHzc.输入阻抗：50d.保护装置：具备信号输入保护装置。2.4数据测量：a.测量方式：提供线性及对数两种扫频方式，并可任意设置扫频范围。b.频率范围：100Hz2MHz（可任意设置扫频范围，最多可分布2000个扫描频点）c.动态范围：-120dB20dBc.准

16、 确 度：±0.5 dBd.抗干扰性：数字滤波器带宽(IF Bandwidth)为测量频率的1%。注：IF Bandwidth 是描述仪器抗同频干扰能力的重要指标，对保证测试结果的稳定性起到至关重要的作用。 2.5数据显示：a.显示方式：线性对数，幅频曲线相频曲线。b.频率范围：100Hz2MHz。c.智能判断：按DL/T911-2004标准进行智能诊断，显示相关系数及均方差值。d.数据格式：Excel数据格式，兼容TDT1TDT6仪器的Dat数据格式。2.6适应环境：温度-40 55, 湿度10% 90%。2.7控制单元：a.微处理器：酷睿2代CPU。b.操作系统：Windows XP/2000。c.硬盘容量：120GB硬盘（带2个USB接口）。d.显示器：TVGA14.1彩色液晶显示器（分辨率为1024×768）。3）附件：3.1提供改进型15米长度的测试线缆、接线钳2套。3.2 提供专用的校验单元，以便随时检查测试仪器及线缆状态是否正常。3.3提供专用接地线1套，可有效防止因接地不良可能造成的测量失真问题。 3.4提供专用仪器箱1只，可防止长期运输过程中的振动问题。5）产品特点TDT7型产品（右图所示），其技术指标符合DL/T911-2004电力变压器绕组变形的频率响应分析法行业标准，且部分关键指标（如抗干扰性能及扫频范围等）优于国内同类产品，