专利名称：变压器动稳定状态参数测试仪及诊断软件的制作方法
1技术领域本项目属光机电一体化技术领域之电力系统信息化与自动化、数字化状态检测仪表和电力设备状态检修软件。
2003年通过甘肃省科学技术厅组织的科技成果鉴定.
2003年荣获国家科技部、财政部批准的技术创新基金立项证书。
国家电网公司正在组织起草低电压短路阻抗法标准，本项目研究出的检测与诊断方法，将被列入行业标准。
本项目由检测仪器和诊断软件两部分组成。检测仪器承担变压器的基本测试，用于准确测取变压器动稳定状态各项参数。诊断软件对于检测到的各种参数，参考变压器的初始状况和运行环境，依据相关标准，结合专家经验，进行综合分析，自动诊断出电力变压器承受短路电流冲击后，动稳定状态有无劣化(绕组变形，位移和铁心松动)趋势和劣化程度，并依此评估变压器运行可靠性，进而决断变压器是否需要芯体检修或更新，确保电力系统安全运行。
本项目的主要技术内容、特点如下1.1低电压法直接用现场市电(220V)或者更低的电压作为试验电源，测试诊断电力变压器动稳定状态(绕组变形、铁芯位移)程度。
1.2测量数据的准确性和复验性达到国标要求的±0.2级。
1.3测量仪器主要性能指标电压(真有效值)0.2级电流(真有效值)0.2级频率0.1级阻抗电压0.2级短路阻抗0.2级短路电抗0.2级漏电感0.2级损耗COSΦ≥0.5时，0.2级0.5＞COSΦ≥0.1时，0.5级0.1＞COSΦ≥0.02时，1.0级1.4诊断软件具有自动诊断功能本项目的研制成功，将解决多年来没有专用仪器在现场应用低电压阻抗法检测变压器动稳定状态参数的测试问题，同时使电力变压器检测诊断技术实现自动化与智能化，填补国内空白。
该项目已在国内推广应用，现已在20多个省市50多个供电部门和变压器制造厂使用(附件用户名单)已创造出可观的经济效益和社会效益。
背景技术：
电网是国家的经济命脉之一，电网中最重要最贵重的设备是大型电力变压器，确保电力变压器安全运行是电力设备管理工作的重中之重，为了减少电力变压器短路故障造成经济损失，避免供电电网重大停电事故，国家电力公司多次召开“全国预防变压器短路损坏事故专题工作会”，下文要求各变压器制造厂和使用单位积极开展变压器的状态检修工作，明确要求对110kV及以上电压等级变压器做短路阻抗检测，尽最大努力将变压器损坏事故率降到最低限度。
该产品研制前，国内外市场尚无检测变压器动稳定状态参数(含短路阻抗、短路电抗、漏电感)的专用检测设备。而传统检测方法烦琐、测量误差大、精度低、复验性差达不到0.2％国标要求等缺点。市场急需要研制出一套据有技术先进、自动化程度高、测量精度高、功能全、使用轻便的变压器动稳定状态检测检测仪及诊断软件。2001年甘肃省科学技术厅批准立项。
本产品在研发过程中，得到了国家电力公司、国家电科院、甘肃省电力公司、甘肃省科学技术厅，天水市科学技术局等单位领导和专家的大力支持，于2003年研制成功，2003年6月通过由甘肃省科学技术厅组织科技成果鉴定(鉴定证书号甘科鉴字第116号)。2003年荣获国家科技部、财政部技术创新基金(国科发计字375号)。已经申请列入《2004年度国家重点新产品计划(国科发计字140号)。
本产品的研制成功，填补了国内空白，解决了多年来没有专用仪器在现场应用低电压电抗法检测变压器动稳定状态参数的问题，为预防变压器短路损坏事故提供可靠、准确的分析诊断依据，达到降低变压器重大事故率、减少因电力事故造成的不良社会影响及经济损失，从而确保电力设备安全运行。

发明内容3.1充分运用先进的电子测量技术和微电脑数字处理技术，实现快速、准确的检测与数据自动处理，检测结果准确性和复验性完全达到国标要求±0.2％。克服传统测量仪表无法达标的技术难题。
3.2实现应用低电压法在现场准确检测诊断变压器动稳定状态参数的技术水平属国内先进水平。
3.3创新出一套先进、完整、可靠的检测与诊断方法，为检测诊断变压器绕组变形及铁芯位移提供了一项有效的测试手段，填补了国内空白。
3.4集成计算机硬件和软件技术，运用单片机控制模块，开发高级综合诊断软件，实现电力变压器数字化状态检测与智能化诊断，该项技术已经在国内普及推广，将有力地促进我国电力设备状态维修的发展，提升我国电力高压设备的检测、故障诊断及维修水平。
3.5该产品外形设计成便携式结构，配套有诊断软件，用于现场检测诊断。


下图结合附图和实施例对本项目进一步说明图1是本项目的电路原理2是本项目的诊断软件主程序流程3本项目的高级综合诊断软程序流程4本项目三个单相变压器组接线5本项目三个单相变压器组带互感器接线6本项目的检测被加压绕组为Y0接线的三相变压器的绕组参数，三相四线法接线图；图7本项目的检测被加压绕组为Y0接线的三相变压器的绕组参数，三相四线法带电流互感器接线图；图8本项目的检测被加压绕组为Y0接线的三相变压器的绕组分相参数。单相电源法(本图仅对应于测B相绕组参数)接线图；图9本项目的检测被加压绕组为Y0接线的三相变压器的绕组分相参数。带电流互感器的单相电源法(本图仅对应于测B相绕组参数)接线图；图10是本项目的检测被加压绕组为Y(或Δ)接线的三相变压器的绕组参数。三相三线法接线图；图11是本项目的检测被加压绕组为Y接线的三相变压器的绕组分相参数。单相电源法(本图仅对应于测BC两相绕组的复合参数)接线图；图12是本项目面板正视图。
4.1概述电网中运行的变压器，经常受到各种运行条件下的短路冲击。目前，有些国产大型变压器还达不到完全适应电网短路事故的要求，所以，由短路冲击造成的变压器故障时有发生。
为预防变压器短路损坏事故，国家电力公司颁发的589号文件《防止电力生产重大事故的二十五项重点要求》(以下简称《二十五项反措》)中第15.2.5条规定“对110KV及以上电压等级变压器在出厂和投产前应做低电压短路阻抗测试……以留原始记录”。第15.6条又规定“……变压器在遭受近区突发短路后，应作低电压短路阻抗测试……，并与原始记录比较，判断变压器无故障后，方可投运。”国标GB1094.5？985《电力变压器》中，不仅规定了短路试验方法，而且还规定了变压器经受短路电流冲击的判据，规定圆形同心式绕组的变压器在短路电流冲击前后电抗值的变化是否大于2％作为判断变压器的是否要求进行解体检查的依据。国际电工委员会在新标准IEC60076？2000中对使用电抗法判断变压器绕组位移、变形作了推荐和规范。由此可见，用低电压短路电抗法判断变压器受短路电流冲击后是否发生故障长期以来是在电力系统运行和维护中被认可的，并被各级电力管理部门列入相关规定的可靠方法。
4.2低电压短路电抗法原理变压器短路阻抗是当负载阻抗为零时变压器内部的等效阻抗。短路阻抗的电抗分量，一般可认为即是变压器绕组的漏电抗。绕组的漏电抗包含横向漏电抗和纵向漏电抗两部分，但无论是横向漏电抗还是纵向漏电抗，其电抗值都是由绕组的几何尺寸所决定的。
对一台变压器而言，当绕组变形、几何尺寸发生变化时，其短路电抗值也发生变化。如果运行中的变压器受到短路电流的冲击，为了检查其绕组是否变形，就可将变压器受短路冲击后的短路电抗值与变压器出厂时的短路电抗值进行比较，根据其变化程度判断变压器是否发生绕组、铁心变形、位移及其故障程度。因为短路阻抗值近似于短路电抗值，也可用短路阻抗法来判断。
4.3变压器动稳定状态参数测试仪基本工作原理(图1)被测电压U和电流I参数经过传感器(电压、电流互感器)隔离后，输入到后级测量电路(电压、电流和功率值测试)，测量电路输出的9路信号同时输入到数据采样保持电路，单片机控制保持电路将9路信号同时锁定，读取数据，进行运算、显示、打印输出，并通过RS232接口将数据传输到PC机进行诊断处理。各部分电路功能如下电压输入回路和电流输入回路采用了高精度零磁通互感器，其优点是精度高、线性好、体积小、电压测量范围达到30～500V，电流测量范围达到了0.03～60A。电压和电流真方均根值测量电路能在波形发生严重畸变情况下准确测量，可确保电压、电流基准量的高精度测量。低功率因数功率测量电路的设计借鉴了0.02级低功率计(进口仪表)测量原理，其测量值的准确性和稳定性属国内领先水平。数据采样保持电路能使电压、电流、功率信号同时采集并保存，可大大提高测量数据的离散性。数字电路与模拟电路相结合测试，提高了测试精度，达到智能化测试。
5传统测量方法技术缺陷分析
传统的方法检测变压器绕组有无变形时，需要在现场用多台仪表组合。即使采用低电压法仍需将电压表、电流表、频率表、低功率因数瓦特表、调压器等十多台仪表及设备组合成一个测试系统。缺点是5.1现场接线繁锁，工作量大；5.2检测高电压、大容量变压器绕组动稳定状态参数时的实际功率因数值很低(cosφ≥0.02)，目前国内生产低功率因数瓦特表只能做到cosφ≥0.1，现有的仪表难以胜任该项测试；5.3现场存在的电磁场干扰造成感应式仪表测量误差大；5.4试验时电流波形的严重畸变，再加上电网负荷的变动引起试验电源的电压的变化，电源频率也在±1％的范围内变动，使得仪表的读数不准；5.5测量时要求由人工做到瞬间同时准确读取十来台仪表数据，再进行换算，很难做到；5.6更难做到的是要求重复多次测量数据的分散性达到±0.2％；上述因素是造成最终测试结果的准确性和复验性达不到国标规定的±0.2％技术要求的主要原因，这是传统测量仪表的不足，是该项目要解决的主要技术难题。
6本项目在研制过程中，解决了几个关键性的技术难题6.1由于该项目是应用于现场检测，现场存在很强的电磁干扰，如何保证测量数据的准确性和可靠性是该项目的技术难题；6.2又由于该项目要求在低电压下测试，电压值低到多少伏还能保证测量数据的准确性，以前没有成熟的经验可供参考，专家们的意见也不一致，这又是个技术难题；6.3对检测出的数据要进行分析，比较，判断，需要有一套理论依据作基础，要有一套严格的检测方法作保证，这些都需要我们去研究、开发、总结经验，制定出一套完整的检测与诊断方法。
为克服传统测量仪表的不足，该项目研制在设计上应用先进的电子测量技术和微电脑数字处理技术，针对现场存在的上述各种不利因素，经过认真分析后，弄清原因，制定出相应解决方案。采用一体化设计，适用现场测验，接线简单、操作方便，提高工作效率；功率测量电路采用高精度时分割乘法，电压、电流测量电路采用真有效值测量，同时用软件进行补修校正，使测量准确性达到了国标中要求指标±0.2％，功率因数的测试范围达到了cosΦ≥0.02；测量仪器的结构部分采用双层屏敝，测量电路部分采用硬件屏敝屏与软件屏敝结合，大大提高了抗干扰性；测量数据是由微机控制将三个电压值、三个电流值、三个功率值同时锁定、读数，再进行数据处理，使测量数据的复验性完全达到了国标要求指标0.2级。又经过多次试验，反复改进，最终解决了这些关键性的技术问题。
7诊断软件的设计方案(图2)诊断软件的设计方案分为初级诊断和高级诊断，初级诊断的主要目的是能将检测仪器测取到的变压器动稳定状态相关参数，经过软件初步分析、比较、计算出误差值，再与相关标准值进行比对，诊断出初步结果值；高级诊断的主要目的是在初步诊断基础上，结合专家提出的诊断经验，总结实测事例的诊断经验，综合分析各种因素后，确切诊断变压器动稳定状态有无劣化和劣化程度，并评估变压器运行可靠性，提出可行的维护建议。
7.1初级诊断软件设计方案
7.1.1可建立每台被测变压器动稳定状态参数数据库；7.1.2可初步判断绕组变形及铁心位移程度；7.1.3具有打印检测报告功能；7.1.4具有查询功能；7.1.5兼容性运行于Windows98操作系统；具有远程通讯功能。
7.2高级诊断软件的设计方案7.2.1兼容性运行于Windows98/Windows Me/Windows2000操作系统；7.2.2全面建立变压器初始数据、测试数据、运行环境数据、突发事件数据、辅助数据、标准数据等数据库；7.2.3完善的各类数据储存、计算、比较、分析、查询功能；7.2.4较为先进的专家智能诊断功能，综合诊断出变压器绕组变形、铁芯位移程度；7.2.5变压器故障预警功能；7.2.6远程通讯、资源共享功能。
7.3初级诊断软件的设计7.3.1绕组参数的检测与诊断7.3.2三相法检测变压器绕组的三相阻抗电压值的平均值和分相的短路阻抗值。与变压器出厂时阻抗电压值(额定状态)进行对比，三相短路阻抗互比；7.3.3单相法分别检测变压器每一相绕组的阻抗电压、短路电抗、漏电感值，将三个单相数据进行互相对比，与原始值进行对比。
7.3.4绕组参数的诊断主要方法就是纵比和横比(被纵比和横比的数据应是同一台变压器的、同一对绕组的、在同一分接档位上的同一参数)；纵比同一参数的本次实测数据与原始数据和上次实测数据相比。不仅要判断其相对变化是否超过了规定，还应分析其变化的趋势。首次测试后，纵比时，Uk与铭牌值的比较应是必不可少的；横比同一台(组)变压器三相之间同一参数互相比较；纵比和横比的结果应对照分析、综合诊断，以纵比为基准，横比为辅助。
为实现上述诊断功能，须建立包括出厂试验值的原始资料数据库。
7.3.5判据(注意值)对于变压器承受短路电流冲击试验之后电抗值允许变化的范围在国际电工委员会标准IEC60076？2000和我国国标GB1094.5(报批稿)中都有明确而一致的规定。现场实测绕组四参数诊断变压器绕组动稳定状态国内外均已有相当的经验。在对运行中变压器动稳定状态检测诊断指导性法规出台之前，根据国标的相关规定和见诸于各种文献的有关介绍，结合实践收获提出如下参考性的判据，有助于现场的检测与诊断，同时有益于进一步积累经验。以下所提判据仅适用于容量2500kVA以上(即国标1094.5中所指II、III类)的电力变压器。2500kVA及以下的配电变压器可参照试行。其它种类的变压器如整流变压器、电炉变压器、阻抗电压小于3％的变压器……等应对具体情况另行确定。
纵比只要有一组数据大于2％时，应提请注意，建议采取技术措施只要有一组大于5％时，不应继续运行。
横比只要有一组数据大于2％时，应提请注意，建议采取技术措施大于5％时，不应继续运行。
7.4铁芯参数的检测与诊断7.4.1检测单相法检测低定电压(231V)下变压器铁芯的空载电流IOD和空载损耗POD、空载等值阻抗ZOD。
铁芯参数的诊断本检测的主要目的在于诊断变压器铁心有无松动、位移、(可能继发铁心多点接地、片间短路)等动稳定劣化。
测试空载电流和空载损耗可以诊断出压器绕组有无匝层间故障。但一旦发生匝层间短路，电力变压器的差动和重瓦斯保护会瞬时跳闸，将主变退出运行。则本检测实际上是在确定故障的性质。
7.4.2诊断纵比，其内涵和方法与绕组动稳定状态诊断的纵比相似。但铭牌值不可用。
横比，三相互比。实际上是按传统接线法(本仪器使用手册上有规范)所测得的数据互比，为简便。
令K1=2|Pab-Pbc|Pab+Pbc;]]>K2=PcaPab;]]>K3=PcaPbc.]]>7.5高级诊断软件的设计(图3)高级诊断软件将在初级诊断软件功能基础上得到全面提升，集中体现出变压器制造和使用领域技术专家们多年来积累的经验，依据IEC标准和国家标准为主要判据，针对变压器动稳定状态参数，综合变压器的初始状况、运行环境，自动进行比较、分析，自动诊断出电力变压器承受短路电流冲击后动稳定状态有无劣化(绕组变形，位移和铁心松动)趋势和劣化程度，并依此评估变压器运行可靠性，揭示故障原因判断变压器是否需要整体检修或更新和提出运行、维护或检修建议，以此确保电力系统安全运行。
高级诊断软件将具备数据的储存、更新、查询等全面的数据库管理功能，同时将充分考虑远程通讯、资源共享功能的设计，为下一步实现电力变压器的在线检测、监控仪表一体化，进具体而实现电力系统信息化提供技术支持。
8具体实施方式
8.1概述变压器是输、变、配电系统中最重要、最贵重的设备，变压器的安全运行是供电系统各级领导最为关注的头等大事，特别是超高压大容量变压器的安全运行更是重中之重。由于变压器受短路电流的冲击而损坏的事故率至今踞高不下，国家电力公司安运部要求各省市电力公司(局)开展对大中型电力变压器动稳定状态的跟踪检测，竭力降低变压器的短路事故。我厂在国电公司级科技专家指导下研制成功的《CD9882型变压器动稳定状态参数测试仪》应运而生，是电力部门实施变压器动稳定状态诊断的有力工具。
本仪器根据国标GB1094.5-《电力变压器·承受短路的能力》(报批稿)及国际电工委员会(IEC60076-52000)标准的有关规定，可在低电压下实测变压器阻抗电压、短路阻抗、短路电抗、漏电感、短路损耗、空载损耗、空载电流、空载等值阻抗等参数。用户可通过历次测得值的纵向比较和各单相之间的横向比较，诊断变压器承受短路电流冲击后的动稳定状态有无劣化(绕组变形、移位和铁芯松动、移位)趋势和劣化程度，并依此评估变压器运行可靠性，进而决断变压器是否需要芯体检修或更新，确保电力系统安全运行。
四年多来，本仪器在西安、沈阳、保定、长沙等变压器制造厂、研究所及甘肃、新疆、陕西、宁夏、江苏、湖南、河北、河南、山东、辽宁、吉林、山西、江苏、广东、广西等地的电力系统广泛试用，实测了10kV、35kV、110kV、220kV、330kV、500kV的变压器数百台次。均获得满意的效果，完全达到国标GB1094.5规定的“所有电抗测量达到的复验性应在±0.2％以内”的规定。并屡屡检出动稳定状态劣化的变压器，并通过芯体检查得到了验证和处理，避免了多起危害重大的突发事故的发生。
8.2测试项目及主要技术指标8.2.1可用三相法同时测取、并自动显示和记录以下十个量值(1)三相电压 Ua，Ub，Uc(2)三相电流 Ia，Ib，Ic(3)三相功率 Pa，Pb，Pc(4)电源频率 F8.2.2可自动计算后显示和记录以下量值(1)三相平均电压 Un(2)三相平均电流 In(3)三相的分相功率因数 COSΦa，COSΦb，COSΦc(4)三相总功率 ∑P8.2.3可用三相法测取、并能自动换算到额定或约定条件下进行显示和记录变压器的下列动稳定状态参数的各单相值和三相平均值或三相总和值。
(1)阻抗电压(等同于额定条件下的) Uk(％)(2)短路阻抗(等同于额定条件下的) Zk(Ω)(3)短路电抗(等同于额定条件下的) Xk(Ω)(4)漏电感(等同于额定条件下的)Lk(mH)(5)负载损耗(等同于额定条件下的) Pk(kW)(6)空载电流(约定条件下的)Ios(mA)(7)空载损耗(约定条件下的)Pos(W)(8)空载等值阻抗(约定条件下的)Zos(Ω)8.2.4可用单相法分别测取、换算、显示、记录变压器各单相的动稳定状态参数值，测试项目与8.2.3相同。
8.3量程范围8.3.1基本量程电压 50～500(V)频率 45～65(Hz)电流 0.006～60(A)功率因数 0.02～1.08.3.2扩充量程电压、电流可通过电压互感器(PT)和电流互感器(CT)扩充到所需的任意值，其它各量本仪器能按互感器的倍率自动地相应扩大。
8.3.3测量准确度(在标准条件下量程范围内)电压(真有效值)0.2级电流(真有效值)0.2级频率 0.1级阻抗电压 0.2级短路阻抗 0.2级短路电抗 0.2级漏电感 0.2级损耗COSΦ≥0.5时， 0.2级0.5＞COSΦ≥0.1时，0.5级0.1＞COSΦ≥0.02时， 1.0级功率因数同损耗8.3.4使用条件 环境温度0～40℃。周围无大量腐蚀性气体。
8.3.5外形尺寸 480×380×220(mm)。
8.3.6重量 仪器(包括附件)重约12kg。
8.4测试功能及主要特点8.4.1本仪器可用低电压(220V/380V)法在现场测取变压器阻抗电压Uk、短路阻抗Zk、短路电抗Xk、漏电感Lk等能灵敏反应绕组动稳定状态的参数、同时还能测取空载电流Ios、空载损耗Pos、空载等值阻抗Zos等能较灵敏反应铁芯动稳定状态的参数。
本仪器测试上述参数的准确度完全满足国家标准(GB)和国际电工委员会标准(IEC)对测试仪表精度的要求。
8.4.2本仪器兼有单相和三相测试功能，配有专用测试线，试验接线极为简单方便。
8.4.3本仪器测试量限宽，在保证8.3.3规定的准确度的前提下电流直接测试可大到60安，小到6毫安，基本满足直接用市电(220V/380V)测取各电压等级、各种容量和接线方式的电力变压器动稳定状态参数的需要。
8.4.4本仪器能高精度地测量电压、电流、功率、功率因数、频率值。而且能在试验电源波形发生严重畸变的条件下实测电压和电流真有效值，可在现场作为高等级多功能指示仪表使用或作为标准表校验现场指示仪表。
8.4.5本仪器可经电压互感器和电流互感器扩大量程后用于在额定条件下进行各种电力变压器的空载试验和负载试验。
8.4.6本仪器采用电子技术，中文功能菜单，键盘操作，多个电量同时采样，自动进行数据处理，并能进行初步诊断，测试和诊断结果直接在液晶屏幕上显示，亦可实时打印。整个测试过程简捷明快。
8.4.7本仪器配有RS232接口和通讯软件，可将测试结果输给上位机。建立数据库进行查询、综合分析、诊断和生成规范的试验报告。
8.4.8本仪器采用全铝合金机箱，一体化设计，体积小、重量轻，便于携带。
8.5面板各部分功能8.5.1面板上共有14个触摸键。其中10个是复用键。
包括数字键11个0～9；·(小数点)。
功能键13个打印、锁存、返回、↑(光标上移)、↓(光标下移)、确认、设置实时测量、铁芯、三相绕组、单相绕组、日期、复位8.5.2输入、输出接线端电流接线端11个设有三相的6A和60A量程输入接线端、0.6A和0.06A单相(A相)输入接线端各一个和三相电流输出接线端。
电压接线端4个设有三相电压接线端及一个零线(N)接线端。
8.5.3打印机一台。
8.5.4通讯接口一个。
8.5.5显示屏一面。8.5.6显示屏亮度调节端一个。
8.5.7电源开关一个。
8.5.8供电电源插座一个。
9参数设置与选择9.1初始化电源开关拨到ON位置，电源接通，测试仪进入初始化状态，屏幕显示出仪器型号、名称、生产厂家及联系电话。
9.2功能选择在初始化状态，按任意一键，屏幕显示中文主菜单。
有四项测量功能可选实测 测取并在A屏上显示8.2.1中的10个量值，在B屏上显示8.2.2中的6个计算后的量值。
铁芯 测取并显示出表征变压器铁芯动稳定状态参数的4个量值。
三相绕组 测取并显示出用三相法检测三相变压器绕组动稳定状态参数的9个量值。
单相绕组 根据参数BY的选择，实现如下两对象的对应功能之一9.2.1测取并显示出用单相法检查三相变压器各单相绕组动稳定状态参数的5个量值。
9.2.2测取并显示出单相变压器绕组动稳定状态参数的8个量值。
选择方法有两种。一种是直接按仪器面板上的功能键，仪器进入相应的该功能状态；另一种是使用光标上移“↑”或下移“↓”键，移动屏幕上的光标，选定功能项后，再按“确认”键，仪器进入相应的功能状态。
进入测量状态后，若屏幕右上角显示锁定字符“HOLD”，按一次“锁存”键，字符“HOLD”消失，仪器开始测量。
进行变压器动稳定状态测试尚须进行9.3和9.4要求的参数设置和参数选择。
本手册8.4.4规定的各项测量和校验均可直接在“实时测量”功能下进行。
9.3参数设置直接按″设置″键，屏幕出现参数设置(SETUP)界面，即可进行如下九项参数设置；被加电压绕组的分接档位KG被短接绕组的分接档位KD被试绕组对在该分接档位的阻抗电压铭牌值Uke ％被加电压绕组在该分接档位的标称电压值UelkV变压器容量Sn kVA测试时的变压器上层油温Tm ℃测试电压约定值Uset V电压互感器(PT)变比电流互感器(CT)变比操作方法是在屏幕上用光标键上移“↑”或下移“↓”，选定要设置的某个参数项后，按“确认”键，该项原有的参数消失，再按数字键(0～9)，重新输入参数，确认所输参数准确无误后，按“确认”键，所输参数保存下来。若数据输错，需要更改，再按一次“确认”键，原有的参数自动消失，再输入新数据，按“确认”键，保存新数据。该项参数输入完毕后，若还需要更改其它参数，使用光标键选定要更改的参数项，操作过程与上述过程相同。参数输入完毕后，按“返回”键，程序返回到原来的功能状态。
9.4参数选择参数设置之后，再按一次“设置”键，屏幕出现参数选择(SELECT)界面，便可进行参数选择。
在其它状态下，连续按两次“设置”键，屏幕也会出现参数选择(SELECT)界面，即可进行以下七项参数选择变压器型式BY1(单相)/3(三相)变压器被试绕组对HML高对中(H-M)、或高对低(H-L)或中对低(M-L)绕组测试相别Nr三相(OABC/ABC)、或单相(A0/B0/C0)或相间(AB/BC/CA)铁芯测试相别Nta-bc/b-ca/c-ab、a-b/b-c/c-a、a-x/b-y/c-z变压器线圈材质系数Rs铜材系数为235；铝材系数为225归算温度Cn75℃、或80℃、或95℃、或100℃、或120℃、或145℃、或170℃本次测试仪器的电流档位Icw60A档、或6A档、或0.6A档或0.06A档60A/6A/0.6A/0.06A)操作方法是在屏幕上使用光标键上移“↑”或下移“↓”，选定要更改的某个参数项后，连续按“确认”键，该参数项的可选量循环显示，选定所需的量后，停止按“确认”键，参数选择完毕。若还需要改选其它的某项参数，继续用光标键选准要改写的某项参数项，操作过程与上述过程相同。参数选择完毕后，按“返回”键，程序返回到原来的功能状态。
9.5日期时间设置方法先按“日期”键，屏幕显示当前的年、月、日、时、分、秒。
若需更改日期、时间参数，再按“设置”键，即可进行年、月、日、时、分、秒的重新设置。设置方法与9.3参数设置方法相同。设置完毕，按“返回”键，程序返回到原功能。
注意选择或设置的所有参数必须与实际情况一一对应。
10测试操作10.1操作须知10.1.1仪器带电前，要求本仪器外壳必须接地良好(本仪器后侧面设有接地端)。
10.1.2操作步骤经检查确认所有接线无误后，先接通仪器的工作电源AC220V，开机预热15分钟，方可接通试验电源，开始进行测试；待测试完毕后，必须先切断试验电源，然后再关闭仪器工作电源。否则可能会损坏仪器。
10.1.3在测试过程中，若仪器键盘失控(按键不起作用)，按下“复位”键，仪器重新进入初始化(初始化过程见9.1节)。或者先切断试验电源后，关机后重新开机，仪器自动进入初始化。
10.1.4现场测试，应注意以下两点(1)测试前必须估算试验电流Is所需的电源容量Ss，并核对现场供电电源的额定容量SH和额定电流IH。
(2)测试回路要设有限流保护装置，若被测变压器内部存在短路故障，接通电源时限流保护装置应能够迅即动作，切断电源。
注意核对供电电源的保护(含熔丝)定值。任何时候决不允许顶掉变电所的所用电源。
10.2基本参数实测按仪器上的“实测”键，进入基本参数(见8.2.1和8.2.2)实测。
进行基本参数实测前，先检查接线，并且必须满足以下规定10.2.1进行电流测试前，应先估算出被测电流值是否超出60A。若超出，需要接电流互感器后进行测试，同时应根据实际接入的电流互感器变比(K)值更改仪器参数设置项中的CT值。若没有超出60A，可直接进行测试。此时，应将CT值设置为1。本仪器面板上设有60A和6A两组三相电流接线端，0.6A和0.06A单相电流接线端各一个(A相)，要求面板上实际使用的接线端与仪器参数设置项(60A/6A/0.6A/0.06A)中的参数一致。若测试电流值难以估算，首先接入60A档，并根据试测值决定是否需要更换，试测值小于6A时，应更换至6A档进行测试；单相测试时的试测值小于0.6A(或0.06A)时，应更换至0.6A(或0.06A)档的接线端进行实测。
10.2.2电压量程在500V以下，不需用PT时，应先将电压互感器(PT)值设置为1，当需要扩充电压量程时，先将变比(K)合适的电压互感器接入，并将仪器上的PT值设置为K。
10.2.3单相(含相间)测试为提高测试的复验性，单相测试必须接在本仪器的A相上进行。无论测试变压器的A相、B相、C相(设置测试相Nr或Nt时应对应地设置成A0、B0、C0、……)，在仪器上的接线始终要求从电流的A相输入端接电源，并从电流的A相输出端接被试品；电压接到仪器上的电压输出端A相和零线N(即Ua、N端)之间。
10.3铁芯动稳定状态参数(以下简称铁芯参数)测试按仪器上的“铁芯”键，进入铁芯参数测试。
进行铁芯参数测试前，检查接线必须满足10.2节的要求，还要对变压器的组合型式BY(三相或单相)、变压器单台额定容量(Sn)、变压器加电压侧绕组标称电压(Ue)、测试电压约定值(低定电压)、测试相别Nt等进行设置和选择(详见附录1)或核实。
变压器铁芯参数测试的接线与变压器单相空载试验的接线原理上相同。
10.4绕组动稳定状态参数(以下简称绕组参数)测试按仪器上的“绕组”键，进入绕组参数测试。
进行绕组参数测试前，检查接线，必须满足10.2节的要求，还要对变压器的组合型式BY(三相或单相)、变压器的单台额定容量Sn、变压器被加压绕组的标称电压值Ue、测试时的变压器上层油温Tm、变压器的归算温度Cn、试验变压器材质系数Rs、变压器被测绕组对HML、测试时被加压绕组的分接档位KG和被短接绕组的分接档位KD、测试相别Nr等参数进行设置和选择(详见附录1)，或核实。
变压器的绕组参数测试的接线原理与变压器负载试验的接线相同。
11绕组参数的测试与诊断11.1测试和诊断的程序11.1.1基本测试三相变压器绕组参数的基本测试用三相法进行。
三相变压器组绕组参数的基本测试分别对各台单相变压器用单相法进行。
基本测试的项目则按绕组(对)数而有如下起码要求。
11.1.1.1两绕组(即一个绕组对)的变压器至少应进行以下两次测试
(1)在高压绕组的额定档加压，短接低压绕组。
(2)在高压绕组的最高电压档加压，短接低压绕组。
11.1.1.2三绕组(即三个绕组对)的变压器至少应进行以下三次测试(1)在高压绕组的额定档加压，短接中压绕组(若中压绕组有分接开关，应在额定档位短接)，低压绕组开路。
(2)在高压绕组的最高电压档加压，短接中压绕组(若中压绕组有分接开关，应在最高电压档位短接)，低压绕组开路。
(3)在高压绕组的额定档加压，短接低压绕组。中压绕组开路。
11.1.1.3N绕组(即N·(N-1)/2个绕组对)的变压器至少应先进行以下N次测试。即在额定档，高压绕组对其它绕组各测试一次；带分接开关的绕组在最高电压档须至少再进行一次测试特别说明变压器铭牌上若标注有某个拟加压绕组最高电压档位对其它某一个绕组的阻抗电压值，或这个阻抗电压值已有初始值时，该对绕组在额定电压档的测试可省略不作，仅作最高电压档位下的测试。总的目的在于应让所有的绕组的所有匝都被检测到。
11.1.2初步诊断基本测试各项目全部完成后，若仪器显示屏上出现OK，表示绕组动稳定状态无异常发现。本台变压器本次绕组参数测试到此结束。若显示屏上显示“WARN”一般应对出现异常的项目进行1-2次复测，以确认或排除偶然因素。确认测试结果可信后，对三相变压器组进行综合的分析和诊断。对三相变压器则应进行后续测试后作综合分析和诊断。
11.1.3后续测试在基本测试中，对于三相变压器，只要有一项测试结果异常，还必须进行后续的单相测试。
后续测试项目均用单相法进行，至少应包括(1)异常绕组对的绕组单相参数测试。
(2)与异常绕组对相关的绕组对的绕组单相参数测试。
11.1.4综合分析和诊断全部测试(含三相变压器异常时的后续测试)完成后，应进行综合分析。综合分析最重要的方法是将历次的实测结果对应地进行纵向比较，将每次的实测结果进行三相彼此间的横向比较，还要尽可能地结合运行情况和其它测试结果进行。之后，应给出明确的诊断结论，并提出对运行、检测或检修的建议。
11.2测试接线11.2.1一般性要求测试绕组参数的接线在原理上相同于变压器负载试验。即被试绕组对的一侧加试验电压，另一侧短接。一般情况下，试验电压加在在高压(H)或中压(M)侧，短接中压(M)或低压(L)侧。
具体接线因电力变压器分三相变压器和三相变压器组(即由三个独立的单相变压器组合而成)而稍有不同；其中，三相变压器又视被加压绕组中性点有无套管引出而有所不同。但都得遵从以下基本要求(1)当试验电流估算值Is＜6A时，电源直接接入仪器的电流6A输入端；当6A＜Is＜60A时，电源直接接入仪器的电流60A输入端；当试验电流估算值Is＞60A时，应根据Is的估算值选择变比合适的电流互感器，将互感器的次级电流接入仪器的电流6A输入端。
(2)使用本仪器进行单相(含相间)测试时，无论测试哪一相或哪二相，都必须接入仪器A相的UA、IA和N端进行测试，并注意根据电流IS的大小选用A相的6A或60A电流输入端。
11.2.2由三个单相变压器组合而成的三相变压器组用单相法对每一台单相变压器单独进行测试。接线参照图4所示(本图仅对应于测B相变压器)。
当电流估算值Is大于60A时，则应通过电流互感器(CT)接入本仪器的6A(无论测变压器哪一相，都用仪器的A相)档。接线参照图5(本图仅对应于测B相变压器)。
11.2.3被加电压绕组中性点有套管引出的三相变压器(如高、中压绕组为Y0接线的)。
11.2.3.1三相测试用三相四线(OABC)法。接线见图6所示；当电流估算值Is大于60A时，则应通过电流互感器(CT)接入本仪器的6A档。接线见图7所示；11.2.3.2单相测试依次直接测A0、B0、C0的绕组参数。接线参照图8(本图仅对应于测BO)所示；当电流估算值＞60A时，应用电流互感器扩大量程，接线参照图9(本图仅对应于测BO)；11.2.4被加电压绕组中性点无套管引出的三相变压器(如高、中压绕组为Y、Δ接线的)11.2.4.1三相测试用三相三线(ABC)法。接线见图10所示；实际上，于被测变压器的被加压绕组中性点无套管引出，图10和图6相比，少了一根0N连线和0相接地改在N接地。
当电流估算值Is大于60A时，则应通过电流互感器(CT)接入本仪器的6A档。接线参照图7和图10进行。
11.2.4.2单相测试依次测AB、BC、CA(因此也常被称为相间测试)的绕组参数。接线参照图11(本图仅对于测BC)所示当电流估算值Is＞60A时，应用电流互感器扩大量程，接线参照图8和图11进行。
11.3测试方法和测试结果正确完成所有接线并经检查无误后，打开仪器电源开关，接通仪器电源。
11.3.1参数设置及选择在每一次实际测取数据前，都必须对输入仪器的下述参数进行重新设置和选择(含核对和更改)。选择或设置的参数必须与实际情况和测试对象一一对应。
11.3.1.1对以下八项参数进行核对或重新设置(准确键入相应的数字)被试绕组对在该分接档位下的阻抗电压铭牌值Uke％被加电压绕组的分接档位KG[若无分接或该档位下无铭牌值，键入“0”]被短接绕组的分接档位KD被加压侧绕组在该分接档位时的标称电压值UekV变压器容量SnkVA测试时的变压器上层油温Tm℃
电压互感器(PT)变比电流互感器(CT)变比11.3.1.2对以下六项参数进行核对或重新选择变压器的型式BY单相或三相变压器被试绕组对(HML)高对中或高对低或中对低(H-M/H-L/M-L)测试相别Nb三相或单相或相间(OABC/ABC/A0/B0/C0/AB/BC/CA)变压器线圈材质系数(Rs)铜材系数为235；铝材系数为225归算标准温度Cn充油电力变压器设为75仪器电流档位Icw60A档或6A档(60A/6A)11.3.2测取数据经检查接线和参数设置选择正确无误后，接通试验电源。按“三相绕组”键，或“单相绕组”键，也可在主菜单中选准项后，按“确认”键，测试开始，测试值在显示屏上连续更新显示，待测试值稳定(通常接通测试电源约10秒钟)后，按“锁定”键，即可得到测试数据。
11.3.3显示和打印测试结果11.3.3.1单相变压器绕组参数测试，显示和打印出的数据包括BY1(单相变压器)Sn被试变压器容量(kVA)Nr测试相别；KG被加电压绕组的分接档位；KD被短接绕组的分接档位；UH被加电压绕组在该分接档位的标称电压值(kV)；Us测试电压的真有效值(V)；Is测试电流的真有效值(Is)；Pks 实测的功率(W)Uke 阻抗电压的铭牌值(％)；Uk本次实测的阻抗电压值(％)；ΔUk Uk与Uke的相对偏差(％)；Zk本次实测的短路阻抗值(Ω)；Xk本次实测的短路电抗值(Ω)；Lk本次实测的漏电感值(mH)；Rs材质系数；CT电流互感器的变比值(如为直接测试该值应为1.000)；Cn归算温度；Tm试验时的变压器上层油温。
11.3.3.2三相变压器绕组参数基本测试，显示和打印出的数据包括BY3(三相变压器)Sn被试变压器容量(kVA)Nr测试相别；HML 被测绕组对；KG被加电压绕组的分接档位；KD被短接绕组的分接档位；
UH 变压器被加电压绕组在该分接档位的标称电压；Us 测试时所加三相电压真有效值的平均值；Is 三相测试电流真有效值的平均值；Pks 实测的总功率(W)Uke 阻抗电压的铭牌值(％)；Uk 次实测的阻抗电压值(％)；ΔUkUk与Uke(％)的相对偏差(％)；Zka、Zkb、Zkc A相、B相、C相的短路阻抗(Ω)；ΔZmax 各单相短路阻抗值的最大互差(最大值减最小值的差除以最小值)；Rs 材质系数；CT 电流互感器的变比值(如为直接测试该值应为1.000)；Cn 归算温度；Tm 试验时的变压器上层油温。
11.3.3.3三相变压器绕组参数后续的单相测试，显示和打印出的数据包括Nr 测试相别；BY 3(三相变压器中)Sn 被测变压器容量(kVA)HML 被测绕组对；KG 被加电压绕组的分接档位；KD 被短接绕组的分接档位；Ue 被加电压绕组在该分接档位时的标称电压(kV)；Us 测试时所加电压的真有效值(V)；Is 测试电流的真有效值(A)；Xka(Xkb、Xkc) 被测相的短路电抗值(Ω)；Lka(Lkb、Lkc) 被测相的漏电感值(mH)；CT 外附电流互感器的变比值(如为直接测试该值应为1.000)。
注由于显示的数据项目多，单屏无法完全显示，故采用双屏显示方式。用户可通过按“↑”或“↓”键进行翻页查看。
11.4初步诊断11.4.1在显示出的基本测试结果(见11.3.3)中，若ΔUk(三相变压器组的单相变压器依次为ΔUka、ΔUkb、ΔUkc；三相变压器还有ΔZmax)均小于2％，仪器屏幕右上角将出现字符“OK”。表示被测变压器的这一绕组对在这一档位无异常。
按3.1.1的要求(两绕组变压器测二次，三绕组变压器测三次，……)测试完毕，均无异常发现，即可判定本变压器绕组动稳定状态正常！基本测试项目完成后初步诊断，是由本仪器就测试结果自动进行的。
11.4.2若被测变压器的某一绕组对在某一档位的ΔUk或ΔZmax中出现一个及以上大于2％，屏幕右上角将出现字符“WARN”。对三相变压器还应当进行后续的单相测试。
提示出现异常应该先检查所有选择和设置的参数是否完全正确，接线是否完全按照本手册的要求，尤其是短接是否合乎要求。若确认无误，对上述超过警戒值的项目应重新进行1～2次复试，若各对应测试值的相互偏差在±2‰以内，则表明测试结果是正常可信的。
11.5综合分析11.5.1有关法规的相关规定和专家权威的建议(1)国家标准(GB1094.5)和国际电工委员会标准(IEC)规定用电抗值的变化是否超标来判断变压器承受短路电流冲击试验后是否有移位或变形。
(2)国家电力公司规定用低电压短路阻抗值有无明显变化判断运行中变压器遭受突发短路后有无故障。
(3)阻抗电压(Uk)也是反映绕组结构的重要参数，是制造厂在出厂前经试验后打印在每一台变压器铭牌上的主要的标志性技术参数。
(4)从理论上讲，两绕组间的漏电感(Lk)是两绕组间相对位置的直接函数，有变压器专家在发表的有关文献上和演讲中认为检测漏电感对于诊断绕组有无位移、变形是最直接、最有效的。
由于能反应变压器绕组动稳定状态的上述四个参数(Uk、Zk、Xk、Lk)均为变压器各绕组对中两绕组之间相对几何位置的函数，又有不同的物理含义，因此，综合分析这些参数的变化，对于确定变压器有无缺陷、缺陷的严重程度和部位是有益的。
11.5.2历次测试数据的纵向比较由于比较绕组动稳定状态参数历次测试数据的相对变化(纵比)是诊断变压器承受短路电流冲击后绕组动稳定状态有无劣化、最直观的技术手段。因此，以下两点是非常重要的。
(1)建立每台变压器动稳定状态参数的原始资料档案和汇总历次测试结果的数据库，其中尤其重要的是出厂前和投运前的两次实测数据。
(2)在现场时间允许的条件下尽可能完整地测取变压器动稳定状态参数的全部数据(包含用三相法和单相法)。至少第一次测试动稳定状态参数应当完整的测取该变压器的每个绕组对在额定档和最高电压档的单相和三相的动稳定状态参数。
11.5.3注意(1)某一绕组对之间的上述四参数的异常，如果确系某一绕组的变形或移位所引起，必然会引起相关的其它绕组对上述四参数的异常变化。因此，测试发现异常时应进一步检测相关绕组对的参数，以有利于确诊是哪一侧哪一相绕组发生了位移或变形。
(2)变压器绕组发生变形和位移在多数情况下三相是不一致的，因此，比较有异常的绕组对的各单相之间的动稳定状态参数(横比)对于确定故障相是有意义的，但更直接的是纵比。而上述四参数对反映变压器绕组动稳定状态的劣化在方向上是相同的，基本同步变化的。
11.5.4偶然性影响因素由于绕组动稳定状态参数的判据仅为百分位数，而对仪表测试精度的要求在千分位数，因此即使接线完全正确，参数的设置和选择也完全正确，下列五个因素仍然可能使测试结果的准确性和可信性受到影响。
(1)电网电压的闪变和短时突显性谐波。
(2)三相测试时电源三相电压相角和幅值不均衡，造成中性点电位漂移。
(3)短接线的短接良好与否。包括短接线的截面积太小或连接处接触不紧密。
(4)仪表未定期校验。
(5)测试回路和被测变压器有不明缺陷。
11.6判据与对策(建议)11.6.1单相参数纵比变压器的任一绕组对的任一分接档位的任一单相的绕组参数(三相变压器含Xk、Lk；单相变压器含Uk、Zk、Xk、Lk)。与原始数据或上次测得的数据相差(纵差)大于2％，即应视为绕组动稳定有异常。
应采取相应的技术措施。如加强检测，限制外部短路发生的可能性、短路电流的大小和持续时间，在适当时间安排芯体检查；若上述参数的纵差大于5％，即可判定变压器有严重缺陷，不应继续加入电网运行。
11.6.2单相参数横比只要变压器的某一绕组对的某一分接档位的三个单相绕组参数彼此之间的比，有一组(Xk、Lk)相差大于2％或5％时，可同11.6.1对待。
11.6.3三相变压器绕组的三相参数纵比三相变压器某一绕组对的某一分接档位的阻抗电压(Uk)与原始数据或上次测得的数据相差大于2％时，均应对该绕组对和与该绕组对相关的绕组对进行单相测试，以便进一步的确诊。不排除铭牌值不正确的可能性。
需要指出被加压绕组中性点无套管引出的绕组对的三相测试数据，可靠性相对较差，必须更重视对单相测试数据的处理和分析。如前所述，被加压绕组中性点无套管引出的绕组对的单相测试数据实际上是相间测试数据，因此必须先将其分解成真单相数据后进行综合分析与诊断。
本仪器配有功能齐全的软件，可在上位机中进行完整的数据处理、综合分析和状态诊断。并生成规范的试验报告。
需要说明负载损耗Pk对于诊断绕组动稳定状态有辅助的参考作用，而企图得到准确的负载损耗值，必须对绕组直阻进行温度换算，为此需输入各绕组的直流电阻和测试时的温度。可利用本仪器所配的诊断软件，在上位机完成此功能。
权利要求
1.符合《CD9882型变压器动稳定状态参数测试仪操作手册》中规定的测试方法和诊断软件。
2.《CD9882型变压器动稳定状态参数测试仪》的电路原理图和单片机程序。
全文摘要
变压器动稳定状态参数测试仪及诊断软件属光机电一体化技术领域之电力系统信息与自动化、数字化状态检测仪表和电力设备状态检修软件。该产品由测试仪和诊断软件组成，传统的测试方法存在缺点是操作烦琐、抗干扰性差，测量数据重复性差、误差大、不具有自动诊断功能；该产品研制出一套使用轻便、精度高、功能全并具备有自动检测变压器动稳定状态及系统诊断软件。创新点是用低电压电抗法在现场诊断电力变压器绕组变形、铁心松动的变化程度，创立了一套完整高效的检测与诊断方法，检测精度达0.2级。技术属国内领先，填补国内空白。用于电力、铁路、石油、冶金等行业电力变压器的检测与维修。
文档编号G01R29/00GK1811474SQ20041005483
公开日2006年8月2日 申请日期2004年7月25日 优先权日2004年7月25日
发明者邬伟民, 王登科, 王永宏, 王登第, 任天宝 申请人:天水长城电力仪器设备厂