УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИСПЫТАНИЯ ТРАНСФОРМАТОРА И СПОСОБ ИСПЫТАНИЯ ТРАНСФОРМАТОРА
DEVICE FOR TESTING TRANSFORMER AND METHOD OF TESTING TRANSFORMER

Область техники, к которой относится настоящее изобретение
Настоящее изобретение относится к устройству для испытания трансформатора, а также к способу испытания трансформаторов. В частности, настоящее изобретение относится к таким устройствам и способам, которые обеспечивают возможность испытания трехфазного трансформатора.
Предшествующий уровень техники настоящего изобретения
Трансформаторы используются в качестве неотъемлемой части систем электроснабжения. Трансформаторы могут использоваться для преобразования напряжения с изменением его первого значения на стороне высокого напряжения на второе значение, которое меньше первого, на стороне низкого напряжения.
Определение свойств трансформатора путем его тестирования, в ходе которого посредством измерения устанавливаются значения одного или нескольких характеристических переменных величин трансформатора, необходимо, например, для того, чтобы удостовериться в его эксплуатационной надежности или управляемости, или по каким-либо иным причинам. К примерам таких испытаний трансформатора относится определение статического сопротивления, определение динамического сопротивления, определение коэффициента трансформации и/или определение сопротивления току утечки или индуктивности рассеяния трансформатора. В случае измерения статического сопротивления на обмотку трансформатора может быть подан постоянный ток, и может быть измерено напряжение. В случае измерения динамического сопротивления коэффициент трансформации трансформатора может изменяться с использованием переключателя отводов во время измерения. Может быть зафиксировано и измерено напряжение, сила тока и/или сопротивление. К примеру, выводы о состоянии переключателя отводов могут быть сделаны по профилю измеренных параметров.
Устройство для испытания трансформатора может быть выполнено с возможностью выполнения измерений на трехфазном трансформаторе. Для обеспечения гибкости при проведении разных измерений обычно используются монтажные схемы перераспределения, что увеличивает затраты труда и времени на тестирование трансформатора. В альтернативном варианте устройство для испытания трансформатора может быть объединено с внешним блоком, который подключается между устройством для испытания трансформатора и испытуемым трансформатором. Однако это влечет за собой риск неправильного соединения между собой устройства для испытания трансформатора и внешнего блока, и аналогичным образом приводит к увеличению затрат труда и времени.
Краткое раскрытие настоящего изобретения
Существует потребность в устройствах и способах, с помощью которых можно было бы эффективно и гибко тестировать трансформаторы. В частности, существует потребность в устройствах и способах, которые позволили бы тестировать трехфазные трансформаторы, и которые обеспечивали бы дополнительную гибкость в отношении выдачи тестовых сигналов.
Примеры осуществления настоящего изобретения описывают устройство для испытания трансформатора и способ испытания трансформатора; при этом в дополнение к множеству источников генерирования тестовых сигналов устройство для испытания трансформатора также содержит переключающую матрицу, Переключающая матрица может быть настроена на селективное объединение множества источников.
Устройство для испытания трансформатора обеспечивает возможность последовательного соединения множества источников для выдачи тестового сигнала с повышенной амплитудой напряжения на одну из фаз трансформатора. Устройство для испытания трансформатора обеспечивает возможность параллельного соединения множества источников для выдачи тестового сигнала с повышенной амплитудой тока на одну из фаз трансформатора.
Такое устройство для испытания трансформатора позволяет добиться повышенной гибкости в ходе проведения испытания, так как тестовые сигналы из разных источников могут быть привязаны к множеству выводов разными способами. Можно выполнить селективное повышение тестового сигнала, по меньшей мере, для одной из фаз путем комбинирования множества источников, если это требуется, например, для обеспечения заданной точности измерения.
Устройство для испытания трансформатора согласно одному из примеров осуществления настоящего изобретения содержит выводы для разъемного подключения устройства для испытания трансформатора к множеству фаз трансформатора. Устройство для испытания трансформатора содержит множество источников; при этом каждый источник из указанного множества источников выполнен с возможностью в каждом отдельном случае генерирования тестового сигнала. Устройство для испытания трансформатора содержит переключающую матрицу, подключенную между множеством источников и выводами.
Переключающая матрица может быть настроена на соединение множества источников по последовательной схеме.
Переключающая матрица может быть настроена на соединение множества источников по параллельной схеме.
Переключающая матрица может содержать множество регулируемых переключателей. В состав регулируемых переключателей может входить одно или множество реле. В состав регулируемых переключателей может входить один или множество транзисторов большой мощности.
Устройство для испытания трансформатора может содержать блок управления, управляющий переключающей матрицей, который подключен, по меньшей мере, к одному регулируемому переключателю переключающей матрицы.
Устройство для испытания трансформатора может содержать корпус, в котором размещается множество источников и переключающая матрица.
Блок управления может быть выполнен с возможностью настройки переключающей матрицы таким образом, чтобы в первом состоянии переключающей матрицы каждый вывод из числа множества выводов был электрически связан только с одним соответствующим источником, и чтобы во втором состоянии переключающей матрицы, по меньшей мере, один вывод из числа множества выводов принимал тестовый сигнал, сгенерированный, по меньшей мере, двумя разными источниками.
Блок управления может быть выполнен с возможностью настройки переключающей матрицы в зависимости от входных данных, поступающих на пользовательский интерфейс.
Пользовательский интерфейс может быть выполнен с возможностью выбора между одновременным тестированием трех фаз трансформатора и тестированием только одной фазы трансформатора.
Каждый источник из числа множества источников может быть выполнен с возможностью функционирования в качестве источника напряжения.
Каждый источник из числа множества источников может быть выполнен с возможностью функционирования в качестве источника тока.
Каждый источник из числа множества источников может быть настроен таким образом, чтобы он мог функционировать на выбор, или в качестве источника напряжения, или в качестве источника тока.
Источники могут быть выполнены с возможностью генерирования тестового сигнала, который представляет собой сигнал переменного тока.
Источники могут быть выполнены с возможностью генерирования тестового сигнала, который представляет собой сигнал постоянного тока или сигнал напряжения постоянного тока.
Устройство для испытания трансформатора может содержать, по меньшей мере, один регулируемый переключатель для замыкания накоротко, по меньшей мере, одной из фаз трансформатора на стороне высокого напряжения или на стороне низкого напряжения. Регулируемый переключатель может быть интегрирован в переключающую матрицу.
Устройство для испытания трансформатора может содержать, по меньшей мере, три взаимно разных источника. Устройство для испытания трансформатора может содержать всего три взаимно разных источника для обеспечения возможности взаимно независимого тестирования всех фаз трехфазного трансформатора.
Устройство для испытания трансформатора может быть выполнено с возможностью подключения к стороне высокого напряжения трансформатора для выдачи, по меньшей мере, одного тестового сигнала, по меньшей мере, на одну из фаз.
Устройство для испытания трансформатора может быть выполнено с возможностью подключения к стороне низкого напряжения трансформатора для выдачи тестового сигнала, по меньшей мере, на одну из фаз.
Переключающая матрица может быть выполнена с возможностью подключения источников на выбор, или к стороне высокого напряжения, или к стороне низкого напряжения трансформатора без использования монтажной схемы перераспределения между устройством для испытания трансформатора и трансформатором.
Устройство для испытания трансформатора может содержать, по меньшей мере, один измерительный блок для регистрации отклика трансформатора на тест. Устройство для испытания трансформатора может содержать множество измерительных блоков для регистрации отклика множества фаз трансформатора на тест.
Система согласно одному из примеров осуществления настоящего изобретения включает в себя трансформатор с множеством фаз и устройство для испытания трансформатора согласно одному из примеров осуществления настоящего изобретения, которое подключено с возможностью отсоединения к множеству фаз трансформатора через выводы.
Трансформатором может служить трехфазный трансформатор.
Устройство для испытания трансформатора может быть подключено к стороне высокого напряжения трансформатора.
Устройство для испытания трансформатора может быть подключено к стороне низкого напряжения трансформатора.
Способ испытания трансформатора с множеством фаз выполняется согласно одному из примеров осуществления настоящего изобретения с использованием устройства для испытания трансформатора, снабженного выводами для разъемного подключения устройства для испытания трансформатора к испытуемому трансформатору. Этот способ предусматривает в каждом отдельном случае настройку множества источников устройства для испытания трансформатора на генерирование тестового сигнала. Описываемый способ предусматривает настройку переключающей матрицы устройства для испытания трансформатора на установление гальванической связи, по меньшей мере, между одним выводом устройства для испытания трансформатора и одним или множеством источников на выбор.
Описываемый способ может выполняться с использованием устройства или системы для испытания трансформатора согласно одному из примеров осуществления настоящего изобретения.
В этом способе переключающая матрица может быть настроена на соединение множества источников по последовательной схеме.
В этом способе переключающая матрица может быть настроена на соединение множества источников по параллельной схеме.
В этом способе устройство для испытания трансформатора может содержать корпус, в котором размещается множество источников и переключающая матрица.
В этом способе блок управления устройства для испытания трансформатора может настроить переключающую матрицу таким образом, чтобы в первом состоянии переключающей матрицы каждый вывод из числа множества выводов был электрически связан только с одним соответствующим источником, и чтобы во втором состоянии переключающей матрицы, по меньшей мере, один вывод из числа множества выводов принимал тестовый сигнал, сгенерированный, по меньшей мере, двумя разными источниками.
В этом способе блок управления может настраивать переключающую матрицу в зависимости от входных данных, поступающих на пользовательский интерфейс.
В этом способе вводимые пользователем данные, по которым осуществляется выбор между одновременным тестированием трех фаз трансформатора и тестированием только одной фазы трансформатора, могут поступать на пользовательский интерфейс.
В этом способе каждый источник из числа множества источников может функционировать в качестве источника напряжения.
В этом способе каждый источник из числа множества источников может функционировать в качестве источника тока.
В этом способе каждый источник из числа множества источников может быть настроен таким образом, чтобы он мог функционировать на выбор, или в качестве источника напряжения, или в качестве источника тока.
Описываемый способ может предусматривать закорачивание, по меньшей мере, одной из фаз трансформатора на стороне высокого напряжения или на стороне низкого напряжения с помощью регулируемого переключателя устройства для испытания трансформатора. Регулируемый переключатель может быть интегрирован в переключающую матрицу.
В этом способе устройство для испытания трансформатора может содержать, по меньшей мере, три взаимно разных источника. Устройство для испытания трансформатора может содержать всего три взаимно разных источника для обеспечения возможности взаимно независимого тестирования всех фаз трехфазного трансформатора.
В этом способе устройство для испытания трансформатора может быть подключено к стороне высокого напряжения трансформатора.
В этом способе устройство для испытания трансформатора может быть подключено к стороне низкого напряжения трансформатора.
Описываемый способ может предусматривать регистрацию отклика трансформатора, по меньшей мере, на один тест измерительным блоком устройства для испытания трансформатора.
Описываемый способ может предусматривать регистрацию отклика множества фаз трансформатора множеством измерительных блоков устройства для испытания трансформатора.
В устройствах, системах и способах испытания трансформатора согласно примерам осуществления настоящего изобретения множество источников могут быть объединены друг с другом без использования отдельного блока, который должен быть предусмотрен для этой цели между устройством для испытания трансформатора и испытуемым трансформатором.
С помощью устройств, систем и способов испытания трансформатора согласно вариантам осуществления настоящего изобретения можно добиться разных эффектов. Продолжительность испытания может быть сокращена. В частности, может быть достигнута определенная гибкость без установки дополнительных монтажных схем перераспределения.
На практике используются трансформаторы самых разных конфигураций. Соответственно, свойства трансформаторов тоже отличаются разнообразием. Устройства, системы и способы испытания трансформатора согласно вариантам осуществления настоящего изобретения обеспечивают возможность тестирования разнообразных трансформаторов самых разных конфигураций.
Устройства, системы и способы испытания трансформатора согласно вариантам осуществления настоящего изобретения позволяют повысить точность определения значений характеристических переменных величин за счет соответствующим образом корректируемых измерительных токов и/или измерительных напряжений.
Устройства, системы и способы испытания трансформатора согласно вариантам осуществления настоящего изобретения позволяют в еще большей степени автоматизировать процесс испытаний трансформатора.
Краткое описание фигур
Настоящее изобретение подробнее описано ниже на примере предпочтительных вариантов его осуществления в привязке к прилагаемым чертежам, на которых одинаковые элементы обозначены одинаковыми номерами позиций, при этом:
На фиг. 1 показано устройство для испытания трансформатора согласно одному из примеров осуществления настоящего изобретения.
На фиг. 2 показана система, содержащая устройство для испытания трансформатора согласно одному из примеров осуществления настоящего изобретения.
На фиг. 3 показано устройство для испытания трансформатора согласно еще одному из примеров осуществления настоящего изобретения.
На фиг. 4 показано устройство для испытания трансформатора согласно еще одному из примеров осуществления настоящего изобретения.
На фиг. 5 показано устройство для испытания трансформатора согласно еще одному из примеров осуществления настоящего изобретения.
На фиг. 6 показана система, содержащая устройство для испытания трансформатора согласно еще одному из примеров осуществления настоящего изобретения.
На фиг. 7 представлена блок-схема способа согласно одному из примеров осуществления настоящего изобретения.
На фиг. 8 представлена блок-схема способа согласно еще одному из примеров осуществления настоящего изобретения.
Подробное раскрытие настоящего изобретения
Настоящее изобретение подробнее описано ниже на примере предпочтительных вариантов его осуществления в привязке к прилагаемым чертежам. На представленных фигурах одинаковые или схожие элементы обозначены одними и теми же номерами позиций. Фигуры представляют собой схематические изображения различных вариантов осуществления настоящего изобретения. Элементы, проиллюстрированные на фигурах, не обязательно вычерчены в масштабе. Вместо этого различные элементы, проиллюстрированные на фигурах, представлены таким образом, чтобы их функции и назначения были понятны любому специалисту в данной области техники.
Подключения и соединения между функциональными блоками и элементами, показанные на фигурах, могут быть также реализованы в виде непрямых соединений или подключений. Подключения или соединения могут быть реализованы проводным или беспроводным способом.
Устройства и способы испытания трансформатора с использованием устройства для испытания трансформатора подробно описаны ниже. В качестве испытуемого трансформатора может использоваться трансформатор для систем электроснабжения высокого и среднего напряжения. Испытуемым трансформатором может служить трансформатор, установленный на электростанции или подстанции. Устройство для испытания трансформатора может представлять собой переносное устройство, позволяющее проводить испытания на установленном трансформаторе.
Устройство для испытания трансформатора выполнено с возможностью подключения, по меньшей мере, к одной фазе, а предпочтительно - к множеству фаз трансформатора. Устройство для испытания трансформатора содержит множество источников, что подробнее будет описано ниже. Переключающая матрица позволяет селективно привязать каждую фазу из числа множества фаз трансформатора к соответствующему тестовому сигналу; при этом тестовые сигналы, подаваемые на разные фазы, генерируются разными источниками. За счет управления переключающей матрицей можно соединить между собой множество источников, например, по последовательной или параллельной схеме для комбинирования множества тестовых сигналов и их подачи на одну из фаз.
Устройство для испытания трансформатора характеризуется наличием переключающей матрицы, которая может содержать множество регулируемых переключателей. Каждый регулируемый переключатель может представлять собой реле или какой-либо иной переключающий элемент, выполненный с возможностью переключения цепи нагрузки под управлением цепи управления. Каждый регулируемый переключатель может представлять собой биполярный транзистор с изолированным затвором (БТИЗ) или полевой транзистор (ПТ); или же он может содержать БТИЗ или ПТ.
Переключающая матрица может приводиться в действие автоматически. К примеру, переключающая матрица может быть автоматически приведена в действие, если для одной из фаз требуется увеличить амплитуду тестового сигнала.
На фиг 1 показано устройство 10 для испытания трансформатора согласно одному из примеров осуществления настоящего изобретения. Устройство 10 для испытания трансформатора может представлять собой устройство для испытания трехфазного трансформатора.
Устройство 10 для испытания трансформатора снабжено корпусом 11, на котором предусмотрено множество выводов 30 для выдачи тестовых сигналов на разные фазы трансформатора.
Устройство 10 для испытания трансформатора содержит множество источников 20. Например, в корпус 11 может быть интегрировано три источника 21-23 или более трех источников. Источники 21-23 могут располагаться в корпусе 11 на определенном расстоянии друг от друга. Один или все источники 21-23 из указанного множества могут представлять собой источники тока, которые могут быть настроены на генерирование постоянного и/или переменного тока в качестве тестового сигнала. Один или все источники 21-23 из указанного множества могут быть настроены на генерирование в качестве тестового сигнала постоянных токов разной частоты. Один или все источники 21-23 из указанного множества могут представлять собой источники напряжения, которые могут быть настроены на генерирование в качестве тестового сигнала напряжения постоянного тока и/или напряжения переменного тока. Один или все источники 21-23 из указанного множества могут быть настроены на генерирование в качестве тестового сигнала напряжений переменного тока разной частоты.
Источники 21-23 могут быть выполнены с возможностью функционирования в разных рабочих режимах, например, в качестве источника тока или источника напряжения и/или в качестве источника временно постоянного сигнала или переменного сигнала.
Устройство 10 для испытания трансформатора содержит переключающую матрицу 40, подключенную между источниками 21-23 и выводами 31-34. Как будет описано еще подробнее, переключающая матрица 40 может быть настроена на комбинирование тестовых сигналов, генерируемых множеством разных источников 21-23.
Переключающая матрица 40 может быть настроена таким образом, чтобы в первом состоянии, в котором разные фазы трансформатора могут тестироваться параллельно, тестовый сигнал, сгенерированный только одним из источников 21-23, соответственно присутствовал на каждом из множества выводов 31-33. К примеру, в первом состоянии сигнал, сгенерированный первым источником 21, может быть выдан на первый вывод 31. В первом состоянии сигнал, сгенерированный вторым источником 22, может быть выдан на второй вывод 32. В первом состоянии сигнал, сгенерированный третьим источником 23, может быть выдан на третий вывод 33. Переключающая матрица 40 может быть выполнена таким образом, что в первом состоянии сигнал с каждого из множества источников 21-23 проходит в каждом отдельном случае только на один из выводов 31-33, а каждый из выводов 31-33 электрически связан с другим источником из множества источников 21-23.
Переключающая матрица 40 может быть настроена таким образом, что во втором состоянии тестовый сигнал с увеличенной амплитудой может быть выдан, по меньшей мере, через один из выводов 31-33. Во втором состоянии, по меньшей мере, один другой вывод может не обладать гальванической связью ни с одним из источников 21-23. К примеру, во втором состоянии на первый вывод 31 может выдаваться сигнал, сгенерированный, по меньшей мере, двумя источниками 21-23, соединенными по последовательной или параллельной схеме. Во втором состоянии переключающей матрицы 40 на первый вывод 31 может выдаваться сигнал, сгенерированный всеми источниками 21-23, соединенными по последовательной или параллельной схеме. В первом состоянии переключающая матрица 40 может отключить второй вывод 32 и/или третий вывод 33 от каждого из источников 21-23.
Устройство 10 для испытания трансформатора может содержать дополнительные блоки, например, один или несколько измерительных блоков для регистрации отклика на тест в виде отклика на тестовый сигнал. Устройство 10 для испытания трансформатора может содержать блок 12 управления для автоматического электрического управления переключающей матрицей 40. Блок 12 управления может быть также выполнен с возможностью управления множеством источников 21-23.
Устройство 10 для испытания трансформатора может содержать оценочный блок для анализа отклика трансформатора на тест; при этом указанный отклик детектируется измерительным блоком или измерительными блоками. Функции блока 12 управления и/или оценочного блока могут исполняться процессором или какой-либо иной полупроводниковой интегральной схемой.
Устройство 10 для испытания трансформатора может содержать пользовательский интерфейс 13. Пользовательский интерфейс 13 может представлять собой графический интерфейс. Графический интерфейс 13 дает пользователю возможность выбора, который предопределяет, по какой схеме - последовательной или параллельной - переключающая матрица 40 будет соединять множество источников 21-23; и, при необходимости, в какой временной последовательности это будет делаться.
На фиг. 2 проиллюстрирована система 1, содержащая устройство 10 для испытания трансформатора и испытуемый трансформатор 50. В качестве трансформатора 50 может выступать трансформатор для систем электроснабжения высокого или среднего напряжения. Трансформатором 50 может служить трансформатор 50, установленный на электростанции или подстанции. Устройство 10 для испытания трансформатора может представлять собой переносное устройство, позволяющее проводить испытания на установленном трансформаторе 50.
В качестве трансформатора 50 может быть использован трехфазный трансформатор. Трансформатор содержит фазу с обмоткой 51 на стороне высокого напряжения, обмоткой 52 на стороне низкого напряжения и магнитопроводом 53. Трансформатор содержит еще одну фазу с обмоткой 54 на стороне высокого напряжения, обмоткой 55 на стороне низкого напряжения и магнитопроводом 56. Трансформатор может также содержать еще одну фазу с обмоткой 57 на стороне высокого напряжения, обмоткой 58 на стороне низкого напряжения и магнитопроводом 59.
Множество выводов 30 устройства 10 для испытания трансформатора соединено с множеством фаз трансформатора 50. К примеру, каждый из выводов 31 - 33, через которые устройство для испытания трансформатора может выдавать тестовый сигнал, может быть соединен в каждом отдельном случае только с одной из фаз трансформатора 50.
Поскольку комбинирование разных источников 21-23 может осуществляться переключающей матрицей 40, интегрированной в устройство 10 для испытания трансформатора, подведенные к выводам 31-33 линии могут быть напрямую соединены с трансформатором. Нет необходимости в установке внешнего блока между устройством 10 для испытания трансформатора и трансформатором 50.
Устройство 10 для испытания трансформатора содержит один измерительный блок 14 или множество измерительных блоков 14, которые могут быть интегрированы в корпус 11. Устройство 10 для испытания трансформатора может быть выполнено таким образом, чтобы можно было проводить различные измерения без необходимости разъединения и/или изменения соединений между устройством 10 для испытания трансформатора и трансформатором 50. Различные измерения могут проводиться без необходимости выполнения проводки перераспределения для контрольного образца. Измерения могут проводиться только устройством 10 для испытания трансформатора полностью или частично автоматизированным способом, т.е. без вмешательства пользователя в ход процесса в промежутки между измерениями.
Устройство 10 для испытания трансформатора может быть выполнено с возможностью проведение одного измерения или множества измерений на трансформаторе 50, которые выбираются из группы измерений, включающей в себя измерение полного сопротивления короткого замыкания, измерение преобразования, измерение размагничивания и/или измерение индуктивности рассеяния трансформатора.
К примеру, устройство 10 для испытания трансформатора может быть выполнено с возможностью измерения преобразования. Для этого источники 21-23 могут быть настроены на функционирование в каждом отдельном случае в качестве источника напряжения переменного тока. Может регистрироваться напряжение на обмотках 51, 54 и 57. Напряжение на обмотках 52, 55 и 58 на стороне низкого напряжения может детектироваться, например, измерительным блоком 14. Коэффициент трансформации по каждой из фаз может определяться устройством 10 для испытания трансформатора по отношению напряжений.
В альтернативном варианте или дополнительно устройство 10 для испытания трансформатора может быть выполнено с возможностью измерения полного сопротивления короткого замыкания. Для этого источники 21-23 могут быть настроены на функционирование в каждом отдельном случае в качестве источника переменного тока. К одной из обмоток 51, 54 или 57 может быть подключен регулируемый переключатель, интегрированный в устройство 10 для испытания трансформатора и не показанный на фиг. 2, который может быть настроен таким образом, чтобы соответствующая обмотка закорачивалась автоматически. Для определения полного сопротивления короткого замыкания можно измерить перепад напряжения переменного тока на обмотке.
В альтернативном варианте или дополнительно устройство 10 для испытания трансформатора может быть выполнено с возможностью измерения сопротивления обмотки. Измерение сопротивления может представлять собой измерение статического сопротивления. Может быть проведено измерение сопротивления одной из обмоток 51, 54 или 57. Для определения сопротивления обмотки источники 21-23 могут быть настроены на функционирование в каждом отдельном случае в качестве источника постоянного тока. Напряжение на обмотке 51, 54 или 57 может измеряться первым измерительным блоком 14. Для измерения сопротивление обмотки постоянный ток может подаваться до тех пор, пока стальной магнитопровод 53, 56 или 59 соответствующей фазы не достигнет насыщения.
По меньшей мере, для одного или для множества проводимых измерений устройство 10 для испытания трансформатора может автоматически соединить множество источников 21-23 по последовательной или параллельной схеме с целью повышения величины подаваемого тестового сигнала. За счет этого можно получить более точные результаты измерения.
По меньшей мере, еще для одного проводимого измерения устройство 10 для испытания трансформатора может настроить переключающую матрицу 40 таким образом, чтобы источники 21-23 не соединялись по последовательной или параллельной схеме. Для сокращения общего времени, затрачиваемого на испытание трансформатора, измерения по разным фазам могут проводиться с перекрытием во времени и, в частности, одновременно.
Для того чтобы определить, предполагается ли настройка переключающей матрицы 40 на соединение множества источников 21-23 по последовательной или параллельной схеме, могут быть использованы разные методики. К примеру, в зависимости от заданной точности измерения, которая заранее устанавливается автоматически или определяется пользователем, для определения того, по какой схеме - последовательной или параллельной - должно быть соединено множество источников 21-23, может быть использован блок 12 управления. После этого могут быть проведены соответствующие измерения по разным фазам трансформатора 50 последовательно одно за другим. В альтернативном варианте или дополнительно для определения того, по какой схеме - последовательной или параллельной - будет соединено множество источников 21-23 и, при необходимости, для каких измерений это будет сделано, могут быть использованы данные, вводимые пользователем на пользовательский интерфейс 13. В альтернативном варианте или дополнительно блок 12 управления может автоматически определить, в зависимости от отклика трансформатора 50 на тест, нужно ли повышать амплитуду тестового сигнала; и, исходя их этого, множество источников 21-23 соединяются по последовательной или параллельной схеме.
Переключающая матрица может быть выполнена в самых разных конфигурациях. Примеры этих конфигураций подробнее описаны в привязке к фиг. 3-5.
На фиг. 3 схематически проиллюстрирована переключающая матрица 40 устройства 10 для испытания трансформатора согласно одному из примеров осуществления настоящего изобретения.
Переключающая матрица 40 снабжена множеством регулируемых переключателей 41-44. В каждом отдельном случае каждый регулируемый переключатель 41-44 может представлять собой реле или какой-либо иной переключающий элемент, выполненный с возможностью переключения цепи нагрузки под управлением цепи управления. Каждый регулируемый переключатель может представлять собой биполярный транзистор с изолированным затвором (БТИЗ) или полевой транзистор (ПТ); или же он может содержать БТИЗ или ПТ.
Один вывод 34 может служить общим выводом множества фаз. Вывод 34 может быть подключен к заземлению; или же он может выступать в качестве токового стока. Каждый из остальных выводов 31-33 может быть подключен к обмоткам разных фаз трансформатора 50.
Первый источник 21 снабжен двумя выводами. Первый вывод первого источника 21 подключен к первому выводу 31 через первый регулируемый переключатель 41. Первый вывод первого источника 21 подключен к третьему выводу 33 через второй регулируемый переключатель 42. Второй вывод первого источника 21 подключен к выводу 34.
Второй источник 22 также снабжен двумя выводами. Первый вывод второго источника 22 подключен ко второму выводу 32 через третий регулируемый переключатель 43. Первый вывод второго источника 22 подключен к третьему выводу 33 через четвертый регулируемый переключатель 44. Второй вывод второго источника 22 подключен к выводу 34.
Третий источник 23 также содержит два вывода. Первый вывод третьего источника 23 подключен к третьему выводу 33. Второй вывод третьего источника 23 подключен к выводу 34.
Использование устройства 10 для испытания трансформатора, снабженного переключающей матрицей 40, не ограничено случаем, когда трансформатор характеризуется соединением первичной обмотки по схеме звезды. К примеру, описываемые способы и устройства могут быть также использованы, если фазы соединены по схеме треугольника.
Переключающая матрица 40 может быть выполнена с возможностью селективного переключения источников с одних фаз на другие. В альтернативном варианте или дополнительно переключающая матрица 40 может быть выполнена с возможностью подключения источников на выбор, или к первичной обмотке трансформатора, или к вторичной обмотке трансформатора.
За счет соответствующей настройки первого регулируемого переключателя 41 и второго регулируемого переключателя 42 можно обеспечить селективное соединение первого источника 21 с третьим источником 23 по параллельной схеме. Если первый регулируемый переключатель 41 отрегулирован таким образом, что он находится в замкнутом положении, а второй регулируемый переключатель 42 отрегулирован таким образом, что он находится в разомкнутом положении, то первый тестовый сигнал, сгенерированный первым источником 21, будет подан на первую фазу трансформатора 50 через первый вывод 31. Если первый регулируемый переключатель 41 отрегулирован таким образом, что он находится в разомкнутом положении, а второй регулируемый переключатель 42 отрегулирован таким образом, что он находится в замкнутом положении, то первый тестовый сигнал, сгенерированный первым источником 21, будет объединен с третьим тестовым сигналом 23 и необязательно со вторым тестовым сигналом, сгенерированным вторым источником 22, с целью выдачи сигнала для тестирования третьей фазы трансформатора 50 через третий вывод 33.
За счет соответствующей настройки третьего регулируемого переключателя 43 и четвертого регулируемого переключателя 44 можно обеспечить селективное соединение второго источника 22 с третьим источником 23 по параллельной схеме. Если третий регулируемый переключатель 43 отрегулирован таким образом, что он находится в замкнутом положении, а четвертый регулируемый переключатель 44 отрегулирован таким образом, что он находится в разомкнутом положении, то второй тестовый сигнал, сгенерированный вторым источником 22, будет подан на вторую фазу трансформатора 50 через второй вывод 32. Если третий регулируемый переключатель 43 отрегулирован таким образом, что он находится в разомкнутом положении, а четвертый регулируемый переключатель 44 отрегулирован таким образом, что он находится в замкнутом положении, то второй тестовый сигнал, сгенерированный вторым источником 22, будет объединен с третьим тестовым сигналом, сгенерированным третьим источником 23, и необязательно с первым тестовым сигналом, сгенерированным первым источником 21, с целью выдачи сигнала для тестирования третьей фазы трансформатора 50 через третий вывод 33.
За счет соответствующей настройки регулируемых переключателей 41-44 можно обеспечить соединение первого источника 21, второго источника 22 и третьего источника 23 по параллельной схеме. В результате, например, если источники 21-23 выполняют функцию источников тока, может выдаваться тестовый сигнал с увеличенной амплитудой тока, что улучшает точность испытания.
Переключающая матрица 40 может содержать дополнительные регулируемые переключатели с тем, чтобы сигнал, сгенерированный первым источником 21, вторым источником 22 и третьим источником 23, соединенным по параллельной схеме, мог быть подан на выбор на любую из фаз трансформатора 50.
Переключающая матрица 40 может содержать дополнительные регулируемые переключатели с тем, чтобы сигнал, сгенерированный первым источником 21, вторым источником 22 и третьим источником 23, соединенным по параллельной схеме, мог быть подан на выбор, или на сторону высокого напряжения, или на сторону низкого напряжения трансформатора.
На фиг. 4 схематически проиллюстрирована переключающая матрица 40 устройства 10 для испытания трансформатора согласно одному из примеров осуществления настоящего изобретения. Переключающая матрица 40 выполнена таким образом, что множество источников 21-23 может быть соединено по последовательной схеме.
Переключающая матрица 40 снабжена множеством регулируемых переключателей 61-64. В каждом отдельном случае каждый регулируемый переключатель 61-64 может представлять собой реле или какой-либо иной переключающий элемент, выполненный с возможностью переключения цепи нагрузки под управлением цепи управления. Каждый регулируемый переключатель может представлять собой биполярный транзистор с изолированным затвором (БТИЗ) или полевой транзистор (ПТ); или же он может содержать БТИЗ или ПТ.
Один вывод 34 служит общим выводом множества фаз для определения опорного потенциала. Вывод 34 может быть подключен к заземлению или какому-либо иному опорному потенциалу. Прочие выводы 31-33 могут во всех случаях подключаться к обмоткам разных фаз трансформатора 50.
Первый источник 21 снабжен двумя выводами. Первый вывод первого источника 21 подключен к первому выводу 31. Второй вывод первого источника 21 подключен к первому выводу второго источника 22 через первый регулируемый переключатель 61. Второй вывод первого источника 21 подключен к выводу 34 через второй регулируемый переключатель 62.
Второй источник 22 также снабжен двумя выводами. Первый вывод второго источника 22 подключен ко второму выводу 32 через пятый регулируемый переключатель 65. Второй вывод второго источника 22 подключен к первому выводу первого источника 21 через третий регулируемый переключатель 64. Второй вывод второго источника 22 подключен к выводу 34 через четвертый регулируемый переключатель 64.
Третий источник 23 также содержит два вывода. Первый вывод третьего источника 23 подключен к третьему выводу 33 через шестой регулируемый переключатель 66. Второй вывод третьего источника 23 подключен к выводу 34.
За счет соответствующей настройки регулируемых переключателей 61-65 переключающей матрицы можно обеспечить селективное соединение двух и более источников 21-23 по последовательной схеме.
К примеру, переключающая матрица 40 может быть настроена таким образом, чтобы первый переключатель 61 находился в разомкнутом положении, второй переключатель 62 находился в замкнутом положении, третий переключатель 63 находился в разомкнутом положении, четвертый переключатель 64 находился в замкнутом положении, пятый переключатель 65 находился в замкнутом положении и шестой переключатель 66 находился в замкнутом положении. В результате можно добиться того, что первый тестовый сигнал первого источника 21 будет подаваться на первую фазу трансформатора через первый вывод 31; второй тестовый сигнал второго источника 22 будет подаваться на вторую фазу трансформатора через второй вывод 32; а третий тестовый сигнал третьего источника 23 будет подаваться на третью фазу трансформатора через третий вывод 33.
Переключающая матрица 40 может быть настроена таким образом, чтобы первый переключатель 61 находился в замкнутом положении, второй переключатель 62 находился в разомкнутом положении, третий переключатель 63 находился в разомкнутом положении, четвертый переключатель 64 находился в замкнутом положении, пятый переключатель 65 находился в разомкнутом положении, а шестой переключатель 66 находился в замкнутом положении. В результате можно добиться того, что первый тестовый сигнал первый источник 21 и второй источник 22 будут соединены по последовательной схеме. Сигнал, образованный в результате слияния первого тестового сигнала первого источника 21 и второго тестового сигнала второго источника 22, может быть подан на третью фазу трансформатора через первый вывод 31.
Переключающая матрица 40 может быть настроена таким образом, чтобы первый переключатель 61 находился в замкнутом положении, второй переключатель 62 находился в разомкнутом положении, третий переключатель 63 находился в замкнутом положении, четвертый переключатель 64 находился в разомкнутом положении, пятый переключатель 65 находился в разомкнутом положении и шестой переключатель 66 находился в разомкнутом положении. В результате можно добиться того, что первый источник 21, второй источник 22 и третий источник 23 будут соединены по последовательной схеме. Сигнал, образованный в результате слияния первого тестового сигнала первого источника 21, второго тестового сигнала второго источника 22 и третьего тестового сигнала третьего источника 23, может быть подан на первую фазу трансформатора через первый вывод 31.
За счет соответствующей настройки регулируемых переключателей 61-66 можно обеспечить соединение первого источника 21, второго источника 22 и третьего источника 23 по последовательной схеме. В результате, например, если источники 21-23 выполняют функцию источников напряжения, может выдаваться тестовый сигнал с увеличенной амплитудой напряжения, что улучшает точность испытания.
Переключающая матрица 40 может содержать дополнительные регулируемые переключатели с тем, чтобы сигнал, сгенерированный первым источником 21, вторым источником 22 и третьим источником 23, соединенным по последовательной схеме, мог быть подан на выбор на любую из фаз трансформатора 50, как это показано на фиг. 5.
Использование устройства для испытания трансформатора, снабженного переключающей матрицей 40, не ограничено случаем, когда трансформатор характеризуется соединением первичной обмотки по схеме звезды. К примеру, описываемые способы и устройства могут быть также использованы, если фазы соединены по схеме треугольника.
Переключающая матрица 40 может быть выполнена с возможностью селективного переключения источников с одних фаз на другие. В альтернативном варианте или дополнительно переключающая матрица 40 может быть выполнена с возможностью подключения источников на выбор, или к первичной обмотке трансформатора, или к вторичной обмотке трансформатора.
На фиг 5 схематически проиллюстрирована переключающая матрица 40 устройства 10 для испытания трансформатора согласно одному из примеров осуществления настоящего изобретения. Переключающая матрица 40 выполнена таким образом, что множество источников 21-23 может быть соединено по последовательной схеме. Выходной сигнал с последовательно соединенных источников 21-23 может селективно подаваться на каждый из выводов 31-33 с помощью дополнительных переключателей 67-69.
Переключающая матрица 40 снабжена множеством регулируемых переключателей 61-66, которые могут быть выполнены таким же образом, как это описано в привязке к фиг. 4. Более того, переключающая матрица 40 снабжена седьмым регулируемым переключателем 67, восьмым регулируемым переключателем 68 и девятым регулируемым переключателем 69. В каждом отдельном случае каждый регулируемый переключатель 67-69 может представлять собой реле или какой-либо иной переключающий элемент, выполненный с возможностью переключения цепи нагрузки под управлением цепи управления. Каждый регулируемый переключатель может представлять собой биполярный транзистор с изолированным затвором (БТИЗ) или полевой транзистор (ПТ); или же он может содержать БТИЗ или ПТ.
Последовательное соединение первого источника 21, второго источника 22 и третьего источника 23 может быть обеспечено, например, переключающей матрицей 40, настроенной таким образом, что первый переключатель 61 находится в замкнутом положении, второй переключатель 62 находится в разомкнутом положении, третий переключатель 63 находится в замкнутом положении, четвертый переключатель 64 находится в разомкнутом положении, пятый переключатель 65 находится в разомкнутом положении и шестой переключатель 66 находится в разомкнутом положении.
Если девятый регулируемый переключатель 69 замкнут, а седьмой регулируемый переключатель 67 и восьмой регулируемый переключатель 68 разомкнуты, то выходной сигнал с последовательно соединенных источников 21-23 будет подан на первую фазу трансформатора через первый вывод 31.
Если седьмой регулируемый переключатель 67 замкнут, а восьмой регулируемый переключатель 68 и девятый регулируемый переключатель 69 разомкнуты, то выходной сигнал с последовательно соединенных источников 21-23 будет подан на вторую фазу трансформатора через второй вывод 32.
Если восьмой регулируемый переключатель 68 замкнут, а седьмой регулируемый переключатель 67 и девятый регулируемый переключатель 69 разомкнуты, то выходной сигнал с последовательно соединенных источников 21-23 будет подан на третью фазу трансформатора через третий вывод 33.
За счет соответствующей настройки переключающей матрицы 40 можно обеспечить последовательное соединение источников 21-23, выходной сигнал которых может выдаваться последовательно на каждую из разных фаз трансформатора.
Конфигурация переключающей матрицы 40 может быть самой разной. К примеру, переключающая матрица 40 может содержать регулируемые переключатели 41-44, как это описано в привязке к фиг. 3, и регулируемые переключатели 61-66 или 67-69, как это описано в привязке к фиг. 4 и 5, для соединения источников 21-23 на выбор, или по последовательной схеме, или по параллельной схеме. Это может дать положительный эффект, особенно если источники 21-23 функционируют и как источники напряжения, и как источники тока.
Дополнительные регулируемые переключатели могут быть интегрированы в переключающую матрицу 40 или дополнять собой переключающую матрицу 40. К примеру, в устройство 10 для испытания трансформатора может быть интегрирован один или множество регулируемых переключателей для закорачивания обмоток на стороне высокого напряжения и/или на стороне низкого напряжения трансформатора 50.
Один или множество регулируемых переключателей может быть интегрировано в устройство 10 для испытания трансформатора с целью подключения одного или множества источников 21-23 или параллельного или последовательного соединения одного или множества источников 21-23, по меньшей мере, к одной обмотке на выбор, или на стороне высокого напряжения, или на стороне низкого напряжения трансформатора 50.
На фиг. 6 представлено схематическое изображение системы 1, содержащей устройство 10 для испытания трансформатора согласно одному из примеров осуществления настоящего изобретения. Устройство 10 для испытания трансформатора снабжено выводами 35-38, выполненными с возможностью соединения с обмотками на стороне высокого напряжения и/или на стороне низкого напряжения трансформатора 50.
Регулируемый переключатель 49 может быть интегрирован в переключающую матрицу 40 или дополнять собой переключающую матрицу 40. Регулируемый переключатель 49 располагается в корпусе 11 устройства 10 для испытания трансформатора; при этом он может быть выполнен с возможностью функционирования в качестве короткозамыкателя. За счет соответствующей настройки регулируемого переключателя 49 можно закорачивать, по меньшей мере, одну обмотку трансформатора 50. Регулируемый переключатель 49 может приводиться в действие зависимым от времени образом, например, для усиления отклика на тест после намагничивания магнитопровода трансформатора; при этом указанный отклик детектируется в виде отклика на тестовый сигнал.
Хотя на фиг. 6 в качестве примере показан только один регулируемый переключатель 49, устройство 10 для испытания трансформатора может содержать множество таких регулируемых переключателей 49, исполняющих функцию короткозамыкателей. Один или множество короткозамыкателей выполнено с возможностью подключения к множеству разных обмоток трансформатора через переключающую матрицу 40.
Устройство 10 для испытания трансформатора может содержать разные измерительные блоки, такие как блоки 14 для измерения напряжения или блоки для измерения силы тока.
На фиг. 7 представлена блок-схема способа 70 согласно одному из примеров осуществления настоящего изобретения. Способ 70 может выполняться автоматически устройством 10 для испытания трансформатора согласно одному ид примеров осуществления настоящего изобретения.
На стадии 71 осуществляется выбор методики испытания. Методика испытания может предусматривать одно или множество измерений, проводимых на трансформаторе 50. Методика испытания может быть выбрана из множества методик испытания путем ее произвольного определения пользователем.
На стадии 72 настраивается переключающая матрица 40. Переключающая матрица 40 может регулироваться с временной зависимостью, исходя из выбранной методики испытания. Регулируемые переключатели переключающей матрицы 40 могут настраиваться автоматически таким образом, чтобы два, три или более трех источников устройства 10 для испытания трансформатора соединялись по последовательной схеме во время проведения, по меньшей мере, части испытания.
Стадия 73 предусматривает настройку источников 21-23 на генерирование тестового сигнала. Источники 21-23 могут быть отрегулированы таким образом, чтобы они могли генерировать на выбор, или постоянный ток, или напряжение постоянного тока, или напряжение переменного тока. Разные тестовые сигналы могут также генерироваться зависимым от времени образом.
Регулировка источников 21-23 может быть скоординирована с регулировкой переключающей матрицы 40 по времени. К примеру, в период испытания, во время которого источники 21-23 функционируют в качестве источников тока, переключающая матрица 40 может быть настроена таким образом, что источники 21-23 соединяются по параллельной схеме; а в период испытания, во время которого источники 21-23 функционируют в качестве источников напряжения, переключающая матрица 40 может быть настроена таким образом, что источники 21-23 соединяются по последовательной схеме.
На стадии 74 осуществляется автоматическая оценка отклика трансформатора 50 на тест. Оценка может предусматривать определение сопротивления обмоток в случае измерения статического сопротивления, определение сопротивления току утечки, определение индуктивности рассеяния трансформатора, определение коэффициента трансформации или определение комбинации значений двух и более указанных характеристических переменных величин.
Во время проведения испытания переключающая матрица 40 может переключаться один раз или множество раз.
На фиг. 8 представлена блок-схема способа 80 согласно еще одному из примеров осуществления настоящего изобретения. Способ 80 может выполняться автоматически устройством 10 для испытания трансформатора с целью тестирования трансформатора, содержащего переключатель отводов.
На стадии 81 устройство 10 для испытания трансформатора подключается к трансформатору 50 с возможностью последующего отсоединения.
На стадии 82 устройство 10 для испытания трансформатора осуществляет прием данных, вводимых пользователем. Введенные пользователем данные могут обусловить выбор методики испытания. Введенные пользователем данные могут определить, будет ли множество источников 21-23 устройства 10 для испытания трансформатора соединено по последовательной схеме или по параллельной схеме, по меньшей мере, на каком-либо отрезке испытания.
На стадии 83 можно проверить, предполагается ли селективное повышение уровня тестового сигнала, подаваемого на одну из множества фаз трансформатора. Эта проверка может быть проведена, исходя из данных, введенных пользователем на стадии 82. Эта проверка может быть альтернативно или дополнительно проведена в зависимости от отклика трансформатора 50 на тест. К примеру, если точность измерения измеряемой переменной величины, достигнутая по отклику на тест, не достигает заданной точности, которая может быть заранее установлена пользователем, то устройство 10 для испытания трансформатора может установить, что уровень тестового сигнала должен быть повышен двумя, тремя или большим числом источников 21-23, соединенных по последовательной или параллельной схеме. Если предполагается повышение уровня сигнала, то осуществляется переход к стадии 84 описываемого способа. В противном случае выполнение способа продолжается на стадии 85.
На стадии 84 переключающая матрица 40 может быть настроена таким образом, чтобы два, три или более источника 21-23 устройства для испытания трансформатора соединялись по последовательной или параллельной схеме. Тестовый сигнал повышенного уровня может последовательно подаваться на обмотки разных фаз трансформатора.
На стадии 85 переключающая матрица 40 может быть настроена таким образом, что соответствующий тестовый сигнал будет подаваться на обмотки множества фаз трансформатора с перекрытием во времени.
На стадии 86 может осуществляться оценка отклика на тест. Эта оценка отклика на тест может предусматривать определение сопротивление обмоток в случае измерения статического сопротивления, определение сопротивления току утечки, определение индуктивности рассеяния трансформатора, определение коэффициента трансформации или определение комбинации значений двух и более указанных характеристических переменных величин.
На стадии 87 устройство для испытания трансформатора может быть отсоединено от трансформатора. На этой стадии может быть проведен автоматический дополнительный анализ и/или архивирование полученных результатов тестирования трансформатора устройством для испытания трансформатора.
Хотя примеры осуществления настоящего изобретения подробно описаны в привязке к фигурам, в дополнительных вариантах осуществления заявленного изобретения могут быть использованы альтернативные или дополнительные признаки. Например, хотя в настоящем документе описано использование устройства для испытания трехфазного трансформатора, устройства и способы согласно вариантам осуществления настоящего изобретения могут быть также использованы и в отношении трансформаторов с другим количеством фаз.
В описываемых устройствах, системах и способах источники могут генерировать разные тестовые сигналы. К примеру, один из источников может функционировать в качестве источника напряжения, тогда как другой источник может одновременно выполнять функцию источника тока.
Хотя в примерах осуществления настоящего изобретения методика испытания, предусматривающая определение значений одной или множества характеристических переменных величин трансформатора, может реализовываться автоматически, устройство и способ испытания трансформатора согласно примерам осуществления настоящего изобретения могут быть также использованы и в том случае, если до того, как потребуется новый пользовательский ввод, измеряется только одна характеристическая переменная величина трансформатора.
Хотя испытуемый трансформатор может быть установлен на электростанции или подстанции системы электроснабжения, устройство и система испытания трансформатора согласно примерам осуществления настоящего изобретения могут быть также использованы для тестирования менее мощных трансформаторов.
С помощью устройств, систем и способов испытания трансформатора согласно вариантам осуществления настоящего изобретения можно добиться разных эффектов. Продолжительность испытания может быть сокращена. В частности, может быть достигнута определенная гибкость без установки дополнительных монтажных схем перераспределения. На практике используются трансформаторы самых разных конфигураций. Соответственно, свойства трансформаторов тоже отличаются разнообразием. Устройства, системы и способы испытания трансформатора согласно вариантам осуществления настоящего изобретения обеспечивают возможность тестирования разнообразных трансформаторов самых разных конфигураций. Устройства, системы и способы испытания трансформатора согласно вариантам осуществления настоящего изобретения также позволяют повысить точность определения значений характеристических переменных величин за счет соответствующим образом корректируемых измерительных токов и/или измерительных напряжений. К примеру, переключающая матрица может селективно усиливать тестовые сигналы за счет увеличения их амплитуды.
Устройство, способы и системы испытания трансформатора согласно примерам осуществления настоящего изобретения обеспечивают повышенную гибкость в ходе частично или полностью автоматизированного тестирования трансформатора.