CN104677927A - 配电变压器绕组材质检测系统及方法 - Google Patents

Abstract

一种配电变压器绕组材质检测系统及方法，所述配电变压器绕组材质检测系统包括：加热装置，适于对待测配电变压器绕组进行加热；曲线获得装置，适于获得所述待测配电变压器绕组的直流电阻随其温度变化的检测曲线；存储装置，适于存储已知绕组材质的标准配电变压器绕组的直流电阻随其温度变化的标准曲线；匹配装置，适于将所述检测曲线与所述标准曲线进行匹配。本发明提供的配电变压器绕组材质检测系统及方法，通过匹配配电变压器绕组的温度-电阻曲线，提高了在现场检测配电变压器绕组材质的准确度。

Description

配电变压器绕组材质检测系统及方法

技术领域

本发明涉及供电器材检测技术领域，特别涉及一种配电变压器绕组材质检测系统及方法。

背景技术

随着社会经济的快速发展，整个社会的耗电量越来越大，对配电设备尤其是配电变压器的需求越来越大。然而，随着近年来原材料的价格上涨，铜线价格大幅度攀升，配电变压器生产成本越来越高，配电变压器的销售价格却因市场的约束不能按同样的幅度上涨。为降低经营成本，一些不负责任的生产企业用铝线代替铜线作为配电变压器绕组，却又不按照标准JB3837-2010《变压器类产品型号编制办法》规定含铝的型号。部分生产企业采用了半铝线或者全铝线，或一次绕组为铝线、二次绕组为铜线，或一次绕组为铜线、二次绕组为铝线；部分生产企业甚至改用全铝线作为一次绕组和二次绕组。这种以含铝线的配电变压器冒充铜线配电变压器以次充好的行为，不仅使不明真相的消费者蒙受了经济上的损失，也对配电变压器的运行带来了安全隐患，因而对配电变压器绕组材质进行检测是十分必要的。

目前国内外对变压器绕组材质检测展开了研究，并且取得了一定的进展。现有技术中，对配电变压器绕组材质进行检测通常有以下几种方法：

一是对配电变压器绕组进行破坏取样，进行金属化学分析，但这种破坏检测方法需要配电变压器停运进行检测，因而需要花费大量的人力和时间成本，无法对配电变压器进行逐台检测；

二是利用稳压直流源对配电变压器绕组进行通电，得到配电变压器绕组的时间-电阻曲线，再分别与铜的时间-电阻曲线和铝的时间-电阻曲线对比，具体可参考申请号为200810158124.7、名称为《变压器绕组导线材质测试仪及其测试方法》的中国发明专利，但这种检测方法在现场使用时准确度较低；

三是利用射线探伤机和工业射线胶片对配电变压器绕组进行拍照，将被测配电变压器绕组的X射线衰减系数-透照厚度曲线分别与铜的X射线衰减系数-透照厚度曲线和铝的X射线衰减系数-透照厚度曲线进行对比，具体可参考申请号为201420446206.2、名称为《配电变压器线圈材质鉴别X射线透照倾斜K值测量器》的中国实用新型专利，但这种检测方法不仅会产生辐射，影响检测人员的健康，而且检测成本高，不便于在现场使用。

发明内容

本发明所要解决的是配电变压器绕组材质检测成本高、现场检测时准确度低的问题。

为解决上述问题，本发明提供一种配电变压器绕组材质检测系统，包括：

加热装置，适于对待测配电变压器绕组进行加热；

曲线获得装置，适于获得所述待测配电变压器绕组的直流电阻随其温度变化的检测曲线；

存储装置，适于存储已知绕组材质的标准配电变压器绕组的直流电阻随其温度变化的标准曲线；

匹配装置，适于将所述检测曲线与所述标准曲线进行匹配。

可选的，所述加热装置为交流电压源。

可选的，所述曲线获得装置包括：

温度检测模块，适于对所述待测配电变压器绕组的温度进行采样以获得温度采样数据；

电阻检测模块，适于在所述温度检测模块对所述待测配电变压器绕组的温度进行采样时检测所述待测配电变压器绕组的直流电阻以获得电阻检测数据；

曲线生成模块，适于根据所述温度采样数据和所述电阻检测数据生成所述检测曲线。

可选的，所述温度检测模块为数字温度传感器。

可选的，所述温度检测模块为无线温度传感器。

可选的，所述电阻检测模块为变压器直流电阻测试仪。

可选的，所述配电变压器绕组材质检测系统还包括：辅助参数检测装置，适于检测所述待测配电变压器的辅助参数；

所述存储装置还适于存储所述标准配电变压器的辅助参数；

所述匹配装置还适于将所述待测配电变压器的辅助参数与所述标准配电变压器的辅助参数进行匹配。

可选的，所述辅助参数包括容量、体积、质量以及直流电阻。

本发明还提供一种配电变压器绕组材质检测方法，包括：

获得待测配电变压器的物理参数；

将所述待测配电变压器的物理参数与已知绕组材质的标准配电变压器的物理参数进行匹配；

在所述待测配电变压器的物理参数与所述标准配电变压器的物理参数相同时，判断所述待测配电变压器绕组材质与所述标准配电变压器绕组材质相同；

其中，所述物理参数包括绕组的直流电阻随其温度变化的曲线，所述获得待测配电变压器的物理参数包括：

对所述待测配电变压器绕组进行加热；

在所述待测配电变压器绕组的温度达到稳定时，停止加热；

对所述待测配电变压器绕组的温度进行采样以获得温度采样数据，并在对所述待测配电变压器绕组的温度进行采样时检测所述待测配电变压器绕组的直流电阻以获得电阻检测数据；

根据所述温度采样数据和所述电阻检测数据生成所述待测配电变压器绕组的直流电阻随其温度变化的曲线。

可选的，所述物理参数还包括容量、体积、质量以及直流电阻，所述获得待测配电变压器的物理参数还包括：

检测所述待测配电变压器的容量、体积、质量以及直流电阻。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

本发明提供的配电变压器绕组材质检测系统及方法，通过将待测配电变压器绕组的温度-电阻曲线与已知绕组材质的标准配电变压器绕组的温度-电阻曲线进行匹配，可判断待测配电变压器绕组材质与标准配电变压器绕组材质是否相同。由于匹配的是配电变压器绕组的温度-电阻曲线，直接对配电变压器绕组的温度进行采样，获得的配电变压器绕组的直流电阻不受环境温度影响，因而本发明提供的配电变压器绕组材质检测系统及方法能在现场进行高准确度检测且检测成本低。

本发明的可选方案中，采用数字温度传感器对待测配电变压器绕组的温度进行采样。由于数字温度传感器具有温度采样范围宽、分辨率高的特点，因而获得的温度采样数据更为精确，进一步提高了检测结果的准确度。

本发明的可选方案中，采用无线温度传感器对待测配电变压器绕组的温度进行采样。由于无线温度传感器具有更高的采样频率，可以更好地实现待测配电变压器绕组的温度和直流电阻之间的同步采集，因而获得的配电变压器绕组的直流电阻随其温度变化的曲线更为精确，进一步提高了检测结果的准确度。

本发明的可选方案中，采用变压器直流电阻测试仪检测待测配电变压器绕组的直流电阻。由于变压器直流电阻测试仪具有测量精度高、电阻测试范围宽、分辨率高的特点，因而获得的电阻检测数据更为精确，进一步提高了检测结果的准确度。

本发明的可选方案中，除了将待测配电变压器绕组的温度-电阻曲线与已知绕组材质的标准配电变压器绕组的温度-电阻曲线进行匹配外，还将待测配电变压器的容量、体积、质量以及直流电阻与标准配电变压器的容量、体积、质量以及直流电阻进行匹配。通过多个物理参数的匹配，综合判断待测配电变压器绕组材质与标准配电变压器绕组材质是否相同，进一步提高了检测结果的准确度。

附图说明

图1是本发明实施例的配电变压器绕组材质检测系统的一种结构示意图；

图2是本发明实施例的曲线获得装置的结构示意图；

图3是本发明实施例的配电变压器绕组材质检测系统的另一种结构示意图；

图4是本发明实施例的配电变压器绕组材质检测方法的流程示意图。

具体实施方式

正如背景技术中所描述的，申请号为200810158124.7、名称为《变压器绕组导线材质测试仪及其测试方法》的中国发明专利公开了通过对比配电变压器绕组的时间-电阻曲线判断配电变压器绕组材质的方法。由于铜和铝的温度系数、导热率、比热容、导电率、电阻温度系数等物理量均不相同，对不同材质的配电变压器绕组通电相同时间，配电变压器绕组的直流电阻是不一样的，因而可以通过对比配电变压器绕组的时间-电阻曲线判断配电变压器绕组材质。

然而，配电变压器绕组的直流电阻是受配电变压器绕组的温度直接影响的，该方法对比的是配电变压器绕组的通电时间-电阻曲线，需要保证待测配电变压器和作为比较的标准配电变压器在相同的环境温度下进行对比。而配电变压器通常工作于开放的环境中，因而采用该方法进行现场检测时的准确度较低，容易造成误检测。基于此，本发明技术方案提供一种检测成本低、现场检测准确度高的配电变压器绕组材质检测系统及方法。

下面结合实施例及附图，对本发明作进一步地的详细说明，但本发明的实施方式不限于此。

图1是本发明实施例提供的一种配电变压器绕组材质检测系统的结构示意图，所述配电变压器绕组材质检测系统包括加热装置11、曲线获得装置12、存储装置13以及匹配装置14。

具体地，所述加热装置11适于对待测配电变压器绕组10进行加热。在本发明实施例中，所述加热装置11为交流电压源。对所述待测变压器绕组进行加热时，将所述待测变压器的次级绕组短路，利用所述交流电压源在所述待测变压器的初级绕组施加交流电压，控制流过所述待测变压器的次级绕组的电流为额定电流即可。

所述曲线获得装置12适于获得所述待测配电变压器绕组10的直流电阻随其温度变化的检测曲线。本发明实施例提供所述曲线获得装置12的一种具体结构，结构示意图如图2所示，所述曲线获得装置12包括温度检测模块121、电阻检测模块122以及曲线生成模块123。

具体地，所述加热装置11对所述待测配电变压器绕组10加热一段时间后，所述待测配电变压器绕组10的温度达到稳定，所述加热装置11停止加热，所述待测配电变压器绕组10的温度不断下降。在停止对所述待测配电变压器绕组10加热后，所述温度检测模块121适于对所述待测配电变压器绕组10的温度进行采样以获得温度采样数据。需要说明的是，对所述待测配电变压器绕组10的温度进行采样可以按时间间隔进行采样，例如每分钟采样一次所述待测配电变压器绕组10的温度，也可以一直监测所述待测配电变压器绕组10的温度，温度每下降一固定值便采样所述待测配电变压器绕组10的温度，例如所述待测配电变压器绕组10的温度每下降0.2℃便采样所述待测配电变压器绕组10的温度，本发明对此不作限定。

在本实施例中，所述温度检测模块121可以为数字温度传感器，数字温度传感器具有温度采样范围宽、分辨率高的特点，因而获得的温度采样数据更为精确，可以提高检测结果的准确度；所述温度检测模块121还可以为无线温度传感器，无线温度传感器具有更高的采样频率，可以更好地实现所述待测配电变压器绕组10的温度和直流电阻之间的同步采集，获得的检测曲线更为精确，可以提高检测结果的准确度。

在所述温度检测模块121对所述待测配电变压器绕组10的温度进行采样时,所述电阻检测模块122适于检测所述待测配电变压器绕10的直流电阻以获得电阻检测数据，即所述温度检测模块121每对所述待测配电变压器绕组10的温度进行一次采样，所述电阻检测模块122在同一时刻检测所述待测配电变压器绕10的直流电阻。在本实施例中，所述电阻检测模块122为变压器直流电阻测试仪，变压器直流电阻测试仪具有测量精度高、电阻测试范围宽、分辨率高的特点，因而获得的电阻检测数据更为精确，可以提高检测结果的准确度。

所述曲线生成模块123适于根据所述温度采样数据和所述电阻检测数据生成所述检测曲线。具体地，所述曲线生成模块123接收所述温度采样数据和所述电阻检测数据，通过曲线拟合的方式获得所述待测配电变压器绕组10的直流电阻随其温度变化的检测曲线。本领域技术人员知晓曲线拟合的原理及具体方法，在此不再赘述。

继续参考图1，所述存储装置13适于存储已知绕组材质的标准配电变压器绕组的直流电阻随其温度变化的标准曲线。具体地，根据配电变压器的绕组材质、容量以及接线方式的不同，所述标准配电变压器的数量至少为一台，相应地所述标准曲线至少为一条。所述标准曲线的获得方法可以与所述检测曲线的获得方法类似，也可以采用其他方式获得所述标准曲线，在此不再赘述。

所述匹配装置14适于将所述检测曲线与所述标准曲线进行匹配。具体地，所述匹配装置14将所述检测曲线依次与所述存储装置13中存储的至少一条标准曲线进行匹配，若所述检测曲线与当前与之匹配的标准曲线相同，则所述待测配电变压器绕组10的材质与当前与之匹配的标准曲线对应的标准配电变压器的绕组材质相同；若所述检测曲线与当前与之匹配的标准曲线不相同，所述匹配装置14将所述检测曲线与另一标准曲线进行匹配。本领域技术人员知晓如何对两条曲线进行匹配，在此不再赘述。需要说明的是，若所述标准曲线与所述存储装置13中存储的所有标准曲线均不相同，则可判断所述待测配电变压器绕组10的材质掺假。

本实施例提供的配电变压器绕组材质检测系统，通过将所述待测配电变压器绕组10的直流电阻随其温度变化的检测曲线与已知绕组材质的标准配电变压器绕组的直流电阻随其温度变化的标准曲线进行匹配，可判断所述待测配电变压器绕组10材质与标准配电变压器绕组材质是否相同。由于匹配的是配电变压器绕组的温度-电阻曲线，直接对配电变压器绕组的温度进行采样，获得的配电变压器绕组的直流电阻不受环境温度影响，因而本实施例提供的配电变压器绕组材质检测系统能在现场进行高准确度检测且检测成本低。

图3是本发明实施例提供的另一种配电变压器绕组材质检测系统的结构示意图，所述配电变压器绕组材质检测系统适于检测待测配电变压器绕组30的材质，包括加热装置31、曲线获得装置32、存储装置33、匹配装置34以及辅助参数检测装置35。所述加热装置31、所述曲线获得装置32、所述存储装置33以及所述匹配装置34的结构和功能与图1对应的装置类似，在此不再赘述。

所述辅助参数检测装置35适于检测所述待测配电变压器的辅助参数，相应地，所述存储装置33还适于存储标准配电变压器的辅助参数，所述匹配装置34还适于将所述待测配电变压器的辅助参数与所述标准配电变压器的辅助参数进行匹配。在本实施例中，所述辅助参数包括容量、体积、质量以及直流电阻。与图1对应的实施例相比，本实施例不仅将所述待测配电变压器绕组30的直流电阻随其温度变化的检测曲线与标准配电变压器绕组的直流电阻随其温度变化的检测曲线进行匹配，还将所述待测配电变压器的容量、体积、质量、直流电阻分别与标准配电变压器的容量、体积、质量、直流电阻进行一一匹配，只有所述检测曲线与所述标准曲线相同且所述待测配电变压器的辅助参数与所述标准配电变压器的辅助参数也相同时，才综合判断所述待测配电变压器绕组材质与所述标准配电变压器绕组材质相同，进一步提高了检测结果的准确度。

基于上述实施例提供的配电变压器绕组材质检测系统，本发明实施方式还提供一种配电变压器绕组材质检测方法，包括：

获得待测配电变压器的物理参数；

将所述待测配电变压器的物理参数与已知绕组材质的标准配电变压器的物理参数进行匹配；

在所述待测配电变压器的物理参数与所述标准配电变压器的物理参数相同时，判断所述待测配电变压器绕组材质与所述标准配电变压器绕组材质相同。

下面以所述物理参数包括绕组的直流电阻随其温度变化的曲线为例，以下结合图4对本发明实施例的配电变压器绕组材质检测方法的原理和效果进行详细说明。

执行步骤S41，对待测配电变压器绕组进行加热。具体地，可采用短路法加热所述待测配电变压器绕组，即将所述待测变压器的次级绕组短路，利用交流电压源在所述待测变压器的初级绕组加交流电压，控制流过所述待测变压器的次级绕组的电流为额定电流即可。

执行步骤S42，判断所述待测配电变压器绕组的温度是否达到稳定。具体地，在加热所述待测配电变压器绕组的过程中，监测所述待测配电变压器绕组的温度。若所述待测配电变压器绕组的温度未达到稳定，则重复执行步骤S41，继续对所述待测配电变压器绕组进行加热；若所述待测配电变压器绕组的温度达到稳定，则执行步骤S43，停止加热。

停止加热后，所述待测配电变压器绕组自然冷却，温度开始不断下降。执行步骤S44，对所述待测配电变压器绕组的温度进行采样以获得温度采样数据，并在对所述待测配电变压器绕组的温度进行采样时检测所述待测配电变压器绕组的直流电阻以获得电阻检测数据。具体地，对所述待测配电变压器绕组的温度进行采样可以按时间间隔进行采样，例如每分钟采样一次所述待测配电变压器绕组的温度，也可以一直监测所述待测配电变压器绕组的温度，温度每下降一固定值便采样所述待测配电变压器绕组的温度，例如所述待测配电变压器绕组的温度每下降0.2℃便采样所述待测配电变压器绕组的温度，本发明对此不作限定。不论采用何种温度采样方式，每采样一次所述待测配电变压器绕组的温度，同时检测所述待测配电变压器绕组的直流电阻。

执行步骤S45，根据所述温度采样数据和所述电阻检测数据生成所述待测配电变压器绕组的直流电阻随其温度变化的曲线。具体地，根据所述温度采样数据和所述电阻检测数据，通过曲线拟合的方式获得所述待测配电变压器绕组的直流电阻随其温度变化的曲线。本领域技术人员知晓曲线拟合的具体原理和方式，在此不再赘述。

执行步骤S46，将所述待测配电变压器绕组的直流电阻随其温度变化的曲线与已知绕组材质的标准配电变压器绕组的直流电阻随其温度变化的曲线进行匹配。根据配电变压器的绕组材质、容量以及接线方式的不同，所述标准配电变压器的数量至少为一台，相应地标准配电变压器绕组的直流电阻随其温度变化的曲线至少为一条。所述标准配电变压器绕组的直流电阻随其温度变化的曲线的获得方法可以与所述待测配电变压器绕组的直流电阻随其温度变化的曲线的获得方法类似，也可以采用其他方式获得。本领域技术人员知晓如何对两条曲线进行匹配，在此不再赘述。

执行步骤S47，判断所述待测配电变压器绕组的直流电阻随其温度变化的曲线与所述标准配电变压器绕组的直流电阻随其温度变化的曲线是否相同。若所述待测配电变压器绕组的直流电阻随其温度变化的曲线与所述标准配电变压器绕组的直流电阻随其温度变化的曲线不同，则重复执行步骤S46，继续将所述待测配电变压器绕组的直流电阻随其温度变化的曲线与另一标准配电变压器绕组的直流电阻随其温度变化的曲线进行匹配；若所述待测配电变压器绕组的直流电阻随其温度变化的曲线与所述标准配电变压器绕组的直流电阻随其温度变化的曲线相同，则执行步骤S48，判断所述待测配电变压器绕组材质与所述标准配电变压器绕组材质相同。需要说明的是，若所述待测配电变压器绕组的直流电阻随其温度变化的曲线与所有标准配电变压器绕组的直流电阻随其温度变化的曲线均不相同，则可判断所述待测配电变压器绕组的材质掺假。

本实施例提供的配电变压器绕组材质检测方法，通过将所述待测配电变压器绕组的直流电阻随其温度变化的曲线与已知绕组材质的标准配电变压器绕组的直流电阻随其温度变化的曲线进行匹配，可判断所述待测配电变压器绕组材质与标准配电变压器绕组材质是否相同。由于匹配的是配电变压器绕组的温度-电阻曲线，直接对配电变压器绕组的温度进行采样，获得的配电变压器绕组的直流电阻不受环境温度影响，因而本实施例提供的配电变压器绕组材质检测方法能在现场进行高准确度检测且检测成本低。

本发明实施例还提供另一种配电变压器绕组材质检测方法，本实施例与图4对应的实施例类似，不同之处在于：本实施例中所述物理参数还包括容量、体积、质量以及直流电阻，所述获得待测配电变压器的物理参数还包括：检测所述待测配电变压器的容量、体积、质量以及直流电阻。

本实施例不仅将所述待测配电变压器绕组的直流电阻随其温度变化的曲线与标准配电变压器绕组的直流电阻随其温度变化的曲线进行匹配，还将所述待测配电变压器的容量、体积、质量、直流电阻分别与标准配电变压器的容量、体积、质量、直流电阻进行一一匹配，只有所述待测配电变压器绕组的直流电阻随其温度变化的曲线与所述标准配电变压器绕组的直流电阻随其温度变化的曲线相同且所述待测配电变压器的容量、体积、质量、直流电阻与所述标准配电变压器的容量、体积、质量、直流电阻也对应相同时，才综合判断所述待测配电变压器绕组材质与所述标准配电变压器绕组材质相同，进一步提高了检测结果的准确度。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明做任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化，均落入本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种配电变压器绕组材质检测系统，其特征在于，包括：

加热装置，适于对待测配电变压器绕组进行加热；

曲线获得装置，适于获得所述待测配电变压器绕组的直流电阻随其温度变化的检测曲线；

存储装置，适于存储已知绕组材质的标准配电变压器绕组的直流电阻随其温度变化的标准曲线；

匹配装置，适于将所述检测曲线与所述标准曲线进行匹配。

2.根据权利要求1所述的配电变压器绕组材质检测系统，其特征在于，所述加热装置为交流电压源。

3.根据权利要求1所述的配电变压器绕组材质检测系统，其特征在于，所述曲线获得装置包括：

温度检测模块，适于对所述待测配电变压器绕组的温度进行采样以获得温度采样数据；

电阻检测模块，适于在所述温度检测模块对所述待测配电变压器绕组的温度进行采样时检测所述待测配电变压器绕组的直流电阻以获得电阻检测数据；

曲线生成模块，适于根据所述温度采样数据和所述电阻检测数据生成所述检测曲线。

4.根据权利要求3所述的配电变压器绕组材质检测系统，其特征在于，所述温度检测模块为数字温度传感器。

5.根据权利要求3所述的配电变压器绕组材质检测系统，其特征在于，所述温度检测模块为无线温度传感器。

6.根据权利要求3所述的配电变压器绕组材质检测系统，其特征在于，所述电阻检测模块为变压器直流电阻测试仪。

7.根据权利要求1所述的配电变压器绕组材质检测系统，其特征在于，还包括：辅助参数检测装置，适于检测所述待测配电变压器的辅助参数；

所述存储装置还适于存储所述标准配电变压器的辅助参数；

所述匹配装置还适于将所述待测配电变压器的辅助参数与所述标准配电变压器的辅助参数进行匹配。

8.根据权利要求7所述的配电变压器绕组材质检测系统，其特征在于，所述辅助参数包括容量、体积、质量以及直流电阻。

9.一种配电变压器绕组材质检测方法，其特征在于，包括：

获得待测配电变压器的物理参数；

将所述待测配电变压器的物理参数与已知绕组材质的标准配电变压器的物理参数进行匹配；

在所述待测配电变压器的物理参数与所述标准配电变压器的物理参数相同时，判断所述待测配电变压器绕组材质与所述标准配电变压器绕组材质相同；

其中，所述物理参数包括绕组的直流电阻随其温度变化的曲线，所述获得待测配电变压器的物理参数包括：

对所述待测配电变压器绕组进行加热；

在所述待测配电变压器绕组的温度达到稳定时，停止加热；

对所述待测配电变压器绕组的温度进行采样以获得温度采样数据，并在对所述待测配电变压器绕组的温度进行采样时检测所述待测配电变压器绕组的直流电阻以获得电阻检测数据；

根据所述温度采样数据和所述电阻检测数据生成所述待测配电变压器绕组的直流电阻随其温度变化的曲线。

10.根据权利要求9所述的配电变压器绕组材质检测方法，其特征在于，所述物理参数还包括容量、体积、质量以及直流电阻，所述获得待测配电变压器的物理参数还包括：

检测所述待测配电变压器的容量、体积、质量以及直流电阻。