可手動調節的滑軌式耦合電容傳感器測量裝置及測量方法與流程

2023-05-03 20:33:41

本發明涉及一種變壓器類繞組暫態電壓測量技術領域，特別是一種可手動調節的滑軌式耦合電容傳感器測量裝置及其測量方法。

背景技術：

變壓器類繞組電壓分布的測量目前多採用直接測量法，即電壓探頭與繞組導線直接連接。該方法方便、直接，但也存在明顯的缺點：首先，測量引線的接入會改變繞組結構和分布參數，導致暫態過程發生變化，使得測量結果與真實情況不符；其次，測量引線的安裝需要破壞繞組的絕緣層，使得繞組絕緣結構受損。儘管有部分學者利用普克爾效應傳感器測量繞組電位分布，但該方法的直接測量參數為電場強度，測量過程複雜，測量精度不高。利用電容傳感器的非接觸式測量方法可實現無介入測量。

專利文獻CN103091541 A公開的一種利用智能變電站二次暫態電壓測量裝置的變電站二次暫態電壓測量方法，所述智能變電站二次暫態電壓測量裝置，包括電壓互感器(1)、電壓測量探頭(2)、示波器(3)、光纖收發器(4)和電腦(5)，其中，所述電壓互感器(1)的一次線圈接高壓線路，電壓互感器(1)的二次線圈通過電壓測量探頭(2)連接示波器(3)，所述示波器(3)通過光纖收發器(4)連接電腦(5)，所述智能變電站二次暫態電壓測量裝置還包括第一屏蔽箱(6)和第二屏蔽箱(7)，所述電壓測量探頭(2)位於第一屏蔽箱(6)內，示波器(3)位於第二屏蔽箱(7)內；利用智能變電站二次暫態電壓測量裝置的變電站二次暫態電壓測量方法，包括如下步驟：步驟1：當變電站開關投切時在電壓互感器(1)二次線圈側產生暫態騷擾電壓；步驟2：電壓測量探頭(2)感應到電壓互感器(1)二次線圈的二次暫態騷擾電壓信號；步驟3：電腦(5)向示波器(3)發出指令，控制示波器(3)接收電壓測量探頭(2)感應到的二次暫態騷擾電壓信號；步驟4：所述示波器(3)表徵出二次暫態騷擾電壓信號的波形，並將該波形信號通過光纖收發器(4)傳輸給電腦(5)；步驟5：電腦(5)對接收到得波形信號進行分析，得出二次暫態騷擾電壓波形、幅值和頻率的特性參數；所述電壓測量探頭(2)和示波器(3)之間通過電纜連接，所述電壓測量探頭(2)與電壓互感器(1)的二次線圈之間也通過電纜連接，所述電纜均包裹有錫箔紙；所述電壓測量探頭(2)和示波器(3)之間的電纜長度範圍為0.5～2m，所述電壓測量探頭(2)與電壓互感器(1)的二次線圈之間的電纜長度為0.5～1m，所述光纖收發器(4)和示波器(3)之間通過光纖連接，所述光纖收發器(4)和示波器(3)之間連接光纖的距離為150～250m；所述電壓測量探頭(2)的帶寬為50MHz，電壓測量探頭(2)的電壓測量範圍在0～30kV；所述示波器(3)的帶寬為500MHz，示波器(3)的存儲深度為125MB；所述第一屏蔽箱(6)和第二屏蔽箱(7)的屏蔽效果在50dB以上；上述電壓測量探頭(2)和示波器(3)之間的電纜為兩端是BNC型接頭的連接電纜，並用錫箔紙將連接電纜包裹，示波器(3)採用蓄電池加逆變器的供電方法，蓄電池與逆變器也置於第二屏蔽箱(7)內。該專利能測量智能變電站內的二次暫態電壓，但該專利結構複雜，無法測量變壓器類繞組電壓分布，無法可拆卸地在期望位置快速測量電壓分布。

專利文獻CN103486956A公開的一種實現高精度測量豎直移動方向的裝置包括電容傳感器和精密變壓器電橋；所述電容傳感器的高電位電極和指零電極分別與所述精密變壓器電橋連接；所述指零電極與豎直移動裝置固定連接；所述指零電極與高電位電極之間電容量的變化能夠指示出豎直移動裝置的移動方向是否為鉛垂方向；其中，所述高電位電極採用鉛垂的漆包線，所述漆包線的下端通過帶屏蔽的測量線與所述精密變壓器電橋連接，在所述漆包線的下端懸掛有重錘。該專利測量移動方向與鉛垂方向偏離的精度高，但該專利無法可拆卸地在期望位置快速測量電壓分布。

專利文獻CN203396846U公開的一種基於阻抗分析儀的多極板電容在線測量系統由多極板電容傳感器、基於ARM的多路切換系統、WK65120B型阻抗分析儀、計算機，一條串口線，一條GPIB總線，一條雙向四埠BNC線組成；多極板電容傳感器連接基於ARM的多路切換系統，基於ARM的多路切換系統通過雙向四埠BNC線連接WK65120B型阻抗分析儀，WK65120B型阻抗分析儀通過GPIB總線連接計算機，基於ARM的多路切換系統通過串口線連接計算機。該專利通過控制多路切換系統及阻抗分析儀完成測量，很好的提高了測量速度，但該專利無法變壓器類繞組電壓分布，無法可拆卸地在期望位置快速測量電壓分布且無法準確固定在期望的測量位置，所以測量精度不高。

目前受經濟條件限制，不同餅間距的變壓器類繞組往往採用同一油箱進行電壓分布的測量，因此，與線餅一一對應的電容傳感器存在根據繞組結構調節間距的需求，提出一種既符合實際工況又易於安裝測量的可調節間距的傳感器裝置顯得十分必要。

在背景技術部分中公開的上述信息僅僅用於增強對本發明背景的理解，因此可能包含不構成在本國中本領域普通技術人員公知的現有技術的信息。

技術實現要素：

鑑於上述問題，本發明實施提供了一種適用於測量不同餅間距的變壓器類繞組的可手動調節的滑軌式耦合電容傳感器測量裝置及其測量方法，尤其是適用於在同一油箱的不同餅間距的變壓器類繞組，該測量裝置結構簡單、方便裝卸、可滑動地測量不同位置的電壓分布，通過可移動固定本發明的測量裝置顯著提高了測量效率和測量精度，且便於廣泛推廣。

本發明的目的是通過以下技術方案予以實現。

本發明的一個方面，一種可手動調節的滑軌式耦合電容傳感器測量裝置包括L形滑軌和滑塊，所述L形滑軌在其長邊的上表面設有縱向延伸的第一凹槽和刻度表，所述滑塊的中部固定有電容傳感器，所述電容傳感器包括感應電極、絕緣薄膜和BNC接頭，所述BNC接頭的金屬導杆與感應電極直接接觸，所述感應電極設在所述絕緣薄膜上，當所述滑塊跨接在所述L形滑軌的長邊時，所述BNC接頭可移動地容納在所述第一凹槽中。

優選地，所述L形滑軌在其長邊的側表面設有縱向延伸的第二凹槽，所述滑塊設有勾腳和固定裝置，當所述滑塊跨接在所述L形滑軌的長邊時，所述勾腳可移動地容納在所述第二凹槽中，當BNC接頭到達刻度表的期望位置後，所述固定裝置固定所述滑塊和所述L形滑軌。

優選地，所述L形滑軌的短邊設有用於固定所述L形滑軌到被測量設備的固定件。

優選地，所述固定裝置包括帶有螺杆的固定板和螺母，當BNC接頭到達刻度表的期望位置後，通過相對於螺杆旋轉螺母使得所述固定板抵靠所述L形滑軌以緊固所述滑塊和所述L形滑軌。

優選地，所述第一凹槽為略大於所述BNC接頭的方槽。

優選地，所述固定件為多個固定孔，所述L形滑軌在其長邊的兩個側表面分別設有縱向延伸的第二凹槽。

優選地，感應電極由銅製成，所述絕緣薄膜為帶膠的聚醯亞胺薄膜。

優選地，所述聚醯亞胺薄膜表面面積略小於滑塊水平表面面積，感應電極表面面積略小於聚醯亞胺薄膜的表面面積。

本發明的另一個方面，一種利用所述的可手動調節的滑軌式耦合電容傳感器測量裝置的測量方法的步驟包括。

在第一步驟中：固定所述L形滑軌到被測量設備上。

在第二步驟中：所述滑塊跨接在所述L形滑軌的長邊上，在所述第一凹槽中移動所述BNC接頭到期望位置。

優選地，在第二步驟中：所述滑塊跨接在所述L形滑軌的長邊上，勾腳可移動地容納在第二凹槽中以保證滑塊與所述L形滑軌保持垂直，當BNC接頭到達期望位置後，通過相對於螺杆旋轉螺母使得所述固定板抵靠所述L形滑軌以緊固所述滑塊和所述L形滑軌。

本發明的可手動調節的滑軌式耦合電容傳感器測量裝置適用於測量不同餅間距的變壓器類繞組，尤其是適用於在同一油箱的不同餅間距的變壓器類繞組，本發明結構簡單、方便裝卸、可滑動地測量不同位置的電壓分布，通過可移動固定本發明的測量裝置顯著提高了測量效率和測量精度，且便於廣泛推廣。

上述說明僅是本發明技術方案的概述，為了能夠使得本發明的技術手段更加清楚明白，達到本領域技術人員可依照說明書的內容予以實施的程度，並且為了能夠讓本發明的上述和其它目的、特徵和優點能夠更明顯易懂，下面以本發明的具體實施方式進行舉例說明。

附圖說明

通過閱讀下文優選的具體實施方式中的詳細描述，本發明各種其他的優點和益處對於本領域普通技術人員將變得清楚明了。說明書附圖僅用於示出優選實施方式的目的，而並不認為是對本發明的限制。顯而易見地，下面描述的附圖僅僅是本發明的一些實施例，對於本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。而且在整個附圖中，用相同的附圖標記表示相同的部件。

在附圖中：

圖1是根據本發明一個實施例的可手動調節的滑軌式耦合電容傳感器測量裝置的L形滑軌的結構示意圖；

圖2是根據本發明一個實施例的可手動調節的滑軌式耦合電容傳感器測量裝置的滑塊的結構示意圖；

圖3是圖2中部虛線圈處電容傳感器的截面示意圖；

圖4是圖2右側虛線圈處固定裝置的截面示意圖；

圖5是根據本發明一個實施例的當滑塊跨接在L形滑軌時的可手動調節的滑軌式耦合電容傳感器測量裝置的結構示意圖；

圖6是根據本發明一個實施例的使用可手動調節的滑軌式耦合電容傳感器測量裝置的測量方法的步驟示意圖。

以下結合附圖和實施例對本發明作進一步的解釋。

具體實施方式

下面將參照附圖更詳細地描述本發明的具體實施例。雖然附圖中顯示了本發明的具體實施例，然而應當理解，可以以各種形式實現本發明而不應被這裡闡述的實施例所限制。相反，提供這些實施例是為了能夠更透徹地理解本發明，並且能夠將本發明的範圍完整的傳達給本領域的技術人員。

需要說明的是，在說明書及權利要求當中使用了某些詞彙來指稱特定組件。本領域技術人員應可以理解，技術人員可能會用不同名詞來稱呼同一個組件。本說明書及權利要求並不以名詞的差異來作為區分組件的方式，而是以組件在功能上的差異來作為區分的準則。如在通篇說明書及權利要求當中所提及的「包含」或「包括」為一開放式用語，故應解釋成「包含但不限定於」。說明書後續描述為實施本發明的較佳實施方式，然所述描述乃以說明書的一般原則為目的，並非用以限定本發明的範圍。本發明的保護範圍當視所附權利要求所界定者為準。

為便於對本發明實施例的理解，下面將結合附圖以具體實施例為例做進一步的解釋說明，且各個附圖並不構成對本發明實施例的限定。

本發明的一種可手動調節的滑軌式耦合電容傳感器測量裝置包括L形滑軌1和滑塊6，所述L形滑軌1在其長邊的上表面設有縱向延伸的第一凹槽5和刻度表2，所述滑塊6的中部固定有電容傳感器，所述電容傳感器包括感應電極8、絕緣薄膜9和BNC接頭7，所述BNC接頭7的金屬導杆與感應電極8直接接觸，所述感應電極8設在所述絕緣薄膜9上，當所述滑塊6跨接在所述L形滑軌1的長邊時，所述BNC接頭7可移動地容納在所述第一凹槽5中。

本發明的可手動調節的滑軌式耦合電容傳感器測量裝置適用於利用同一油箱進行測量不同餅間距的變壓器類繞組，簡單易行、測量效率高、測量精度準且便於廣泛推廣。

為了更好地理解，圖1是根據本發明一個實施例的可手動調節的滑軌式耦合電容傳感器測量裝置的L形滑軌的結構示意圖，在本實施例中，公開了測量1000kV特高壓變壓器線圈衝擊電壓分布的可手動調節的滑軌式耦合電容傳感器測量裝置，L形滑軌1縱向中部存在略大於BNC接頭7的如方槽的第一凹槽5，以容納BNC接頭7。採用邊長為17mm的常規BNC接頭7時，選取方槽寬20mm。L形滑軌1的長邊與如油箱的被測量設備的高度相同，為310cm，第一凹槽5長與繞組高度相同，為250cm。

本發明實施例優選的是，所述L形滑軌1在其長邊的側表面設有縱向延伸的第二凹槽3以方便滑塊6的滑動與固定。

在一個實施例中，圖2是根據本發明一個實施例的可手動調節的滑軌式耦合電容傳感器測量裝置的滑塊的結構示意圖，所述滑塊6設有勾腳13和固定裝置，當所述滑塊6跨接在所述L形滑軌1的長邊時，所述勾腳13可移動地容納在所述第二凹槽3中，當BNC接頭7到達刻度表2的期望位置後，所述固定裝置固定所述滑塊6和所述L形滑軌1。

在一個實施例中，滑塊6可跨接於L形滑軌1，並可以通過擰緊固定螺栓11及固定板10固定於金屬滑軌。螺杆11可於固定板10內自由旋轉。勾腳13的長度與角度與第二凹槽3相配合，可以防止滑塊未固定時過易脫落的現象，同時可以保證滑塊固定時與滑軌保持垂直狀態。

在一個實施例中，所述L形滑軌1的短邊設有用於固定所述L形滑軌1到被測量設備的固定件4。例如，可通過固定件4將L形滑軌1固定於變壓器殼體上。

圖3是圖2中部虛線圈處電容傳感器的截面示意圖，從圖3可看出，BNC接頭7通過螺絲固定於滑塊6上。圖4是圖2右側虛線圈處固定裝置的截面示意圖，在一個實施例中，所述固定裝置包括帶有螺杆12的固定板10和螺母11，當BNC接頭7到達刻度表2的期望位置後，通過相對於螺杆12旋轉螺母11使得所述固定板10抵靠所述L形滑軌1以緊固所述滑塊6和所述L形滑軌1。

在一個實施例中，所述第一凹槽5為略大於所述BNC接頭7的方槽。

在一個實施例中，所述固定件4為多個固定孔，所述L形滑軌1在其長邊的兩個側表面分別設有縱向延伸的第二凹槽3。

在一個實施例中，感應電極8由銅製成，所述絕緣薄膜9為帶膠的聚醯亞胺薄膜，所述絕緣薄膜9需採用介電常數大、電氣性能穩定的帶膠聚醯亞胺薄膜。

在一個實施例中，所述聚醯亞胺薄膜表面面積略小於滑塊6水平表面面積，感應電極8表面面積略小於聚醯亞胺薄膜的表面面積。例如，滑塊6水平表面面積為55mm*15mm，帶膠聚醯亞胺薄膜規格為53mm*13mm*0.1mm，如銅薄膜的感應電極8規格為50mm*10*0.05mm。

圖5是根據本發明一個實施例的當滑塊跨接在L形滑軌時的可手動調節的滑軌式耦合電容傳感器測量裝置的結構示意圖，當所述滑塊6跨接在所述L形滑軌1的長邊時，所述勾腳13可移動地容納在所述第二凹槽3中，當BNC接頭7到達刻度表2的期望位置後，所述固定裝置固定所述滑塊6和所述L形滑軌1。

圖6為本發明的一個實施例的利用所述的可手動調節的滑軌式耦合電容傳感器測量裝置的測量方法的步驟示意圖。

如圖6所示，測量方法的步驟包括：

在第一步驟S1中：固定所述L形滑軌1到被測量設備上。

在第二步驟S2中：所述滑塊6跨接在所述L形滑軌1的長邊上，在所述第一凹槽5中移動所述BNC接頭7到期望位置。

在一個實施例中，在第二步驟S2中：所述滑塊6跨接在所述L形滑軌1的長邊上，勾腳13可移動地容納在第二凹槽3中以保證滑塊6與所述L形滑軌1保持垂直，當BNC接頭7到達期望位置後，通過相對於螺杆12旋轉螺母11使得所述固定板10抵靠所述L形滑軌1以緊固所述滑塊6和所述L形滑軌1。

本發明的測量方法解決了目前變壓器類繞組電壓分布的測量弊端，本發明提著重適用於同一油箱的不同餅間距的變壓器類繞組，節約實驗成本，簡單易行、便於廣泛推廣。

儘管以上結合附圖對本發明的實施方案進行了描述，但本發明並不局限於上述的具體實施方案和應用領域，上述的具體實施方案僅僅是示意性的、指導性的，而不是限制性的。本領域的普通技術人員在本說明書的啟示下和在不脫離本發明權利要求所保護的範圍的情況下，還可以做出很多種的形式，這些均屬於本發明保護之列。