电力变压器能效等级检测装置的制作方法

1.本发明属于电气试验设备领域，具体涉及一种用于对电力变压器进行能效等级检测的电力变压器能效等级检测装置。


背景技术：

2.根据《gb20052-2020 电力变压器能效限定值及能效等级》标准要求，2020年以后生产的电力变压器能效（空载损耗和负载损耗）测试限定值应满足该标准的要求，而能效判断的两个根本依据为空载损耗值和负载损耗值两项参数。根据《jb/t 501-2006 电力变压器试验导则》标准要求，变压器进行空载损耗测试和负载损耗测试均需进行修正，空载损耗测试需进行波形校正（电压平均值与有效值之差校正）；负载损耗测试时，需进行温度校正、电阻损耗校正和其它损耗校正，因此在进行该两项测试时，须先测量变压器绕组的直流电阻值，方可进行空载和负载损耗测试，并进行相应修正。
3.目前市场上尚无针对电力变压器能效等级检测的专用设备，所有的也仅为分离的独立项目测试仪器，如直流电阻测试仪，低压法空负载损耗测试仪（不满足试验标准要求，不进行直流电阻和温度修正），空负载损耗测试仪（不进行直流电阻测试和温度修正）等，因此尚无可完成能效等级检测的一体化单台套设备，在使用时需要准备多种设备组合使用，存在以下问题：1.每一个测试项目需要独立仪器，其供电和试验接线独立，每个试验项目均需要进行供电和试验接线，易发生接线错误，造成仪器或被试变压器损坏或测量结果不准确，测试效率极为低下；2.由于试验仪器分散且独立，每一个测试项目结束后均需要人工记录测试结果，易发生记录错误及修改，具有人工干预的主观特性，从而造成结果的可信度降低，使得能效评定结果可靠性大打折扣；3.空载损耗和负载损耗测试时，根据测试结果需要按照相应的计算方法进行校正，如空载波形校正，负载损耗电阻校正和温度校准，该几项校准目前通过人工分项目记录，然后输入至pc机的excel计算表格进行计算，如此操作不仅效率极为低下，且由于操作人员介入，易发生如记录错误、有意修改、输入错误及计算错误等问题，整体测试结果可靠性进一步降低，使得最终出具的报告有严重的争议；4.根据相关标准要求，高能效变压器需要能效项目每台必检，由于变压器数量巨大，只有物资仓库具备存储能力，因此检测工作只能在物资仓库进行且检测效率必须提高到一定程度，才能满足仓库检测，而目前无法满足。
4.因此检测设备必须具备成套一体化，移动方便，试验项目齐全，操作简单等特点，目前已有设备无法满足以上的测试要求。


技术实现要素：

5.本发明的目的是提供一种能够一体化完成能效等级检测、使用简单方便的电力变
压器能效等级检测装置。
6.为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：一种电力变压器能效等级检测装置，用于对待检测的电力变压器进行能效等级检测，所述电力变压器能效等级检测装置包括ipc中控单元、plc电气核心控制器、实体按键、直流电阻测试单元、空载/负载测试单元、输出接线投切单元以及输出接线接口；所述ipc中控单元与所述plc电气核心控制器交互通信，所述实体按键、所述空载/负载测试单元、所述输出接线投切单元分别与所述plc电气核心控制器相连接，所述直流电阻测试单元、所述空载/负载测试单元分别与所述输出接线投切单元相连接，所述输出接线接口与所述输出接线投切单元相连接；所述ipc中控单元用于获取所述电力变压器的基本信息、基于所述电力变压器的基本信息计算能效等级检测所需参数值、通过所述plc电气核心控制器接收所述实体按键输出的检测触发信息并发出对应检测指令、提供进行所述能效等级检测的接线导引图、通过所述直流电阻测试单元和空载/负载测试单元获得对应的检测数据、对所述检测数据进行校正而得到校正后数据、基于所述校正后数据判定所述电力变压器的能效等级、生成电力变压器能效等级测试报告；所述plc电气核心控制器用于根据所述检测指令通过控制所述输出接线投切单元实现所述直流电阻测试单元和所述空载/负载测试单元的投切、根据所述检测指令控制所述直流电阻测试单元和所述空载/负载测试单元的供电及通讯、控制所述实体按键的检测；所述直流电阻测试单元用于对所述电力变压器进行直流电阻测试；所述空载/负载测试单元用于对所述电力变压器进行空载损耗测试和负载损耗测试；所述输出接线投切单元用于将所述直流电阻测试单元或所述空载/负载测试单元接入所述输出接线接口；所述输出接线接口用于连接所述电力变压器。
7.所述空载/负载测试单元包括变频调压电子电源、电容器补偿单元和电压电流功率测量单元；所述变频调压电子电源、所述电容器补偿单元和所述电压电流功率测量单元均与所述plc电气核心控制器相连接，所述变频调压电子电源与所述ipc中控单元相连接，所述变频调压电子电源、所述电容器补偿单元、所述电压电流功率测量单元均与所述输出接线投切单元相连接；所述变频调压电子电源用于根据所述ipc中控单元计算的所述能效等级检测所需参数值输出对应的测试电源；所述电容器补偿单元用于在进行负载损耗测试时对所述电力变压器进行补偿；所述电压电流功率测量单元用于在进行空载损耗测试和负载损耗测试时获得所述检测数据。
8.所述ipc中控单元与通过扫描所述电力变压器的二维码或条形码而获取其基本信息的扫描枪和/或手动录入所述电力变压器的基本信息的输入模块相连接。
9.所述ipc中控单元与所述电力变压器的测温传感器相连接而获得变压器温度。
10.所述ipc中控单元具有网络接入功能的网络接口，所述ipc中控单元通过其所述网络接口与系统后台或服务器相通信。
11.所述输出接线接口包括供所述变频调压电子电源连接所述电力变压器的低压侧或高压侧的电源接点、供所述电容补偿器连接所述电力变压器的补偿接点。
12.所述电源接点、所述补偿接点均配置有反馈其投切状态的开关辅助反馈节点，所述开关辅助反馈节点与所述plc电气核心控制器相连接。
13.所述电力变压器能效等级检测装置还包括与所述plc电气核心控制器相连接的状态指示模块。
14.所述电力变压器能效等级检测装置还包括一体化移动式机箱、多个模块化组合式箱体或一体化集装箱。
15.由于上述技术方案运用，本发明与现有技术相比具有下列优点：本发明通过单台套设备一次性完成能效等级检测的各个测试项目并进行相应的校正，操作简单方便，满足电力变压器能效等级检测的需求。
附图说明
16.附图1为本发明的电力变压器能效等级检测装置的结构框图。
17.附图2为本发明的电力变压器能效等级检测装置的第一种外形主视示意图。
18.附图3为本发明的电力变压器能效等级检测装置的第一种外形俯视示意图。
19.附图4为本发明的电力变压器能效等级检测装置的第二种外形主视示意图。
20.附图5为本发明的电力变压器能效等级检测装置的第二种外形俯视示意图。
21.附图6为本发明的电力变压器能效等级检测装置的第三种外形主视示意图。
22.附图7为本发明的电力变压器能效等级检测装置的第三种外形后视示意图。
具体实施方式
23.下面结合附图所示的实施例对本发明作进一步描述。
24.实施例一：如附图1所示，一种电力变压器能效等级检测装置，包括ipc中控单元、plc电气核心控制器、实体按键、直流电阻测试单元、空载/负载测试单元、输出接线投切单元以及输出接线接口。ipc中控单元与plc电气核心控制器交互通信，实体按键、空载/负载测试单元、输出接线投切单元分别与plc电气核心控制器相连接，直流电阻测试单元、空载/负载测试单元分别与输出接线投切单元相连接，输出接线接口与输出接线投切单元相连接。该电力变压器能效等级检测装置还可以包括与plc电气核心控制器相连接的状态指示模块以及急停按键。
25.直流电阻测试单元用于对电力变压器进行直流电阻测试。空载/负载测试单元用于对电力变压器进行空载损耗测试和负载损耗测试。空载/负载测试单元包括变频调压电子电源、电容器补偿单元和电压电流功率测量单元（u、i、p测量单元）。变频调压电子电源、电容器补偿单元和电压电流功率测量单元均与plc电气核心控制器相连接，变频调压电子电源与ipc中控单元相连接，变频调压电子电源、电容器补偿单元、电压电流功率测量单元均与输出接线投切单元相连接。变频调压电子电源用于根据ipc中控单元计算的能效等级检测所需参数值输出对应的测试电源。电容器补偿单元用于在进行负载损耗测试时对电力变压器进行补偿。电压电流功率测量单元用于在进行空载损耗测试和负载损耗测试时获得检测数据。输出接线投切单元用于将直流电阻测试单元或空载/负载测试单元接入输出接
线接口。输出接线接口用于连接电力变压器，输出接线接口包括供变频调压电子电源连接电力变压器的低压侧或高压侧的电源接点、供电容补偿器连接电力变压器的补偿接点。
26.ipc中控单元可以实现以下功能：a）用于获取电力变压器的基本信息，该ipc中控单元可以与通过扫描电力变压器的二维码或条形码而获取其基本信息的扫描枪和/或手动录入电力变压器的基本信息的输入模块相连接；b）基于电力变压器的基本信息计算能效等级检测所需参数值，包括直流电阻测试电流、空载损耗测试电压和负载损耗测试电压、电流及补偿容量；c）通过plc电气核心控制器接收实体按键输出的检测触发信息并发出对应检测指令，操作人员通过实体按键触发不同的检测项目，ipc中控单元接收相应的检测触发信息、给出相应的测试项目，并可以给出完成测试的提示信息；d）针对每个测试项目，通过所配置的显示装置提供进行能效等级检测的接线导引图，指导测试人员进行接线，保证测试连线正确性；e）通过直流电阻测试单元和空载/负载测试单元获得对应的检测数据（测试结果）；f）对检测数据进行校正而得到校正后数据，顺序完成直流电阻测试、空载损耗测试、负载损耗测试后，系统根据录入的变压器信息，同时ipc中控单元与电力变压器的测温传感器相连接而读取配置的测温传感器测得的变压器温度，综合测试结果、变压器信息和测试温度，自动生成经过波形校正、电阻校正和温度校正的校正后数据；g）基于校正后数据判定电力变压器的能效等级，即根据《gb20052-2020 电力变压器能效限定值及能效等级》给出的能效等级的限定值，结合变压器信息中铁心为电工钢带还是非晶体合金的材料选项，对照测试值，自动判别被测试电力变压器的能效等级；h）生成电力变压器能效等级测试报告，该报告中包括校正前后的测试数据以及被测试电力变压器的能效等级等信息，特别的，该报告格式可根据不同要求进行定制化修改，满足个性要求。
27.此外，ipc中控单元还可以具有以下功能：i）ipc中控单元具有网络接入功能的网络接口，ipc中控单元通过其网络接口与系统后台或服务器相通信，从而ipc中控单元可将能效检测装置自身唯一的身份序列号、被测试电力变压器信息、测试过程、结果、报告及环境信息等相关量无感发送至网络后台或指定的服务器。
28.plc电气核心控制器可以实现以下功能：a）根据检测指令通过控制输出接线投切单元实现直流电阻测试单元和空载/负载测试单元的投切，即在试验项目转换时控制对应的电气连线投切，直流电阻测试时，将测试连接线投切换至直流电阻测试单元；空载损耗测试时，将内置变频调压电子电源的输出切换至电力变压器的低压侧试连接线；负载损耗测试时，将内置变频调压电子电源的输出切换至电力变压器的高压侧试连接线，并根据被测电力变压器容量投切相应的补偿电容。以上电气连线投切，均同时通过开关辅助反馈节点检查投切完成是否，即电源接点、补偿接点均配置有反馈其投切状态的开关辅助反馈节点，开关辅助反馈节点与plc电气核心控制器相连接，以完成投切反馈。
29.b）根据，ipc中控单元的检测指令控制直流电阻测试单元和空载/负载测试单元的供电及通讯，满足非执行本测试功能时，该测试模块不得电，降低测试单元之间的相互干扰，也减小了能效检测装置的耗电量；c）控制实体按键的检测，包括控制实体按键检测、急停按键检测、状态指示模块检测等。
30.上述电力变压器能效等级检测装置进行检测主要基于直流电阻测试单元、空载/负载测试单元两个模块，二者均通过plc进行电气投入和切出，实现测试项目功能仅用一组对外的测试线，即可完成直流电阻测试、空载损耗和负载损耗测试，满足一次接线，完成多个测试项目的要求。中控单元采用带有触摸显示屏的ipc中控单元，操作方便，扩展性强。
31.按照试验导则标准要求，利用上述电力变压器能效等级检测装置对待检测的电力变压器进行能效等级检测的步骤包括直流电阻测试，空载测试和负载测试，测试时，1）ipc中控单元通过扫码枪或人工输入记录被测电力变压器的相关基本信息；2）ipc中控单元根据被测电力变压器的基本信息，自动计算直流电阻测试电流，空载测试电压，负载测试电压电流及补充容量；3）ipc中控单元接收直流电阻测试按键输入并提示直流电阻测试接线导引图；4）完成接线并确实接线无误时，开始通过直流电阻测试单元进行直流电阻测试，包括被试电力变压器线电阻和相电阻均自动测试完成并记录；5）完成直流电阻测试，ipc中控单元自动记录测试结果，接收空载测试按键输入并提示空载测试接线导引图；6）完成接线并确认接线无误时，开始通过空载/负载测试单元进行空载测试，自动升压至测试电压，记录测试的电压有效值，电压平均值，电流有效值，有功功率，视在功率，电压频率等；7）完成空载测试，ipc中控单元进行测试结果校正并记录测试结果；8）ipc中控单元接收负载测试按键输入并提示负载测试接线导引图；9）自动投切相应的补偿电容器，并升压升流至测试电流（不低于额定电流的50%），记录测试数据（电压有效值，电压平均值，电流有效值，有功功率，视在功率，电压频率等）后快速降压，防止由于加压时间过长导致变压器温度升高带来的测试误差；10）完成空载测试，ipc中控单元读取测试变压器温度的温度传感器测量值，进行测试结果温度校正并记录测试结果；11）对照《gb20052-2020 电力变压器能效限定值及能效等级》给定的空负载损耗限定值，自动判断电力变压器的能效等级，并记录于检测报告中；12）根据已定义的网络接口，将能效检测装置序列号、被测试变压器信息、测试过程、结果、报告及环境信息等相关量无感发送至网络后台或指定的服务器；13）完成测试，等待下一台变压器测试开始。
32.上述电力变压器能效等级检测装置还包括一体化移动式机箱、多个模块化组合式箱体或一体化集装箱，具体如下：a）对用于测试小容量变压器（不大于630kva/10kv配电变压器），各个功能模块内置于一体化移动式机箱内，其体积和重量均符合便携要求，易于在现场或变压器存储仓库使用，结构形式如附图2、3所示，该一体化移动式机箱底部带有轮子，其顶面形成操作面板，布置触摸显示屏、实体按键等；b）对用于测试中等容量变压器（不大于1250kva/10kv配电变压器），采用多个（如两个）模块化组合式箱体，不同的功能模块分布在不同的模块化组合式箱体内，而模块化组合式箱体之间可以通过相应的对接机构实现对接叠加，底部的模块化组合式箱体可以安装轮子，顶部的模块化组合式箱体顶面设置具有触摸显示屏、实体按键等的操作面板。运输时
模块化组合式箱体为独立模块，测试时则叠加为一体测试设备，两个模块化组合式箱体之间用电缆进行必要的连接，单个模块体积和重量均符合便携要求，易于在现场或变压器存储仓库使用，结构形式如附图4、5所示；c）对用于测试中等以上容量电力变压器（大于1250kva/10kv配电变压器及电力变压器），采用一体化集装箱结构，整体吊装运输，测试时仅需连接供电电源和输出连接线，即可完成测试项目，易于在现场或变压器存储仓库使用，结构形式如附图6、7所示，操作面板设置在其正面。
33.本发明基于两个相关标准的测试要求，实现单台套设备，一次性完成能效等级检测的三个测试项目及相应的校正，自动出具测试报告及等级评定，实时将测试数据及结果发送至网络平台或服务器，满足电力变压器能效等级检测的技术要求，其有益效果具体为：1）便携：模块化、轻量化、一体化轮式结构方便移动（小容量检测平台），方便仓库和现场检测；2）准确：能效项目全检，检测过程及精度满足国标及行业标准要求（测量精度：电压、电流0.1级，功率0.2级）3）简捷：一键操作、自动测试、生成报告、数据远传。特别的，无需专业人员，简单培训即可操作；4）快速：快捷防反接线、程序化流程控制，单台检测不超过15分钟；5）可靠：容量裕度、长时工作、采用防震结构便于运输。
34.上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。