基于无线通讯的换流变压器变比测试装置

技术领域

本申请涉及电力技术领域，特别是涉及一种基于无线通讯的换流变压器变比测试装置。

背景技术

换流变压器是超高压直流输电工程中至关重要的关键设备，是交、直流输电系统中的整流、逆变两端接口的核心设备。它的投入和安全运行是工程取得发电效益的关键和重要保证。换流变压器的关键作用，要求其具有高可靠性和高技术性能，尤其换流变压器变比对其可靠运行起重要作用。

与常规变压器各侧套管均在同一空间中不同，换流站换流变压器一般为单相双绕组，分为网侧绕组和阀侧绕组，阀侧绕组套管位于换流阀厅内，网侧绕组套管位于换流阀厅外。目前，对换流站换流变压器进行变比测试，一般采用从阀厅内阀侧套管接线端引出长距离测试线，与阀厅外网侧套管接线端测试线一并接入户外主机，形成测试回路。

然而采用上述方法测试的过程中需要长距离引线，完成一次换流变压器变比测试需引线150米以上，当长距离测试线存在断点时排查困难，尤其是停电检修期间检修人员众多，测试线放置于地面极易被检修人员踩断，造成测试回路不通。可见这种测试方式存在着耗时费力，试验效率低的问题。

发明内容

基于此，有必要针对换流变压器变比测试过程耗时费力，测试效率低的问题，提供一种基于无线通讯的换流变压器变比测试装置。

一种基于无线通讯的换流变压器变比测试装置，包括：

控制单元；

前端激励单元，与换流变压器的网侧绕组电连接，与所述控制单元无线通讯连接；所述前端激励单元用于生成激励信号，并向所述网侧绕组发送所述激励信号；

前端感知单元，与所述换流变压器的阀侧绕组电连接，与所述控制单元无线通讯连接；所述前端感知单元用于采样所述阀侧绕组的感应信号，并发送所述感应信号至所述控制单元；

所述控制单元，用于根据接收到的所述感应信号确定所述换流变压器变比。

在其中一个实施例中，所述前端激励单元还用于向所述控制单元发送所述激励信号；所述控制单元，用于根据接收到的所述激励信号和所述感应信号确定所述换流变压器变比。

在其中一个实施例中，所述前端激励单元还用于采集所述网侧绕组的反馈信号，并发送所述反馈信号至所述控制单元；

所述控制单元，用于根据接收到的所述反馈信号和所述感应信号确定所述换流变压器变比。

在其中一个实施例中，所述前端激励单元还用于根据采集到的所述网侧绕组的反馈信号调整所述激励信号，直至所述网侧绕组的反馈信号达到预设激励范围时，发送反馈信号至所述控制单元；

所述控制单元，用于根据接收到的所述反馈信号和所述感应信号确定所述换流变压器变比。

在其中一个实施例中，该装置还包括信号同步单元，所述信号同步单元分别与所述控制单元、所述前端激励单元和所述前端感知单元无线通讯连接；所述信号同步单元用于所述控制单元、所述前端激励单元和所述前端感知单元之间中继通讯。

在其中一个实施例中，所述信号同步单元包括相电连接的第一控制器和第一无线通讯模块，所述第一无线通讯模块分别与所述控制单元、所述前端激励单元和所述前端感知单元无线通讯。

在其中一个实施例中，所述信号同步单元还包括第一电池模块，所述第一电池模块分别连接第一控制器和第一无线通讯模块。

在其中一个实施例中，所述前端激励单元包括第二控制器、与所述第二控制器电连接的第二无线通信模块和信号发生电路；所述信号发生电路用于电连接所述网侧绕组；所述第二无线通信模块用于与所述控制单元通讯；所述第二控制器用于控制所述信号发生电路生成激励信号，并向所述网侧绕组发送所述激励信号。

在其中一个实施例中，所述前端感知单元包括第三控制器、与所述第三控制器电连接的采样模块和第三线通信模块；所述采样模块用于电连接所述阀侧绕组；

所述采样模块采样所述阀侧绕组的感应信号，所述第三控制器通过所述第三无线通信模块发送所述感应信号至所述控制单元。

在其中一个实施例中，所述控制单元包括相电连接的第四控制器和第四无线通信模块，所述第四无线通信模块用于分别与所述第二无线通信模块和所述第三无线通信模块通讯，所述第四控制器用于根据接收到的所述感应信号确定所述换流变压器变比。

上述基于无线通讯的换流变压器变比测试装置，由于前端激励单元和前端感知单元都与控制单元无线通讯，因此在对换流变压器进行测试时，前端激励单元可以设置在网侧绕组附近，通过短引线电连接网侧套管接线端；前端感知单元可以设置在阀侧绕组附近，通过短引线电连接阀侧套管接线端。从而测试过程中需要的引线长度大大缩短，节省大量人力成本和时间成本，显著提高测试效率。缩短引线长度后，也减少了引线被踩断的隐含，即便引线出现断点，排查难度也大大降低了，进一步提高了测试效率。

附图说明

图1为一实施例中基于无线通讯的换流变压器变比测试装置的结构框图；

图2为另一实施例中基于无线通讯的换流变压器变比测试装置的结构框图；

图3为一实施例中前端激励单元的结构框图；

图4为一实施例中前端感知单元的结构框图；

图5为一实施例中控制单元的结构框图；

图6为一实施例中信号同步单元的结构框图。

具体实施方式

为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。

在一个实施例中，如图1所示，提供了一种基于无线通讯的换流变压器变比测试装置，包括前端激励单元10、控制单元20和前端感知单元30。前端激励单元10与换流变压器的网侧绕组电连接，用于生成激励信号，并向网侧绕组发送激励信号；前端激励单元10还与控制单元20无线通讯连接。前端感知单元30与换流变压器的阀侧绕组电连接，与控制单元20无线通讯连接；前端感知单元30用于采样阀侧绕组的感应信号，并发送感应信号至控制单20。控制单元20用于根据接收到感应信号确定换流变压器变比。

其中，换流变压器接到交流电网相连的换流站交流母线上的绕组通常称为网侧绕组，接到换流桥的绕组通常称为阀侧绕组。在对换流变压器进行测试时，前端激励单元10通过引线电连接网侧套管接线端，前端感知单元30通过引线电连接阀侧套管接线端。前端激励单元10可以设置在网侧绕组附近，如设置在换流阀厅外；前端感知单元30可以设置在阀侧绕组附近，如设置在换流阀厅内，从而尽可能的缩短引线。

激励信号和感应信号可以是电压信号，也可以是电流信号，可以根据测试需要设置。为了便于说明，下述以激励信号和感应信号均为电压信号为例进行解释说明。

测试时，激励信号的幅值可以在控制单元20中预存，且前端激励单元10生成的激励信号的幅值大小与输出控制单元20中预存的幅值相等。或者可以由控制单元20向前端激励单元10输出激励信号的幅值信号，前端激励单元10根据该幅值信号向网侧绕组输出对应大小的激励信号。从而控制单元可以根据接收到的感应信号和激励信号确定换流变压器变比。

具体的，前端激励单元10生成激励信号V1，并向网侧绕组发送激励信号V1。前端感知单元30采样到阀侧绕组的感应信号V2，并发送感应信号V2至控制单20。控制单元20根据接收到的感应信号V2和激励信号V1确定换流变压器变比为V1/V2。

上述基于无线通讯的换流变压器变比测试装置，由于前端激励单元10和前端感知单元30都与控制单元20无线通讯，因此在对换流变压器进行测试时，不需要再分别从阀厅内阀侧套管接线端与阀厅外网侧套管接线端分别引长距离测试线，可以直接将前端激励单元10设置在网侧绕组附近，通过短引线电连接网侧套管接线端；前端感知单元30可以设置在阀侧绕组附近，通过短引线电连接阀侧套管接线端。从而测试过程中需要的引线长度大大缩短，节省大量人力成本和时间成本，显著提高测试效率。缩短引线长度后，也减少了引线被踩断的隐患，即便引线出现断点，排查难度也大大降低了，进一步提高了测试效率。使用传统方式进行换流变压器变比测试时，至少需要两名测试人员，其中一名测试人员在控制柜处进行档位切换，另外一名测试人员在户外操作主机才能完成测试。本实施例中，由于采用无线通讯，控制单元20可以设置在控制柜处，因此一名操作人员既能切换档位，也能操作控制单元20，释放人力。

在一个实施例中，前端激励单元10还用于向控制单元20发送激励信号；控制单元20用于根据接收到的激励信号和感应信号确定换流变压器变比。

本实施例中，前端激励单元10在生成激励信号后，分别向网侧绕组和控制单元20发送激励信号，控制单元20根据前端激励单元10实际向网侧绕组发送的激励信号计算换流变压器变比。

其中，前端激励单元10可以是持续生成并输出激励信号V1，前端感知单元30持续采样并输出感应信号V2，控制单元20持续接收到多个激励信号V1和多个感应信号V2，每一激励信号V1和多个感应信号V2都分别对应不同的发送时刻，控制单元20根据接收到的同一时刻的激励信号V1和感应信号V2确定换流变压器变比为V1/V2。

在一个实施例中，前端激励单元10还用于采样网侧绕组的反馈信号，并发送反馈信号至控制单元20；控制单元20用于根据接收到的反馈信号和感应信号确定换流变压器变比。

由于系统中各种干扰的存在，其它信号进行叠加，激励信号V1发送至网测绕组后，实际施加在网测绕组上的反馈信号V3可能已经不再等于V1，例如V1为100V，V3实际上可能已经达到了120V。因此，为了提高检测的准确性，前端激励单元10还用于采样网侧绕组的反馈信号V3，并根据同一时刻的反馈信号V3和感应信号V2确定换流变压器变比为V3/V2。

在一个实施例中，前端激励单元10还用于根据反馈信号调整激励信号，直至网侧绕组的反馈信号达到预设激励范围时，发送反馈信号至控制单元20；控制单元20用于根据接收到的反馈信号和感应信号确定换流变压器变比。

当需要施加在网测绕组上的电压大小需在预设激励范围时，前端激励单元10输出符合预设激励范围的激励信号V1，但是因为干扰信号的存在，实际施加在网测绕组上的电压大小为V3，则前端激励单元10在采集到V3后，需要根据V3调整输出的激励信号的大小，直至采集到的反馈信号达到预设激励范围。其中，预设激励范围可以根据测试需要确定。

例如，需要施加在网测绕组上的电压范围为95V-105V，前端激励单元10产生的激励信号为100V，但是前端激励单元10采集到的施加在网测绕组的反馈信号实际大小为120V，那么前端激励单元10会减小激励信号的电压值后，再次采集施加在网测绕组的实际的反馈信号大小，直至其达到95V-105V的范围内，如达到了100V，则不再调整激励信号的大小。前端激励单元10发送符合预设激励范围的反馈信号至控制单元20，控制单元20根据该反馈信号确定换流变压器变比。从而通过动态调节激励信号的大小，使得施加在网测绕组的实际的反馈信号大小满足测试需求，进一步提高了检测的准确性，进而保证系统的安全稳定运行。

在一个实施例中，如图2所示，基于无线通讯的换流变压器变比测试装置还包括信号同步单元40，信号同步单元40分别与控制单元20、前端激励单元10和前端感知单元30无线通讯连接；信号同步单元40用于控制单元20、前端激励单元10和前端感知单元30之间中继通讯。

信号同步单元40起到信号中继和放大的作用，用于控制单元20与前端感知单元30之间、控制单元20与前端激励单元10之间的通讯信号的中继和放大，当换流变压器所处的通讯环境恶劣时或者各单元之间距离较远时，控制单元20与前端激励单元10、前端感知单元30之间会出现通讯不通畅的情况，通过设置信号同步单元40，并将信号同步单元40设置于合适的位置，可以提高控制单元20与前端激励单元10、前端感知单元30之间的通讯质量，从而提高测试效率。

测试过程中，控制单元20还可以发出开始测量指令，并通过信号同步单元40发送至前端激励单元10和前端感知单元30，前端激励单元10通过信号同步单元40发送反馈信号V3至控制单元20，前端感知单元30通过信号同步单元40发送激励信号V2至控制单元20。测试结束时，控制单元20发出停止测量指令，并通过信号同步单元40发送至前端激励单元10和前端感知单元30。通过设置信号同步单元40，可以使得各个信号准确及时地被发出和接收，测试效率和准确度都得到提高。

在一个实施例中，如图3所示，前端激励单元10包括第二控制器13、与第二控制器13电连接的第二无线通信模块14和信号发生电路11，信号发生电路11用于电连接网侧绕组；第二无线通信模块14用于与控制单元10通讯；第二控制器13用于控制信号发生电路11生成激励信号，并向网侧绕组发送激励信号。

进一步地，前端激励单元10还包括与第二控制器13电连接的信号采集电路12，信号采集电路12用于电连接网侧绕组，以采集网侧绕组的反馈信号。第第二控制器13通过第二无线通信模块14发送激励信号或反馈信号至控制单元20。

进一步地，第二控制器13还用于根据反馈信号调整激励信号，直至网侧绕组的反馈信号达到预设激励范围；并通过第二无线通信模块14和信号同步单元40发送激励信号至控制单元20，以使控制单元20确定换流变压器变比。

当测试开始时，第二控制器13控制信号发生电路11生成激励信号，并向网侧绕组发送激励信号。同时，第二控制器13接收信号采集电路12采集到的网侧绕组的反馈信号，在反馈信号不符合测试需求时，第二控制器13控制信号发生电路11调整激励信号，直至反馈信号符合测试需求时，发送反馈信号至控制单元20。当测试结束时，第二控制器13控制信号发生电路11停止生成激励信号，同时控制信号采集电路12停止采集网侧绕组的反馈信号，以结束测试。

在一个实施例中，信号发生电路11包括放大电路111和激励信号生成电路113，激励信号生成电路112分别与第二控制器13和放大电路111电连接，放大电路111还用于电连接网侧绕组。

本实施例中，激励信号生成电路113用于生成初级激励信号，放大电路111用于对初级激励信号进行放大，以得到激励信号，并向网侧绕组输出激励信号。

激励信号生成电路113和放大电路111的结构不需要限定，例如，激励信号生成电路113可以为电压转换电路，用于将低压直流电信号转换为交流电信号的初级激励信号，放大电路111将初级激励信号放大为高压交流电信号，从而得到满足测试需要的激励信号。

进一步的，前端激励单元10还包括与第二控制器13电连接的时钟模块和存储模块，时钟模块用于向第二控制器13提供工作时钟，存储模块具体可以包括程序存储器、数据存储器和RAM(Random Access Memory，随机存取存储器)。

在一个实施例中，如图4所示，前端感知单元30包括第三控制器31、第三无线通信模块32和采样模块33，第三无线通信模块32和采样模块33分别与第三控制器31电连接，采样模块33用于电连接阀侧绕组。采样模块33采样阀侧绕组的感应信号，并发送感应信号至第三控制器31，第三控制器31通过第三无线通信模块32发送感应信号至控制单元20。其中，采样模块33的结构也不需要限定，只要实现该功能即可。

进一步的，前端感知单元30还包括与第三控制器31电连接的时钟模块和存储模块，时钟模块用于向第三控制器31提供工作时钟，存储模块包括程序存储器、数据存储器和RAM。

在一个实施例中，如图5所示，控制单元20包括相电连接的第四控制器21和第四无线通信模块22，第四无线通信模块22用于分别与第二无线通信模块14和第三无线通信模块32通讯，第四控制器21用于根据接收到的感应信号确定换流变压器变比；第四控制器21根据感应信号确定换流变压器变比的方式不再赘述。

进一步地，控制单元20还包括与第四控制器21电连接的存储模块和其他模块，存储模块可以包括程序存储器、数据存储器和RAM，其他模块可以结合实际需要设置，如时钟模块、按键模块、指示模块、显示模块等。时钟模块用于向第四控制器21提供工作时钟；按键模块用于测试人员输入测试相关指令，如开始测试指令和停止测试指令；指示模块可以用于指示第四控制器21与第二控制器13、前端感知单元30、信号同步单元40之间的通讯是否正常；显示模块可以为LCD(Liquid Crystal Display，液晶显示器)显示器，用于显示测试界面，测试界面上可以设置有测试相关的选项卡，还可以显示接收到的测试数据(如反馈信号、感应信号等)以及测试结果(换流变压器变比)。其它模块还可以包括打印模块，如打印机，用于打印测试数据和测试结果，便于存档。第四控制器21的类型可以结合实际需要选择，如十六位单片机系统。

具体的，测试人员可以触发按键模块，以通过控制单元20发出开始测试指令，开始测试；还可以触发按键模块，以通过控制单元20发出开始结束指令，以结束测试。

在一个实施例中，如图6所示，信号同步单元40包括相电连接的第一控制器41和第一无线通讯模块42，第一无线通讯模块41分别与控制单元20、前端激励单元10和前端感知单元无线30通讯。

具体的，在需要设置信号同步单元40中继通讯时，第一控制器41通过第一无线通讯模块42和第二无线通信模块14与第二控制器13进行无线通讯，第一控制器41通过第一无线通讯模块42和第四无线通信模块22与第四控制器21进行无线通讯，第一控制器41通过第一无线通讯模块42和第三无线通信模块32与第三控制器31进行无线通讯。

进一步地，信号同步单元40还包括与第一控制器41电连接的时钟模块和存储模块，时钟模块和存储模块还可以与第一电池模块43电连接，由第一电池模块43为时钟模块和存储模块供电。

上述第一控制器41、第二控制器13、第三控制器31和第四控制器21可以结合实际需要选择，如选用十六位单片机系统。第一无线通讯模块42、第二无线通信模块14、第三无线通信模块32和第四无线通信模块22的类型不需要限定，只要能够实现各控制器之间的稳定通讯即可。

在一个实施例中，信号同步单元40还包括第一电池模块43，第一电池模块43与第一控制器41和第一无线通讯模块42电连接，为第一控制器41和第一无线通讯模块42供电。从而在测试时，信号同步单元40不需要外接电源，位置设置更灵活。

在一个实施例中，参照图3-图5，前端激励单元10包括第二电池模块15，第二电池模块15分别与信号发生电路11、信号采集电路12、第二控制器13和第二无线通信模块14电连接，用于为信号发生电路11、信号采集电路12、第二控制器13和第二无线通信模块14供电。进一步地，第二电池模块15还与前端激励单元10中的时钟模块和存储模块电连接，还为前端激励单元10中的时钟模块和存储模块供电。

前端感知单元30包括第三电池模块34，第三电池模块34分别与第三控制器31、采样模块33和第三无线通信模块32电连接，为第三控制器31、采样模块33和第三无线通信模块32供电。进一步地，第三电池模块34还与前端感知单元30中的时钟模块和存储模块电连接，为前端感知单元30中的时钟模块和存储模块供电。

控制单元20包括第四电池模块23，第四电池模块23分别与第四控制器21和第四无线通信模块22电连接，用于为第四控制器21和第四无线通信模块22供电。进一步地，第四电池模块23还与控制单元20中的存储模块和其他模块电连接，为控制单元20中的存储模块和其他模块供电。

从而在测试过程中，该测试装置不需要外接电源，省去电源线的布线过程，节省工作量，进而提高工作效率。

进一步地，第一电池模块43、第二电池模块15、第三电池模块34和第四电池模块23可以均为锂电池模块。当具备外接电源的条件时，锂电池模块可以边充电边供电，提高了测试装置的使用灵活性更高。并且锂电池模块具有电池重量轻、存储能量大和安全性高的特点，使得测试装置的使用安全性更高。

上述基于无线通讯的换流变压器变比测试装置，在测试过程中需要的引线长度大大缩短，节省大量人力成本和时间成本，显著提高测试效率，减少了引线被踩断的隐含，并且无需外接电源线。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。