新型電力設備“變壓器繞組變形綜合試驗儀”解析和詳細介紹

浙江電力氣象中心完成“浙江-伏羲"強對流氣象大模型的訓練與部署，并將強對流預警模塊接入電力氣象防災減災平臺，正式上線強對流氣象大模型。

據介紹，“浙江-伏羲"強對流氣象大模型可實現1小時1次的預報更新頻率，較傳統(tǒng)氣象預測6小時1次的頻率有明顯提升。在強對流天氣來臨前，該模型可提供未來3小時內間隔10分鐘的超短期預報，以及未來24小時逐小時的預報，且單次預報運行效率相比目前業(yè)界比對中處于很好水平的歐洲中期天氣預報中心提升超千倍，1分鐘內即可完成未來24小時的完整預報。對比歐洲中期天氣預報中心，“浙江-伏羲"對降水強對流氣象信息逐小時的預測誤差平均降低了5～15個百分點。

強對流氣象大模型上線后，設備運維人員可實時查看桿塔、變電站、配電臺區(qū)等的氣象實況、強對流風險預報，以及任意設備未來24小時內每小時的強降水、雷擊、大風與冰雹風險等級。電力氣象中心可在災害發(fā)生前24小時發(fā)布趨勢預估報告，提前6小時發(fā)布高精度臨近預警，為防災減災部署提供科學、精準、前瞻的決策依據。

強對流天氣引發(fā)的強降水、大風、雷擊等易導致輸電線路風偏、跳閘，惡劣降雨條件下還可能出現洪澇等次生災害，對電網安全構成嚴重威脅。據統(tǒng)計，浙江超50%的110千伏及以上線路跳閘事件由強對流天氣伴隨的雷擊引發(fā)。浙江復雜的地形造成了“一山有四季，十里不同天"的情況，一旦出現強對流天氣，預報難度更大。

“傳統(tǒng)數值天氣預報模型更新頻率較低、預報時空分辨率不足，難以滿足電網設備防災的精細化預報需求。"浙江電力科學研究院電力氣象專職周林帆介紹。2024年年底，浙江電科院聯合復旦大學人工智能團隊，開展“浙江-伏羲"強對流氣象大模型的研發(fā)。團隊基于復旦大學“伏羲"大模型框架，融合近三年浙江區(qū)域雷達回波、高分辨率陸面同化數據集等超7億字節(jié)的數據量進行訓練，結合輸電、變電、配電等設備的承災特性，實現電力設備風險的分級預警；針對強降水、雷電等關鍵影響因子，引入感知相似度損失函數優(yōu)化策略，提升了模型在雷電、降水、風速等關鍵指標上的預測精度。

一、系統(tǒng)簡介（RZBX-FR新型電力設備“變壓器繞組變形綜合試驗儀"解析和詳細介紹）

變壓器繞組變形測試儀用于測試6kV及以上電壓等級電力變壓器及其它特殊用途的變壓器，電力變壓器在運行或者運輸過程中不可避免地要遭受各種故障短路電流的沖擊或者物理撞擊，在短路電流產生的強大電動力作用下，變壓器繞組可能失去穩(wěn)定性，導致局部扭曲、鼓包或移位等長久變形現象，這將嚴重影響變壓器的安全運行。按國家電力行業(yè)標準DL/T911－2004采用頻率響應分析法測量變壓器的繞組變形，是通過檢測變壓器各個繞組的幅頻響應特性，并對檢測結果進行縱向或橫向比較，根據幅頻響應特性的變化程度，判斷變壓器繞組可能發(fā)生的變形情況。

1、主要技術特點

采用掃頻法對變壓器繞組特性進行測量，不對變壓器吊罩、拆裝的情況下，通過檢測各繞組的幅頻響應特性，對6kV及以上變壓器，準確測量繞組的扭曲、鼓包或移位等變形情況。

測量速度快，對單個繞組測量時間3分鐘以內。

頻率精度非常高，精度高于0.001% 。

數字化頻率合成，頻率穩(wěn)定性更高。

5000V電壓隔離、充分保護測試電腦安全。

可同時加載9條曲線，各條曲線相關參數自動計算，自動診斷繞組的變形情況，給出診斷的參考結論。

分析軟件功能強大，軟件、硬件指標滿足國標DL/T911-2004。

軟件管理人性化、智能化程度高，設置好參數后，只需按一個鍵便可完成所有測量工作。

軟件界面簡潔直觀，分析、存儲、報告導出、打印等菜單一目了然。

現場接線簡單、使用方便。

內置工控機，操作及攜帶更便捷。

12英寸大屏，圖譜曲線更清晰。

設有兩個USB接口。

二、主要技術指標（RZBX-FR新型電力設備“變壓器繞組變形綜合試驗儀"解析和詳細介紹）

測量速度：單相繞組1分鐘-3分鐘

輸出電壓：Vpp-25V

輸入阻抗：1MΩ （響應通道內置50Ω匹配電阻）

掃頻范圍：100Hz－2MHz

頻率精度： 0.001%

掃頻方式：線性或對數，掃頻間隔和點數可任意設置

曲線顯示：幅頻曲線

測量動態(tài)范圍寬：－120dB～20dB

兩個采集通道，一個采集激勵信號，一個采集響應信號，用于計算傳遞函數

采集通道量化精度：14位

采集通道*大靜態(tài)偏差：0.5%

每通道*大存儲容量：64K樣點

采集通道輸入阻抗：1MΩ

供電電壓：AC220V±10%

主機重量：4 kg

工控機雙核CPU， 內存2G

固態(tài)硬盤（SSD）：32G

Win7操作系統(tǒng)

顯示屏：12.1英寸工業(yè)級顯示屏，帶觸摸。

3、測試分析軟件主要特色

采用windows平臺，兼容Window 2000/Window XP/Windows7/windows8。

采用數據庫保存測試數據，對測試數據的管理簡潔方便。

可以同時加載 9 條曲線，各條曲線相關參數自動計算，自動診斷繞組的變形情況，給出診斷的參考結論。

軟件管理功能強大，充分考慮現場使用的需要，測量數據自動存盤、自動導出生成Word版測試報告（需安裝相應的Office軟件）或JPG圖片報告，方便用戶出測試報告。

軟件人性化特點明顯，測量的各種條件多為選擇項，不用在現場做很多的輸入，使用更加方便。

軟件智能化程度高，在輸入、輸出信號連接好之后，只需要按一個鍵就可以完成所有的測量工作。

軟件界面簡潔、直觀、實用。

系統(tǒng)簡明操作流程

采集器接地

采集器與變壓器繞組接線

采集器與計算機接線

計算機開機

采集器上電

登錄軟件

錄入信息

選擇終止頻率，調整測試參數

選擇繞組

開始測試

更換測試繞組

選擇繞組

開始測試

重復以上過程，直至完成所有繞組測試

保存數據

數據分析

報告導出

關閉軟件

關閉采集器電源

拆開采集器與計算機的接線

拆開變壓器接線

測試完成。

二 準備工作

注：使用說明書中涉及計算機及Windows操作系統(tǒng)的基本操作不在本使用說明書中，請參考相關的計算機書籍。

注：使用說明書中關于Windows操作系統(tǒng)的基本操作以Windows7操作系統(tǒng)為基礎，其他Windows系統(tǒng)的操作與Windows 7操作的差別不在本使用說明書之內，請參考相關的計算機書籍。

三、試驗接線（RZBX-FR新型電力設備“變壓器繞組變形綜合試驗儀"解析和詳細介紹）

3.1面板介紹

變壓器繞組變形測試儀的面板如圖1所示。

圖1變壓器繞組變形測試儀面板圖

進行變壓器繞組變形測試時的外部接線示意圖如圖2所示。儀器的 激勵端 通過輸入電阻（內阻）將掃頻電壓信號輸入被試變壓器繞組的首端，首端的電壓信號輸入儀器的 輸入端 ，被試變壓器繞組末端的電壓信號輸入到儀器 響應端 。變壓器繞組變形測試儀的“接地"、“被試變壓器"的外殼和鐵芯一起接地。                  

3.2繞組的接線方式

圖2變壓器繞組變形測試的外部接線示意圖

繞組變形頻率響應測試的掃頻信號建議從繞組的末端注入，首端輸出，非被試繞組懸空。根據變壓器的不同接線組別，繞組變形測試的接線方式也不同。

YN接線

掃頻信號輸入阻抗接于中性點O，掃頻信號輸出阻抗分別接在A、B、C上。這種測量方法，可以將非測量相上接收到的干擾信號由信號發(fā)生器上的低阻抗來吸收。如圖3所示。

圖3  YN接線

Y接線

由于中性點未引出，應按以下方式接線，如圖4所示。

輸入阻抗接于A，輸出阻抗接在B測試。

輸入阻抗接于B，輸出阻抗接在C測試。                      

輸入阻抗接于C，輸出阻抗接在A測試。

圖4  Y接線

內連接△接線

內連接Δ接線繞組的接線方式如圖5所示。

輸入阻抗接于c，輸出阻抗接在a相，代表a相。

輸入阻抗接于a，輸出阻抗接在b相，代表b相。

輸入阻抗接于b，輸出阻抗接在c相，代表c相。

圖5  內連接Δ接線

由于內連接Δ接線非測量的兩個繞組串聯后并聯在回路中，理論上說對測試過程是有影響的。如果衰減超過10dB后，則可以認為非測量線圈的影響可以忽略。

外連接Δ接線

如果繞組解開測量的接線方式如圖6所示。如果不解開連接，可以看作內連接Δ接線，接線方式如圖7所示。

輸入阻抗接于x，輸出阻抗接在a相，代表a相。

輸入阻抗接于y，輸出阻抗接在b相，代表b相。

輸入阻抗接于z，輸出阻抗接在c相，代表c相。

圖6外連接Δ接線

有平衡繞組的變壓器

對于有平衡繞組的變壓器，測試時必須解開接地。如圖7所示。

圖7  平衡繞組接線

四、系統(tǒng)測試（RZBX-FR新型電力設備“變壓器繞組變形綜合試驗儀"解析和詳細介紹）

4.1啟動“繞組變形測試系統(tǒng)"程序

雙擊桌面上的“變壓器繞組變形測試儀"圖標，啟動“變壓器繞組變形測試系統(tǒng)"程序。

啟動過程完成后，進入標題為“變壓器繞組變形測試儀"的主程序界面。（雙擊屏幕左上角的小圖標，便可切換至桌面。測試過程中請不要點擊。）

軟件主界面分為7個組成部分：

（A）測試曲線顯示區(qū)

該區(qū)域顯示測試曲線，橫坐標為頻率，縱坐標為dB值（幅頻測試）或角度值（相頻測試）。下方標簽包括:

曲線類型標簽:用于標識當前所顯示的內容是“幅頻曲線"還是“相頻曲線"。 點擊該標簽，可以在兩種類型間進行切換（需硬件支持）。

掃描模式標簽：用于顯示當前掃描模式是線性掃描還是對數掃描，點擊該標簽，可以在兩種模式間切換。

起始頻率標簽：用于顯示當前的掃描起始頻率，點擊該標簽，可以在不同的起始頻率間切換。

終止頻率標簽：用于顯示當前的掃描終止頻率。

掃描點數標簽：用于顯示當前掃描的總點數，點擊該標簽，可以在不同的點數間切換。

（B）狀態(tài)顯示區(qū)

狀態(tài)顯示區(qū)顯示當前設備的工作狀態(tài)。

（C）操作區(qū)

操作區(qū)有開始和終止兩個按鈕，該按鈕在測試中會根據使用狀態(tài)輪流顯示，停止狀態(tài)時顯示“start開始"，開始狀態(tài)時顯示“stop停止"。

在按鈕下方有當前狀態(tài)顯示標簽，用于顯示設備當前的狀態(tài)：

“脫機狀態(tài)"：計算機工作與脫機狀態(tài)，只能進行數據讀取和打印等功能。

“設備連接"：計算機與設備已經連接，可以進行測試。

“設備斷開"：計算機與設備斷開，無法進行測試，一般需重新連接并重啟軟件。

（D）測試參數設置區(qū)

D區(qū)顯示參數設置窗口，該窗口用于設置測試參數，分別可以設置繞組接法、待測繞組類別與編號、掃描終止頻率等參數。

（E）曲線描述區(qū)

E區(qū)顯示當前曲線的描述信息，所有標簽的顏色代表了與之顏色對應的曲線的描述信息。

（F）數據選擇區(qū)

右上角（F）為數據選擇區(qū)，測試數據采用分級管理，**級為變電站名稱，第二級為變壓器名稱，第三級為變壓器的繞組類別和編號，*后一層為已經存在數據，數據名稱采用“數據類型@測試時間"的方式顯示。該部分顯示的數據與（A）區(qū)所對應的標簽內容相配合，當顯示為“幅頻曲線"時，數據選擇區(qū)顯示幅頻曲線的測試結果，當顯示為“相頻曲線"時，數據選擇區(qū)顯示相頻曲線的測試結果。

當顯示為“幅頻曲線"或“相頻曲線"時，點擊相應的數據，則測試結果顯示在A區(qū)中。

（G）功能按鈕區(qū)

功能按鈕區(qū)（G）按鈕會根據使用功能自動切換，動態(tài)顯示。

“保存"：用于保存當前的測試結果，“DSA分析"：用于進行相關性分析。

退出系統(tǒng)。

4.2頻響法測試

環(huán)境與接線確認

系統(tǒng)接線全部按照3.2繞組的接線方式的要求進行

變壓器分接位置調至阻抗*大檔(**分接)

周圍環(huán)境無強電磁和造影干擾

登錄軟件

雙擊桌面上的“變壓器繞組變形測試儀"按鈕，系統(tǒng)閃過歡迎界面后，系統(tǒng)進入測試界面，此時，如果設備未連接，系統(tǒng)會提示如下對話框：

當出現以上對話框時，一般是由于設備未連接所致，此時應先檢查設備是否已經連接到計算機的USB接口上，檢查設備電源是否已經打開。

錄入信息

如果設備已經連接，則可以進入變壓器信息錄入界面（如下圖），在對應的文本框中輸入或選擇相應的信息，點擊保存按鈕，系統(tǒng)進入測試界面。

信息錄入時請參照變壓器銘牌認真輸入，所有的信息將自動與測試結果保存到一起，如果輸入錯誤，可能會對報告內容造成影響。

掃描模式確認與修改

1、選擇掃描模式

點擊“終止頻率"選擇測試的終止頻率，系統(tǒng)按照已經設定的掃描參數，自動將參數設置為設定的參數，參數主要包括起始頻率、掃描模式、掃描點數，如需進行調整，可以在A區(qū)相應的參數標簽上進行點擊，則自動進行切換（當鼠標指針移動到可以變化的標簽上時，標簽自動變?yōu)榫G色）。

2、更改默認信息

如希望重新調整默認設置信息，用鼠標右鍵點擊“終止頻率"按鈕，彈出功能菜單，選擇“模式設置"，彈出信息設置窗口（如下圖），可以對默認掃描信息進行調整，調整完畢后，重新啟動軟件，按照調整后的默認信息進行測試。

以上調整用于設置默認信息，信息以“終止頻率"的值區(qū)分。在實際應用中，**次使用時按照相關規(guī)定進行調整，以后如果沒有法規(guī)或特殊要求，一般不進行調整。

3、更改掃描參數

掃描參數的更改用于試驗需要比較復雜的參數組合時，系統(tǒng)不帶記憶功能，軟件退出后自動恢復。

在開始掃描前，點擊曲線顯示區(qū)域(A)中的參數標簽，可以對除終止頻率以外的信息進行更改，更改采用循環(huán)調整方式進行。

掃描參數更改適用于單次對測量結果有要求或進行研究時，一般不需要進行調整。

測試

設置好基本的測試信息后，即可進行頻響法的數據測量，點擊“START開始" 按鈕，系統(tǒng)自動完成頻率掃描。在測試過程中，按鈕變成“STOP停止"按鈕，點擊該按鈕，則停止當前掃描，在測試過程中，在信號曲線顯示區(qū)“單擊"鼠標，則測試過程暫停，再次點擊繼續(xù)進行。

測試完成一項后，改變接線方式，同時改變軟件上的設置信息，再次點擊按鈕，進行下一相的測量，重復以上的操作，直至完成所有的測量項目。

在試驗過程中，鼠標在測試曲線顯示區(qū)（A）雙擊，可以打開測試波形顯示區(qū)，該區(qū)域包括波形顯示以及輸入電壓峰峰值（紅色）、響應電壓峰峰值（黃色）以及放大倍率和橫軸時間信息，該信息主要用于信號研究。

4．3相關性分析

在E區(qū)中的曲線自動分為三組，1-3為一組，4-6為一組，7-9為一組，每組曲線在組內進行相關性分析。點擊“分析"，系統(tǒng)會在左側彈出報告顯示窗口，該窗口顯示目前的測試報告內容，操作者可再次對信息進行確認和錄入，點擊報告顯示窗上的“導出"，彈出保存對話框，可以對文件名、文件類型和保存路徑進行設置。默認結果保存在D盤的“變壓器繞組變形測試報告"中，文件名以“打印報告"+“打印時間"的形式存儲。

4.4數據回顯

本系統(tǒng)可以對已經存盤的數據進行回顯，在F區(qū)依次選擇電站名稱、變壓器名稱、試驗類別與時間、繞組類型與時間，即可將已經完成的測試結果調出。默認顯示在**條曲線的位置，隨選擇結果的遞增，數據依次向下顯示。當曲線數量到達*大時（9條曲線）時，不再遞增，此時，可以選擇需要替換的曲線，繼續(xù)進行遞增替換。如發(fā)現某條曲線不需要進行分析時，可以在曲線描述信息（E）上點擊鼠標右鍵，點擊“清空曲線"，則該條曲線自動從分析列表中剔除。

E區(qū)中的曲線共分為三組，1-3為一組，4-6為一組，7-9為一組，每組曲線在組內進行相關性分析。因此，需要保證用于分析的曲線在同一組別內，否則無法得到正確的分析結果。

選擇好曲線后，點擊“分析"，系統(tǒng)會在左側彈出報告顯示窗口，其余與4.3描述操作一致。

4.5數據保存位置

數據保存到D盤文件夾下，文件夾層級為D:\頻響測試結果\電站名稱\變壓器編號\試驗類型與測試時間\相位信息與測試時間.TXT.

文件采用純文本保存，文件格式為

第1行：變壓器信息

第2行：試驗信息

第3行：保留

第4行：保留

第5行以后為測試數據，數據格式為分貝數α相位角@頻率....

4.6報告保存位置

報告保存到D盤文件夾下，文件夾層級為D:\ 變壓器繞組變形測試報告\測試報告+打印時間.doc或測試報告+打印時間.jpg。

報告可能是WORD文檔或者JPG圖片，依據在保存時的選項而定。

新型電力系統(tǒng)是新型能源體系的重要組成和實現“雙碳"目標的關鍵載體，其核心特征包括清潔低碳、安全可控、靈活高效、智能友好以及開放互動。中電聯數據顯示，截至24年底，我國以風電、太陽能發(fā)電為主的新能源發(fā)電裝機規(guī)模達到14.5億千瓦，第1次超過火電裝機規(guī)模。24年，風電和太陽能發(fā)電合計新增裝機3.6億千瓦，占新增發(fā)電裝機總容量的比重達到82.6%。行業(yè)分析認為，到25年，我國新能源總裝機預計將達到15.3億千瓦，配網分布式新能源接入將達到3億千瓦，新能源汽車將達到5000萬輛。

隨著新能源占比的不斷提升，電力系統(tǒng)轉型面臨更高的復雜性。首先是變化多、預測難，即電力系統(tǒng)的負荷和發(fā)電方式日益多樣化，尤其是風能、太陽能等可再生能源波動性較大，導致電力供需變化頻繁且難以準確預測。其次是接入多、調控難，即屋頂光伏、小型風電等分布式能源以及電動汽車等新型負荷的接入，使得電力系統(tǒng)的節(jié)點數量大幅增加，調控難度加大。再次是互動多、消納難，即電力系統(tǒng)與用戶之間的互動需求增加，但可再生能源的間歇性和不穩(wěn)定性導致電力消納困難，容易出現棄風、棄光現象。最后是資產多、管控難，即電力系統(tǒng)包括發(fā)電設備、輸電線路、配電網絡等，資產規(guī)模龐大，管理復雜，維護成本高。

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