T-CSEE 0422-2024 电力变压器绕组变形频率响应法在线监测装置技术规范

T/CSEE0422—2024电力变压器绕组变形频率响应法在线监测装置技术规范前言本文件按照GB/T1.1—2020《标准化工作导则第1部分：标准化文件的结构和起草规则》的规定起草。本文件由中国电机工程学会提出并归口。本文件起草单位：[可填写相关科研机构、企业、检测单位等]本文件主要起草人：[可填写主要起草人员姓名]本文件为首次发布。1范围本文件规定了电力变压器绕组变形频率响应法在线监测装置（以下简称“监测装置”）的术语和定义、总则、技术要求、检验方法、检验规则、标志、包装、运输、贮存以及质量保证与售后服务。本文件适用于66kV及以上电压等级电力变压器及其它特殊用途变压器所用的绕组变形频率响应法在线监测装置的设计、生产、检验、安装、运行和维护，其他电压等级变压器用监测装置可参照执行。2规范性引用文件下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅所注日期的版本适用于本文件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。GB/T1094.18-2016电力变压器第18部分：频率响应测量DL/T911-2016电力变压器绕组变形的频率响应分析法DL/T1430-2015变电设备在线监测系统技术导则DL/T1498.1-2016变电设备在线监测装置技术规范JJG840-2015函数发生器检定规程JJG490-2002脉冲信号发生器检定规程GB/T2423.1-2008电工电子产品环境试验第2部分：试验方法试验A：低温GB/T2423.2-2008电工电子产品环境试验第2部分：试验方法试验B：高温GB/T2423.3-2016电工电子产品环境试验第2部分：试验方法试验Cab：恒定湿热试验GB/T14537-1993量度继电器和保护装置的冲击与碰撞试验GB/T17626.2-2018电磁兼容试验和测量技术静电放电抗扰度试验GB/T17626.3-2016电磁兼容试验和测量技术射频电磁场辐射抗扰度试验GB/T17626.4-2018电磁兼容试验和测量技术电快速瞬变脉冲群抗扰度试验GB/T17626.5-2019电磁兼容试验和测量技术浪涌（冲击）抗扰度试验3术语和定义DL/T911中的术语和定义以及下列术语和定义适用于本文件。3.1绕组变形Windingdeformation指电力变压器绕组在遭受短路电流冲击或在运输过程中遭受冲撞时，在电动力或机械力作用下发生的轴向或径向尺寸变化，通常表现为绕组局部扭曲、鼓包或移位等特征，包括引线变形或移位、绕组匝间短路等。3.2特征函数Characteristicfunction与电网络内部元件参数相关的、以频率为自变量的函数，在本文件中用来表征绕组变形情况。特征函数可包括绕组网络的网络函数和端口电气参数以及由它们组成的函数。3.3转移导纳函数Transferadmittancefunction用拉普拉斯变换形式表示的电路网络的响应电流与激励电压之比。转移导纳函数极点和零点的分布与网络的内部元件参数、连接方式以及端口连接的阻抗密切相关。3.4导纳比值函数Admittanceratiofunction电路网络中同一激励电压下，两个响应电流之比，即两个转移导纳函数之比。3.5互阻抗Mutualimpedance多端口电路网络阻抗参数矩阵中的非对角线元素，即两个端口之间的转移阻抗。3.6扫频频率响应分析Sweepfrequencyresponseanalysis，SFRA连续改变外施正弦波激励信号源的频率，测量电路网络在不同频率下的特征函数，并通过分析特征函数的幅频响应或相频响应曲线来诊断绕组变形的技术。3.7外部网络Loadnetwork由与被监测电力变压器的各个绕组相连的变电站其他电力设备、与该变电站连接的输电线路、电源和电力负荷等构成的电路网络。3.8诊断指标Numericalindices通过频率响应曲线计算得到的表征两条频率响应曲线间相关性、差异度的数值指标。3.9在线监测装置Onlinemonitoringdevice基于扫频频率响应分析技术，能够在电力变压器正常带电运行状态下，实时或定期采集、处理、分析绕组特征信号，诊断绕组变形状态，并具备数据存储、显示、报警及通信功能的专用装置。4总则本文件规定的监测装置，应能实现变压器绕组变形的在线监测，无需停电和拆解高压引线；对于非带电运行的变压器，要求绕组连接有其他设备或接地线，能够为绕组响应电流提供回路。监测装置的设计、生产应符合国家及电力行业相关标准要求，确保运行可靠、操作便捷、维护简单，且不影响被监测变压器的正常安全运行。监测装置的传感器和辅助设备的绝缘水平应高于安装位置的过电压，避免因绝缘损坏影响设备安全运行。当激励信号为正弦信号时，要求在每一个扫频频率点保持频率稳定至少20ms，其中前8ms用于等待响应信号达到稳态。对于受外界电网影响的网络函数，应在尽量短的时间内完成频响信号测量，并记录变电站电网结构和变压器负载电流。运行中变压器的高低压绕组之间和各相绕组之间存在基于外部网络的回路，监测装置应能依次测量各个绕组的特征函数，进行总体诊断。检测时应记录变压器内部温度、油中微水含量和分接开关档位，为绕组变形诊断提供辅助参考。监测装置应具有接地的金属屏蔽外壳，并且就近可靠接地，以抵御电磁干扰，保证测量精度。监测装置应具备故障自诊断功能，当自身出现故障时，能及时发出报警信号，并记录故障信息，便于维护人员排查处理。5技术要求5.1工作条件5.1.1环境条件环境温度：-25℃～+65℃（户外型）；-10℃～+55℃（户内型）；储存温度：-40℃～+85℃。相对湿度：≤95%（25℃时），无凝露。大气压力：86kPa～106kPa。周围环境：无爆炸、易燃、腐蚀性气体，无强烈振动、冲击和强电磁干扰，远离强磁场源和高压带电体。5.1.2电源条件交流电源：电压220V±10%，频率50Hz±5%；直流电源：电压12V±10%或24V±10%（根据装置设计确定）。电源功耗：单机正常运行时，功耗≤50W；待机状态时，功耗≤10W。5.2主要技术参数5.2.1扫频参数扫频范围：1kHz～1MHz（可根据需求扩展至2MHz）。频率分辨率：≤1%，频率精度：≤±0.001%。扫频方式：线性扫频或对数扫频，可手动选择；扫频速度：可调，最快单绕组测量时间≤2min。激励信号：正弦波，幅值0.1V～10V（峰峰值），可调；信号失真度：≤1%。5.2.2测量参数测量通道：至少2路电压通道、2路电流通道，通道隔离度≥80dB。电压测量范围：0.01V～100V（有效值），测量精度：≤±1%。电流测量范围：0.01mA～100mA（有效值），测量精度：≤±1%。相位测量范围：0°～360°，测量精度：≤±0.5°。特征函数测量：支持转移导纳函数、导纳比值函数、互阻抗、电压传递函数测量，测量重复性：≤±0.5dB。5.2.3诊断功能诊断指标：支持相关系数、欧氏距离等常用诊断指标计算，相关系数分级诊断标准：优秀＞0.99（绕组正常），良好0.98～0.99（轻微变形），注意0.97～0.98（中度变形），危险＜0.97（严重变形）。曲线分析：支持幅频响应曲线、相频响应曲线的实时显示、对比分析，可叠加历史曲线、标准曲线进行差异对比，自动识别曲线畸变、谐振峰偏移等异常情况。诊断结果输出：可自动输出绕组变形诊断结论（正常、轻微变形、中度变形、严重变形），并给出相应的处理建议。基准曲线管理：支持基准曲线的录入、保存、更新，可根据变压器出厂数据、交接试验数据建立专属基准曲线库。5.2.4数据处理与存储数据采样率：≥100kS/s，数据分辨率：16位。存储容量：至少支持1000组完整测量数据（含曲线数据、诊断结果、环境参数），数据保存时间≥10年（掉电不丢失）。数据格式：支持通用数据格式（如CSV、Excel）导出，便于后期分析和存档。数据压缩：支持测量数据压缩存储，节省存储空间，压缩比≥10:1，解压后数据无失真。5.2.5通信功能通信接口：至少具备1路以太网接口（RJ45）、1路RS485接口，支持Modbus、IEC61850等电力行业标准通信协议。通信速率：以太网接口≥100Mbps，RS485接口速率可调（1200bps～19200bps）。远程功能：支持远程数据查询、远程控制（如启动测量、参数设置）、远程升级，通信距离：RS485接口≥1000m（屏蔽线），以太网接口支持无限距离（通过网络）。5.2.6显示与操作显示界面：配备≥7英寸彩色液晶显示屏，分辨率≥800×480，显示清晰、直观，支持中文操作界面。操作方式：支持触摸屏操作和按键操作，按键布局合理、手感舒适，支持密码保护功能（防止误操作）。显示内容：实时显示测量数据、频响曲线、诊断结果、设备运行状态、环境参数等信息，支持曲线缩放、平移查看。5.2.7报警功能报警类型：支持绕组变形报警（按严重程度分为轻微、中度、严重三级）、装置故障报警（如传感器故障、通信故障、电源故障）、测量异常报警。报警方式：现场声光报警（声音强度≥80dB，灯光为红色闪烁），同时通过通信接口将报警信息上传至监控中心，报警信息可存储、查询。报警阈值：支持用户根据实际需求自定义报警阈值（诊断指标阈值、测量参数异常阈值）。5.3结构要求监测装置外壳采用金属材质，表面进行防腐、防锈处理（如喷塑），防护等级：户外型≥IP65，户内型≥IP54。装置内部布局合理，接线整齐，强弱电分区隔离，避免电磁干扰；关键元器件（如传感器、处理器、存储器）采用优质产品，确保长期稳定运行。装置体积适中，便于安装和维护，安装方式支持壁挂式、嵌入式或支架式，安装孔位符合行业通用标准。传感器应采用一体化设计，体积小、重量轻、安装方便，与变压器绕组的连接方式安全可靠，不损伤变压器绕组绝缘。5.4电磁兼容性要求静电放电抗扰度：符合GB/T17626.2-2018中Level3要求，试验后装置无损坏、无异常，测量精度符合要求。射频电磁场辐射抗扰度：符合GB/T17626.3-2016中Level3要求，试验后装置正常运行，数据采集、分析、通信功能不受影响。电快速瞬变脉冲群抗扰度：符合GB/T17626.4-2018中Level3要求，试验后装置无误报警、无故障，测量数据准确。浪涌（冲击）抗扰度：符合GB/T17626.5-2019中Level2要求，试验后装置正常运行，关键元器件无损坏。电磁辐射发射：符合GB/T14714-2008要求，不对周围电力设备和通信设备造成干扰。5.5可靠性要求平均无故障工作时间（MTBF）：≥20000h。平均修复时间（MTTR）：≤2h。连续运行能力：在正常工作条件下，可连续稳定运行≥720h，无死机、无数据丢失、无测量异常。抗振动冲击能力：符合GB/T14537-1993要求，试验后装置结构无损坏，电气性能正常。5.6绝缘性能要求装置外壳与内部带电部件之间的绝缘电阻：≥100MΩ（500V兆欧表测量）。工频耐压试验：装置外壳与内部带电部件之间，施加2kV（有效值）、50Hz的工频电压，持续1min，无击穿、无闪络现象。传感器与连接线的绝缘电阻：≥500MΩ（500V兆欧表测量），工频耐压试验：施加1kV（有效值）、50Hz的工频电压，持续1min，无击穿、无闪络现象。6检验方法6.1检验环境检验应在下列标准环境条件下进行，若有特殊要求，应在检验报告中注明：环境温度：15℃～35℃。相对湿度：45%～75%。大气压力：86kPa～106kPa。电源条件：交流220V±5%，频率50Hz±1%；直流电源按装置设计要求的额定值±5%。周围环境：无电磁干扰、无振动、无灰尘、无腐蚀性气体。6.2外观与结构检验采用目测、手感和工具测量的方法，检验装置的外观与结构，应符合5.3条要求：目测检查装置外壳表面，应无划伤、无变形、无锈蚀、无喷塑脱落现象，标识清晰、完整。检查装置内部布局，接线应整齐、牢固，强弱电分区隔离，元器件安装牢固，无松动、无损坏。用工具测量安装孔位尺寸，应符合行业通用标准，安装方便、牢固。检查传感器的外观和连接方式，应无损坏、无裂纹，连接接口牢固、密封良好。6.3工作条件适应性检验6.3.1低温试验将装置放入低温试验箱，按GB/T2423.1-2008中试验A的要求，设置试验温度为-25℃（户外型）或-10℃（户内型），恒温保持4h后，接通电源，装置应能正常启动、运行，测量精度、通信功能、报警功能等应符合5.2条要求，试验后无损坏、无异常。6.3.2高温试验将装置放入高温试验箱，按GB/T2423.2-2008中试验B的要求，设置试验温度为+65℃（户外型）或+55℃（户内型），恒温保持4h后，接通电源，装置应能正常启动、运行，测量精度、通信功能、报警功能等应符合5.2条要求，试验后无损坏、无异常。6.3.3湿热试验将装置放入湿热试验箱，按GB/T2423.3-2016中试验Cab的要求，设置试验温度为25℃，相对湿度为95%，恒温恒湿保持48h后，取出装置，自然恢复2h，接通电源，装置应能正常启动、运行，绝缘性能、测量精度等应符合5.2、5.6条要求，内部无凝露、无锈蚀。6.4主要技术参数检验6.4.1扫频参数检验扫频范围：通过装置操作界面设置扫频范围为1kHz～1MHz，用频率计数器测量激励信号的频率范围，应符合5.2.1条要求。频率精度与分辨率：设置不同的扫频频率点，用高精度频率计数器测量实际频率，与设置频率对比，计算频率误差和分辨率，应符合5.2.1条要求。激励信号：用示波器测量激励信号的波形、幅值和失真度，应符合5.2.1条要求。扫频速度：测量单绕组完整扫频过程的时间，应符合5.2.1条要求。6.4.2测量参数检验电压、电流测量精度：用标准信号发生器输出不同幅值的电压、电流信号，接入监测装置的测量通道，记录装置测量值，与标准信号值对比，计算测量误差，应符合5.2.2条要求。相位测量精度：用相位标准发生器输出固定相位差的信号，接入监测装置，记录装置测量的相位值，与标准相位差对比，计算测量误差，应符合5.2.2条要求。特征函数测量重复性：对同一标准试品，连续测量10次特征函数，计算10次测量结果的偏差，应符合5.2.2条要求。通道隔离度：在一个测量通道输入标准信号，测量其他通道的串扰信号，计算隔离度，应符合5.2.2条要求。6.4.3诊断功能检验诊断指标计算：输入标准频响曲线数据，检查装置是否能正确计算相关系数、欧氏距离等诊断指标，计算结果应准确，符合5.2.3条要求。曲线分析：导入不同状态（正常、轻微变形、中度变形、严重变形）的频响曲线，检查装置是否能正确显示、对比曲线，准确识别曲线异常，应符合5.2.3条要求。诊断结果输出：模拟不同程度的绕组变形信号，检查装置是否能正确输出诊断结论和处理建议，分级报警是否准确，应符合5.2.3条要求。基准曲线管理：操作装置录入、保存、更新基准曲线，检查功能是否正常，基准曲线调用是否便捷，应符合5.2.3条要求。6.4.4数据处理与存储检验数据采样率：用示波器测量装置的数据采样时钟，计算采样率，应符合5.2.4条要求。存储容量：连续测量多组数据，直至装置提示存储空间不足，记录存储数据组数，应符合5.2.4条要求；掉电后重新上电，检查存储数据是否丢失，应符合要求。数据导出与压缩：将存储的测量数据导出，检查数据格式是否正确，数据是否完整；检查数据压缩与解压功能，解压后数据应无失真，符合5.2.4条要求。6.4.5通信功能检验通信接口：分别连接以太网接口和RS485接口，检查接口连接是否牢固，通信是否正常。通信速率：测量以太网接口和RS485接口的实际通信速率，应符合5.2.5条要求。远程功能：通过监控中心远程查询数据、控制装置启动测量、设置参数、升级固件，检查功能是否正常，通信距离是否符合要求，应符合5.2.5条要求。通信协议：检查装置是否支持Modbus、IEC61850等标准通信协议，协议兼容性是否良好。6.4.6显示与操作检验显示界面：检查显示屏的显示效果，是否清晰、直观，中文界面是否正常，显示内容是否完整，符合5.2.6条要求。操作功能：分别通过触摸屏和按键操作装置，检查参数设置、测量启动、数据查询、曲线查看等功能是否正常，按键手感是否舒适，密码保护功能是否有效，符合5.2.6条要求。6.4.7报警功能检验报警阈值设置：设置不同的报警阈值，检查阈值设置是否便捷、有效。报警方式：模拟不同类型的报警信号（绕组变形、装置故障、测量异常），检查现场声光报警是否正常，报警信息上传是否及时、准确，符合5.2.7条要求。报警信息管理：检查报警信息的存储、查询功能，是否能准确记录报警时间、报警类型、报警内容，符合5.2.7条要求。6.5电磁兼容性检验静电放电抗扰度试验：按GB/T17626.2-2018中Level3的要求进行试验，试验后装置应能正常运行，无损坏、无异常，测量精度符合要求。射频电磁场辐射抗扰度试验：按GB/T17626.3-2016中Level3的要求进行试验，试验后装置应能正常运行，数据采集、分析、通信功能不受影响。电快速瞬变脉冲群抗扰度试验：按GB/T17626.4-2018中Level3的要求进行试验，试验后装置无误报警、无故障，测量数据准确。浪涌（冲击）抗扰度试验：按GB/T17626.5-2019中Level2的要求进行试验，试验后装置正常运行，关键元器件无损坏。电磁辐射发射试验：按GB/T14714-2008的要求进行试验，试验结果应符合要求。6.6可靠性检验平均无故障工作时间（MTBF）：采用定时截尾试验方法，在正常工作条件下，让装置连续运行，记录故障次数和运行时间，计算MTBF，应符合5.5条要求。连续运行能力：让装置在正常工作条件下连续运行720h，期间定期检查装置的运行状态、测量精度、通信功能等，应无死机、无数据丢失、无测量异常，符合5.5条要求。抗振动冲击试验：按GB/T14537-1993的要求进行振动和冲击试验，试验后装置结构无损坏，电气性能正常，符合5.5条要求。6.7绝缘性能检验绝缘电阻测量：用500V兆欧表测量装置外壳与内部带电部件之间、传感器与连接线之间的绝缘电阻，测量结果应符合5.6条要求。工频耐压试验：用工频耐压试验装置，对装置外壳与内部带电部件之间、传感器与连接线之间施加规定的工频电压，持续1min，观察是否有击穿、闪络现象，应符合5.6条要求。6.8故障自诊断功能检验模拟装置常见故障（如传感器断开、通信线路中断、电源异常、存储器故障），检查装置是否能及时识别故障，发出故障报警信号，并记录故障信息，故障排除后，装置应能恢复正常运行，符合4.8条要求。7检验规则7.1检验分类监测装置的检验分为出厂检验、型式检验和现场检验三类。7.2出厂检验每台监测装置出厂前必须进行出厂检验，检验合格并签发出厂检验合格证后，方可出厂。出厂检验项目：外观与结构检验、工作条件适应性检验（常温常湿下）、主要技术参数检验（扫频参数、测量参数、诊断功能、数据处理与存储、显示与操作、报警功能）、绝缘性能检验（绝缘电阻、工频耐压）、故障自诊断功能检验。检验判定：所有出厂检验项目均符合本文件要求，判定为出厂检验合格；若有一项不合格，应返修后重新检验，直至合格；若返修后仍不合格，判定为出厂检验不合格，不得出厂。7.3型式检验有下列情况之一时，应进行型式检验：

新产品首次研发、试生产时；产品结构、关键元器件、生产工艺发生重大变更，可能影响产品性能时；产品停产超过1年，恢复生产时；出厂检验结果与型式检验结果差异较大时；国家市场监督管理部门或行业主管部门要求进行型式检验时；产品批量生产时，每2年至少进行一次型式检验。型式检验样品：从出厂检验合格的产品中随机抽取，抽样数量不少于3台，若产品批量小于3台，全部进行检验。型式检验项目：本文件第6章规定的全部检验项目。检验判定：所有型式检验项目均符合本文件要求，判定为型式检验合格；若有一项不合格，应加倍抽样重新检验，若重新检验仍有不合格项，判定为型式检验不合格，该批次产品不得投放市场，并应分析不合格原因，采取整改措施后，重新进行型式检验。7.4现场检验监测装置安装调试完成后，应进行现场检验，检验合格后方可投入运行。现场检验周期：投入运行后，每年至少进行一次现场检验；若装置出现故障、大修或更换关键元器件后，应重新进行现场检验。现场检验项目：外观与结构检验、主要技术参数检验（扫频参数、测量参数、诊断功能、通信功能、显示与操作、报警功能）、绝缘性能检验（绝缘电阻）、故障自诊断功能检验、与变压器的适配性检验。检验判定：所有现场检验项目均符合本文件要求，判定为现场检验合格，可投入运行；若有一项不合格，应及时排查故障、整改后重新检验，直至合格；若整改后仍不合格，应停止使用，联系生产厂家维修或更换。8标志、包装、运输、贮存8.1标志监测装置外壳上应设置清晰、牢固的产品标志，包括：

产品名称、型号规格；标准编号：T/CSEE0422—2024；生产厂家名称、地址、联系方式；生产日期、产品序列号；电源参数、功耗；防护等级；检验合格标志、防爆标志（若为防爆型）。装置的说明书、合格证上应标注与产品标志一致的信息，同时标注检验人员、检验日期。传感器上应设置产品型号、生产厂家、量程、精度等级等标志。8.2包装监测装置应采用防震、防潮、防尘的包装材料进行包装，包装应牢固，能防止运输过程中受到振动、冲击、潮湿和灰尘侵入。包装内应包含下列物品：

监测装置主机1台；传感器及连接线若干（按装置配置）；电源适配器1个；安装支架、固定螺栓等安装附件；产品说明书1份（含安装、操作、维护手册）；出厂检验合格证1份；校准证书1份（若有）；备用保险丝、密封圈等备用配件（按需配置）。包装外表面应标注：产品名称、型号规格、生产厂家、生产日期、产品序列号、包装尺寸、毛重、“小心轻放”“防潮”“防尘”“向上”等警示标志。8.3运输监测装置可采用公路、铁路、航空等方式运输，运输过程中应避免剧烈振动、冲击、碰撞，防止潮湿、雨淋、暴晒和灰尘侵入。运输过程中，包装应保持完好，警示标志清晰可见，搬运时应轻拿轻放，不得倒置、翻滚。运输车辆应保持清洁、干燥，无腐蚀性气体，运输环境温度应符合5.1.1条中储存温度的要求。8.4贮存监测装置应贮存在清洁、干燥、通风、无腐蚀性气体、无强烈振动、无强电磁干扰的库房内，库房温度：-40℃～+85℃，相对湿度：≤85%，无凝露。装置应放置在平整的地面或货架上，远离热源、水源和高压带电体，堆放高度不宜过高，防止压损、倾倒。装置在库房内贮存时，应定期检查，每3个月至少检查一次，检查内容包括：包装是否完好、是否有潮湿、锈蚀现象，若发现问题，应及时处理。装置贮存期限：自生产日期起，贮存期限不超过2年，若超过2年，应重新进行检验，检验合格后方可使用。9质量保证与售后服务9.1质量保证生产厂家应保证监测装置符合本文件及相关标准要求，产品质量合格，性能稳定可靠。产品质量保证期：自装置验收合格投入运行之日起，质量保证期不少于1年；若生产厂家承诺更长的质量保证期，按