电力变压器是电厂/变电站内的核心设备之一,其健康状况直接决定着电力系统能否稳定可靠供电。而绕组变形故障是变压器常见故障之一。目前,对绕组变形故障的检测多在离线条件下进行,难以满足电气设备在线检测与智能诊断的发展要求。因此,对变压器绕组进行带电检测,及时掌握其运行状态,有针对性地开展变压器状态检修,对保证变压器的安全可靠运行和推进坚强智能电网的建设具有重要意义。脉冲频率响应法因具有信噪比高、成本低、对系统正常运行影响较小的优势,而展现出了良好的应用前景。然而,该方法真正实现工程应用尚需解决一系列科学技术问题,如脉冲信号的无损注入、响应信号的精确测量、稳定可靠脉冲发生器的研制及实时评估软件的研制等。为此,本文开发了一套可应用于变压器绕组故障检测的便携式检测装置。说明了基于脉冲频率响应法检测变压器绕组运行状态的原理;设计了信号注入与采集装置,并对其性能进行测试;开发了便携式检测仪,介绍了设计方案并测试其工作性能;进行了变压器绕组典型故障试验,验证了设计的便携式检测装置的可用性。本文取得的主要成果有:(1)设计了一套信号注入与采集装置,实现信号的无损注入与测量。根据电容耦合原理设计了电容性耦合传感器,通过在COMSOL有限元软件中建立高压套管及传感器模型,分析传感器的安装对高压套管电场分布的影响;进行了电容性耦合传感器耐压试验,证明传感器的安装不会影响套管的安全运行;设计了信号/注入保护装置,实现激励信号的无损传输,同时滤出系统工频高电压,保护检测装置;设计了电容耦合分压器,带电准确采集经绕组传播后的响应信号,并通过试验验证了其频带特性。(2)设计了一套稳定可靠、可智能控制的便携式带电检测仪。基于FPGA设计了全固态纳秒脉冲发生器,实现了激励脉冲信号幅值、脉宽和重复频率的可控;设计了信号采集电路,具备双通道同时采集功能,并利用FPGA实现信号采集的智能控制;根据设计要求,设计了相应的人机交互界面,实现便携式检测仪的智能控制;设计相应的性能试验,验证便携式检测仪工作性能达到设计要求。(3)在实验室开展了绕组故障试验,设计不同类型的变压器绕组故障典型试验,通过试验验证本文设计的便携式检测装置的可用性;同时,通过绕组变形故障试验初步分析了不同类型故障对变压器绕组频率响应特性的影响。