CN102346230B - 在线检测变压器套管的方法和装置 - Google Patents
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Abstract
一种在线检测变压器套管的方法和装置，在线检测变压器套管的方法，其步骤是：测量电路3采集通过套管末屏罩的A相末屏电流、B相末屏电流和C相末屏电流，利用矢量计算方法，计算得出和电流ΔI；对套管末屏罩的A相末屏电流，以A相PT电压为基准电压，把套管末屏罩的A相末屏电流Ia分解成水平分量Ira和垂直分量Ica,根据介质消耗因数tanδA=（Ira\Ica）×100%,从而计算出介质消耗因数tanδA；同样方法计算出介质消耗因数tanδB和tanδC；储存三年以上的通过套管的电流信号，分别计算出每日的tanδA、tanδB和tanδC，对每一项的ΔtanδA、ΔtanδB和ΔtanδC，通过控制装置4，当ΔI大于等于0.1mA时，发出出现故障报警信号；对同月同日，比较Δtanδ与前几年的Δtanδ之间的偏差值，当偏差值大于0.3值时，发出出现故障报警信号，因此提高了变压器的安全性能。
Description
一、 技术领域
本发明涉及一种在线检测变压器套管的方法和装置，尤其是一种适应用于大中型变压器的在线检测变压器套管的方法和装置。
二、 背景技术
为了保证变压器的高压端子的绝缘性能，通常需要在高压端子上安装套管，因此套管是保证变压器性能的重要部件，同时变压器的高压侧套管易受高介电影响，高压侧套管故障是引起被迫停运及变压器故障的主要因素之一。变压器套管最常见的两种故障是湿气浸入和内部局部放电引起的；湿气可以通过腐蚀的垫圈材料，裂缝以及松动的端子进入套管；湿气会引起介损的增大因此导致功率因数增大；套管绝缘情况继续恶化，会引起电容层故障，继而发展成整个套管的故障，对变压器套管进行在线检测是保证变压器安全性能的重要一个环节。探测套管绝缘恶化的方法是我们所熟知的传统的离线测试，常温下进行的10kV离线测试需要较长的测试间隔而且需要断网停电；常规在线测量方法是通过将套管末屏电流引出后，将电缆穿过电流互感器，通过测量二次侧电流，计算转换为一次测电流后进行分析、计算等相关操作，由于直接对采集的数据进行分析，对套管的检测精度不高。
三、 发明内容
为了克服上述技术缺点，本发明的目的是提供一种在线检测变压器套管的方法和装置，因此提高了变压器的安全性能。
为达到上述目的，本发明采取的技术方案是：在线检测变压器套管的方法，其步骤是：
A、在套管末屏罩的位置上安装电流采集器1，把电流采集器1和PT二次电压的输出端子2与测量电路3连接，PT二次电压的输出端子2输出的电压与母线高压的相位相同，三个电流采集器1分别测量A相末屏电流、B相末屏电流和C相末屏电流，PT二次电压的输出端子2设置为输出A相PT电压、B相PT电压和C相PT电压。
即把通过套管的电流的幅值和相位、母线高压的幅值和相位的数据传输到测量电路3中。
B、测量电路3采集通过套管末屏罩的A相末屏电流、B相末屏电流和C相末屏电流，利用矢量计算方法，即把A相末屏电流、B相末屏电流和C相末屏电流进行矢量和计算得出和电流ΔI。
C、对套管末屏罩的A相末屏电流，以A相PT电压为基准电压，测量电路3通过傅立叶变换滤掉干扰，分离出信号基波，对电压检测信号和电流检测信号进行矢量运算，把套管末屏罩的A相末屏电流Ia分解成水平分量Ira和垂直分量Ica,即根据C= Ica\2πfUa, 电容量C为套管的电容值，f设置为=50HZ, 电压Ua设置为A相PT电压值，确定Ica值，再根据函数关系，通过A相末屏电流Ia，计算得出Ira,根据介质消耗因数tanδA=（Ira\Ica）×100%,从而计算出介质消耗因数tanδA。
对套管末屏罩的B相末屏电流，以B相PT电压为基准电压，测量电路3通过傅立叶变换滤掉干扰，分离出信号基波，对电压检测信号和电流检测信号进行矢量运算，把套管末屏罩的B相末屏电流Ib分解成水平分量Irb和垂直分量Icb,即根据C= Icb\2πfUb, 电容量C为套管的电容值，f设置为=50HZ, 电压Ub设置为B相PT电压值，确定Icb值，再根据函数关系，通过B相末屏电流Ib，计算得出Irb,根据介质消耗因数tanδB=（Irb\Icb）×100%,从而计算出介质消耗因数tanδB。
对套管末屏罩的C相末屏电流，以C相PT电压为基准电压，测量电路3通过傅立叶变换滤掉干扰，分离出信号基波，对电压检测信号和电流检测信号进行矢量运算，把套管末屏罩的C相末屏电流Ic分解成水平分量Irc和垂直分量Icc,即根据C= Icc\2πfUc, 电容量C为套管的电容值，f设置为=50HZ, 电压Uc设置为C相PT电压值，确定Icc值，再根据函数关系，通过C相末屏电流Ic，计算得出Irc,根据介质消耗因数tanδC=（Irc\Icc）×100%,从而计算出介质消耗因数tanδC。
D、储存三年以上的通过套管的电流信号，分别计算出每日的tanδA、tanδB和tanδC，对每一项的tanδA、tanδB和tanδC，分别对同月同日中，计算出第二年的Δtanδ2，即第二年的tanδ2与第一年的tanδ1之差就是Δtanδ2，计算出第三年的Δtanδ3，即第三年的tanδ3与第一年的tanδ1之差就是Δtanδ3，同样可以计算出第四年的Δtanδ4、计算出第k年的Δtanδk。
E、通过控制装置4，当ΔI大于等于0.1mA时，发出出现故障报警信号。
对同月同日，比较Δtanδ与前几年的Δtanδ之间的偏差值，当偏差值大于0.3值时，发出出现故障报警信号。
在线检测变压器套管的装置设置为包含有电流采集器1、PT二次电压的输出端子2、测量电路3、控制装置4和显示器5，电流采集器1设置在套管上，电流采集器1和PT二次电压的输出端子2分别设置为与测量电路3的输入端连接，测量电路3的输出端设置为与控制装置4的输入端连接，控制装置4的输出端设置为与显示器5连接，控制装置4设置有打印接口、键盘接口和通讯接口，三个电流采集器1分别采集A相末屏电流、B相末屏电流和C相末屏电流，PT二次电压的输出端子2设置为输出A相PT电压、B相PT电压和C相PT电压。
本发明的技术效果在于：由于设计了对采集的通过套管的电流信号进行处理分析，通过监测三相电流的和值ΔI和介损tanδ的差值Δtanδ的变化，判定套管的绝缘性能，根据当年角差tanδk与第一年的角差tanδ的差值Δtanδ的变化大小,提高了监测的精度，因此提高了变压器的安全性能。
四、 附图说明
图1为本发明的结构示意图：
图2为等效电路图：
图3为通过套管的A相末屏电流Ia的矢量运算方法示意图：
图4为通过套管的B相末屏电流Ib的矢量运算方法示意图：
图5为通过套管的C相末屏电流Ic的矢量运算方法示意图。
五、 具体实施方式
附图为本发明的一个实施例，结合附图具体说明本实施例，
在线检测变压器套管的方法的第一个实施例中，其步骤是：
A、在套管末屏罩的位置上安装电流采集器1，把电流采集器1和PT二次电压的输出端子2与测量电路3连接，PT二次电压的输出端子2输出的电压与母线高压的相位相同，三个电流采集器1分别测量A相末屏电流、B相末屏电流和C相末屏电流，PT二次电压的输出端子2设置为输出A相PT电压、B相PT电压和C相PT电压。
即把通过套管的电流的幅值和相位、母线高压的幅值和相位的数据传输到测量电路3中。
B、测量电路3采集通过套管末屏罩的A相末屏电流、B相末屏电流和C相末屏电流，利用矢量计算方法，即把A相末屏电流、B相末屏电流和C相末屏电流进行矢量和计算得出ΔI。
C、对套管末屏罩的A相末屏电流，以A相PT电压为基准电压，测量电路3通过傅立叶变换滤掉干扰，分离出信号基波，对电压检测信号和电流检测信号进行矢量运算，把套管末屏罩的A相末屏电流Ia分解成水平分量Ira和垂直分量Ica,即根据C= Ica\2πfUa, 电容量C为套管的电容值，f设置为=50HZ, 电压Ua设置为A相PT电压值，确定Ica值，再根据函数关系，通过A相末屏电流Ia，计算得出Ira,根据介质消耗因数tanδA=（Ira\Ica）×100%,从而计算出介质消耗因数tanδA。
对套管末屏罩的B相末屏电流，以B相PT电压为基准电压，测量电路3通过傅立叶变换滤掉干扰，分离出信号基波，对电压检测信号和电流检测信号进行矢量运算，把套管末屏罩的B相末屏电流Ib分解成水平分量Irb和垂直分量Icb,即根据C= Icb\2πfUb, 电容量C为套管的电容值，f设置为=50HZ, 电压Ub设置为B相PT电压值，确定Icb值，再根据函数关系，通过B相末屏电流Ib，计算得出Irb,根据介质消耗因数tanδB=（Irb\Icb）×100%,从而计算出介质消耗因数tanδB。
对套管末屏罩的C相末屏电流，以C相PT电压为基准电压，测量电路3通过傅立叶变换滤掉干扰，分离出信号基波，对电压检测信号和电流检测信号进行矢量运算，把套管末屏罩的C相末屏电流Ic分解成水平分量Irc和垂直分量Icc,即根据C= Icc\2πfUc, 电容量C为套管的电容值，f设置为=50HZ, 电压Uc设置为C相PT电压值，确定Icc值，再根据函数关系，通过C相末屏电流Ic，计算得出Irc,根据介质消耗因数tanδC=（Irc\Icc）×100%,从而计算出介质消耗因数tanδC。
D、储存三年以上的通过套管的电流信号，分别计算出每日的tanδA、tanδB和tanδC，对每一项的tanδA、tanδB和tanδC，分别对同月同日中，计算出第二年的Δtanδ2，即第二年的tanδ2与第一年的tanδ1之差就是Δtanδ2，计算出第三年的Δtanδ3，即第三年的tanδ3与第一年的tanδ1之差就是Δtanδ3，同样可以计算出第四年的Δtanδ4、计算出第k年的Δtanδk。
E、通过控制装置4，当ΔI等于0.1mA时，发出出现故障报警信号。
对同月同日，比较Δtanδ与前几年的Δtanδ之间的偏差值，当偏差值等于0.3值时，发出出现故障报警信号。
在本实施例中，在每日中，对通过套管的电流信号和母线高压信号可以多次采集，多次通过步骤B进行计算。
在线检测变压器套管的方法的第二个实施例中，当ΔI等于0.15mA时，发出出现故障报警信号；对同月同日，比较Δtanδ与前几年的Δtanδ之间的偏差值，当偏差值大于0.32值时，发出出现故障报警信号。
在线检测变压器套管的方法的第三个实施例中，当ΔI等于0.20mA时，发出出现故障报警信号；对同月同日，比较Δtanδ与前几年的Δtanδ之间的偏差值，当偏差值大于0.40值时，发出出现故障报警信号。
在线检测变压器套管的方法的第四个实施例中，当ΔI等于0.18mA时，发出出现故障报警信号；对同月同日，比较Δtanδ与前几年的Δtanδ之间的偏差值，当偏差值大于0.27值时，发出出现故障报警信号。
在线检测变压器套管的装置第一个实施例中，设置为包含有电流采集器1、PT二次电压的输出端子2、测量电路3、控制装置4和显示器5，电流采集器1设置在套管上，电流采集器1和PT二次电压的输出端子2分别设置为与测量电路3的输入端连接，测量电路3的输出端设置为与控制装置4的输入端连接，控制装置4的输出端设置为与显示器5连接，控制装置4设置有打印接口、键盘接口和通讯接口，三个电流采集器1设置为分别测量A相末屏电流、B相末屏电流和C相末屏电流，PT二次电压的输出端子2设置为输出A相PT电压、B相PT电压和C相PT电压。
电流采集器1把通过套管的电流信号传输到测量电路3中，母线电压信号通过PT二次电压的输出端子2传输到测量电路3中，在测量电路3中，通过傅立叶变换滤掉干扰，分离出信号基波，对电压检测信号和电流检测信号进行矢量运算，对通过套管的电流的幅值计算电容量C、角差计算tanδ，通过矢量计算三相套管的末屏电流值，计算出和电流ΔI；储存三年以上的通过套管的电流信号，分别计算出每日的tanδ，对同月同日中，计算出第二年的Δtanδ2，即第二年的tanδ2与第一年的tanδ1之差就是Δtanδ2，计算出第三年的Δtanδ3，即第三年的tanδ3与第一年的tanδ1之差就是Δtanδ3，同样可以计算出第四年的Δtanδ4、计算出第k年的Δtanδk；通过控制装置4，当0.1mA≤ΔI时，发出出现故障报警信号。对同月同日，比较Δtanδ与前几年的Δtanδ之间的偏差值，当偏差值较大时，发出出现故障报警信号。
在现有的变压器的套管检测中，都是直接检测变压器通过套管的参数，通过参数本身的值大小的变化，进行套管绝缘性能的判断，没有考虑变压器的运行环境因素的影响，在变压器的实际运行中，特别是套管的绝缘性能与环境因素有很大的关系，我公司专业生产变压器的智能产品，在对变压器安全性能进行调研时，发现如何把检测套管的绝缘性能的参数与变压器运行环境因素相关联，从而提高对套管的绝缘性能检测的精度，更好地保证变压器的安全性，这一科研项目我们与武汉水利电力大学联合进行攻关，通过本发明的技术方案的设计，通过历年的角差tanδ的差值监测，把变压器的环境因素与套管的绝缘性能结合，解决了本发明的技术问题。
本发明具有下特点：
1、由于设计了对采集的通过套管的电流信号进行处理分析，通过监测三相电流的差值ΔI和介损tanδ的差值Δtanδ的变化，判定套管的绝缘性能，根据当年角差tanδk与第一年的角差tanδ的差值Δtanδk的变化大小,提高了监测的精度，因此提高了变压器的安全性能。
2、由于设计了差值Δtanδk，充分考虑了变压器的运行环境，实现了不同环境下的变压器单一性地监测，更保证了不同环境下的变压器的安全性能。
3、由于设计了电流采集器1、PT二次电压的输出端子2、测量电路3、控制装置4和显示器5，各种模块性能稳定，可靠性高。
4、套管绝缘在线监测装置不仅能实时在线监测变压器套管绝缘状况，而且可在套管绝缘出线问题时可及时报警，避免套管故障及变压器故障的发生，为变压器的可提供了保障，避免了因套管事故造成的直接和停电检修造成的间接损失。
5、套管绝缘在线监测装置可实时在线监测套管介损、电容量及末屏电流值。可以提供所有天气、负载以及电压条件下的测试数据，而且具有和离线测量同样的灵敏度；对采集信号进行多种方法的计算与比较，保障输出结果及报警的可靠性。
上述实施例只是本发明所提供的在线检测变压器套管的方法和装置的一种实现形式，根据本发明所提供的方案的其他变形，增加或者减少其中的步骤，或者将本发明用于其他的与本发明接近的技术领域，均属于本发明的保护范围。
Claims (2)
1.一种在线检测变压器套管的方法；其特征是：在线检测变压器套管的方法，其步骤是：
A、在套管末屏罩的位置上安装电流采集器（1），把电流采集器（1）和PT二次电压的输出端子（2）与测量电路（3）连接，PT二次电压的输出端子（2）输出的电压与母线高压的相位相同，三个电流采集器（1）分别测量A相末屏电流、B相末屏电流和C相末屏电流，PT二次电压的输出端子（2）设置为输出A相PT电压、B相PT电压和C相PT电压；
B、测量电路（3）采集通过套管末屏罩的A相末屏电流、B相末屏电流和C相末屏电流，利用矢量计算方法，即把A相末屏电流、B相末屏电流和C相末屏电流进行矢量和计算得出和电流ΔI；
C、对套管末屏罩的A相末屏电流，以A相PT电压为基准电压，测量电路（3）通过傅立叶变换滤掉干扰，分离出信号基波，对电压检测信号和电流检测信号进行矢量运算，把套管末屏罩的A相末屏电流Ia分解成水平分量Ira和垂直分量Ica,即根据C= Ica\2πfUa, 电容量C为套管的电容值，f设置为=50HZ, 电压Ua设置为A相PT电压值，确定Ica值，再根据函数关系，通过A相末屏电流Ia，计算得出Ira,根据介质消耗因数tanδA=（Ira\Ica）×100%,从而计算出介质消耗因数tanδA；
对套管末屏罩的B相末屏电流，以B相PT电压为基准电压，测量电路（3）通过傅立叶变换滤掉干扰，分离出信号基波，对电压检测信号和电流检测信号进行矢量运算，把套管末屏罩的B相末屏电流Ib分解成水平分量Irb和垂直分量Icb,即根据C= Icb\2πfUb, 电容量C为套管的电容值，f设置为=50HZ, 电压Ub设置为B相PT电压值，确定Icb值，再根据函数关系，通过B相末屏电流Ib，计算得出Irb,根据介质消耗因数tanδB=（Irb\Icb）×100%,从而计算出介质消耗因数tanδB；
对套管末屏罩的C相末屏电流，以C相PT电压为基准电压，测量电路（3）通过傅立叶变换滤掉干扰，分离出信号基波，对电压检测信号和电流检测信号进行矢量运算，把套管末屏罩的C相末屏电流Ic分解成水平分量Irc和垂直分量Icc,即根据C= Icc\2πfUc, 电容量C为套管的电容值，f设置为=50HZ, 电压Uc设置为C相PT电压值，确定Icc值，再根据函数关系，通过C相末屏电流Ic，计算得出Irc,根据介质消耗因数tanδC=（Irc\Icc）×100%,从而计算出介质消耗因数tanδC；
D、储存三年以上的通过套管的电流信号，分别计算出每日的tanδA、tanδB和tanδC，对每一项的tanδA、tanδB和tanδC，分别对同月同日中，计算出第二年的Δtanδ2，即第二年的tanδ2与第一年的tanδ1之差就是Δtanδ2，计算出第三年的Δtanδ3，即第三年的tanδ3与第一年的tanδ1之差就是Δtanδ3，同样可以计算出第四年的Δtanδ4、计算出第k年的Δtanδk；
E、通过控制装置（4），当ΔI大于等于0.1mA时，发出出现故障报警信号；对同月同日，比较Δtanδ与前几年的Δtanδ之间的偏差值，当偏差值大于0.3值时，发出出现故障报警信号。
2.根据权利要求1所述的在线检测变压器套管的方法；其特征是：在线检测变压器套管的装置设置为包含有电流采集器（1）、PT二次电压的输出端子（2）、测量电路（3）、控制装置（4）和显示器（5），末屏电流采集器（1）设置在套管上，电流采集器（1）和PT二次电压的输出端子（2）分别设置为与测量电路（3）的输入端连接，测量电路（3）的输出端设置为与控制装置（4）的输入端连接，控制装置（4）的输出端设置为与显示器（5）连接，控制装置（4）设置有打印接口、键盘接口和通讯接口，三个电流采集器（1）分别测量A相末屏电流、B相末屏电流和C相末屏电流，PT二次电压的输出端子（2）设置为输出A相PT电压、B相PT电压和C相PT电压。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| ASS | Succession or assignment of patent right |
Owner name: JIANGSU ELECTRIC POWER COMPANY YANGZHOU POWER SUPP Effective date: 20141118 |
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| C41 | Transfer of patent application or patent right or utility model | ||
| C53 | Correction of patent for invention or patent application | ||
| CB03 | Change of inventor or designer information |
Inventor after: Zhou Changju Inventor after: Zhang Guodong Inventor after: Liu Jia Inventor after: Wang Qimin Inventor after: Zhao Yuxiao Inventor after: Rui Yong Inventor before: Zhou Changju Inventor before: Zhang Guodong Inventor before: Liu Jia Inventor before: Wang Qimin Inventor before: Zhao Yuxiao |
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| COR | Change of bibliographic data |
Free format text: CORRECT: INVENTOR; FROM: ZHOU CHANGJU ZHANG GUODONG LIU JIA WANG QIMIN ZHAO YUXIAO TO: ZHOU CHANGJU ZHANG GUODONG LIU JIA WANG QIMIN ZHAO YUXIAO RUI YONG |
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| TR01 | Transfer of patent right |
Effective date of registration: 20141118 Address after: 271000 Shandong city of Tai'an province high tech Zone Industrial Park, Longtan Road taikai Patentee after: Shandong Wuyue Electrical Appliances Co.,Ltd. Patentee after: Jiangsu Electric Power Company Patentee after: Yangzhou Power Supply Company of Jiangsu Electric Power Company Patentee after: Baoying County Power Supply Company of Jiangsu Electric Power Company Address before: 271000 Shandong city of Tai'an province high tech Zone Industrial Park, Longtan Road taikai Patentee before: Shandong Wuyue Electrical Appliances Co.,Ltd. |
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| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20140409 Termination date: 20190921 |
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| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |