CN104237727A - 一种变压器近区短路信号监测装置及短路录波分析方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种变压器近区短路信号监测装置，其包括罗格夫斯基线圈，所述罗格夫斯基线圈套装在变压器中性点接地连线上；复合积分电路，所述复合积分电路的输入端与罗格夫斯基线圈的输出端电性连接，其输出端与数据采集及处理单元的A/D输入端相连；数据采集及处理单元，用于将复合积分电路输出的模拟电压信号转换成数字信号，然后通过小波分析算法采样实时数据的模极大值，并对此模极大值进行判断，将故障发生时刻的故障数据缓存于数据存储单元中。本发明还公开了一种采用变压器近区短路信号监测装置进行故障录波分析的方法。本发明采集变压器中性点电流信号，并对采样数据进行小波运算和分析，为变压器的运行决策提供有力支持。

Description

一种变压器近区短路信号监测装置及短路录波分析方法

技术领域

本发明涉及变压器承受近区短路的状态诊断技术领域，特别是一种基于小波变换模极大值算法的变压器近区短路信号监测装置及短路录波分析方法。

背景技术

随着国民经济的不断发展，对电力的需求量越来越大。电力变压器突发短路情况下，绕组中会产生巨大的短路力，如果变压器设计不完善，抗短路能力不够的话，如此巨大的短路力，轻则使绕组绝缘及结构件受损，影响变压器的绝缘性能，重则使绕组松散、扭转、变形、导线折断，甚至整个绕组倒塌，或由于绝缘损坏引起匝间短路使绕组烧毁。一台大型电力变压器在系统运行时如发生短路损坏，则会导致大面积的停电，其检修期也要半年以上，将会造成巨大的损失。特别是与发电机直接相连的主变压器的损坏将迫使发电机不得不停止发电，严重影响供电的可靠性，并造成巨大的经济损失。而且，变压器绕组的损坏要在现场修复是很困难的。

近年来，由于变压器的近区短路造成的变压器损坏，严重影响了电网安全稳定运行。DL/T 1093-2008《电力变压器绕组变形的电抗法检测判断导则》中规定了变压器的检测时机是在运行中经受短路电流冲击后，根据短路电流的大小、持续时间、累计次数决定。因此在变压器实际运行过程中，设定近区短路电流的阈值，监测变压器遭受到近区短路的次数，具有重要的意义。目前的变电站通常通过站内保护系统的录波分析变压器是否遭受到近区短路，但这种方法所采用的电流互感器响应频带有限，保护滤波采样精度低，保护滤波触发有时延，对于暂态的短路电流波形可能无法捕捉。为了得到确切的变压器发生近区短路的次数，本发明实现了一种变压器近区短路信号监测装置，使用的电流传感器响应频带宽，数据处理精度高，应用小波算法可准确的区分短路电流或电压信号和干扰信号，从而有效的对近区短路发生后流过变压器中性点的电流和电压信号进行监测，为变压器的运行决策提供有力支持。

发明内容

本发明的目的之一在于提供一种基于小波变换极大值算法的变压器近区短路信号监测装置，其通过对流过500kV交流变压器中性点的近区短路信号进行监测，为变压器的运行决策提供有力支持。

为实现以上目的，本发明采取了以下的技术方案：

一种变压器近区短路信号监测装置，其包括变压器三相绕组，所述变压器三相绕组的中性点通过变压器中性点接地连线接地，该变压器近区短路信号监测装置进一步包括：

罗格夫斯基线圈(简称：罗氏线圈)，所述罗格夫斯基线圈套装在变压器中性点接地连线上，用于测量变压器遭受近区短路时流过变压器中性点的电流；

复合积分电路，所述复合积分电路的输入端与罗格夫斯基线圈的输出端电性连接，用于将所述流过变压器中性点的电流中的低频信号还原，其输出端与数据采集及处理单元的A/D输入端相连；

数据采集及处理单元，用于将复合积分电路输出的模拟电压信号转换成数字信号，以形成采样实时数据，然后通过小波分析算法采样实时数据的模极大值，并对此模极大值进行判断，当所述模极大值大于故障阈值时，判断为故障发生的时刻，将故障发生时刻的故障数据缓存于数据采集及处理单元内置的数据存储单元中。

所述变压器近区短路信号监测装置进一步包括一上位机，所述上位机通过网络接口与数据存储单元相连，用于接收所述故障数据并根据故障数据绘制波形，并将所述故障数据通过通讯接口存储于上位机的存储器中。

所述变压器近区短路信号监测装置进一步包括下位机电源模块，所述下位机电源模块用于将变压器站内24V直流电源经过DC-DC转换成5V直流电源，为复合积分电路、数据采集及处理单元、存储器、网络接口以及通讯接口供电。

所述负荷积分电路包括由阻R₀和电容C₀组成的无源中频积分网络、由电阻R₁、电容C₁和放大器A组成的有源低频积分器、由电阻R_h和电容C_h组成的高通滤波环节、以及分压电阻R₂，其中，所述放大器A的正输入端通过电阻R₀连接至罗格夫斯基线圈的输出端，所述放大器A的负输入端通过电阻R₁接地，所述电容C₀和分压电阻R₂串联后一端连接于放大器A的正输入端和电阻R₀之间，另一端接地，所述电容C₁连接于放大器A的负输入端和输出端之间，所述放大器A的输出端通过电容C_h连接至数据采集及处理单元的A/D输入端，所述电阻R_h的一端连接于电容C_h和A/D输入端之间，另一端接地。

所述罗格夫斯基线圈和复合积分电路之间还连接一阻尼电阻R_t，所述阻尼电阻R_t的一端连接于罗格夫斯基线圈输出端和电阻R₀之间，另一端接地，所述阻尼电阻R_t和罗格夫斯基线圈构成高频自积分环节。

所述数据采集及处理单元为DSP处理器。

本发明的另一在于提供一种基于小波变换极大值算法的变压器近区短路录波分析方法，其通过基于小波变换极大值算法的变压器近区短路信号监测装置对流过500kV交流变压器中性点的近区短路信号进行监测，并对该检测信号采用小波变换极大值算法进行分析，为变压器的运行决策提供有力支持。

变压器近区短路信号监测装置进行录波分析的方法，其包括以下步骤：

步骤1、罗格夫斯基线圈测量变压器遭受近区短路时流过变压器中性点的电流；

步骤2、复合积分电路将所述流过变压器中性点的电流中的低频信号还原成模拟电压信号；

步骤3、数据采集及处理单元所述模拟电压信号转换成数字信号，以形成采样实时数据，然后通过小波分析算法计算采样实时数据的模极大值；

其中，所述通过小波分析算法计算采样实时数据的模极大值的方法是：

设定函数f(t)为t时刻数据采集及处理单元获取的采样实时数据，f(t)∈L²(R)，L²(R)为平方可积函数组成的Hilbert空间，函数f(t)∈L²(R)的连续小波变换为：

$\begin{array}{c}{W}_f(a,b)=<\underset{\&OverBar;}{f\left(t\right),{\mathrm{\&psi;}}_{a,b}}\left(t\right)>\\ =\frac{1}{\sqrt{\left|a\right|}}\underset{R}{\&Integral;}f\left(t\right)\mathrm{\&psi;}\left(\frac{t-b}{a}\right)\mathrm{dt}\end{array}---\left(1\right)$

小波母函数：

${\mathrm{\&psi;}}_{a,b}\left(t\right)=\frac{1}{\sqrt{\left|a\right|}}\mathrm{\&psi;}\left(\frac{t-b}{a}\right),a,b\&Element;R;a\&NotEqual;0---\left(2\right)$

其中，a为尺度伸缩因子，b为尺度平移因子。

若对属于t₀某一邻域，对任意的点t∈(t-δ,t+δ)，满足

$\frac{\&PartialD;W_f(s_0,t_0)}{\&PartialD;t}=0---\left(3\right)$

则称(s₀,t₀)为W_f(s,t)的局部极值点。

若对属于t₀某一邻域，对任意的点t∈(t-δ,t+δ)，都有

|W_f(s₀,t)|≤|W_f(s₀,t₀)|      (4)

则称(s₀,t₀)为小波变换的模极大值点，|W_f(s₀,t₀)|为模极大值；

步骤4、判断模极大值|W_f(s₀,t₀)|，当该模极大值|W_f(s₀,t₀)|大于故障阈值时，则其对应的点t₀则为故障发生的时刻，将该点t₀所对应的函数f(t₀)缓存于数据采集及处理单元内置的数据存储单元，反之，则判断为正常运行。

所述小波分析算法采用Daubechies小波系构造小波基函数，且Daubechies小波系阶数为5阶。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于：本发明通过罗氏线圈测量变压器中性点电流信号，通过信号采集和处理单元对采样数据进行小波运算和分析，通过数据存储单元对故障数据进行存储，通过通讯模块与上位机进行通讯，监测系统运行稳定，工作可靠性好，集成度高，能满足现场使用需求。

附图说明

图1是本发明变压器近区短路信号监测装置的电路原理图；

图2为罗氏线圈的结构示意图；

图3为图2的A-A向结构示意图；

图4为图2的B-B向结构示意图；

图5为复合积分电路的电路原理图；

图6是本发明小波分析算法使用的Daubechies 5小波；

图7是本发明提供的近区短路工况下录波系统中的电流波形；

图8是本发明采样到的变压器短路数据；

图9是本发明提供的小波分析模极大值算法的计算结果。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明的内容做进一步详细说明。

实施例

请参照图1所述，基于小波变换模极大值算法的变压器近区短路信号监测装置，其包括用于短路电流测量的罗格夫斯基线圈2，复合积分电路3，数据采集及处理单元4，通讯单元，上位机5与上位机大容量存储器6，下位机电源模块7几部分组成。罗格夫斯基线圈2套装在变压器三相绕组1的变压器中性点接地连线11上，用于测量变压器遭受近区短路时流过变压器中性点的电流。罗格夫斯基线圈2输出端与复合积分电路3输入端相连，复合积分电路3用于将测量电流的低频信号还原，其输出端与数据采集及处理单元4的AD输入端相连。数据采集及处理单元4将采集到的模拟电压信号转化为数字信号，然后对采样实时数据进行分析处理，通过小波分析算法计算采样信号的模极大值，并对此模极大值进行判断，用此判断结果作为触发数据存储单元的特征量。在满足特征量大于故障阈值时为故障发生的时刻，将故障发生时刻的故障数据缓存于数据采集及处理单元4内置的数据存储单元，同时故障数据通过通讯单元与上位机5通讯，上位机5通过网络接口51接收故障数据并绘制波形，并将数据通过通讯接口61储存到上位机的大容量的存储器6中。下位机电源模块7的工作电源由站内24V直流电源经下位机电源模块经过DC-DC转换为5V直流电源提供。

(1)罗氏线圈的结构图如图2所示，罗氏线圈的设计采用以下方法，当骨架芯为矩形截面时，如图3所示，D(单位：m)为中心直径(D＝2r_c)，h(单位：m)和c(单位：m)分别为罗氏线圈的径向厚度和轴向高度，矩形截面形状线圈的互感系数M_J为：

$M_J=\frac{n{u}_{0}S}{2\mathrm{\&pi;}{r}_c}*\frac{r_c}{h}*\ln \sqrt{\frac{1+h/r_c}{1-h/r_c}}---\left(1\right)$

$L_c={\mathrm{nL}}_c=\frac{n^2{u}_{0}S}{2\mathrm{\&pi;}{r}_c}*\frac{r_c}{h}*\ln \sqrt{\frac{1+h/r_c}{1-h/r_c}}---\left(2\right)$

式中罗氏线圈的矩形横截面面积为S＝4hc，以式(1)、(2)可以计算出互感系数M_J、L_c作为理论值，可以获得矩形截面。

则矩形截面骨架芯的罗氏线圈分布电容C_c(单位：F)近似为：

$C_c=\frac{8{\mathrm{\&pi;}}^2(c+h)}{\mathrm{\&lambda;}\ln \left(\frac{a}{b}\right)}{\mathrm{\&epsiv;}}_0{\mathrm{\&epsiv;}}_r---\left(7\right)$

式中λ(单位：m)为所绕导线直径，真空介电常数ε₀＝8.86×10^-12(单位：F/m)，ε_r为绝缘材料的相对介电常数。

当L_cdi₂(t)/dt>>(R_c+R_S)i₂(t)称这种罗氏线圈为自积分式罗氏线圈；

当L_cdi₂(t)/dt<<(R_c+R_S)i₂(t)称这种罗氏线圈为外积分式罗氏线圈。

自积分式罗氏线圈的积分时间常数、线圈本身的谐振频率ω_c、线圈上限频率f_H和线圈下限频率f_L分别定义为：

${\mathrm{\&tau;}}_J=\frac{L_c}{R_c+R_S}---\left(8\right)$

${\mathrm{\&omega;}}_c=\frac{1}{\sqrt{L_c+C_c}}---\left(9\right)$

$f_H=\frac{1}{2\mathrm{\&pi;}{R}_c{C}_c}---\left(10\right)$

$f_L=\frac{R_c+R_S}{2\mathrm{\&pi;}{L}_c}---\left(11\right)$

当骨架芯为圆形截面时，如图4所示，其积分时间常数、线圈本身的谐振频率ω_c、线圈上限频率f_H和线圈下限频率f_L的计算方法与矩形截面类似，这里不再赘述。

(2)复合积分电路的设计

由于自积分式罗氏线圈的下限截止频率较高，而变压器近区短路故障电流频率多在低频区域内，需要外积分电路对低频电流信号进行还原。

请参照图5所示，罗氏线圈2输出由终端电阻R_t阻尼，感生电压U_t经线圈自身L/R_t高频自积分环节、无源R₀、C₀中频积分网络、有源R₁、C₁低频积分器处理后，再经过R_h、C_h高通滤波环节滤除运放引入的低频噪声后，获得输出信号U_o。

其中由放大器A(采用OPA228A型放大器)和R₁C₁构成的积分环节工作在0.1～400Hz的有源积分段；R₀C₀积分环节工作在400Hz～0.1MHz的无源积分段；而由比例环节R₂/R₀和线圈自身积分特性构成的自积分段为0.1～2.8MHz。更高的被测频量则由于线圈自然谐振频率的限制而无法实现测量。此外，传感头后继积分电路的输入阻抗R₀＝12kΩ，R_t与R₀并联阻值为23.95Ω。自积分的频段选取准则是低于且接近于自然谐振频率，实质上是在保证上限频率和降低自积分高频干扰之间取一个折中。此外，传感头后继积分电路的输入阻抗R₀＝12kΩ，R_t与R₀并联阻值为23.95Ω。该值与R_t十分接近，不影响R_t对传感头的阻尼特性。

(3)数据采集及处理单元

本发明的数据采集及处理单元4采用DSP处理器，DSP处理器可选用TMS320F2812，TMS320F2812是美国TI公司推出的C2000平台上的定点32位DSP芯片，其运行时钟可高达150MHz，处理性能可达150MIPS，对于128点32位实数的FFT算法(Q30)，执行时间只需6763个指令周期，运算速度性能优越。处理器可以对读取的电流采样数据进行基于小波分析的模极大值计算。以短时电流变化的模极大值作为数据记录触发的特征量，通过这个特征量来确定故障发生的时刻进行短路判别，以此触发数据存储模块进行数据存储，并通知数据通讯模块开始向上位机发送故障数据。

本发明的信号处理模块基于如下数学算法理论基础。

信号奇异性的概念：无限次可导的函数即为曲线光滑的函数，也称为没有奇异性。若函数在某处有间断点，或者某阶导数不连续，则称函数在此处具有奇异性，所在的点即为奇异点。用Lipschitz指数来描述信号的奇异性，Lipschitzα越大，函数越光滑。

定义：设有非负整数n(n≤α≤n+1)，如果存在着两个常数T＞0和x₀＞0与一个n阶多项式P_n(x)，对于x∈(x₀-δ,x₀+δ)使得

|f(x₀+x)-P_n(x)|≤T|x|^α      (12)

则称函数f在点x₀是Lipschitz α的。

如果函数f(x)在点x₀上的Lipschitz指数α小于1，则称函数在该点是奇异的。当f(x)的Lipschitz指数α满足条件n＜α＜n+1时，f(x)是n阶可微的，其第n阶导数是奇异的，即f(x)的第n+1阶导数是发散的。

小波变换：小波分析是将信号分解为一系列小波函数序列的叠加，这些小波函数序列都是由小波母函数通过平移和尺度伸缩得到。小波变换在时域和频域同时具有良好的局部化性质，尤其是对高频暂态信号采用逐渐精细的时域或频域取样步长，从而可以聚焦信号的细节。

设函数f(t)∈L²(R)，L²(R)为平方可积函数组成的Hilbert空间，函数f(t)∈L²(R)的连续小波变换为：

$\begin{array}{c}{W}_f(a,b)=<\underset{\&OverBar;}{f\left(t\right),{\mathrm{\&psi;}}_{a,b}}\left(t\right)>\\ =\frac{1}{\sqrt{\left|a\right|}}\underset{R}{\&Integral;}f\left(t\right)\mathrm{\&psi;}\left(\frac{t-b}{a}\right)\mathrm{dt}\end{array}---\left(13\right)$

其中，数学符号<x,y>表示x和y的内积，表示ψ的共轭。由于基小波ψ(t)生成的小波序列ψ_a,_b(t)在小波变换过程中对信号有着观测窗的作用，故基小波还应满足一般函数的约束条件：

$\underset{-\&infin;}{\overset{+\&infin;}{\&Integral;}}\left|\mathrm{\&psi;}\left(t\right)\right|\mathrm{dt}<0---\left(14\right)$

小波母函数：

${\mathrm{\&psi;}}_{a,b}\left(t\right)=\frac{1}{\sqrt{\left|a\right|}}\mathrm{\&psi;}\left(\frac{t-b}{a}\right),a,b\&Element;R;a\&NotEqual;0---\left(15\right)$

称为一个小波序列。其中，a为尺度伸缩因子，b为尺度平移因子。

若连续小波在伸缩尺度上进行二进制离散，在位移尺度仍取连续变化，称此类小波为二进小波。二进小波介于连续小波和离散小波之间，只对伸缩尺度参量进行了离散化，而对时域范围的位移尺度仍保持连续变化，故二进小波具有时域平移共变性，在奇异性监测方面具有突出的优势。

令尺度伸缩因子a＝2^j，尺度平移因子仍为连续参数，得到二进小波变换公式为：

$\begin{array}{c}{\mathrm{WT}}_{2^j}\left(\mathrm{\&tau;}\right)=f\left(t\right)*{\mathrm{\&psi;}}_{2^j,\mathrm{\&tau;}}\\ =\frac{1}{\sqrt{2^j}}\underset{R}{\&Integral;}f\left(t\right)\mathrm{\&psi;}\left(\frac{\mathrm{\&tau;}-t}{2^j}\right)\mathrm{dt}\end{array}---\left(16\right)$

模极大值：若对属于t₀某一邻域，对任意的点t∈(t-δ,t+δ)，满足

$\frac{\&PartialD;W_f(s_0,t_0)}{\&PartialD;t}=0---\left(17\right)$

则称(s₀,t₀)为W_f(s,t)的局部极值点。

若对属于t₀某一邻域，对任意的点t∈(t-δ,t+δ)，都有

|W_f(s₀,t)|≤|W_f(s₀,t₀)|      (18)

则称(s₀,t₀)为小波变换的模极大值点，|W_f(s₀,t₀)|为模极大值。

Daubechies小波系：本发明使用Daubechies小波系构造小波基函数，Daubechies小波系阶数选择为5，如图6所示。

(4)通讯模块与大容量存储器

本发明的通讯单元包括网络接口和通讯端口，处理器与网络接口和通讯端口连接，网络接口与上位机连接通讯，最终故障波形和实时数据处理结果通过网络接口传至上位机，实现对短路电流进行监测，该网络接口可采用以太网口，本发明的以太网口采用DM9000AE芯片，该芯片体积小，DM9000AE其基本特性是48pin，10/100MLOCAL-BUS interface，工作模式8/16bit，能减轻处理器的负担，有效提高整个装置的效能。本发明的通讯端口与大容量存储器连接，处理器对接收的故障数据进行统计并储存到大容量存储器中，处理器对运行期间发生电流最大值、次数故障数据进行统计，通过大容量的存储器实现本地数据的交换与上位机的数据交互。

以某500kV变电站为例，该500kV变电站近区短路工况下录波系统中的电流波形如图7所示，现在我们采用本发明提及的监测装置和分析方法对该该500kV变电站近区短路故障进行采样，即在某500kV变电站主变中性点接地处装设此近区短路电流监测装置。

罗格夫斯基线圈采用圆形空心线圈结构，由线径为0.6mm的漆包线绕制而成，匝数为100匝。骨架采用聚乙烯材料。骨架截面为长方形，骨架截面厚度2c＝25mm，骨架内径D-2h＝80mm，骨架外径D+2h＝100mm。

上述罗氏线圈的电气参数见下表1。

表1罗氏线圈的电气参数

复合积分器参数见下表2。

表2复合积分器参数

传感头后继积分电路的输入阻抗R₀＝12kΩ，R_t与R₀并联阻值为23.95Ω。该值与R_t十分接近，不影响R_t对传感头的阻尼特性。OPA228A运放的指标为：带宽33MHz、高频转换速率10V/μs、最大输出电流±45mA。由线圈1mV/A的灵敏度和运放10V/μs的转换速率可算得被测电流的上升沿必须低于10kA/μs。

处理器对采样电流的模极大值进行判断，当采样电流的模极大值大于2000时，触发存储和通信模块，此时处理器记录故障电流波形、小波分析结果以及发生故障的时间，并将数据存储在大容量存储器中。通过大容量的存储器和通讯模块实现本地数据的交换和与上位机的数据交互。

本发明使用Daubechies小波系构造小波基函数，阶数选择为5。db5小波函数如图6所示。本发明的小波算法计算采用高级语言编程，并依靠DSP处理器进行算法计算。DSP处理器采样到变压器短路数据如图8所示，然后将该采样到变压器短路数据通过小波变换模极大值算法进行计算，得到模极大值的计算结果波形图如图9所示。同时，我们给出辨识变压器近区短路故障的模极大值的判据为：设定变压器近区短路工况下的模极大值计算结果阈值为2000。在5秒时间内，若模极大值超过2000，即计算一次短路电流冲击次数，若5秒钟时间内模极大值超过2000数次，仍旧认为是一次短路电流冲击。由此可以得出：通过本发明的变压器近区短路录波分析方法可以对变压器近区短路故障进行风险辨识并记录短路次数。此外，从图9的计算结果可以看出，本方法小波变换模极大值的计算结果，还可以精确定位短路故障发生的时刻，而这个时刻在原始的暂态短路波形中是难以准确识别的。

本实施例应用于：

1、500kV交流变电站内主要变压器、站用变压器近区短路信号监测。

2、±500kV换流站内主要变压器、站用变压器近区短路信号监测。

3、±800kV换流站内主要变压器、站用变压器近区短路信号监测。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本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，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (8)

1.一种变压器近区短路信号监测装置，其包括变压器三相绕组(1)，所述变压器三相绕组(1)的中性点通过变压器中性点接地连线(11)接地，其特征在于，该变压器近区短路信号监测装置进一步包括：

罗格夫斯基线圈(2)，所述罗格夫斯基线圈(2)套装在变压器中性点接地连线(11)上，用于测量变压器遭受近区短路时流过变压器中性点的电流；

复合积分电路(3)，所述复合积分电路(3)的输入端与罗格夫斯基线圈(2)的输出端电性连接，用于将所述流过变压器中性点的电流中的低频信号还原，其输出端与数据采集及处理单元(4)的A/D输入端相连；

数据采集及处理单元(4)，用于将复合积分电路(3)输出的模拟电压信号转换成数字信号，以形成采样实时数据，然后通过小波分析算法采样实时数据的模极大值，并对此模极大值进行判断，当所述模极大值大于故障阈值时，判断为故障发生的时刻，将故障发生时刻的故障数据缓存于数据采集及处理单元(4)内置的数据存储单元中。

2.根据权利要求1所述的变压器近区短路信号监测装置，其特征在于，所述变压器近区短路信号监测装置进一步包括一上位机(5)，所述上位机(5)通过网络接口(51)与数据存储单元相连，用于接收所述故障数据并根据故障数据绘制波形，并将所述故障数据通过通讯接口(61)存储于上位机(5)的存储器(6)中。

3.根据权利要求2所述的变压器近区短路信号监测装置，其特征在于，所述变压器近区短路信号监测装置进一步包括下位机电源模块(7)，所述下位机电源模块(7)用于将变压器站内24V直流电源经过DC-DC转换成5V直流电源，为复合积分电路(3)、数据采集及处理单元(4)、存储器(6)、网络接口(51)以及通讯接口(61)供电。

4.根据权利要求1所述的变压器近区短路信号监测装置，其特征在于，所述负荷积分电路(3)包括由电阻R₀和电容C₀组成的无源中频积分网络、由电阻R₁、电容C₁和放大器A组成的有源低频积分器、由电阻R_h和电容C_h组成的高通滤波环节、以及分压电阻R₂，其中，所述放大器A的正输入端通过电阻R₀连接至罗格夫斯基线圈(2)的输出端，所述放大器A的负输入端通过电阻R₁接地，所述电容C₀和分压电阻R₂串联后一端连接于放大器A的正输入端和电阻R₀之间，另一端接地，所述电容C₁连接于放大器A的负输入端和输出端之间，所述放大器A的输出端通过电容C_h连接至数据采集及处理单元(4)的A/D输入端，所述电阻R_h的一端连接于电容C_h和A/D输入端之间，另一端接地。

5.根据权利要求4所述的变压器近区短路信号监测装置，其特征在于，所述罗格夫斯基线圈(2)和复合积分电路(3)之间还连接一阻尼电阻R_t，所述阻尼电阻R_t的一端连接于罗格夫斯基线圈(2)输出端和电阻R₀之间，另一端接地，所述阻尼电阻R_t和罗格夫斯基线圈(2)构成高频自积分环节。

6.根据权利要求1所述的变压器近区短路信号监测装置，其特征在于，所述数据采集及处理单元(4)为DSP处理器。

7.根据权利要求1所述的变压器近区短路信号监测装置进行短路录波分析的方法，其特征在于，其包括以下步骤：

步骤1、罗格夫斯基线圈(2)测量变压器遭受近区短路时流过变压器中性点的电流；

步骤2、复合积分电路(3)将所述流过变压器中性点的电流中的低频信号还原成模拟电压信号；

步骤3、数据采集及处理单元(4)所述模拟电压信号转换成数字信号，以形成采样实时数据，然后通过小波分析算法计算采样实时数据的模极大值；

其中，所述通过小波分析算法计算采样实时数据的模极大值的方法是：

设定函数f(t)为t时刻数据采集及处理单元(4)获取的采样实时数据，f(t)∈L²(R)，L²(R)为平方可积函数组成的Hilbert空间，函数f(t)∈L²(R)的连续小波变换为：

$\begin{array}{c}{W}_f(a,b)=<\underset{\&OverBar;}{f\left(t\right),{\mathrm{\&psi;}}_{a,b}}\left(t\right)>\\ =\frac{1}{\sqrt{\left|a\right|}}\underset{R}{\&Integral;}f\left(t\right)\mathrm{\&psi;}\left(\frac{t-b}{a}\right)\mathrm{dt}\end{array}---\left(1\right)$

小波母函数：

${\mathrm{\&psi;}}_{a,b}\left(t\right)=\frac{1}{\sqrt{\left|a\right|}}\mathrm{\&psi;}\left(\frac{t-b}{a}\right),a,b\&Element;R;a\&NotEqual;0---\left(2\right)$

其中，a为尺度伸缩因子，b为尺度平移因子。

若对属于t₀某一邻域，对任意的点t∈(t-δ,t+δ)，满足

$\frac{\&PartialD;W_f(s_0,t_0)}{\&PartialD;t}=0---\left(3\right)$

则称(s₀,t₀)为W_f(s,t)的局部极值点。

若对属于t₀某一邻域，对任意的点t∈(t-δ,t+δ)，都有

|W_f(s₀,t)|≤|W_f(s₀,t₀)|      (4)

则称(s₀,t₀)为小波变换的模极大值点，|W_f(s₀,t₀)|为模极大值；

步骤4、判断模极大值|W_f(s₀,t₀)|，当该模极大值|W_f(s₀,t₀)|大于故障阈值时，则其对应的点t₀则为故障发生的时刻，将该点t₀所对应的函数f(t₀)缓存于数据采集及处理单元(4)内置的数据存储单元，反之，则判断为正常运行。

8.根据权利要求7所述的变压器近区短路录波分析方法，其特征在于，所述小波分析算法采用Daubechies小波系构造小波基函数，且Daubechies小波系阶数为5阶。