CN104849568B - 基于信号调节的变压器套管监测装置检测平台 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种基于信号调节的变压器套管监测装置检测平台，包括罗氏线圈、模拟电压源、第一处理电路、电压监测电路、第二处理电路、电流监测电路和比较电路，所述罗氏线圈与所述模拟电压源连接，所述模拟电压源与所述第一处理电路连接，所述第二处理电路与所述电压监测电路连接，所述电流监测电路与所述第二处理电路连接，所述比较电路分别与所述第一处理电路和所述第二处理电路连接。实施本发明，可避免以电压监测电路、第二处理电路和电流监测电路所得的精度低、失效参数为绝缘检测参数，进而提高绝缘检测的精度和效率。
Description
技术领域
本发明涉及变电站技术领域，特别是涉及一种基于信号调节的变压器套管监测装置检测平台。
背景技术
在变电站领域，变压器套管在线监测方法包括穿心式电流互感器检定方法(穿心CT法)，穿心CT法测量电容介质损耗，介质损耗角正切值为反映绝缘介质损耗大小的特征参量，仅取决于材料的特性，与材料尺寸和材料形状无关，因此，介质损耗角正切值可非常有效的反映套管整体绝缘状况。此外，从绝缘特性看，介质电容量也是反映套管绝缘状况的重要特征参数，综合监测介质损耗角正切值和介质电容量可以更为全面的了解套管的绝缘状况。
穿心式电流互感器检定方法利用穿心电流互感器获取套管的末屏接地电流信号，利用与套管同母线的电压互感器二次侧获取基准电压信号，通过计算两者的相位差值和幅度比值，得出套管的介质损耗角正切值和电容量。
但是，测量介质损耗角正切值时从套管末屏采样的泄漏电流微弱，通常只有毫安级，介质损耗正切值小，因此对测量精度要求很高。而系统谐波、电网频率波动、设备所处环境中电磁场的干扰测量等因素，会降低介质损耗角正切值的测量精度，易导致对变压器套管绝缘测量无效。
发明内容
基于此，有必要针对上述穿心式电流互感器检定方法所测介质损耗角正切值的测量精度低，易导致对变压器套管绝缘测量无效的问题，提供一种基于信号调节的变压器套管监测装置检测平台。
一种基于信号调节的变压器套管监测装置检测平台，包括罗氏线圈、模拟电压源、第一处理电路、电压监测电路、第二处理电路、电流监测电路和比较电路，所述罗氏线圈与所述模拟电压源连接，所述模拟电压源与所述第一处理电路连接，所述第二处理电路与所述电压监测电路连接，所述电流监测电路与所述第二处理电路连接，所述比较电路分别与所述第一处理电路和所述第二处理电路连接；
所述罗氏线圈测量变压器套管末屏的接地电流信号生成第一电流信号，并向所述模拟电压源发送；
所述模拟电压源检测所述第一电流信号的幅值和相位，生成第一幅值与第一相位并向所述第一处理电路发送；
所述模拟电压源还用于模拟出与所述第一相位和第一幅值对应的电压信号，向所述电压监测电路发送所述电压信号，并向所述第一处理电路发送所述电压信号的相位和幅值，所述电压信号的相位与所述第一相位的相位差可调；
所述第一处理电路将所述第一幅值与所述电压信号的幅值转换为变压器套管的第一电容，将所述第一相位和所述电压信号的相位转换为变压器套管的第一介质损耗因数；
所述电压监测电路检测所述电压信号的幅值和相位，生成第二幅值和第二相位并向所述第二处理电路发送；
所述电流监测电路检测所述接地电流信号的幅值和相位，生成第三幅值和第三相位并向所述第二处理电路发送；
所述第二处理电路将所述第二幅值和所述第三幅值转换为所述变压器套管的第二电容，将所述第二相位和所述第三相位转换为所述变压器套管的第二介质损耗因数；
所述比较电路获取所述第一电容和所述第二电容的相对电容误差、所述第一介质损耗参数和所述第二介质损耗参数的相对介损误差，并在所述相对电容误差和/或所述相对介损误差在预设的误差范围内时，将所述第二电容和/或所述第二介质损耗参数作为所述变压器套管的绝缘检测参数。
上述基于信号调节的变压器套管监测装置检测平台，通过罗氏线圈、模拟电压源、电压监测电路和第一处理电路可后获得变压器套管的一组介质损耗参数和电容，通过电压监测电路、第二处理电路和电流监测电路，可获得变压器套管的另一组介质损耗参数和电容，通过比较电路比较两组介质损耗参数和电容，在比较所得的相对电容误差和/或相对介损误差在预设的误差范围内时，将通过电压监测电路、第二处理电路和电流监测电路所得的变压器套管的介质损耗参数和电容作为所述变压器套管的绝缘检测参数。可避免以电压监测电路、第二处理电路和电流监测电路所得的精度低、失效参数为绝缘检测参数，进而提高绝缘检测的精度和效率。
附图说明
图1是本发明基于信号调节的变压器套管监测装置检测平台第一实施方式的结构示意图；
图2是本发明基于信号调节的变压器套管监测装置检测平台第二实施方式的结构示意图。
具体实施方式
请参阅图1，图1是本发明的基于信号调节的变压器套管监测装置检测平台第一实施方式的结构示意图。
本实施方式的所述基于信号调节的变压器套管监测装置检测平台，包括罗氏线圈1010、模拟电压源1020、第一处理电路1030、电压监测电路2010、第二处理电路2020、电流监测电路2030和比较电路1040，罗氏线圈1010与模拟电压源1020连接，模拟电压源1020与第一处理电路1030连接，第二处理电路2020与电压监测电路2010连接，电流监测电路2030与第二处理电路2020连接，比较电路1040分别与第一处理电路1030和第二处理电路2020连接。
罗氏线圈1010测量变压器套管末屏的接地电流信号生成第一电流信号，并向模拟电压源1020发送。
模拟电压源1020检测所述第一电流信号的幅值和相位，生成第一幅值与第一相位并向第一处理电路1030发送；
模拟电压源1020还用于模拟出与所述第一相位和第一幅值对应的电压信号，向电压监测电路2010发送所述电压信号，并向第一处理电路1030发送所述电压信号的相位和幅值，所述电压信号的相位与所述第一相位的相位差可调；
第一处理电路1030将所述第一幅值与所述电压信号的幅值转换为变压器套管的第一电容，将所述第一相位和所述电压信号的相位转换为变压器套管的第一介质损耗因数。
电压监测电路2010检测所述电压信号的幅值和相位，生成第二幅值和第二相位并向第二处理电路2020发送。
电流监测电路2030检测所述接地电流信号的幅值和相位，生成第三幅值和第三相位并向第二处理电路2020发送。
第二处理电路2020将所述第二幅值和所述第三幅值转换为所述变压器套管的第二电容，将所述第二相位和所述第三相位转换为所述变压器套管的第二介质损耗因数。
比较电路1040获取所述第一电容和所述第二电容的相对电容误差、所述第一介质损耗参数和所述第二介质损耗参数的相对介损误差，并在所述相对电容误差和/或所述相对介损误差在预设的误差范围内时，将所述第二电容和/或所述第二介质损耗参数作为所述变压器套管的绝缘检测参数。
本实施方式，通过罗氏线圈、模拟电压源、电压监测电路和第一处理电路可后获得变压器套管的一组介质损耗参数和电容，通过电压监测电路、第二处理电路和电流监测电路，可获得变压器套管的另一组介质损耗参数和电容，通过比较电路比较两组介质损耗参数和电容，在比较所得的相对电容误差和/或相对介损误差在预设的误差范围内时，将通过电压监测电路、第二处理电路和电流监测电路所得的变压器套管的介质损耗参数和电容作为所述变压器套管的绝缘检测参数。可避免以电压监测电路、第二处理电路和电流监测电路所得的精度低、失效参数为绝缘检测参数，进而提高绝缘检测的精度和效率。
其中，对于罗氏线圈1010，优选地可为带缺口的环状线圈。便于套在变压器套管末屏的接地回路中，即可测量变压器套管末屏的接地电流信号。
对于模拟电压源1020，优选地，生成的与所述第一相位和第一幅值对应的电压信号，为与所述第一相位的相位差、以及与所述第一幅值的幅值差可调的电压信号。
优选地，所述电压信号的相位与所述第一相位的相位差在0度至360度之间。
优选地，所述电压信号的电压有效值在10V至100V之间。
进一步地，所述电压信号的正弦频率在49.8Hz至50.2Hz之间。
在一个实施例中，模拟电压源1020还可包括畸变检测电路和信号生成电路，所述信号生成电路生成与所述第一相位和第一幅值对应的电压信号，所述畸变检测电路检测所述电压信号的波形畸变率、根据所述波形畸变率对所述电压信号进行校正、并将校正后的电压信号向电压监测电路2010发送。
本实施例，可更精确地模拟出变压器套管所属系统的运行电压，进而提高绝缘参数的准确度。
优选地，所述波形畸变率在0至2％之间。
对于第一处理电路1030，可包括处理器。
对于比较电路1040，可包括相互连接的比较器和减法器，用于获得所述第一电容和所述第二电容的相对差值为相对电容误差、获取所述第一介质损耗参数和所述第二介质损耗参数的相对差值为相对介损误差，并判断相对电容误差和相对介损误差是否在所述预设的误差范围内。所述预设的误差范围为可为0-10％。
优选地，介质损耗参数所对应的介损角可等于所述电压信号与所述电流信号的相角差的余角。
优选地，比较电路1040还可用于在所述相对电容误差大于第一报警阈值时，输出第一故障报警信息，以指示绝缘检测故障。所述第一报警阈值可为10％。
优选地，比较电路1040还可用于在所述相对介损误差大于第二报警阈值时，输出第二故障报警信息，以指示绝缘检测故障。所述第二报警阈值可为10％。
对于电压监测电路2010，可包括本领域技术人员惯用的电压监测芯片。
对于第二处理电路2020，可包括处理器。
对于电流监测电路2030，可包括本领域技术人员惯用的电流监测芯片。
在一个实施例中，以上所述的基于信号调节的变压器套管监测装置检测平台还可包括显示设备3000，显示设备3000与比较电路1040连接，用于显示所述变压器套管的绝缘检测参数。
优选地，显示设备3000可分别与第一处理电路1030和第二处理电路2020连接，分别显示第一电容、第一介质损耗参数、第二电容、第二介质损耗参数。
在另一个实施例中，罗氏线圈1010、模拟电压源1020和第一处理电路1030之间通过单芯电缆连接。可提高信号传输质量。
本发明的电压监测电路2010，可在罗氏线圈110测量变压器套管末屏的接地电流信号时，与变压器套管所接母线的电压互感器的二次侧连接，在需要检测所述电压信号的幅值和相位时，断开与所述电压互感器的二次侧的连接，连接所述模拟电压源，接收所述电压信号。
请参阅图2，图2是本发明的基于信号调节的变压器套管监测装置检测平台第二实施方式的结构示意图。
本实施方式的所述基于信号调节的变压器套管监测装置检测平台与第一实施方式的区别在于，还包括屏蔽壳100，模拟电压源120、第一处理电路130和比较电路140安装在屏蔽壳100的内部，屏蔽壳100的一端连接屏蔽层，另一端接地。
本实施方式，可有效避免外部电磁干扰对变压器套管的绝缘测量的影响。
优选地，还包括变压器套管末屏420、与变压器套管末屏420连接的高压母线410，罗氏线圈110套在变压器套管末屏420的接地回路，电流监测电路230串联在变压器套管末屏420的接地回路中，第二处理电路220与电流检测电路230连接，电压监测电路210分别与模拟电压源120和第二处理电路220连接。
进一步地，可包括显示设备300，显示设备300可与比较电路140连接，用于显示变压器套管的绝缘参数。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
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 (10)
1.一种基于信号调节的变压器套管监测装置检测平台，其特征在于，包括罗氏线圈、模拟电压源、第一处理电路、电压监测电路、第二处理电路、电流监测电路和比较电路，所述罗氏线圈与所述模拟电压源连接，所述模拟电压源与所述第一处理电路连接，所述第二处理电路与所述电压监测电路连接，所述电流监测电路与所述第二处理电路连接，所述比较电路分别与所述第一处理电路和所述第二处理电路连接；
所述罗氏线圈测量变压器套管末屏的接地电流信号生成第一电流信号，并向所述模拟电压源发送；
所述模拟电压源检测所述第一电流信号的幅值和相位，生成第一幅值与第一相位并向所述第一处理电路发送；
所述模拟电压源还用于模拟出与所述第一相位和第一幅值对应的电压信号，向所述电压监测电路发送所述电压信号，并向所述第一处理电路发送所述电压信号的相位和幅值，所述电压信号的相位与所述第一相位的相位差可调；
所述第一处理电路将所述第一幅值与所述电压信号的幅值转换为变压器套管的第一电容，将所述第一相位和所述电压信号的相位转换为变压器套管的第一介质损耗因数；
所述电压监测电路检测所述电压信号的幅值和相位，生成第二幅值和第二相位并向所述第二处理电路发送；
所述电流监测电路检测所述接地电流信号的幅值和相位，生成第三幅值和第三相位并向所述第二处理电路发送；
所述第二处理电路将所述第二幅值和所述第三幅值转换为所述变压器套管的第二电容，将所述第二相位和所述第三相位转换为所述变压器套管的第二介质损耗因数；
所述比较电路获取所述第一电容和所述第二电容的相对电容误差、所述第一介质损耗参数和所述第二介质损耗参数的相对介损误差，并在所述相对电容误差和/或所述相对介损误差在预设的误差范围内时，将所述第二电容和/或所述第二介质损耗参数作为所述变压器套管的绝缘检测参数。
2.根据权利要求1所述的基于信号调节的变压器套管监测装置检测平台，其特征在于，所述比较电路还用于在所述相对电容误差大于第一报警阈值时，输出第一故障报警信息。
3.根据权利要求1所述的基于信号调节的变压器套管监测装置检测平台，其特征在于，所述比较电路还用于在所述相对介损误差大于第二报警阈值时，输出第二故障报警信息。
4.根据权利要求1所述的基于信号调节的变压器套管监测装置检测平台，其特征在于，所述罗氏线圈为带缺口的环状线圈。
5.根据权利要求1所述的基于信号调节的变压器套管监测装置检测平台，其特征在于，所述电压信号的相位与所述第一相位的相位差在0度至360度之间。
6.根据权利要求1所述的基于信号调节的变压器套管监测装置检测平台，其特征在于，所述电压信号的电压有效值在10V至100V之间。
7.根据权利要求1所述的基于信号调节的变压器套管监测装置检测平台，其特征在于，所述电压信号的正弦频率在49.8Hz至50.2Hz之间。
8.根据权利要求1所述的基于信号调节的变压器套管监测装置检测平台，其特征在于，所述模拟电压源还包括相互连接的畸变检测电路和信号生成电路，所述信号生成电路生成与所述第一相位和第一幅值对应的电压信号，所述畸变检测电路检测所述电压信号的波形畸变率、根据所述波形畸变率对所述电压信号进行校正、并将校正后的电压信号向所述电压监测电路发送。
9.根据权利要求1所述的基于信号调节的变压器套管监测装置检测平台，其特征在于，还包括显示设备，所述显示设备与所述比较电路连接，用于显示所述变压器套管的绝缘检测参数。
10.根据权利要求1至9中任意一项所述的基于信号调节的变压器套管监测装置检测平台，其特征在于，所述罗氏线圈、所述模拟电压源和所述第一处理电路之间通过单芯电缆连接。
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| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| EXSB | Decision made by sipo to initiate substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant |