CN107290583A - 一种变压器高频局部放电与工频接地电流联合监测装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种变压器高频局部放电与工频接地电流联合监测装置，电流传感器、相位同步信号获取器、前置信号调理器、数据采集处理器和后台服务器；电流传感器输入端与所述被测变压器的接地引下线连接，用于获取被测变压器的接地电流状态量；前置信号调理器用于将从电流传感器获得的弱信号前置放大或强信号的前置衰减；数据采集处理器用于采集由前置信号调理器输出的信号，并进行分析和异常判断；后台服务器用于将所述数据采集处理器采集、分析数据远程接收和存储，以及对数据采集处理器进行远程控制。本发明装置结构紧凑，检测装备可靠性高，可为变压器内部局部放电和绝缘状况分析提供基础分析数据。
Description
技术领域
本发明涉及电力设备状态监测领域，具体涉及一种变压器高频局部放电与工频接地电流联合监测装置。
背景技术
电力变压器的运行可靠性直接关系到电力系统的安全与稳定。大型电力变压器主要采用油/纸绝缘结构，由内部放电引起的绝缘故障是影响变压器可靠运行的重要原因之一。因此，在变压器运行过程中，有效检测早期局部放电的变化发展情况，对预防潜伏性和突发性绝缘事故具有重要的现实意义。
当变压器铁心出现故障时，往往在初期也表现为局部放电信号，最后导致两点接地，形成工频短路电流。由此铁心温升过高，局部过热，甚至造成匝间短路。通过监测变压器铁心接地电流，可判断是否发生铁心多点接地故障，同时可以获得与局部放电信号对应的低频信息，易得到早期局部放电故障信息。
发明内容
本发明为解决上述中的技术问题，提供一种可有效监测变压器内部早期局部放电的变化情况，实现变压器高频局部放电和工频接地电流的联合监测装置。
本发明所采用的技术方案为：
一种变压器高频局部放电与工频接地电流联合监测装置，包括被测变压器，其特征在于，还包括：
-电流传感器，该电流传感器输入端与所述被测变压器的接地引下线连接，用于获取被测变压器的接地电流状态量；
-相位同步信号获取器，用于从母线电压互感器二次接取电压信号；
-前置信号调理器，与所述电流传感器的输出端连接，用于将从所述电流传感器获得的弱信号前置放大或强信号的前置衰减，并将放大或衰减后的信号传输至下一装置中；
-数据采集处理器，与所述前置信号调理器的输出端连接，用于采集由前置信号调理器输出的信号，并进行分析和异常判断；
-后台服务器，与所述数据采集处理器进行网络连接，用于将所述数据采集处理器采集、分析数据远程接收和存储，以及对所述数据采集处理器进行远程控制。
所述电流传感器为宽频带的穿心式传感器。
所述电流传感器包括第一电流传感器和第二电流传感器，第一电流传感器的输入端与所述被测变压器的铁芯接地引下线连接，第二电流传感器的输入端与所述被测变压器的夹件接地引下线连接，用于分别测量被测变压器的高频局部放电情况和工频接地电流。
所述电流传感器与所述前置信号调理器间，所述前置信号调理器与所述数据采集处理器间，均通过同轴电缆连接，避免在信息数据过程中造成信号衰减或缺失。
所述数据采集处理器，包括：
-A/D数据采集模块，用于在监测被测变压器铁心和夹件接地电流时，实现双通道同步数据采集；
-高频、工频信号分离模块，用于实现工频接地电流及高频局部放电信号在采集时的分离；
-工频接地电流分析模块，用于计算工频接地电流的有效值，设置告警值，越线时告警；
-高频电流信号分析模块，用于提取高频电流信号脉冲，分析脉冲的时频特性，投影到T-F平面，并实现噪声的分离，并计算放电脉冲幅值、放电重复率等特征指标，通过统计实现PRPS/PRPD放电图谱的绘制；
-高频电流信号分析模块，用于提取高频电流信号脉冲，投影到T-F平面实现噪声分离，并计算放电特征量及图谱；
-储存模块，用于存储采集的监测数据；
-数据传输模块，用于将监测数据上传至所述后台服务器；
-显示模块，包括显示器，用于显示监测结果数据；
所述后台服务器与所述数据采集处理器，通过光纤或无线网络连接和数据传递。
本发明装置结构紧凑，检测器为一个宽带式电流传感器，避免重复安装铁心接地电流传感器和高频电流传感器，提高检测装备自身可靠性，采集单元为单通道独立A/D，能够有效利用带宽资源，提高采样速率，保真还原采样信号波形，减少硬件成本，为变压器内部局部放电和绝缘状况分析提供基础分析数据，有效提高电网变压器在运行过程中的安全性。
附图说明
图1为本发明监测装置的布局示意图；
图2为本发明的监测装置程序处理框图。
图示说明：1-被测变压器，21-铁芯接地引下线，22-夹件接地引下线，31-第一电流传感器，32-第二电流传感器，4-同轴电缆，5-前置信号调理器，6-数据采集分析器，7-后台服务器，8-相位同步信号获取器，9-母线电压互感器。
具体实施方式
具体实施方式
下面结合附图，对本发明作进一步的说明。
如图1所示的变压器高频局部放电与工频接地电流联合监测装置，通过该监测装置，可对反映变压器绝缘状态的2个重要参数进行实时监测，即变压器的高频局部放电状态量、铁心工频接地电流状态量，，有效提高电网变压器在运行过程中的安全性。
本实施例的监测装置，由电流传感器、相位同步信号获取器(8)、前置信号调理器(5)、数据采集处理器和后台服务器(7)等组成。
电流传感器设有第一电流传感器(31)和第二电流传感器(32)，第一电流传感器(31)的输入端与被测变压器(1)的铁芯接地引下线(21)连接，第二电流传感器(32)的输入端与被测变压器(1)的夹件接地引下线(22)连接，分别用于测量被测变压器(1)的高频局部放电情况和工频接地电流。同时，二者均为宽频带感器，可使电流传感器在隔离条件等复杂情形下可测量出精度较高的直流、交流、脉冲以及各种不规则波形的电流信号。本实施例中，第一电流传感器(31)和第二电流传感器(32)的设定参数如下：频带宽度：DC～15MHz(-3dB)；连续最大输入量程：100A(有效值)；最大峰值电流：非连续时200A，脉冲宽度≤20μs时300A；温度特性灵敏度：±2％(50Hz/100A输入，0～40℃)；电源供应：DC±12V(±1V)；被测导线：最大直径20mm；传感器输出连接：BNC连接；体积及重量：180×70×30mm(宽×高×厚)，500g，安装方式：穿心式。
相位同步信号获取器(8)可从母线电压互感器(9)二次接取电压信号，作为变压器高频放电信号分析的电压相位参考。
前置信号调理器(5)的输入端分别与第一电流传感器(31)和第二电流传感器(32)的输出端连接，且与所述电流传感器的连接电缆为同轴电缆(4)，避免在信息数据过程中造成信号衰减或缺失。前置信号调理器(5)用于将第一电流传感器(31)和第二电流传感器(32)获得的弱信号前置放大或强信号的前置衰减，并将放大或衰减后的信号传输至数据采集处理器中。
数据采集处理器在本实施例的监测装置中，用于采集由前置信号调理器(5)输出的信号，并进行分析和异常判断等。主要由如下七大模块组成：A/D数据采集模块、高频、工频信号分离模块、工频接地电流分析模块、高频电流信号分析模块、储存模块、数据传输模块和显示模块。A/D数据采集模块用于在监测被测变压器(1)铁心和夹件接地电流时，实现双通道同步数据采集；通道数：仅监测铁心接地电流或夹件接地电流时为单通道，监测铁心和夹件接地电流为双通道。高频、工频信号分离模块用于实现工频接地电流及高频局部放电信号在采集时的分离；工频信号用于分析变电器的铁心接地情况，是否存在多点接地等缺陷，高频信号用于分析变压器内部局部放电情况，判断变压器内部绝缘状况，是否存在局部放电现象。工频接地电流分析模块用于计算工频接地电流的有效值，设置告警值，越线时告警，具体为，分析铁心接地电流的历史变化趋势，当接地电流有朝告警值方向明显增大发展的趋势时，给予告警，若有夹件接地电流输入，同时计算夹件接地电流有效值。如可设置告警值如下：1000kV变压器不大于300mA，800kV换流变(平波电抗器)不大于300mA，其他变压器不大于100mA。高频电流信号分析模块用于提取高频电流信号脉冲，分析脉冲的时频特性，投影到T-F平面，并实现噪声的分离，并计算放电脉冲幅值、放电重复率等特征指标，通过统计实现PRPS/PRPD放电图谱的绘制，所绘制放电图谱包含放电脉冲幅值对相位分布、放电次数对相位分布，放电次数对幅值和相位的分布图谱等。储存模块用于存储采集的监测数据，该模块可采用SQL Server、MySq1等数据管理系统存储数据，就地存储的数据包含铁心接地电流有效值、高频局部放电幅值、放电次数、放电图谱等。数据传输模块用于将监测数据上传至后台服务器(7)，该模块通讯方式可采用于太网、CAN bus、RS232/485、Wifi、ZigBee等方式，上传的监测数据包含铁心接地电流有效值、高频局部放电幅值、放电次数、放电图谱等。显示模块为液晶显示器，用于显示监测结果数据，显示内容包含铁心接地电流有效值、高频局部放电幅值、放电次数、放电图谱等。
后台服务器(7)与与上述数据采集处理器进行网络连接，可为无线网络连接、光纤网络连接等，用于将数据采集处理器采集、分析数据远程接收和存储，以及对所述数据采集处理器进行远程控制。
如图2所示，本实施例的监测装置运行过程如下：
完成如图1所示的监测装置中各单元的连接后，启动监测装置。此时，由第一电流传感器(31)和第二传电流传感器所分别测得的高频局部放电信号和工频接地电流，经前置信号调理器(5)调理为设定强度的信号后，传输至数据采集处理器中。所述信号在数据采集器中，通过A/D数据采集模块区分接入的信号数据类别，确定采集方式是否为单通道采集或者双通道采集。而后利用高频、工频信号分离模块，将采集的工频接地电流和高频局部放电信号进行分离。分别通过工频接地电流分析模块和高频电流信号分析模块，对采集所得工频接地电流数据和高频局部放电信号依次进行分析。若所采集的实时信号为正常值，则本实施例的监测装置正常运行；若所采集的实时信号达到或超过设定的告警值，则此时数据采集处理器的显示模块将显示告警信息，并将告警时段的数据通过储存模块进行实时存储，同时将该告警时段的数据，通过数据传输模块的网络，传输至后台服务器(7)，通过后台服务器(7)进行远程监控和通知工作人员对被测变压器(1)进行排查，在故障早期即排查和处理故障源，有效避免因被测变压器(1)带来的故障损失进一步扩大。被测变压器(1)故障排查和处理完毕后，数据采集处理器重新正常运行。
以上所述仅表达了本发明的优选实施方式，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、改进及替代，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 (6)
1.一种变压器高频局部放电与工频接地电流联合监测装置，包括被测变压器，其特征在于，还包括：
-电流传感器，该电流传感器输入端与所述被测变压器的接地引下线连接，用于获取被测变压器的接地电流状态量；
-相位同步信号获取器，用于从母线电压互感器二次接取电压信号；
-前置信号调理器，与所述电流传感器的输出端连接，用于将从所述电流传感器获得的弱信号前置放大或强信号的前置衰减，并将放大或衰减后的信号传输至下一装置中；
-数据采集处理器，与所述前置信号调理器的输出端连接，用于采集由前置信号调理器输出的信号，并进行分析和异常判断；
-后台服务器，与所述数据采集处理器进行网络连接，用于将所述数据采集处理器采集、分析数据远程接收和存储，以及对所述数据采集处理器进行远程控制。
2.根据权利要求1所述的一种变压器高频局部放电与工频接地电流联合监测装置，其特征在于，所述电流传感器为宽频带的穿心式传感器。
3.根据权利要求1或2所述的一种变压器高频局部放电与工频接地电流联合监测装置，其特征在于，所述电流传感器包括第一电流传感器和第二电流传感器，第一电流传感器的输入端与所述被测变压器的铁芯接地引下线连接，第二电流传感器的输入端与所述被测变压器的夹件接地引下线连接。
4.根据权利要求1所述的一种变压器高频局部放电与工频接地电流联合监测装置，其特征在于，所述电流传感器与所述前置信号调理器间，所述前置信号调理器与所述数据采集处理器间，均通过同轴电缆连接。
5.根据权利要求1所述的一种变压器高频局部放电与工频接地电流联合监测装置，其特征在于，所述数据采集处理器，包括：
-A/D数据采集模块，用于在监测被测变压器铁心和夹件接地电流时，实现双通道同步数据采集；
-高频、工频信号分离模块，用于实现工频接地电流及高频局部放电信号在采集时的分离；
-工频接地电流分析模块，用于计算工频接地电流的有效值，设置告警值，越线时告警；
-高频电流信号分析模块，用于提取高频电流信号脉冲，投影到T-F平面实现噪声分离，并计算放电特征量及图谱；
-储存模块，用于存储采集的监测数据；
-数据传输模块，用于将监测数据上传至所述后台服务器；
-显示模块，包括显示器，用于显示监测结果数据。
6.根据权利要求1所述的一种变压器高频局部放电与工频接地电流联合监测装置，其特征在于，所述后台服务器与所述数据采集处理器，通过光纤或无线网络连接和数据传递。
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