CN109100626A - 变压器高频局部放电带电检测信号采集装置 - Google Patents
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Abstract
本发明适用于变压器检测技术领域,提供了一种变压器高频局部放电带电检测信号采集装置,包括高频电流互感器和同步信号电流互感器,所述高频电流互感器分别卡接在变压器铁芯接地引线和夹件接地引线上,所述同步信号电流互感器卡接在变压器外壳接地引线上;所述高频电流互感器和所述同步信号电流互感器均连接信号采集分析仪器;所述高频电流互感器的线圈匹配外接第一负荷电阻形成自积分式罗氏线圈;所述同步信号电流互感器的线圈匹配外接第二负荷电阻和积分回路形成外积分式罗氏线圈。解决了现有技术中测量频带窄导致不能全面地反映变压器局部放电的特征的问题。
Description
技术领域
本发明属于变压器检测技术领域,尤其涉及一种变压器高频局部放电带电检测信号采集装置。
背景技术
变压器是电力系统最重要的设备之一,其可靠性直接影响电网的安全稳定运行。对电力变压器的绝缘性能进行局部放电带电检测,能够及时发现变压器内部绝缘劣化状况,是掌握变压器绝缘状态的重要方式。现行的变压器局放带电检测方法主要有油色谱分析法、高频电流法、超声检测法、特高频检测法,目前高频电流法在现场实际应用最为广泛。
变压器高频局部放电带电检测通过检测高频脉冲电流实现对变压器的故障诊断。绝缘系统局部放电的持续时间一般在10-9-10-7s之间,为非周期波,其脉冲宽度为纳秒级,相应的频域较宽。目前传统的局部放电检测多是测量和分析1MHz以下的信号,这些方法测量频带较窄,不能较为全面地反映变压器局部放电的特征。
发明内容
有鉴于此,本发明实施例提供了一种变压器高频局部放电带电检测信号采集装置,以解决现有技术中测量频带窄导致不能全面地反映变压器局部放电的特征的问题。
为解决上述技术问题,本发明所采取的技术方案是:一种变压器高频局部放电带电检测信号采集装置,包括高频电流互感器和同步信号电流互感器,所述高频电流互感器分别卡接在变压器铁芯接地引线和夹件接地引线上,所述同步信号电流互感器卡接在变压器外壳接地引线上;所述高频电流互感器和所述同步信号电流互感器均连接信号采集分析仪器;
所述高频电流互感器的线圈匹配外接第一负荷电阻形成自积分式罗氏线圈;所述同步信号电流互感器的线圈匹配外接第二负荷电阻和积分回路形成外积分式罗氏线圈。
进一步地,所述高频电流互感器的线圈匹配外接第一负荷电阻Rt满足:
ωL>>Rs+Rt,其中,ω为角频率,ω=2πf,L为所述高频电流互感器线圈的自感值,Rs为所述高频电流互感器线圈的电阻值。
进一步地,所述高频电流互感器的下限截止频率fL和上限截止频率fH满足:
其中,L为所述高频电流互感器线圈的自感值,Rs为所述高频电流互感器线圈的电阻值,Rt为第一负荷电阻的电阻值,Cs为所述高频电流互感器线圈的杂散电容值。
进一步地,所述高频电流互感器的频带宽度BW和灵敏度S满足:
其中,fL为所述高频电流互感器下限截止频率,fH为所述高频电流互感器上限截止频率,Cs为所述高频电流互感器线圈的杂散电容值,Rt为第一负荷电阻的电阻值,N为所述高频电流互感器线圈的匝数。
进一步地,所述高频电流互感器的绕线骨架为磁性材料,线圈采用铜质材料。
进一步地,所述高频电流互感器的线圈采用闭合结构线圈缠绕方法。
进一步地,所述高频电流互感器的外壳为金属。
进一步地,所述同步信号电流互感器线圈匹配外接第二负荷电阻Rt1满足:
ω1L1《Rs1+Rt1,其中,ω1为角频率,ω1=2πf,L1为所述高频电流互感器线圈的自感值,Rs1为所述高频电流互感器线圈的电阻值。
进一步地,所述同步信号电流互感器的下限截止频率fL1和上限截止频率fH1满足:
其中,R为所述积分回路电阻值,C为所述积分回路电容值,Cs1为所述同步信号电流互感器线圈的杂散电容值,Rt1为所述第二负荷电阻的电阻值,L1为所述同步信号电流互感器线圈的自感值。
进一步地,所述同步信号电流互感器的绕线骨架为磁性材料,线圈采用铜质材料。
采用上述技术方案所产生的有益效果在于:本发明设计了变压器高频局部放电带电检测信号采集装置,用于高频放电脉冲电流采集的高频电流互感器基于罗氏线圈自积分电路设计,可拓宽可检测频带范围,用于工频泄漏电流采集的同步信号电流互感器通过测量变压器外壳接地导体上的工频泄漏电流,获取变压器高压侧工频信号,该信号反映变压器高压侧电压相位信息,为后续分析工作提供参考相位。本发明实现了扩宽高频脉冲电流检测频带,采集更为详实的变压器局放信号,解决了同步信号不便于获取的困难、简化了相位计算。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案,下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动性的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明实施例提供的变压器高频局部放电带电检测信号采集装置测试示意图;
图2是本发明实施例提供的高频电流互感器的等效电路图;
图3是本发明实施例提供的高频电流互感器的线圈示意图;
图4是本发明实施例提供的高频电流互感器的结构示意图;
图5是本发明实施例提供的同步信号电流互感器的等效电路图;
图6是本发明实施例提供的同步信号电流互感器的线圈示意图;
图7是本发明实施例提供的同步信号电流互感器的结构示意图。
图中:1、变压器;2、夹件接地引线;3、铁芯接地引线;4、外壳接地引线;5、高频电流互感器;6、同步信号电流互感器;7、信号采集分析仪器。
具体实施方式
以下描述中,为了说明而不是为了限定,提出了诸如特定系统结构、技术之类的具体细节,以便透彻理解本发明实施例。然而,本领域的技术人员应当清楚,在没有这些具体细节的其它实施例中也可以实现本发明。在其它情况中,省略对众所周知的系统、装置、电路以及方法的详细说明,以免不必要的细节妨碍本发明的描述。
为了说明本发明所述的技术方案,下面通过具体实施例来进行说明。
如图1所示,为发明实施例提供的变压器高频局部放电带电检测信号采集装置测试示意图,变压器高频局部放电带电检测信号采集装置包括高频电流互感器5和同步信号电流互感器6,高频电流互感器5分别卡接在变压器1铁芯接地引线3和夹件接地引线2上,同步信号电流互感器6卡接在变压器1外壳接地引线4上;高频电流互感器5和同步信号电流互感器6均连接信号采集分析仪器7;高频电流互感器5的线圈匹配外接第一负荷电阻形成自积分式罗氏线圈;同步信号电流互感器6的线圈匹配外接第二负荷电阻和积分回路形成外积分式罗氏线圈。
本申请设计了变压器高频局部放电带电检测信号采集装置,用于高频放电脉冲电流采集的高频电流互感器5基于罗氏线圈自积分电路设计,可拓宽可检测频带范围,用于工频泄漏电流采集的同步信号电流互感器6通过测量变压器1外壳接地导体上的工频泄漏电流,获取变压器1高压侧工频信号,该信号反映变压器1高压侧电压相位信息,为后续分析工作提供参考相位。本发明实现了扩宽高频脉冲电流检测频带,采集更为详实的变压器1局放信号,解决了同步信号不便于获取的困难、简化了相位计算。
如图2所示,为本发明实施例提供的高频电流互感器5的等效电路图,高频电流互感器5的线圈匹配外接第一负荷电阻Rt满足:
ωL>>Rs+Rt,其中,ω为角频率,ω=2πf,L为高频电流互感器5线圈的自感值,Rs为高频电流互感器5线圈的电阻值。
本发明的一个实施例中,高频电流互感器5的下限截止频率fL和上限截止频率fH满足:
其中,L为高频电流互感器5线圈的自感值,Rs为高频电流互感器5线圈的电阻值,Rt为第一负荷电阻的电阻值,Cs为高频电流互感器5线圈的杂散电容值。
本发明的一个实施例中,高频电流互感器5的频带宽度BW和灵敏度S满足:
其中,fL为高频电流互感器5下限截止频率,fH为高频电流互感器5上限截止频率,Cs为高频电流互感器5线圈的杂散电容值,Rt为第一负荷电阻的电阻值,N为高频电流互感器5线圈的匝数。
本发明的一个实施例中,高频电流互感器5所用绕线骨架采用磁性材料。通过磁芯的应用,线圈自感增大,提高测量线圈灵敏度,减缓了方波信号的平顶降状况;所用磁性材料,选取锰锌铁氧体磁芯,以适应高频信号测量需求;所用磁芯结构,采用对U型构造。
本发明的一个实施例中,高频电流互感器5线圈采用铜制材料。具体而言,采用铜漆包线作为绕组材料绕制测量线圈,利用铜较好的导热性、导电性及易焊接、耐腐蚀的优势,实现电磁感应现象,完成微电流的测量。
如图3所示,为本发明实施例提供的高频电流互感器5的线圈示意图,高频电流互感器5采用闭合结构线圈缠绕方法,即在磁芯材料上均匀密绕线圈一周,该线圈缠绕方法能保证较理想的上下限截止频率。
本发明的一个实施例中,所述高频电流互感器5积分电阻采用金属膜电阻,以达到拓宽线圈频带和提高灵敏度的作用。积分电阻采用无感电阻连入线圈回路,进一步保证积分电阻在回路中具有较小的杂散电容值,从而提高灵敏度。
如图4所示,为本发明实施例提供的高频电流互感器5的结构示意图,高频电流互感器5配置金属屏蔽外壳,该外壳作用为屏蔽外界磁场干扰;本发明采用铁质、回形、可开口屏蔽外壳,设计厚度2mm,可有效屏蔽外界电磁信号不进入测量线圈;同时设置绕线接口端子,实现绕组闭合连接。
如图5所示,为本发明实施例提供的同步信号电流互感器6的等效电路图,同步信号电流互感器6线圈匹配外接第二负荷电阻Rt1满足:
ω1L1<<Rs1+Rt1,其中,ω1为角频率,ω1=2πf,L1为高频电流互感器5线圈的自感值,Rs1为高频电流互感器5线圈的电阻值。
本发明的一个实施例中,同步信号电流互感器6的下限截止频率fL1和上限截止频率fH1满足:
其中,R为积分回路电阻值,C为积分回路电容值,Cs1为同步信号电流互感器6线圈的杂散电容值,Rt1为第二负荷电阻的电阻值,L1为同步信号电流互感器6线圈的自感值。
本发明的一个实施例中,同步信号电流互感器6所用绕线骨架采用磁性材料,所用磁性材料选取钴基非晶合金,该磁芯具有较好的低频特性,用于提高传感器测量灵敏性;所用磁芯结构,采用对U型构造。
本发明的一个实施例中,同步信号电流互感器6线圈采用铜制材料。具体而言,采用铜漆包线作为绕组材料绕制测量线圈,利用铜较好的导热性、导电性及易焊接、耐腐蚀的优势,实现电磁感应现象,完成微电流的测量。
如图6所示,为本发明实施例提供的同步信号电流互感器6的线圈示意图,同步信号电流互感器6采用半圈缠绕方法,即在半周磁芯材料上均匀密绕线圈,该线圈缠绕方法能实现较为明显地改善传感器低频测量特性。
如图7所示,为本发明实施例提供的同步信号电流互感器6的结构示意图,同步信号电流互感器6配置金属屏蔽外壳,该外壳作用为屏蔽外界磁场干扰;本发明采用铁质、回形、可开口屏蔽外壳,设计厚度2mm,可有效屏蔽外界电磁信号。
本发明通过一套传感器优化设计方案,分别测取高频局放脉冲电流及工频泄漏电流,实现对变压器1局部放电带电检测分析。用于高频放电脉冲电流测取的高频电流互感器5,基于罗氏线圈自积分电路设计,通过积分电阻匹配、磁芯材料选取及磁芯尺寸优化等细节改进,在保证足够灵敏度的条件下,进一步拓宽可检测频带范围。用于工频泄漏电流测取的同步信号电流互感器6通过测量变压器1外壳接地导体上的工频泄漏电流,获取变压器1高压侧工频信号,该信号反映变压器1高压侧电压相位信息,为后续分析工作提供参考相位。本发明实现了进一步扩宽高频脉冲电流检测频带,测取更为详实的变压器1局放信号;解决了同步信号不便于获取的困难、简化了相位计算。
以上所述实施例仅用以说明本发明的技术方案,而非对其限制;尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明,本领域的普通技术人员应当理解:其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改,或者对其中部分技术特征进行等同替换;而这些修改或者替换,并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围,均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种变压器高频局部放电带电检测信号采集装置,其特征在于,包括高频电流互感器和同步信号电流互感器,所述高频电流互感器分别卡接在变压器铁芯接地引线和夹件接地引线上,所述同步信号电流互感器卡接在变压器外壳接地引线上;所述高频电流互感器和所述同步信号电流互感器均连接信号采集分析仪器;
所述高频电流互感器的线圈匹配外接第一负荷电阻形成自积分式罗氏线圈;所述同步信号电流互感器的线圈匹配外接第二负荷电阻和积分回路形成外积分式罗氏线圈。
2.根据权利要求1所述的变压器高频局部放电带电检测信号采集装置,其特征在于,所述高频电流互感器的线圈匹配外接第一负荷电阻Rt满足:
ωL>>Rs+Rt,其中,ω为角频率,ω=2πf,L为所述高频电流互感器线圈的自感值,Rs为所述高频电流互感器线圈的电阻值。
3.根据权利要求1所述的变压器高频局部放电带电检测信号采集装置,其特征在于,所述高频电流互感器的下限截止频率fL和上限截止频率fH满足:
其中,L为所述高频电流互感器线圈的自感值,Rs为所述高频电流互感器线圈的电阻值,Rt为第一负荷电阻的电阻值,Cs为所述高频电流互感器线圈的杂散电容值。
4.根据权利要求3所述的变压器高频局部放电带电检测信号采集装置,其特征在于,所述高频电流互感器的频带宽度BW和灵敏度S满足:
其中,fL为所述高频电流互感器下限截止频率,fH为所述高频电流互感器上限截止频率,Cs为所述高频电流互感器线圈的杂散电容值,Rt为第一负荷电阻的电阻值,N为所述高频电流互感器线圈的匝数。
5.根据权利要求1所述的变压器高频局部放电带电检测信号采集装置,其特征在于,所述高频电流互感器的绕线骨架为磁性材料,线圈采用铜质材料。
6.根据权利要求1所述的变压器高频局部放电带电检测信号采集装置,其特征在于,所述高频电流互感器的线圈采用闭合结构线圈缠绕方法。
7.根据权利要求1所述的变压器高频局部放电带电检测信号采集装置,其特征在于,所述高频电流互感器的外壳为金属。
8.根据权利要求1所述的变压器高频局部放电带电检测信号采集装置,其特征在于,所述同步信号电流互感器线圈匹配外接第二负荷电阻Rt1满足:
ω1L1<<Rs1+Rt1,其中,ω1为角频率,ω1=2πf,L1为所述高频电流互感器线圈的自感值,Rs1为所述高频电流互感器线圈的电阻值。
9.根据权利要求1所述的变压器高频局部放电带电检测信号采集装置,其特征在于,所述同步信号电流互感器的下限截止频率fL1和上限截止频率fH1满足:
其中,R为所述积分回路电阻值,C为所述积分回路电容值,Cs1为所述同步信号电流互感器线圈的杂散电容值,Rt1为所述第二负荷电阻的电阻值,L1为所述同步信号电流互感器线圈的自感值。
10.根据权利要求1所述的变压器高频局部放电带电检测信号采集装置,其特征在于,所述同步信号电流互感器的绕线骨架为磁性材料,线圈采用铜质材料。
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Date | Code | Title | Description |
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PB01 | Publication | ||
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SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20181228 |
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RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |