CN111157800A - 变压器套管监测系统 - Google Patents

变压器套管监测系统 Download PDF

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毛婷
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马继先
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郭绍伟
赵建军
杜玉新
张普
艾晨光
李东民
黄婧
郑子陶
李凤海
赵娜
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Baoding Huachuang Electric Co ltd
State Grid Corp of China SGCC
North China Electric Power Research Institute Co Ltd
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Chengde Power Supply Co of State Grid Jibei Electric Power Co Ltd
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Abstract

本申请实施例提供一种变压器套管监测系统，包括：用于采集套管的次级末屏电压信号的电压取样单元、用于采集套管的末屏电流信号的电流取样单元以及信号处理单元；所述电压取样单元与所述套管的次级末屏接口电连接，所述电流取样单元与所述套管的末屏接地线电连接，所述电压取样单元和所述电流取样单元还分别与所述信号处理单元连接，所述信号处理单元用于接收所述电压取样单元发送的次级末屏电压信号和所述电流取样单元发送的末屏电流信号，并输出一套管介损异常信号；本申请能够更灵敏地体现套管绝缘故障状况，并且就近获取电压信号及电流信号，便于现场实施操作。

Description

变压器套管监测系统
技术领域
本申请涉及变压器领域，具体涉及一种变压器套管监测系统。
背景技术
套管是电力变压器的重要组成部分，主要承担变压器内部出线的对地绝缘、载流及支撑功能，其性能直接影响变压器的运行稳定性。变压器套管绝缘监测是目前变压器检测的盲点之一，根据研究，实施套管介损与电容量监测可将非停电检修策略的盲检率从目前的4.9％降低至3％。
如果变压器套管受潮、污染等会引起套管绝缘性能受损，严重时会使套管发生爆炸，因此，测量变压器套管介损来判别套管是否出现绝缘故障，对变压器的正常运行起着至关重要的作用。
目前，变压器套管的介损测量方法一般为在变压器套管末屏接入各种检测设备，测量整个套管的介损。当绝缘内是分布性缺陷时，介损反映比较灵敏。如果绝缘内是集中性缺陷时，介损反映有时就不太灵敏，灵敏程度同绝缘损坏部分与完好部分体积之比有关。
并且，发明人发现，测量介损参数需要电压及电流两个信号，以前测量变压器套管介损时电流信号可以在套管末屏就近获取，但电压信号需要从站内的高压PT上获取，不仅需要与二次侧进行协调，还需要进行长距离布线，实施起来非常困难。
由此，本发明人凭借多年从事相关行业的经验与实践，提出一种变压器套管监测系统，以克服现有技术的缺陷。
发明内容
针对现有技术中的问题，本申请提供一种变压器套管监测系统，能够更灵敏地体现套管绝缘故障状况，并且就近获取电压信号及电流信号，便于现场实施操作。
为解决上述技术问题，本申请提供以下技术方案：
第一方面，本申请提供一种变压器套管监测系统，包括：
用于采集套管的次级末屏电压信号的电压取样单元、用于采集套管的末屏电流信号的电流取样单元以及信号处理单元；
所述电压取样单元与所述套管的次级末屏接口电连接，所述电流取样单元与所述套管的末屏接地线电连接，所述电压取样单元和所述电流取样单元还分别与所述信号处理单元连接，所述信号处理单元用于接收所述电压取样单元发送的次级末屏电压信号和所述电流取样单元发送的末屏电流信号，并输出一套管介损异常信号。
进一步地，还包括数据处理终端，所述数据处理终端与所述信号处理单元连接，所述数据处理终端用于接收所述信号处理单元发送的套管介损异常信号并执行预设告警操作。
进一步地，所述电压取样单元内置有供电电源。
进一步地，所述电压取样单元内置有高压精密分压电阻。
进一步地，所述电流取样单元为穿芯式结构电流互感器。
进一步地，所述电流取样单元设置有金属外壳。
进一步地，所述电流取样单元内置有供电电源。
进一步地，所述信号处理单元设置有滤波电路。
进一步地，所述信号处理单元设置有放大电路。
进一步地，所述信号处理单元设置有采样电路。
由上述技术方案可知，本申请提供一种变压器套管监测系统，通过设置电压取样单元采集套管的次级末屏的电压信号，以此更灵敏地体现套管绝缘故障状况，同时电压取样单元与套管的次级末屏接口电连接，无需通过现有技术中从高压PT柜获取电压信号，因此能够就近获取电压信号，便于现场实施操作。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，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，下面描述中的附图是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本申请所述变压器套管监测系统的结构示意图。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本申请保护的范围。
需要说明的是，本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施例。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
在本申请中，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“中”、“竖直”、“水平”、“横向”、“纵向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系。这些术语主要是为了更好地描述本申请及其实施例，并非用于限定所指示的装置、元件或组成部分必须具有特定方位，或以特定方位进行构造和操作。
并且，上述部分术语除了可以用于表示方位或位置关系以外，还可能用于表示其他含义，例如术语“上”在某些情况下也可能用于表示某种依附关系或连接关系。对于本领域普通技术人员而言，可以根据具体情况理解这些术语在本申请中的具体含义。
此外，术语“安装”、“设置”、“设有”、“连接”、“相连”、“套接”应做广义理解。例如，可以是固定连接，可拆卸连接，或整体式构造；可以是机械连接，或电连接；可以是直接相连，或者是通过中间媒介间接相连，又或者是两个装置、元件或组成部分之间内部的连通。对于本领域普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。
需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。
考虑到现有技术中变压器套管的介损测量方法一般为在变压器套管末屏接入各种检测设备，测量整个套管的介损。当绝缘内是分布性缺陷时，介损反映比较灵敏。如果绝缘内是集中性缺陷时，介损反映有时就不太灵敏，灵敏程度同绝缘损坏部分与完好部分体积之比有关，同时，测量介损参数需要电压及电流两个信号，以前测量变压器套管介损时电流信号可以在套管末屏就近获取，但电压信号需要从站内的高压PT上获取，不仅需要与二次侧进行协调，还需要进行长距离布线，实施起来非常困难。
为了能够更灵敏地体现套管绝缘故障状况，并且就近获取电压信号及电流信号，便于现场实施操作，本申请提供一种变压器套管监测系统的实施例，参见图1，本实施例中，所述变压器套管监测系统具体包含用于采集套管的次级末屏电压信号的电压取样单元1、用于采集套管的末屏电流信号的电流取样单元2以及信号处理单元3；
所述电压取样单元1与所述套管的次级末屏接口电连接，所述电流取样单元2与所述套管的末屏接地线电连接，所述电压取样单元1和所述电流取样单元2还分别与所述信号处理单元3连接，所述信号处理单元3用于接收所述电压取样单元1发送的次级末屏电压信号和所述电流取样单元2发送的末屏电流信号，并输出一套管介损异常信号。
可以理解的是，介损是用来判别套管是否出现绝缘故障的重要参数，次级末屏电容是套管电容的最外层，套管出现绝缘故障时(例如受潮、污染等)，最外层最容易受到影响，只监测次级末屏电容的介损，而不去监测整个套管的介损，反而能够更灵敏地体现套管绝缘故障状况；同时，现有技术中测量变压器套管介损时电流信号可以在套管末屏就近获取，但电压信号需要从站内的高压PT柜上获取，不仅需要与二次侧进行协调，还需要进行长距离布线，实施起来非常困难，因此，本申请的电压取样单元1与所述套管的次级末屏接口电连接，以采集套管电容最外层的次级末屏电容的电压信号。
可选地，所述套管可以同时设有次级末屏接口和末屏接口，在次级末屏接口上安装所述电压取样单元1，在末屏接地线上安装所述电流取样单元2，具体地，所述电压取样单元1获取的次级末屏电压信号UN，所述电流取样单元2获取的末屏接地电流信号IX，然后可以通过测试线将所述电压取样单元1和所述电流取样单元2获取的次级末屏电压信号和末屏电流信号传输至所述信号处理单元3。
可选地，所述信号处理单元3在接收到所述次级末屏电压信号UN和末屏电流信号IX后，可以通过本地预设的数字电路计算出次级末屏电压信号UN和末屏接地电流信号IX的相位差，从而计算得到介质损耗因数tanδ，根据所述介质损耗因数tanδ与预设阈值的数值对比，确定当前是否为介损异常状态，若是，则可生成一套管介损异常信号，并将所述套管介损异常信号传输至一数据处理终端4，以进行后续告警操作。
从上述描述可知，根据本申请实施例提供的变压器套管监测系统，通过设置电压取样单元1采集套管的次级末屏的电压信号，以此更灵敏地体现套管绝缘故障状况，同时电压取样单元1与套管的次级末屏接口电连接，无需通过现有技术中从高压PT柜获取电压信号，因此能够就近获取电压信号，便于现场实施操作。
作为一种优选地实施方式，还包括数据处理终端4，所述数据处理终端4与所述信号处理单元3连接，所述数据处理终端4用于接收所述信号处理单元3发送的套管介损异常信号并执行预设告警操作。
可选地，所述数据处理终端4可以设置有大容量存储器，用于记录套管介损异常信号中的介损数据，并保存到本地数据库，以供后台显示或执行预设告警操作(例如向对应管理人员发送告警短信通知或启动设置在套管对应位置处的告警灯)。
作为一种优选地实施方式，所述电压取样单元1为内置有供电电源的有源电压取样单元1，由高压精密电阻分压取样，并由精密运放进行信号调理。
作为一种优选地实施方式，所述电流取样单元2为穿芯式结构电流互感器，并且采用高灵敏度设计，精度高、线性度好。
作为一种优选地实施方式，所述电流取样单元2设置有金属外壳，抗电磁干扰能力强。
作为一种优选地实施方式，所述电流取样单元2为内置有供电电源的有源零磁通式霍尔电流传感器，能够基于磁平衡式霍尔原理及闭环原理，当原边电流IP产生的磁通通过高品质磁芯集中在磁路中，霍尔元件固定在气隙中检测磁通，通过绕在磁芯上的多匝线圈输出反向的补偿电流，用于抵消原边IP产生的磁通，使得磁路中磁通始终保持为零。经过特殊电路的处理，该传感器的输出端能够输出精确反映原边电流的电流变化。
作为一种优选地实施方式，所述信号处理单元3内部含有滤波、放大、采样等电路，用于对接收到的所述次级末屏电压信号和所述末屏电流信号进行滤波处理、信号放大处理和采样处理，并运用数字电路计算出次级末屏电压信号UN和末屏接地电流信号IX的相位差，从而计算得到介质损耗因数tanδ。
以上所述仅为本发明示意性的具体实施方式，并非用以限定本发明的范围。任何本领域的技术人员，在不脱离本发明的构思和原则的前提下所作出的等同变化与修改，均应属于本发明保护的范围。
本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，而未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本发明的权利要求保护范围之内。

Claims (10)

1.一种变压器套管监测系统，其特征在于，包括：用于采集套管的次级末屏电压信号的电压取样单元、用于采集套管的末屏电流信号的电流取样单元以及信号处理单元；
所述电压取样单元与所述套管的次级末屏接口电连接，所述电流取样单元与所述套管的末屏接地线电连接，所述电压取样单元和所述电流取样单元还分别与所述信号处理单元连接，所述信号处理单元用于接收所述电压取样单元发送的次级末屏电压信号和所述电流取样单元发送的末屏电流信号，并输出一套管介损异常信号。
2.根据权利要求1所述的变压器套管监测系统，其特征在于，还包括数据处理终端，所述数据处理终端与所述信号处理单元连接，所述数据处理终端用于接收所述信号处理单元发送的套管介损异常信号并执行预设告警操作。
3.根据权利要求1所述的变压器套管监测系统，其特征在于，所述电压取样单元内置有供电电源。
4.根据权利要求1所述的变压器套管监测系统，其特征在于，所述电压取样单元内置有高压精密分压电阻。
5.根据权利要求1所述的变压器套管监测系统，其特征在于，所述电流取样单元为穿芯式结构电流互感器。
6.根据权利要求1所述的变压器套管监测系统，其特征在于，所述电流取样单元设置有金属外壳。
7.根据权利要求1所述的变压器套管监测系统，其特征在于，所述电流取样单元内置有供电电源。
8.根据权利要求1所述的变压器套管监测系统，其特征在于，所述信号处理单元设置有用于对接收到的所述次级末屏电压信号和所述末屏电流信号进行滤波处理的滤波电路。
9.根据权利要求1所述的变压器套管监测系统，其特征在于，所述信号处理单元设置有用于对接收到的所述次级末屏电压信号和所述末屏电流信号进行信号放大处理的放大电路。
10.根据权利要求1所述的变压器套管监测系统，其特征在于，所述信号处理单元设置有用于对接收到的所述次级末屏电压信号和所述末屏电流信号进行采样处理的采样电路。
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