CN111624511A - 一种变压器铁芯的接地电流在线监测装置及在线监测控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种变压器铁芯的接地电流在线监测装置，通过穿心式电流互感器进行变压器铁芯的在线监测，其电力收发装置的微处理器分别与LED数码显示模块、限流电阻投切单元接口和通信模块，信号调理模块与电力数据采集端连接接收其数据，并传输至数模转关模块，模数转换模块与微处理器连接，限流电阻投切单元接口与限流电阻电路连接的各个开关连接；限流电阻电路与所述变压器铁芯相互串联的接入变压器铁芯接地线路，其输入端一端接入总开关K，另一端接入若干个相互串联的限流电阻，每一个限流电阻均分别与一个限流开关并接，结合本发明的在线监测控制方法，能在对变压器铁芯的接地电流进行在线监测，同时根据监测结果进行在线调整。

Description

一种变压器铁芯的接地电流在线监测装置及在线监测控制 方法

技术领域

本发明涉及一种用于变压器在线监测领域的一种变压器铁芯的接地电流在线监测装置及在线监测控制方法。

背景技术

电力变压器正常运行时，绕组周围会产生电场，而铁心和夹件等金属处于电场中，若铁心没有可靠接地，上面就会不断积累电荷，达到一定程度时，就会产生放电现象，损坏绝缘。因此，变压器的铁心必须有一点可靠接地，如果由于某些原因或者故障，产生了多于一个的接地点，则会在铁心内形成短接的闭合回路，接地引线上就会产生环流。一方面，会造成铁心局部短路发热，接地片熔断，甚至烧坏铁心，绝缘油分解；另一方面，造成变压器局部过热，可能产生放电性故障。在运行过程中，为了判断铁心是否存在多点接地故障，可以通过测量铁心外接地线中的电流来判断。现有的在线监测装置，需要定期人工对接地点进行监测，但缺乏对于故障的干预手段，当变压器的检修受供电计划,检修计划等诸多因素的影响无法立即进行时,在监测发现安全风险的情况下，难以根据监测状态进行应变调节。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有技术的不足，提供一种变压器铁芯的接地电流在线监测装置及在线监测控制方法，能在对变压器铁芯的接地电流进行在线监测，同时根据监测结果进行在线调整。

实现上述目的的一种技术方案是：一种变压器铁芯的接地电流在线监测装置，电力数据采集端及电力数据收发装置，还包括限流电阻电路：

所述电力数据采集端为穿心式电流互感器，该穿心式电流互感器的探测部为金属环结构，该金属环结构套接于待测变压器铁芯接地端外侧，所述穿心式电流互感器通过连接导线与所述电力数据收发装置连接；

所述电力收发装置包括信号调理模块、模数转换模块、微处理器、LED数码显示模块、限流电阻投切单元接口、隔离RS485/CAN通信模块和GSM/GPRS通信模块；所述微处理器分别与所述LED数码显示模块、所述限流电阻投切单元接口、所述隔离RS485/CAN通信模块和所述GSM/GPRS通信模块连接，所述信号调理模块与所述电力数据采集端连接接收其数据，并传输至数模转关模块，所述模数转换模块与所述微处理器连接，所述限流电阻投切单元接口与限流电阻电路连接的各个开关连接；

所述限流电阻电路与所述变压器铁芯相互串联的接入变压器铁芯接地线路，其输入端一端接入总开关K，另一端接入若干个相互串联的限流电阻，每一个限流电阻均分别与一个限流开关并接。

进一步的，所述信号调理模块由信号转换电路、滤波电路、信号放大电路组成。

采用上述在线监测装置的一种在线监测控制方法，包括如下步骤：

步骤1，对变压器铁芯接地电流进行采样计算；

步骤2，将采样电流与预设的阈值电流进行比较，检测采样电流是否超限；

步骤3，若采样电流超限，通过电力收发装置显示报警信息，同时打开限流电阻电路的总开关K和第一限流开关；

步骤4，继续对接地电流进行采样计算并与阈值电流比较，如若超限则再打开第二限流开关；

步骤5，重复上述步骤直至采样电流复合阈值电流要求，在电力收发装置上显示电流数据，存储该数据，完成在线监测步骤。

本发明的一种变压器铁芯的接地电流在线监测装置及在线监测控制方法，通过穿心式电流互感器进行变压器铁芯的在线监测，同时采用限流电阻电路，减小接地电流值作为对于接地电流的临时限制措施，使运行和检修人员有时间对故障的原因和严重程度进行评佔,在停役检修前进行调度以调整设备运行方式,使备品备件准备及检修人员到厂前使设备处于运行状态,减少停电给电网,用户带来的损失,从而提高供电可靠性。

附图说明

图1为本发明的一种变压器铁芯的接地电流在线监测装置的结构示意图；

图2为本发明的一种变压器铁芯的接地电流在线监测装置的限流电阻电路的电路图；

图3为本发明的一种在线监测控制方法的流程示意图。

具体实施方式

为了能更好地对本发明的技术方案进行理解，下面通过具体地实施例进行详细地说明：

请参阅图1，本发明的一种变压器铁芯的接地电流在线监测装置，电力数据采集端及电力数据收发装置，还包括限流电阻电路。

电力数据采集端为穿心式电流互感器，该穿心式电流互感器的探测部为金属环结构，该金属环结构套接于待测变压器铁芯接地端外侧，穿心式电流互感器通过连接导线与电力数据收发装置连接。

要实现变压器局部放电在线监测,传感器准确、存效地提取接地电流信号；绝缘在线监测系统与被监测系统没有电的联系,要达到以上要求才能实现对变压器铁芯接地电流安全、精准的测量,所以传感器的选择和设置是本文的关键。接地铜排泄露电流的主要范围在0-3000mA，因此电流互感器应具有较高的灵敏度。由于变压器正常工作时铁芯接地电流很小,仅为毫安级,然而当铁芯发生多点接地时电流变化又很大,达到安培级,所以选择电流互感器时要考虑以下方面:

(1)传感器的安装位置必须能够在准确测量的前提下,方便监测系统安装、调试和正常运行；

(2)根据要求选择合理的泄漏电流互感器,同时合理设计其外围电路；

(3)传感器要经济耐用、性能优良、安装简单。调试维修方便。

电力收发装置包括信号调理模块1、模数转换模块2、微处理器3、LED数码显示模块4、限流电阻投切单元接口5、隔离RS485/CAN通信模块6和GSM/GPRS通信模块7。其中信号调理模块1由信号转换电路、滤波电路、信号放大电路组成。微处理器3分别与LED数码显示模块4、限流电阻投切单元接口5、隔离RS485/CAN通信模块6和GSM/GPRS通信模块7连接，信号调理模块1与电力数据采集端连接接收其数据，并传输至数模转关模块2，模数转换模块2与微处理器3连接，限流电阻投切单元接口5与限流电阻电路连接的各个开关连接。

变压器铁芯接地电流通过穿心式电流互感器隔离变换为小信号，经信号转换、滤波与放大等调理电路，由模数转换器变换为数字信号，微处理器经过数字滤波与运算获得铁芯接地电流；本地显示接口可显示实时接地电流，当超过报警限值时具有LED指示；装置可通过隔离RS485/CAN/GSM/GPRS通信接口与状态监测系统等后台实时通信。限流电阻投切单元接口控制限流电阻的投切。

在本实施例中，微处理器3型号为STM32F405RGT6，其内核采用浮点单元单精度，支持所有ARM单精度数据处理指令和数据类型。其实现了一套完整的DSP指令和内存保护单元，从而提高应用程序的安全性。其工作温度范围是-40℃到105℃，可以给1.8到3.6V的电源供电。模数转换模块2采用AD7606BSTZ功能芯片，。该芯片是16位、多通道同步采样模数数据采集系统(DAS)。器件内置模拟输入箝位保护、二阶抗混叠滤波器、跟踪保持放大器、16位电荷再分配逐次逼近型ADC、灵活的数字滤波器、2.5V基准电压源、基准电压缓冲以及高速串行和并行接口，采用单电源工作方式，具有片内滤波和高输入阻抗，因此无需驱动运算放大器和外部双极性电源。AD7606BSTZ抗混叠滤波器的3dB截止频率为22kHz；当采样速率为200ksps时，它具有40dB抗混叠抑制特性。灵活的数字滤波器采用引脚驱动，可以改善信噪比(SNR)，并降低3dB带宽。

请参阅图2，为限流电阻电路的示意图。限流电阻电路与变压器铁芯相互串联的接入变压器铁芯接地线路，其输入端一端接入总开关K，另一端接入若干个相互串联的限流电阻，在本实施例中为相互串联的限流电阻R1、限流电阻R2和限流电阻R3。每一个限流电阻均分别与一个限流开关并接，即限流开关K1，限流开关K2和限流开关K3。上述开关在通常情况下处于常闭状态，并根据控制指令依次打开。

请参阅图3，本发明的一种在线监测控制方法，包括如下步骤：

步骤1，对变压器铁芯接地电流进行采样计算；

步骤2，将采样电流与预设的阈值电流进行比较，检测采样电流是否超限；

步骤3，若采样电流超限，通过电力收发装置显示报警信息，同时打开限流电阻电路的总开关K和第一限流开关；

步骤4，继续对接地电流进行采样计算并与阈值电流比较，如若超限则再打开第二限流开关；

步骤5，重复上述步骤直至采样电流复合阈值电流要求，在电力收发装置上显示电流数据，存储该数据，完成在线监测步骤。

目前本发明的变压器铁芯接地电流在线监测装置已经进行了现场测试，对变压器铁芯接地电流的实时采集与监测、本地显示、预警和报警、通信、限流电阻投切控制均达到了设计的要求。该套装置操作简单，使用方便，运用灵活，实现了预期的技术和要求。

本技术领域中的普通技术人员应当认识到，以上的实施例仅是用来说明本发明，而并非用作为对本发明的限定，只要在本发明的实质精神范围内，对以上所述实施例的变化、变型都将落在本发明的权利要求书范围内。

Claims (3)

1.一种变压器铁芯的接地电流在线监测装置，电力数据采集端及电力数据收发装置，其特征在于，还包括限流电阻电路：

所述电力数据采集端为穿心式电流互感器，该穿心式电流互感器的探测部为金属环结构，该金属环结构套接于待测变压器铁芯接地端外侧，所述穿心式电流互感器通过连接导线与所述电力数据收发装置连接；

所述电力收发装置包括信号调理模块、模数转换模块、微处理器、LED数码显示模块、限流电阻投切单元接口、隔离RS485/CAN通信模块和GSM/GPRS通信模块；所述微处理器分别与所述LED数码显示模块、所述限流电阻投切单元接口、所述隔离RS485/CAN通信模块和所述GSM/GPRS通信模块连接，所述信号调理模块与所述电力数据采集端连接接收其数据，并传输至数模转关模块，所述模数转换模块与所述微处理器连接，所述限流电阻投切单元接口与限流电阻电路连接的各个开关连接；

所述限流电阻电路与所述变压器铁芯相互串联的接入变压器铁芯接地线路，其输入端一端接入总开关K，另一端接入若干个相互串联的限流电阻，每一个限流电阻均分别与一个限流开关并接。

2.根据权利要求1所述的一种变压器铁芯的接地电流在线监测装置，其特征在于，所述信号调理模块由信号转换电路、滤波电路、信号放大电路组成。

3.采用上述在线监测装置的一种在线监测控制方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1，对变压器铁芯接地电流进行采样计算；

步骤2，将采样电流与预设的阈值电流进行比较，检测采样电流是否超限；

步骤3，若采样电流超限，通过电力收发装置显示报警信息，同时打开限流电阻电路的总开关K和第一限流开关；

步骤4，继续对接地电流进行采样计算并与阈值电流比较，如若超限则再打开第二限流开关；

步骤5，重复上述步骤直至采样电流复合阈值电流要求，在电力收发装置上显示电流数据，存储该数据，完成在线监测步骤。

Images