CN202994893U - 一种变压器铁芯接地电流监测装置 - Google Patents

一种变压器铁芯接地电流监测装置 Download PDF

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任建福
王太国
赵允贵
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Abstract

本实用新型涉及电力系统变压器技术领域，尤其是一种能够对电力变压器铁芯接地电流进行在线高精度实时检测，并带有模拟量输出和对温度精确测量的变压器铁芯接地电流监测装置，包括变压器铁芯接地线、两个无源零磁通电流互感器、无源零磁通电流互感器数据采样单元、采样信号处理单元、基于内核为Cortex.M3的32位ARM处理器、模拟量输出单元和温度测量单元，采用无源零磁通小电流互感器技术，两个无源零磁通电流互感器设有穿线孔，变压器铁芯接地线穿过两个互感器的穿线孔，作为输入，互感器的输出端接在电路板上，解决了测量数据不准确、不稳定的问题，以及对变压器出现故障判断，具备操作简单，误判断概率低等特点。

Description

一种变压器铁芯接地电流监测装置
技术领域
 本实用新型涉及电力系统变压器技术领域，尤其是一种能够对电力变压器铁芯接地电流进行在线高精度实时检测，并带有模拟量输出和对温度精确测量的变压器铁芯接地电流监测装置。 
背景技术
随着我国电力系统自动化的快速发展，电力变压器的自动化发展是其中重要的一部分，它安全稳定的运行状态直接关系到整个电力系统的安全和稳定，当运行中出现故障，将会对整个电力系统造成严重的后果；电力变压器的铁芯只能有一点与地相连接，出现变压器铁芯两点或者多点接地，则变压器与大地之间电流回路中的电流将会大大增加，电流的大小可能是变压器正常运行时回路电流的几百倍甚至上千倍，达到几安培甚至几十安培，这样将会造成变压器铁芯局部过热甚至烧毁；当变压器正常工作时变压器铁芯电流在4mA~20mA之间，但是由于现场的电磁干扰大，领域内一些检测方法就很难保证测量数据的精度和准确度，当运行人员到现场进行维修检测时，由于现场恶劣环境的影响而无法与主机进行通信时，如果不用一些精密仪器很难准确的判断出铁芯中电流的大小。 
发明内容
为了克服电力变压器现有技术的不足，本实用新型提供一种带有模拟量输出的高精度变压器铁芯接地电流监测装置，解决了测量数据不准确、不稳定的问题，以及对变压器出现故障判断，具备操作简单，误判断概率低等特点。 
本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：一种变压器铁芯接地电流监测装置，包括变压器铁芯接地线（或者接地铜排）、两个无源零磁通电流互感器、无源零磁通电流互感器数据采样单元、采样信号处理单元、基于内核为Cortex.M3的32位ARM处理器、模拟量输出单元和温度测量单元；基于内核为Cortex.M3的32位ARM处理器对无源零磁通电流互感器数据采样单元、采样信号处理单元、模拟量输出单元和温度测量单元进行数据的计算和处理，采用无源零磁通小电流互感器技术，两个无源零磁通电流互感器设有穿线孔，变压器铁芯接地线（或者接地铜排）穿过两个互感器的穿线孔，互感器的输出端接在电路板上； 
所述的无源零磁通电流互感器数据采样单元为大量程和小量程两路无源零磁通电流互感器；
所述的基于内核为Cortex.M3的32位ARM处理器ARM处理器包括数据处理系统和告警系统；
所述的模拟输出单元是处理后的数据经由数模转换器AD将数字信号转化为模拟信号，再经过模拟量输出单元的处理，对信号进行放大和恒流输出；
所述的温度测量单元用于处理变压器外壳上的温度采集模块，通过引出端子将宽温带高精度的温度采集模块接到变压器的外壳上，经过温度测量单元的处理，计算出当前变压器线圈的实际温度；
所述的数据处理单元包括对采集互感器数据的整定和采集温度数据的处理；数据处理单元内部集成的2路12位数模转换器AD，在保证精度的情况下快速完成相关数据的处理，通过电压基准芯片将互感器采集量抬升，同时将抬升电压分别送入到数模转换器AD的两个通道进行采样处理，再由处理器对抬升电压和采集数据进行处理，这样的处理可以保证测量精度，变压器接地铁芯电流在1mA到10A的范围内测量精度达到2‰；
所述的告警系统包括遥信状态指示功能和历史数据记录以及上报功能，遥信变位有两个档位，一是当变压器铁芯接地电流值大于20mA时，此时遥信1状态由合变为分，并发出报警信息，另一个是当变压器铁芯接地电流大于1A时，此时遥信2状态由合变为分，并发出报警信息。
采用无源零磁通小电流互感器技术，经过采样信号处理单元进行采样，由基于内核为Cortex.M3的32位ARM处理器进行数据的处理；ARM处理器处理过程包括对两路互感器采样信号的单路整定，处理后的数据通过MODBUS-RTU协议上传给主站，同时根据处理后的数据经由数模转换器AD将数字信号转化为模拟信号，再经过模拟量输出单元的处理，对信号进行放大和恒流输出；通过引出端子可以将宽温带高精度的温度采集模块接到变压器的外壳上，经过温度测量单元的处理，计算出当前变压器线圈的实际温度，再由基于内核为Cortex.M3的32位ARM处理器上报给主站。 
本实用新型的有益效果是 
（1）一种变压器铁芯接地电流监测装置，采用的是无缘零磁通小电流互感器技术，解决了毫安级铁芯电流信号无法实现的高稳定度、高精度的测量难题，由于在电力系统中难免受到较大的电磁干扰，采用无源零磁通小电流互感器技术可以很好地满足电力系统绝缘在线检测的要求。
（2）实现了在不断开铁芯接地线（或者接地铜排）的情况下，进行电流大小的测量操作，避免了变压器由于铁芯接地线（或者接地铜排）断路而导致的停止工作的情况出现。 
（3）在本装置的机壳外面预留出了模拟电流量测量的端子，可以随时用万用表等类似的电流测量仪表的两个表笔接在端子上，进行电流的实时测量，操作方法及其简单，而且可以对模拟电流量的最大输出值进行设定，并且可以实现连续设置。 
（4）处理器单元将温度采集信息上报到主站，再配合其他数据进行变压器铁芯接地电流的在线监测，提高了对变压器故障判断的准确度。 
（5）微处理器的告警系统可以记录事件以及事件发生的时间，并且及时上报。 
附图说明
下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。 
 图1为本实用新型电路原理示意图。 
图2为无缘零磁通互感器采集信号处理单元原理图。 
图3为数模转换器AD示意图。 
图4为模拟量输出单元原理图。 
图中1.变压器铁芯接地线（或者接地铜排），2. 无源零磁通电流互感器，3. 无源零磁通电流互感器数据采样单元，4.采样信号处理单元，5. 基于内核为Cortex.M3的32位ARM处理器，6.模拟量输出单元，7.温度测量单元，8.单电源高精度低温漂运算放大器。 
具体实施方式
    参照附图，一种变压器铁芯接地电流监测装置，包括两个无源零磁通电流互感器（2），变压器铁芯接地线（或者接地铜排）（1）穿过两个互感器的穿线孔，互感器的输出端接在电路板上，经过采样信号处理单元（4）进行采样，由基于内核为Cortex.M3的32位ARM处理器（5）进行数据的处理，处理过程包括对两路互感器采样信号的单路整定，处理后的数据通过MODBUS-RTU协议上传给主站，同时根据处理后的数据经由数模转换器AD数字信号转化为模拟信号，再经过模拟量输出单元（6）的处理，对信号进行放大和恒流输出，通过引出端子可以将宽温带高精度的温度采集模块接到变压器的外壳上，经过温度测量单元（7）的处理，计算出当前变压器线圈的实际温度；再由基于内核为Cortex.M3的32位ARM处理器（5）上报给主站。ARM处理器的告警系统可以记录事件以及事件发生的时间，并且及时上报，遥信变位有两个档位，一是当变压器铁芯接地电流值大于20mA时，此时遥信1状态由合变为分，并发出报警信息，另一个是当变压器铁芯接地电流大于1A时，此时遥信2状态由合变为分，并发出报警信息。 

Claims (2)

1.一种变压器铁芯接地电流监测装置，包括变压器铁芯接地线、两个无源零磁通电流互感器、无源零磁通电流互感器数据采样单元、采样信号处理单元、基于内核为Cortex.M3的32位ARM处理器、模拟量输出单元和温度测量单元，其特征是：基于内核为Cortex.M3的32位ARM处理器对无源零磁通电流互感器数据采样单元、采样信号处理单元、模拟量输出单元和温度测量单元进行数据的计算和处理；采用无源零磁通小电流互感器技术，两个无源零磁通电流互感器设有穿线孔，变压器铁芯接地线穿过两个互感器的穿线孔，作为输入，互感器的输出端接在电路板上；
所述的无源零磁通电流互感器数据采样单元包括大量程无源零磁通电流互感器和小量程无源零磁通电流互感器；
所述的基于内核为Cortex.M3的32位ARM处理器包括数据处理系统和告警系统；
所述的模拟输出单元是处理后的数据经由数模转换器AD将数字信号转化为模拟信号，再经过模拟量输出单元的处理，对信号进行放大和恒流输出；
所述的温度测量单元用于处理变压器外壳上的温度采集模块，通过引出端子将宽温带高精度的温度采集模块接到变压器的外壳上，经过温度测量单元的处理，计算出当前变压器线圈的实际温度。
2.根据权利要求1或2所述的变压器铁芯接地电流监测装置，其特征是：数据处理单元内部集成的2路12位数模转换器AD。
3. 根据权利要求1所述的变压器铁芯接地电流监测装置，其特征是：变压器接地铁芯电流在1mA到10A的范围内高测量，测量精度达到2‰。
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