CN209296853U - 一种用于检测变压器铁芯多点接地故障的电路 - Google Patents

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张连聪
舒越
苏阳
刘明辉
杨汉松
田亮
朱江
王瑞虎
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Abstract

本实用新型公开了一种用于检测变压器铁芯多点接地故障的电路,包括至少一个电流传感器、至少一套信号调理电路、至少一个模数转换芯片、单片机微控制处理器、LCD液晶显屏、声光报警模块、实体按键、电源模块。每个电流传感器与一套信号调理电路连接,每个信号调理电路与一个模数转换芯片连接,模数转换芯片均与单片机微控制处理器连接,LCD液晶显屏、声光报警模块、实体按键分别连接到单片机微控制处理器,电源模块与电流传感器、信号调理电路、模数转换芯片、单片机微控制处理器均相连。本实用新型可以解决变电站变压器铁芯多点接地故障检测困难的问题,实时检测铁芯对地工作电流,检测变压器是否发生多点接地故障,节约现场人力资源成本。

Description

一种用于检测变压器铁芯多点接地故障的电路
技术领域
本实用新型涉及变电站接地电流检测装置技术领域,具体为一种用于检测变压器铁芯多点接地故障的电路。
背景技术
铁芯多点接地,是近年来变压器事故多发原因之一。变压器正常运行时,铁芯、夹件接地电流为毫安级,当铁芯、夹件发生多点接地故障时,铁芯、夹件接地电流会明显增加。根据实际运行数据表明,在正常情况下,变压器的铁芯、夹件接地电流只有几毫安~几十毫安,按照规程要求,当铁芯、夹件接地电流达到100毫安的时候,就必须采取相应措施进行处理。
目前,现场人员惯用的检测手段是采用钳形电流表测铁芯外引接地套管的接地下引线电流,这种方法易受强电磁环境干扰,会出现同一测量点几次测量值差别迥异的情况,而且不能保证在第一时间发现铁芯两点接地,检测精度和时效性都存在一定的问题;而且浪费人力物力,对于某些无人值班的变电站做不到实时的测量,存在安全隐患。从而不能对变压器工作接地电流状况做出全面、精确的判断。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供一种用于检测变压器铁芯多点接地故障的电路,以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的,本实用新型提供如下技术方案:一种用于检测变压器铁芯多点接地故障的电路,包括至少一个电流传感器、至少一套信号调理电路、至少一个模数转换芯片、单片机微控制处理器;LCD液晶显屏;声光报警模块;实体按键;电源模块;所述电流传感器与第一信号调理电路相连,所述第一信号调理电路与第一模数转换芯片相连,所述第一模数转换芯片与单片机微控制处理器相连,所述LCD液晶显屏、声光报警模块、实体按键分别连接到与单片机微控制处理器,所述电源模块与电流传感器、信号调理电路、模数转换芯片、单片机微控制处理器相连。
优选的,所述电流传感器包括聚磁环、霍尔元件和第一运算放大器,所述聚磁环中心穿过导线,所述霍尔元件安装在聚磁环开口处,所述霍尔元件分别连接电阻A一端和电阻B一端,所述电阻A另一端和电阻B另一端分别连接第一运算放大器正极和负极,所述第一运算放大器正极和输出端之间连接电阻C,所述第一运算放大器负极通过电阻D接地。
优选的,所述信号调理电路包括电压互感器和第二运算放大器,所述电压互感器Vin+端连接电阻E一端,电阻E另一端连接L极,所述电压互感器Vin- 端连接N极,所述电压互感器Vout+端分别连接第二运算放大器负极和电阻F一端,所述电压互感器Vout-端接地,所述电阻F另一端连接第二运算放大器输出端。
优选的,所述单片机微控制处理器采用型号为S8951单片机。
与现有技术相比,本实用新型的有益效果是:本实用新型提供了一种用于检测变压器铁芯多点接地故障的电路设计,可以解决变电站变压器铁芯多点接地故障检测困难的问题,对变压器铁芯套管引出接地线安装检测电路,不改变原设备接线的状态下,实时检测铁芯对地工作电流,检测变压器是否发生多点接地故障,发出相应声光报警信号,节约现场人力资源成本,提高变电站经营效益。
附图说明
图1为本实用新型原理框图;
图2为本实用新型电流传感器原理图;
图3为本实用新型信号调理电路原理图;
图4为本实用新型单片机原理图。
具体实施方式
下面将结合本实用新型实施例中的附图,对本实用新型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实用新型一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例,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,都属于本实用新型保护的范围。
请参阅图1,本实用新型提供一种技术方案:一种用于检测变压器铁芯多点接地故障的电路设计,包括至少一个电流传感器1、至少一套信号调理电路2、至少一个模数转换芯片3、单片机微控制处理器4、LCD液晶显屏5、声光报警模块6、实体按键7、电源模块8。具体的电流传感器1与第一信号调理电路2 相连,第一信号调理电路2与第一模数转换芯片3相连,第一模数转换芯片3 与单片机微控制处理器4相连,LCD液晶显屏5、声光报警模块6、实体按键7 分别连接到单片机微控制处理器4,电源模块8与电流传感器1、信号调理电路 2、模数转换芯片3、单片机微控制处理器4均相连。
如图2所示,本实用新型中,电流传感器1包括聚磁环9、霍尔元件10和第一运算放大器11,所述聚磁环9中心穿过导线12,所述霍尔元件10安装在聚磁环9开口处,所述霍尔元件10分别连接电阻A1a一端和电阻B2a一端,所述电阻A1a另一端和电阻B2a另一端分别连接第一运算放大器11正极和负极,所述第一运算放大器11正极和输出端之间连接电阻C3a,所述第一运算放大器 11负极通过电阻D4a接地。电流传感器1是应用电磁感应原理开发用来在电隔离条件下测量直流、交流、脉冲以及各种不规则波形电流的传感器,它具备高精度、低功耗、响应快、线性良的特点,抗干扰能力强。
如图3所示,本实用新型中,信号调理电路2包括电压互感器13和第二运算放大器14,所述电压互感器13Vin+端连接电阻E5a一端,电阻E5a另一端连接L极,所述电压互感器13Vin-端连接N极,所述电压互感器13Vout+端分别连接第二运算放大器14负极和电阻F6a一端,所述电压互感器13Vout-端接地,所述电阻F6a另一端连接第二运算放大器14输出端。信号调理电路2用来调理电流互感器采集的电流信号,经适当放大、滤波、抬升操作,将原始电流信号转换成采集设备单片机能够识别的标准电压信号。
本实用新型中,模数转换芯片3以将信号调理电路接入的模拟信号转换成数字信号,方便MCU计算处理。
如图4所示,本实用新型中,单片机微控制处理器4采用型号为S8951单片机。单片机微控制器4用来总控电流检测电路,可靠性高,可工作到10^6到 10^7小时无故障,根据信号源电流毫安级的特征,选择单片机MCU控制下的电流互感器作为检测方案,具备检测AC0-100mA精度小电流的功能,精度高、灵敏度高、稳定性好。单片机微控制器的引入可以解决变压器铁芯接地引线毫安级漏电流对接入装置精度要求高的问题。
此外,本实用新型中,液晶显屏5用来实时显示检测变压器铁芯接地引线电流大小,方便变电站现场人员现场观测;声光报警模块6用来在检测信号超出阈值范围时通过蜂鸣器和红色LED指示灯发出声光报警信号,提醒现场人员采取应急措施;实体按键7用来方便现场人员随时键入或设定电流上下限阈值;电源模块8用来给电流互感器、信号调理电路、模数转换芯片、单片机微控制器各部分供应相应大小电压。
工作原理:检测电路安装在变电站现场,完成变压器铁芯接地电流信号的提取,数字化处理、监测参数的显示以及越限报警,前端传感器将最新状态通过调理电路上传给单片机,单片机获得检测数据后可以进行动态显示和初步的故障诊断,整套电路设计检测现场变压器铁芯是否发生多点接地故障。
设计电路的电流传感器1嵌套在变压器铁芯套管引出接地线端获取原始数据,采集到的电流经信号调理电路2放大、滤波、抬升转换为电压信号,接入集成ADC模数转换芯片3的IO口,单片机微控制器4将转换得来的数字信号进行计算处理后,通过LCD液晶显屏5显示测量数据,同时根据与现场人员利用实体按键7设定的电流上下限SET值进行比较控制声光报警模块6动作,若在限定范围0-100mA内控制声光报警模块6保持静默,若越限控制声光报警模块6 的动作发出报警信号。若单片机微控制器4根据检测值判定变压器铁芯未发生多点接地故障,则LCD液晶显屏5显示该接地端状态“正常”;若检测到变压器铁芯出现多点接地故障,液晶显屏5显示该接地端状态“异常”。
综上所述,本实用新型提供了一种用于检测变压器铁芯多点接地故障的电路设计,可以解决变电站变压器铁芯多点接地故障检测困难的问题,对变压器铁芯套管引出接地线安装检测电路,不改变原设备接线的状态下,实时检测铁芯对地工作电流,检测变压器是否发生多点接地故障,发出相应声光报警信号,节约现场人力资源成本,提高变电站经营效益。
尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例,对于本领域的普通技术人员而言,可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型,本实用新型的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (4)

1.一种用于检测变压器铁芯多点接地故障的电路,其特征在于:包括至少一个电流传感器(1)、至少一套信号调理电路(2)、至少一个模数转换芯片(3)、单片机微控制处理器(4);LCD液晶显屏(5);声光报警模块(6);实体按键(7);电源模块(8);所述电流传感器(1)与第一信号调理电路(2)相连,所述第一信号调理电路(2)与第一模数转换芯片(3)相连,所述第一模数转换芯片(3)与单片机微控制处理器(4)相连,所述LCD液晶显屏(5)、声光报警模块(6)、实体按键(7)分别连接到与单片机微控制处理器(4),所述电源模块(8)与电流传感器(1)、信号调理电路(2)、模数转换芯片(3)、单片机微控制处理器(4)相连。
2.根据权利要求1所述的一种用于检测变压器铁芯多点接地故障的电路,其特征在于:所述电流传感器(1)包括聚磁环(9)、霍尔元件(10)和第一运算放大器(11),所述聚磁环(9)中心穿过导线(12),所述霍尔元件(10)安装在聚磁环(9)开口处,所述霍尔元件(10)分别连接电阻A(1a)一端和电阻B(2a)一端,所述电阻A(1a)另一端和电阻B(2a)另一端分别连接第一运算放大器(11)正极和负极,所述第一运算放大器(11)正极和输出端之间连接电阻C(3a),所述第一运算放大器(11)负极通过电阻D(4a)接地。
3.根据权利要求1所述的一种用于检测变压器铁芯多点接地故障的电路,其特征在于:所述信号调理电路(2)包括电压互感器(13)和第二运算放大器(14),所述电压互感器(13)Vin+端连接电阻E(5a)一端,电阻E(5a) 另一端连接L极,所述电压互感器(13)Vin-端连接N极,所述电压互感器(13)Vout+端分别连接第二运算放大器(14)负极和电阻F(6a)一端,所述电压互感器(13)Vout-端接地,所述电阻F(6a)另一端连接第二运算放大器(14)输出端。
4.根据权利要求1所述的一种用于检测变压器铁芯多点接地故障的电路,其特征在于:所述单片机微控制处理器(4)采用型号为S8951单片机。
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CN110470963A (zh) * 2019-09-24 2019-11-19 云南电网有限责任公司红河供电局 一种基于dsp的高压容性设备绝缘性能在线监测装置
CN110954845A (zh) * 2019-12-19 2020-04-03 深圳供电局有限公司 Ct二次回路多点接地故障在线监测系统及方法

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