CN215866875U - 一种变压器铁心接地电流监测就地模块 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及电力技术领域，尤其是一种变压器铁心接地电流监测就地模块。包括传感器接口、采样模块、控制器、通信模块和人机交互模块，传感器接口与铁心接地电流传感器和/或夹件接地电力传感器相连，包括RS485接口、电压输出型接口和4‑20mA输出型接口，RS485接口与控制器相连，电压输出型接口和4‑20mA输出型接口通过采样模块与控制器相连，通信模块包括无线通信模块和IEC61850通信模块，IEC61850通信模块包括LC光模块和电网口，自适应和自识别LC光口和电网口两种通信方式。本实用新型多种类型传感器接口一体化设计，适配多种输出类型的铁心接地电流传感器，具有较强的通用性。
Description
技术领域
本实用新型涉及电力技术领域，尤其是一种变压器铁心接地电流监测就地模块。
背景技术
变压器铁心接地电流≥100mA时，铁心可能发生了多点接地，由此可能导致铁心甚至变压器过热、夹件碳化、铁心烧毁以及接地线烧毁等故障，进而威胁变压器乃至整个电网的安全运行，因此必须对铁心接地电流加以监测。
目前，变电站中对铁心接地电流进行监测通常是采用监测IED等过程层设备，但装置种类多样、接口各异、安装尺寸及方式不同，体积也较大；现有设备通常只能适配单一类型的传感器，通用性不高；监测IED还存在硬件故障率高、软件缺陷多等问题，运行可靠性较差；监测IED与合并单元、智能终端等其他设备布置在智能控制柜中，存在与一二次设备之间的电缆或光纤布线距离长、柜中布线密集等缺陷，给调试和运维检修带来很多困难。
发明内容
针对现有技术的缺陷，本实用新型提供一种变压器铁心接地电流就地模块，多种类型传感器接口一体化设计，适配多种输出类型的铁心接地电流传感器，具有较强的通用性。
为了解决所述技术问题，本实用新型采用的技术方案是：一种变压器铁心接地电流监测就地模块，包括传感器接口、采样模块、控制器、通信模块和人机交互模块，传感器接口与铁心接地电流传感器和/或夹件接地电力传感器相连，包括适配不同类型传感器的RS485接口、电压输出型接口和4-20mA输出型接口，RS485接口与控制器相连，电压输出型接口和4-20mA输出型接口通过采样模块与控制器相连，控制器通过通信模块与变电站辅助设备集中监控系统相连，通信模块包括无线通信模块和IEC61850通信模块，IEC61850通信模块包括LC光模块和电网口，自适应和自识别LC光口和电网口两种通信方式，人机交互模块与控制器相连。
进一步的，采样模块包括过压保护单元、双运放信号调理电路和AD转换芯片，双运放信号调理电路包括双路运算放大器，分别适用于4-20mA输出型接口和电压输出型接口，双运放信号调理电路与AD转换芯片相连，AD转换芯片与控制器相连，4-20mA输出型接口与双运放信号调理电路相连，过压保护电路连接在电压输出接口与双运放信号调理电路之间。
进一步的，4-20mA输出型接口与双运放信号调理电路、过压保护电路与双运放信号调理电路之间均设有负责切换的0欧姆电阻。
进一步的，过压保护电路中设有二进制乘法数模转换器，控制器根据采集信号的大小，调整二进制乘法模数转换器的输入参数，将信号调理单元的输出进行限定。
进一步的，控制器连接限流电阻投切控制模块接口。
进一步的，人机交互模块包括数码管、薄膜按键和LED灯，数码管用于显示就地模块的IP地址，通过薄膜按钮修改IP地址。
本实用新型的有益效果：采用多种传感器接口一体化设计，适配多种输出类型的传感器，具有更强的通用性。
通过采用标准化接口、实时修改IP地址实现装置的即插即用和自识别、免配置接入，装置故障后只需整体更换即可，更适合第三代智能变电站不停电作业的检修方式。
通过配置过压保护单元、智能自运维单元、传感器故障判断单元、接地电流预测单元等手段提高装置的运行可靠性和智能化水平。
采用宽度约为120mm的4U半宽机箱，装置空间占用率比常规监测装置小约3/4。
本实用新型所述监测就地模块具有小型化、标准化、免配置、易更换、高可靠的特性，代替原有的铁心接地电流监测IED等过程层设备，减少智能终端和IED到设备的距离和接线，解决了当前监测IED接口各异、可靠性差、检修不便等问题。
附图说明
图1 变压器铁心接地电流监测就地模块接口示意图，
图2 变压器铁心接地电流监测就地模块原理图，
图中：1、就地模块前面板；2、3位数码管；3、运行指示灯；4、故障指示灯；5、薄膜按键；6、就地模块后面板；7、LC光模块状态指示灯；8、LC光模块1接口；9、LC光模块2接口；10、电网口；11、电压型传感器接口；12、RS485传感器接口；13、4-20mA传感器接口；14、限流电阻控制接口；15、电源接口。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步的说明。
实施例1
本实施例公开一种变压器接地电流监测就地模块，如图1、2所示，包括传感器接口、采样模块、控制器、通信模块和人机交互模块，传感器接口与铁心接地电流传感器和/或夹件接地电力传感器相连，包括适配3种类型传感器的RS485接口、电压输出型接口和4-20mA输出型接口，RS485接口将接地电流就地数字化，然后传输至控制器，电压输出型接口和4-20mA输出型接口通过采样模块与控制器相连。控制器通过通信模块与变电站辅助设备集中监控系统相连，通信模块包括无线通信模块和IEC61850通信模块，IEC61850通信模块包括LC光模块和电网口，自适应和自识别LC光口和电网口两种通信方式，光纤接入时，就地模块与变电站辅助设备集中监控系统通过单个光模块或PRP网络实现冗余通信；网线接入时，就地模块与变电站辅助设备集中监控系统通过以太网实现数据交互。
本实施例中，采样模块包括过压保护单元、双运放信号调理电路和AD转换芯片，双运放信号调理电路包括双路运算放大器，分别适用于4-20mA输出型接口和电压输出型接口，双运放信号调理电路与AD转换芯片相连，AD转换芯片与控制器相连，4-20mA输出型接口与双运放信号调理电路相连，过压保护电路连接在电压输出接口与双运放信号调理电路之间。
4-20mA输出型接口与双运放信号调理电路、过压保护电路与双运放信号调理电路之间均设有负责切换的0欧姆电阻。
本实施例中，过压保护电路中设有二进制乘法数模转换器，控制器根据采集信号的大小，调整二进制乘法模数转换器的输入参数，将信号调理单元的输出进行限定。
如图2所示，控制器包括控制器I和控制器II，控制器I与控制器II采用串口通信。控制器I包括智能自运维单元、传感器故障判断单元，控制器II包括接地电流预测单元，并且控制器连接限流电阻投切控制模块接口。通过能自运维单元、传感器故障判断单元、接地电流预测单元可以提高装置的运行可靠性和智能化水平。因为：智能自运维单元，可实现MCU、内部存储器、程序和数据的自检和故障自诊断，以及对LC光模块、电网口、电源、采样模块等硬件的监视和诊断。就地模块自运维信息、铁心/夹件接地电流监测信息生成相应的日志文件，历史日志可调阅。控制器I采集
-
（
）时刻的铁心/夹件接地电流数据，并将其发送给控制器II，控制器II接收数据后，输入接地电流预测模型，输出下一采样时刻
的铁心/夹件接地电流。将
时刻的实际采样值与预测值相减，并设置差值的允许范围。
控制器II输出的
的铁心/夹件接地电流预测值以及实际采样值与预测值的差值传输至控制器I内的智能自运维单元和传感器故障判断单元，以及限流电阻投切控制模块，可作为采样电路精度的校准和对采样电路功能的监视，并为传感器故障判断和限流电阻投切提供参考。
传感器故障判断单元输入为同一时刻三相铁心接地电流和三相夹件接地电流以及下一时刻的接地电流预测值，输出为传感器状态信号。控制器I连续3个采样周期没有采集到某路接地电流信号时，进行三相铁心接地/夹件接地电流比对和同相铁心接地电流和夹件接地电流比对，同时判断实际采样值与预测值的差值是否在允许范围内，若比对和判断结果与采样结果一致，则判定该路传感器故障并发出传感器故障信号。
本实施例所述就地模块可同时实现三相变压器铁心接地电流、夹件接地电流的实时采集和连续监测，将转换得到的电流值与设定的阈值进行比较，超过预警阈值发出预警信号，超过告警阈值发出告警信号，通常预警阈值设定为75-80mA，本实施例中取80mA，告警阈值设定为98-100mA，本实施例中取100mA，并将电流值、预警信号、告警信号、传感器故障信号、装置IP地址、装置温度、自运维信息等通过IEC61850通信模块采用MMS通讯协议上传至变电站辅助设备集中监控系统，或通过无线通信模块上传至接入/汇聚节点，按需上传至数据中台。通过配置过压保护单元、智能自运维单元、传感器故障判断单元、接地电流预测单元等手段提高装置的可靠性。此外，人机交互模块的3位数码管实时显示就地模块IP地址的后三位，通过操作薄膜按键可修改IP地址。就地模块整体更换时，将新装置的IP地址通过按键修改为原装置的地址，进而重新生成站控层通信地址，实现装置的免配置接入和即插即用。就地模块通过2个LC光模块实现双网通信或PRP并行冗余通信。
本实施例采用度约为120mm的4U半宽机箱，相较于常规监测IED的2U全宽机箱，体积小，重量轻。
如图1所示，人机交互模块的3位数码管2、LED灯（运行指示灯3、故障指示灯4）和薄膜按键5设置在就地模块机箱前面板1上。LC光模块I接口8、LC光模块II接口9、电网口10、电压输出型接口11、RS485接口12、4-20mA输出型接口13、限流电阻控制接口14、电源接口15均设置在就地模块机箱后面板6上，就地模块机箱后面板6上同时设有LC光模块状态指示灯7、LC光模块1接口8。设有接口和状态指示灯可以实现连接和状态指示。
以上所示，只为本实用新型之较佳实施例，并非以此限制本实用新型的实施范围，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型技术原理的前提下，还可以做出若干改进和替换，这些改进和替换也应视为本实用新型的保护范围。
Claims (7)
1.一种变压器铁心接地电流监测就地模块，其特征在于：包括传感器接口、采样模块、控制器、通信模块和人机交互模块，传感器接口与铁心接地电流传感器和/或夹件接地电力传感器相连，包括适配不同类型传感器的RS485接口、电压输出型接口和4-20mA输出型接口，RS485接口与控制器相连，电压输出型接口和4-20mA输出型接口通过采样模块与控制器相连，控制器通过通信模块与变电站辅助设备集中监控系统相连，通信模块包括无线通信模块和IEC61850通信模块，IEC61850通信模块包括LC光模块和电网口，自适应和自识别LC光口和电网口两种通信方式，人机交互模块与控制器相连。
2.根据权利要求1所述的变压器铁心接地电流监测就地模块，其特征在于：采样模块包括过压保护单元、双运放信号调理电路和AD转换芯片，双运放信号调理电路包括双路运算放大器，分别适用于4-20mA输出型接口和电压输出型接口，双运放信号调理电路与AD转换芯片相连，AD转换芯片与控制器相连，4-20mA输出型接口与双运放信号调理电路相连，过压保护电路连接在电压输出接口与双运放信号调理电路之间。
3.根据权利要求2所述的变压器铁心接地电流监测就地模块，其特征在于：4-20mA输出型接口与双运放信号调理电路、过压保护电路与双运放信号调理电路之间均设有负责切换的0欧姆电阻。
4.根据权利要求2所述的变压器铁心接地电流监测就地模块，其特征在于：过压保护电路中设有二进制乘法数模转换器，控制器根据采集信号的大小，调整二进制乘法模数转换器的输入参数，将信号调理单元的输出进行限定。
5.根据权利要求1所述的变压器铁心接地电流监测就地模块，其特征在于：控制器连接限流电阻投切控制模块接口。
6.根据权利要求1所述的变压器铁心接地电流监测就地模块，其特征在于：人机交互模块包括数码管、薄膜按键和LED灯，数码管用于显示就地模块的IP地址，通过薄膜按钮修改IP地址。
7.根据权利要求1所述的变压器铁心接地电流监测就地模块，其特征在于：就地模块设置于宽度为120±5mm的4U半宽机箱内。
Priority Applications (1)
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| CN202122263508.9U CN215866875U (zh) | 2021-09-18 | 2021-09-18 | 一种变压器铁心接地电流监测就地模块 |
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Cited By (1)
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|---|---|---|---|---|
| CN113834966A (zh) * | 2021-09-18 | 2021-12-24 | 山东电工电气集团有限公司 | 一种变压器铁心接地电流监测就地模块及监测方法 |
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2021
- 2021-09-18 CN CN202122263508.9U patent/CN215866875U/zh active Active
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