[發明專利]高壓變壓器套管末屏電流參數實時檢測裝置及其控制方法

無效

• 申請號: 201210357692.6
• 申請日: 2012-09-24
• 公開（公告）號: CN102841245A
• 公開（公告）日: 2012-12-26
• 發明（設計）人: 郭麗娟;鄧雨榮;呂澤承;張煒;蘇永立
• 申請（專利權）人: 廣西電網公司電力科學研究院
• 主分類號: G01R19/25
• 分類號: G01R19/25
• 代理公司: 廣西南寧公平專利事務所有限責任公司 45104
• 代理人: 黃永校

技術領域

本發明涉及一種高壓變壓器套管末屏電流參數實時檢測裝置及其控制方法，屬于高壓設備狀態監測技術領域。

背景技術

高壓變壓器套管是高壓變壓器中關鍵的部件之一，負責將母線上的高壓及高壓電流引入變壓器線圈，進而完成電能量的變換。

變壓器套管在變壓器運行中起著至關重要的作用，其絕緣狀況對變壓器的使用壽命有重要影響。目前對套管絕緣的監測方法主要是求取套管末屏電流和系統電壓之間的相位差，進而計算出該套管的介質損耗因子和電容值。把介質損耗因子和電容值作為評價該套管絕緣狀況的關鍵參數。系統電壓可以從電壓互感器PT二次側得到，但套管末屏電流必須從高壓變壓器頂部套管末屏接地點出獲取。在變壓器運行中，套管末屏是不允許開路的，否則就會造成套管開裂，甚至爆炸的嚴重事故。由于套管末屏是就近直接接地的，并且不同型號套管末屏的接地方式不一樣，所以在需要測量末屏電流時，需要對該套管的末屏結構進行改造。

套管末屏電流的測量有兩個難點，首先，末屏改造必須排除可能導致末屏開路的各種隱患，同時還要考慮防止開路的保護措施；其次，末屏電流一般為mA級電流，在計算介質損耗因子時，必須要對其相位進行高準確度測量，特別是相位的測量，4分的相位變化，介質損耗因子就會變化就大于0.11%。

目前的套管絕緣監測系統中，一般是將末屏電流通過20-30m電纜線從變壓器頂部的套管末屏處引入位于變壓器底部地平面上的信號采集箱內，通過穿心電流傳感器再返回至套管末屏處。這種末屏電流參數實時檢測方式將末屏電流接地線從原來的1cm延長到幾十米，是有很大安全隱患的。近年來因加裝在線監測系統，造成套管開裂或爆炸事故中，大都是此類改造方式引起的。

此外，在變壓器運行中強電磁干擾環境，實現對末屏電流相位的準確測量是相當困難的。目前，大多數正在運行的套管絕緣在線監測系統中，數據跳動很大，所得數據無法對套管絕緣進行正確評價。這就導致所安裝的在線監測系統，僅為一種擺設，造成很大的資源浪費。

目前市面上還未有出現安全性能好、準確度高的專門用于高壓變壓器套管末屏電流參數實時檢測的裝置。在這種背景下，本發明采用一種基于光纖數字化測量系統的高壓變壓器套管末屏電流參數實時檢測裝置，用以替代現有的基于電纜傳輸的測量系統。

發明內容

本發明的目的在于提供一種高壓變壓器套管末屏電流參數實時檢測裝置及其控制方法，它能夠克服現有末屏電流參數實時檢測方法的諸多缺陷，將光纖數字化測量系統應用于高壓變壓器套管末屏電流的測量，采用光調制方法，使變壓器末屏電流的測量具有安全性好、抗電磁干擾能力強、準確度高的特點。

本發明通過以下技術方案達到上述目的：一種高壓變壓器套管末屏電流參數實時檢測裝置，該裝置的微電流傳感器和比例放大器分別與光調制器相連，光纖傳輸系統分別與光調制器和光信號接收轉換器相連，隔離電源與光調制器相連。

所述微電流傳感器由一個線圈構成，線圈鐵芯采用1J65坡莫合金，外徑為80cm，內徑60cm，高30cm，匝數比為1:800。微電流傳感器和比例放大器，分別用于采集高壓變壓器套管末屏電流信號。

所述比例放大器由一個運算放大器、第一電阻和第二電阻組成，比例放大器用于將微電流傳感器輸出的電壓信號放大，運算放大器的同相端與電流線圈的一端相連；第一電阻并聯在運算放大器的反相端和輸出端之間；第二電阻的一端與運算放大器的反相端相連，另一端與電流線圈的另一端相連并接地。

所述的光調制器，由差分放大器、模數轉換器、邏輯控制與信號處理器以及電光轉換器組成；差分放大器用于將微電流傳感器和比例放大器輸出的電壓信號進行增益調整；模數轉換器用于將增益調整后的電壓信號進行模數轉換，輸出數字信號；邏輯控制與信號處理器用于為模數轉換器提供邏輯控制信號，并對模數轉換器輸出的數字信號進行編碼，得到編碼信號；電光轉換器用于將上述編碼信號轉換成光信號。

所述的光信號接收轉換器，由光電轉換器、數字信號處理器、數模轉換器和隔離放大器組成；光電轉換器用于將從光調制器接收的光信號轉換為電信號；數字信號處理器用于為數模轉換器提供邏輯控制信號，并對上述電信號進行解碼，得到數字脈沖信號；數模轉換器用于將數字脈沖信號轉換為模擬信號；隔離放大器用于將上述模擬信號隔離并輸出。光纖傳輸系統，用于接收和傳輸上述光信號。

隔離電源，用于為光調制器提供工作電源。

所述高壓變壓器套管末屏電流參數實時檢測裝置的控制方法，包括以下步驟：

（1）通過微電流傳感器采集高壓變壓器末屏電流信號；