[發明專利]一種變壓器繞組變形在線監測芯片

在審

• 申請號: 201310334509.5
• 申請日: 2013-08-02
• 公開（公告）號: CN103454552A
• 公開（公告）日: 2013-12-18
• 發明（設計）人: 王蒙;袁玉湘;于坤山;姜學平
• 申請（專利權）人: 國家電網公司;國網智能電網研究院
• 主分類號: G01R31/06
• 分類號: G01R31/06;G01B7/16;H02J13/00
• 代理公司: 北京安博達知識產權代理有限公司 11271
• 代理人: 徐國文

技術領域

本發明屬于電力電子技術領域，具體涉及一種變壓器繞組變形在線監測芯片。

背景技術

變壓器作為電力系統的核心設備，它的安全運行對保障電網安全起著十分重要的作用。由于變壓器設計、工藝制造以及運行環境原因，變壓器繞組可能會發生松散變形，尤其在變壓器承受過電壓后，繞組將出現不可恢復性變形，變形嚴重時，將會影響局部的電場分布，加速局部油脂絕緣的老化，直至擊穿發生。

為此，國家電網公司將其列入十二五優先重點解決的技術難題之一；在589號文件《防止電力生產重大事故的二十五項重點要求》15.2條中規定；“110KV及以上電壓等級變壓器在出廠和投產前應做低電壓短路阻抗測試或用頻響法測試繞組變形以保留原始記錄。”15.6條中規定：“變壓器在遭受近區突發短路后，應做低電壓短路阻抗測試或用頻響法測試繞組變形，并與原始記錄比較，判斷變壓器無故障后，方可投運。”

傳統離線檢測方法測試環境簡單，不受系統運行因素的影響，多用于變壓器出廠試驗、故障檢修或計劃檢修中。但由于傳統離線監測方法均需使變壓器退出運行，無法在變壓器工作時監測變壓器繞組變化的情況，不能隨時監測繞組狀態并及時發現故障，導致變壓器發生故障時造成很大的損失。所以在線監測變壓器繞組變化的情況，能及時的發現變壓器的繞組所存在的故障隱患，在設備故障前有計劃安排檢修,將有效減少變壓器故障發生率，并減少了由于變壓器突發情況的損失。國內也有部分單位對變壓器繞組變化做在線系統監測研究，但由于其系統精度低，靈敏度差，很難實現在線精確的監測。

發明內容

為了克服上述現有技術的不足，本發明提供一種變壓器繞組變形在線監測芯片，該變壓器繞組變形在線監測芯片，具有小型化、低成本、低功耗、抗干擾能力強等優點，是實現在線監測的必要手段，為電網安全可靠運行提供核芯保障，該在線監測芯片用于變壓器繞組變形監測系統。

為了實現上述發明目的，本發明采取如下技術方案：

本發明提供一種變壓器繞組變形在線監測芯片，所述芯片包括掃頻信號發生器模塊、數據采集模塊、數據處理模塊、控制模塊、數據存儲模塊和通信模塊；所述掃頻信號發生器模塊、數據采集模塊、數據處理模塊、數據存儲模塊和通信模塊分別和所述控制模塊連接，所述掃頻信號發生器模塊、數據采集模塊、數據處理模塊和數據存儲模塊依次單向連接。

所述掃頻信號發生器模塊生成掃頻信號，該掃頻信號經過數模轉換后經功率放大器加載到變壓器繞組上，電壓互感器將變壓器繞組上的高電壓信號轉換為低電壓信號，所述數據采集模塊將經第二濾波進行濾波處理后的低電壓信號轉換為數字信號，并將該數字信號輸入到所述數據處理模塊進行頻率響應變換，控制模塊讀取數據存儲模塊中的參考數據，控制數據處理模塊中的相關系數計算模塊進行變壓器繞組判別相關系數計算，并通過所述通信模塊與電力系統進行信息交互。

所述掃頻信號發生器模塊包括相位累加器、波形存儲器、數模轉換器和第一濾波器，所述控制模塊控制所述相位累加器疊加相位以產生波形存儲器的地址傳遞給所述波形存儲器，波形儲存器輸出正弦序列經過所述模數轉換器轉換為模擬信號，所述模擬信號經過第一濾波器濾波傳輸給所述功率放大器。所述第一濾波器為低通濾波器。

所述累加器包括加法器和寄存器；所述波形存儲器由ROM存儲器構成，用于存儲正弦序列。

所述數據采集模塊包括模數轉換器，所述模數轉換器將經第二濾波器進行濾波處理后的低電壓信號轉換為數字信號，并將所述數字信號輸入到數據處理模塊；所述第二濾波器為高通濾波器。

所述數據處理模塊包括頻率響應變換模塊和相關系數計算模塊；所述頻率響應變換模塊將接收的數字信號進行頻率響應變換，所述相關系數計算模塊對數字信號進行計算得出變壓器繞組判別相關系數并與變壓器繞組變形的參考數據比較。

所述數據存儲模塊存儲變壓器繞組變形的參考數據。

所述通信模塊支持RS485通信協議，將參考信號、頻譜信號和變壓器繞組判別相關系數計算結果傳輸出去進行顯示。

與現有技術相比，本發明的有益效果在于：

1)、本發明提供的變壓器繞組變形在線監測芯片可以實現在線監測變壓繞組變形，及時預測變壓器存在的隱患故障；

2）、監測芯片具有小型化的優點，可將信號發生器、數據采集器及通信模塊等集成在幾平方厘米，使新設備簡易的安置在變壓器上；

3）、在線監測芯片成本低且具有低功耗的特點，在線監測需要配置到每個變壓器，變壓器繞組在線監測芯片針對此系統定制化了信號發生器、數據采集器及通信模塊等，僅在測量時產生極低功耗；