[發明專利]電力變壓器鐵心接地電流全息在線監測裝置及方法

在審

• 申請號: 201610377508.2
• 申請日: 2016-06-01
• 公開（公告）號: CN107449954A
• 公開（公告）日: 2017-12-08
• 發明（設計）人: 李朝暉;柯學志;王宏
• 申請（專利權）人: 李朝暉
• 主分類號: G01R19/00
• 分類號: G01R19/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明屬于電力設備在線監測領域，特別涉及變壓器鐵心接地電流在線監測與異常檢測、診斷及報警。

背景技術

電力變壓器的可靠性直接關系到電力系統的安全與穩定，高電壓大容量變壓器一旦發生事故，會造成大面積停電，而且維修費用高、周期長，經濟損失巨大。

正常條件下變壓器鐵心分別通過引線單點接地，接地電流很小，一般為毫安級工頻電流。當出現多點接地故障時，接地電流會明顯上升，使鐵心發熱，危及變壓器安全運行。按照DLT573-2010電力變壓器檢修導則要求，當鐵心的接地電流達到或超過100mA的時候，就必須采取相應措施進行處理，因此很多電力變壓器安裝了鐵心接地電流在線監測系統，檢測多點接地故障。

在現有技術中，如專利申請號為CN 201010297146.9申請公告號為CN 102004182A的發明專利公開了一種變壓器鐵心接地電流在線監測系統及其實現方法，該系統對采集到的信號采用傅里葉變換（FFT）算法進行分析計算，得到接地電流信號中的工頻信號有效值和各次諧波有效值，并以此為依據來確定變壓器鐵心有沒有出現多點接地。此系統只計算了接地電流中的工頻成分和各次諧波成分，并不能采集并提取接地電流信號中的高頻脈沖信號，無法關聯變壓器的運行狀態、運行工況、運行環境及與其相連設備的運行狀態、操作事件、異常事件進行關聯分析，不能全面的檢測與診斷主變的健康狀況。

本項目發明人通過理論分析與應用實踐發現變壓器鐵心接地電流中匯集了豐富的信息。除了鐵心多點接地故障外，其它一些故障（如鐵心緊固件松動、磁路過飽和）也會導致鐵心接地電流發生異常變化。另外，局部放電、發電機啟勵或斷路器操作（閉合或斷開）或隔離刀閘操作（閉合或斷開）所產生的瞬時電磁沖擊、大氣雷電等高頻信號也會耦合到鐵心接地電流中。這些信息對檢測和診斷變壓器故障、評估變壓器健康狀況具有重要的參考價值。但目前還未見監測與分析這些信息的技術方案。

發明內容

本發明的目的在于避免現有電力變壓器鐵心接地電流在線監測系統中存在的不足而提供一種電力變壓器鐵心接地電流全息在線監測裝置及方法，為全面、準確、實時捕獲并分析變壓器鐵心接地電流中所蘊含的各種信息，檢測與診斷變壓器鐵心多點接地、磁路過飽和、緊固件松動等故障提供技術方案。并為檢測變壓器（特別是低壓繞組和鐵心中）局部放電以及與變壓器相連設備（斷路器、隔離刀閘、發電機）的異常操作提供一種新的技術手段。

本發明的目的是通過如下技術方案來實現的：

本發明提供一種電力變壓器鐵心接地電流全息在線監測裝置及方法，由安裝在變壓器鐵心接地引線上的變壓器鐵心接地電流全息傳感與抗干擾信號轉換器、量程分段回環控制高分辨率采樣信號適配器和開放式高速全息采集與全息分析裝置及其多功能通信接口組成，對鐵心接地電流進行全息傳感、全息采樣、全息關聯和全息分析，及時、可靠的檢測出變壓器異常或故障，實現電力變壓器鐵心接地電流的全息在線監測。

所述全息傳感：通過滿量程為0.5mA~10A（有效值）、響應頻帶為10Hz~200KHz的電流互感器對變壓器鐵心接地電流進行非接觸式傳感，拾取全部信息。并經與電流互感器一體化的抗干擾信號轉換器，將信號高保真轉化為4mA~20mA(分別對應于10A時的低峰和高峰)信號，提高信號的抗干擾能力。

所述全息采樣：采用分辨率為12bits、采樣率達每秒1兆的模擬量到數字量轉換器進行連續不間斷信號采樣，保證采集到接地電流信號中的傳感器頻帶范圍內的全部瞬時與穩態信息。同時，量程分段回環控制高分辨率采樣信號適配器將滿量程分為兩檔：[0.5mA，110mA]和[90mA，10A]，保證接地電流在[0.5mA，110mA]范圍內時，采樣分辨率能達到0.1mA。兩檔間的切換由全息采集與全息分析裝置根據采集到的數值通過一位數字輸出（DO）信號進行控制：系統啟動時DO=0，即在[0.5mA，110mA]檔，如果在該檔測量到接地電流有效值高達110mA，全息采集與全息分析裝置讓DO=1，切換到[90mA，10A]檔，如果在該檔測量到接地電流有效值低至90mA，全息采集與全息分析裝置讓DO=0，切換到[0.5mA，110mA]檔。

所述全息關聯：全息采集與全息分析裝置通過多功能通訊接口與電站通訊網絡上的有關數值化裝置相連，獲取變壓器的運行狀態、運行工況、運行環境信息及與變壓器相連設備的運行狀態、操作事件、異常事件信息，并采用時間同步、工況同步、事件同步的方法，將各方面的信息關聯起來（即全息關聯），以提高故障檢測準確性和故障診斷定位水平。