專利名稱：一種變壓器局部放電監(jiān)測裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種變壓器放電監(jiān)測裝置，屬于電力絕緣監(jiān)測技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
局部放電是指由于電場分布不均，局部電場過高，導(dǎo)致絕緣介質(zhì)中局部范圍內(nèi)的電氣放電或擊穿現(xiàn)象。隨著電壓等級的提高和各種有機(jī)絕緣材料的廣泛應(yīng)用，電力變壓器的局部放電問題越來越突出。局部放電逐漸發(fā)展，通過對其周圍絕緣介質(zhì)不斷侵蝕，最終導(dǎo)致整個絕緣系統(tǒng)失效。所以對局部放電進(jìn)行有效的在線監(jiān)測，對于保障電力變壓器的安全
穩(wěn)定有重要意義。在對變壓器的局部放電進(jìn)行在線監(jiān)測時，會遇到很多電磁干擾，嚴(yán)重影響了監(jiān)測的靈敏度和可靠度。所以，干擾的抑制和消除是在線監(jiān)測變壓器局部放電的關(guān)鍵性技術(shù)問題。差動平衡法，將兩個感應(yīng)局部放電信號相反的電流脈沖信號組成差動系統(tǒng)，消除共模干擾。該方法在理論上是可行的，但實(shí)際應(yīng)用中對兩路信號的對稱性要求高，實(shí)用效果不是很好。專利一《變壓器局部放電在線監(jiān)測設(shè)備》(中國專利申請?zhí)?01020525390. 1)，通過在變壓器鐵心、外殼接地線上安裝高頻電流互感器和特高頻傳感器采集變壓器的局部放電信號，用檢波電路處理后，進(jìn)行A/D變換取樣。該方法需要對高頻信號采樣，采樣速率高， 數(shù)據(jù)采集量大，對裝置的運(yùn)算速度、容量、穩(wěn)定性等要求比較高，裝置造價(jià)昂貴。文獻(xiàn)二《差動平衡法抗干擾措施在變壓器局部放電在線監(jiān)測中的應(yīng)用》(變壓器 2001年3月號第38卷第3期37頁)文中提出用差動平衡法抑制變壓器局部放電脈沖的干擾，采用硬件電路調(diào)幅、調(diào)相實(shí)現(xiàn)兩路信號的對稱平衡。由于每個變壓器所處的環(huán)境各不相同，調(diào)幅、調(diào)相電路調(diào)試難度大，即使調(diào)試成功，周圍環(huán)境稍有變化又不能滿足兩個信號的平衡，使差動平衡法無法應(yīng)用。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是提供一種變壓器局部放電監(jiān)測裝置，在不改變變壓器現(xiàn)有結(jié)構(gòu)及不影響變壓器正常運(yùn)行情況下，排除變壓器局部放電監(jiān)測中受到的外部的干擾脈沖，實(shí)時監(jiān)測變壓器局部放電，簡化變壓器局部放電監(jiān)測裝置，降低監(jiān)測成本。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型通過如下的技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)一種變壓器局部放電監(jiān)測裝置，其特征是，包含可感應(yīng)變壓器局部放電脈沖和干擾脈沖并產(chǎn)生兩路感應(yīng)脈沖的兩個高頻電流互感器，所述兩個高頻電流互感器的輸出端與低通濾波器連接，所述低通濾波器的輸出端與MCU單元連接，所述兩個高頻電流互感器的輸出端同時分別與所述MCU單元的直流量輸出端疊加后接于異或電路的輸入端，所述異或電路的輸出端與所述MCU單元連接。所述MCU單元中包含A/D采樣單元、計(jì)算單元。所述低通濾波器的輸出端連接至MCU單元中的A/D采樣單元。所述異或電路的輸出端與所述MCU單元中的計(jì)算單元連接。所述MCU單元采用無線或有線通信方式與主站通信。所述兩個高頻電流互感器的輸出端分別與帶通濾波器的輸入端連接，所述帶通濾波器的輸出端同時分別與所述MCU單元的直流量輸出端疊加后接于所述異或電路的輸入端。所述兩個高頻電流互感器分別設(shè)置于變壓器高壓套管上和末屏接地線上。變壓器局部放電監(jiān)測裝置工作過程為1.將兩個高頻電流互感器分別設(shè)置在變壓器高壓套管上和末屏接地線上，兩個傳感器都能靈敏的感應(yīng)變壓器局部放電脈沖，并產(chǎn)生兩個感應(yīng)脈沖。傳感器采集信號量大小為mA級，頻率等級為MHz。能采集高頻小脈沖信號，并將電流信號以ImA/lmV比例轉(zhuǎn)化為電
壓信號。2.將兩路感應(yīng)脈沖通過低通濾波器，濾除局部放電信號，進(jìn)行A/D采樣，計(jì)算出兩路信號的幅值比，由此兩路信號消除幅值差異疊加直流信號的大小關(guān)系式。3.將傳感器采集的兩路信號，經(jīng)過繼電器切換，通過帶通濾波器后分別疊加計(jì)算出的直流量，進(jìn)行同步高頻脈沖整形，去除兩路信號共同產(chǎn)生的干擾脈沖，得到局部放電脈沖。傳感器采集信號經(jīng)過低通濾波，得到低頻信號的幅值，計(jì)算出兩路信號的幅值比。利用兩路信號幅值比k，得出在兩路信號疊加直流量的關(guān)系。用繼電器實(shí)現(xiàn)電路切換，對傳感器采集信號帶通濾波，排除周期性干擾。通過疊加直流量消除兩路信號幅值差異，將脈沖定閾值Un整形，濾除干擾信號。4.采集到一周期局部放電脈沖數(shù)發(fā)送至主站。通過對比單位時間內(nèi)局部放電脈沖數(shù)變化，對變壓器工作狀態(tài)，絕緣狀態(tài)做出估計(jì)和趨勢分析。本實(shí)用新型所達(dá)到的有益效果本實(shí)用新型的變壓器局部放電監(jiān)測裝置，解決了現(xiàn)有方法存在的問題，有效的排除變壓器局部放電監(jiān)測中受到的外部的干擾脈沖，簡化變壓器局部放電監(jiān)測裝置，省略了高頻信號采集單元，降低了監(jiān)測裝置成本。在不改變現(xiàn)有的變壓器設(shè)備結(jié)構(gòu)和運(yùn)行狀態(tài)情況下，完成了變壓器局部放電的實(shí)時監(jiān)測，監(jiān)測變壓器局部放電信息實(shí)時上送，為變壓器運(yùn)行狀態(tài)診斷提供有價(jià)值信息，具有較大的工程實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。

圖1變壓器定向耦合差動平衡法的等效測量原理圖外部干擾示意圖；圖2變壓器定向耦合差動平衡法的等效測量原理圖內(nèi)部局部放電示意圖；圖3變壓器局部放電及鐵芯電流監(jiān)測硬件示意圖。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖對本實(shí)用新型作進(jìn)一步描述。以下實(shí)施例僅用于更加清楚地說明本發(fā)明的技術(shù)方案，而不能以此來限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。將兩個傳感器分別設(shè)置在變壓器高壓套管上和末屏接地線上，首先通過對工頻采樣，得到兩路信號的幅值比。然后通過繼電器切換電路，由上步測得信號幅值比，計(jì)算出為消除兩路信號幅值差異疊加的直流量，疊加直流量后，將兩路信號以定閾值方法進(jìn)行的脈沖整形，利用差動平衡原理排除局部放電干擾信號。如圖1、圖2和圖3所示，采用可以測量正弦電流和脈沖電流的兩個高頻小電流傳感器Tl、T2，分別安裝在變壓器高壓套管和末屏接地線上，耦合其電流，將電流信號以 ImA/lmV的比例轉(zhuǎn)為電壓信號輸出。傳感器Tl安裝在高壓套管最后一個傘裙到法蘭間 ’傳感器T2安裝在套管末屏接地線上。兩傳感器均能靈敏感應(yīng)變壓器局部放電信號。對傳感器采集到的兩路電壓信號分別經(jīng)低通濾波器進(jìn)行低通濾波，濾除局部放電信號，再由MCU單元中的A/D采樣進(jìn)行頻率為IkHz的A/D采樣，計(jì)算兩路信號的累計(jì)電壓幅值比k
YUu喻其中，Uu、U2i分別為某時刻兩傳感器輸出電壓幅值。如圖1、圖2所示，Ch為變壓器外部線路及設(shè)備的等值電容；Cx為變壓器除套管電容外的等值電容；Cb為高壓套管的電容。因此兩路信號輸出的累計(jì)電壓幅值比，即為兩電容ch、Cb之比。由圖1、圖2變壓器定向耦合差動平衡法可知，變壓器局部放電和外部干擾都能使兩個傳感器Tl、T2耦合到脈沖信號。外部干擾在兩個傳感器Tl、T2上產(chǎn)生同相脈沖，局部放電在兩接地線上產(chǎn)生反向脈沖。所以局部放電信號會在兩路信號中產(chǎn)生一路上升脈沖、 一路下降脈沖。如圖3所示，通過將兩路電壓信號進(jìn)行定閾值Un上升脈沖觸發(fā)，可將脈沖整形得到一系列幅值寬度相等的整形脈沖，將兩路脈沖輸入異或電路進(jìn)行異或運(yùn)算。如果在兩路信號上都產(chǎn)生了上升的脈沖信號則為干擾信號，經(jīng)過異或電路后濾除；如果在兩路信號上分別產(chǎn)生了上升和下降脈沖，經(jīng)過整形后僅有一路產(chǎn)生的觸發(fā)脈沖，經(jīng)異或電路異或運(yùn)算后會產(chǎn)生脈沖信號。通過這種方法可濾除干擾脈沖信號得到局部放電脈沖。將兩路采集信號分別通過帶通濾波器，濾除連續(xù)的周期性干擾和其他脈沖性干擾，可用上述的差動平衡的方法濾除干擾。因放電信號作用路徑的不同，所以同一局部放電產(chǎn)生的脈沖信號幅值不同。為保證兩路采集信號能夠在同等條件下達(dá)到同一觸發(fā)閾值Un， 在兩路信號上分別疊加一個直流信號。直流信號為MCU單元輸出的信號經(jīng)兩路D/A轉(zhuǎn)換得到的信號，如兩路信號疊加的直流電壓量為Ut^Uffi，兩者關(guān)系如下U01 = (l-k)Un+kU02,如果k彡1，令^j2由0逐步增加到Un，由上式響應(yīng)改變U01的值，記錄U02變化過程中得到的整形后的局部放電脈沖數(shù)。以一個工頻周期作為Uffi改變的周期，逐漸累加各工頻周期局部放電脈沖數(shù)，當(dāng)U02到達(dá)Un時將累加的脈沖數(shù)上送。然后將U02值歸零，開始下個周期的信號采集。如果k > 1，則令U01由原變量0逐步增加到Un,由公式推導(dǎo)出U02的值。過程概述為變壓器局部放電信號經(jīng)過高頻電流傳感器耦合后以ImA/lmV的電壓量輸出。在裝置首次運(yùn)行時，對兩線路的低頻信號進(jìn)行A/D采樣，經(jīng)過數(shù)字信號處理，得到兩電容的比值，由此計(jì)算局部放電信號檢測中疊加電流的關(guān)系。然后通過繼電器切換電路，局部放電信號，由帶通濾波器濾除周期性干擾，在兩路信號上疊加計(jì)算出的直流量，消除兩路信號的幅值差異。將信號進(jìn)行脈沖整形，異或排除干擾，得到有效的局部放電脈沖信號。 將采集到的疊加信號變化一周期的局部放電信號數(shù)，以無線方式對上發(fā)送。通過對比每次上送的局部放電脈沖個數(shù)，可判斷變壓器局部放電的情況，對變壓器的絕緣有很好的趨勢分析。裝置結(jié)構(gòu)簡單，成本低，能夠準(zhǔn)確的監(jiān)測變壓器局部放電的趨勢變化。本裝置可采用無線和有線兩種通信方式，實(shí)時上送變壓器單位時間內(nèi)局部放電信號的個數(shù)。通過對比各時間局部放電脈沖數(shù)，為變壓器的現(xiàn)階段狀態(tài)監(jiān)測和運(yùn)行趨勢分析提供有價(jià)值信息。以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本實(shí)用新型技術(shù)原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和變形，這些改進(jìn)和變形也應(yīng)視為本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求1.一種變壓器局部放電監(jiān)測裝置，其特征是，包含可感應(yīng)變壓器局部放電脈沖和干擾脈沖并產(chǎn)生兩路感應(yīng)脈沖的兩個高頻電流互感器，所述兩個高頻電流互感器的輸出端與低通濾波器連接，所述低通濾波器的輸出端與MCU單元連接，所述兩個高頻電流互感器的輸出端，經(jīng)繼電器切換，通過帶通濾波器后分別與所述MCU 單元的直流量輸出端疊加后接于異或電路的輸入端，所述異或電路的輸出端與所述MCU單元連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的變壓器局部放電監(jiān)測裝置，其特征是，所述MCU單元中包含 A/D采樣單元、計(jì)算單元。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的變壓器局部放電監(jiān)測裝置，其特征是，所述低通濾波器的輸出端連接至MCU單元中的A/D采樣單元。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的變壓器局部放電監(jiān)測裝置，其特征是，所述異或電路的輸出端與所述MCU單元中的計(jì)算單元連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的變壓器局部放電監(jiān)測裝置，其特征是，所述MCU單元采用無線或有線通信方式與主站通信。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的變壓器局部放電監(jiān)測裝置，其特征是，所述兩個高頻電流互感器的輸出端分別與帶通濾波器的輸入端連接，所述帶通濾波器的輸出端同時分別與所述 MCU單元的直流量輸出端疊加后接于所述異或電路的輸入端。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的變壓器局部放電監(jiān)測裝置，其特征是，所述兩個高頻電流互感器分別設(shè)置于變壓器高壓套管上和末屏接地線上。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種變壓器局部放電監(jiān)測裝置，屬于電力絕緣監(jiān)測領(lǐng)域，包含可感應(yīng)變壓器局部放電脈沖和干擾脈沖并產(chǎn)生兩路感應(yīng)脈沖的兩個高頻電流互感器，所述兩個高頻電流互感器的輸出端與低通濾波器連接，所述低通濾波器的輸出端與MCU單元連接，由繼電器切換，所述兩個高頻電流互感器的輸出端通過帶通濾波器后分別與所述MCU單元的直流量輸出端疊加后接于異或電路的輸入端，所述異或電路的輸出端與所述MCU單元連接。本實(shí)用新型的變壓器局部放電監(jiān)測裝置可實(shí)時監(jiān)測一定時間內(nèi)局部放電個數(shù)，準(zhǔn)確監(jiān)測變壓器局部放電變化趨勢，裝置結(jié)構(gòu)簡單，成本低，實(shí)際應(yīng)用性強(qiáng)。
文檔編號G01R31/12GK202083770SQ201120188279
公開日2011年12月21日 申請日期2011年6月7日 優(yōu)先權(quán)日2011年6月7日
發(fā)明者丁孝華, 侯明國, 孫國城, 王勁松, 趙景濤, 陳娜 申請人:國電南瑞科技股份有限公司