專利名稱：變壓器直流偏磁在線監(jiān)測裝置及其監(jiān)測方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于變壓器在線監(jiān)測領(lǐng)域，涉及一種智能型變壓器直流偏磁在線監(jiān)測裝置及其監(jiān)測方法。
背景技術(shù)：
隨著經(jīng)濟的發(fā)展，高壓直流(HVDC)輸電系統(tǒng)在我國正得到越來越廣泛的應(yīng)用。與交流輸電系統(tǒng)相比較，直流輸電有著造價低、損耗小、耐壓高、容量大以及可以實現(xiàn)電力系統(tǒng)非同步聯(lián)網(wǎng)等特點。為了實現(xiàn)跨區(qū)域、遠距離和大容量送電，將有更多超高壓乃至特高壓直流工程建成并投入運行。但交、直流混合運行的電網(wǎng)結(jié)構(gòu)使得交、直流系統(tǒng)之間的相互影響也越加明顯。直流輸電系統(tǒng)單極大地或雙極不平衡運行時，直流電流將通過接地極注入大地，地中直流電流通過變壓器中性點接地線侵入交流系統(tǒng)，對交流系統(tǒng)產(chǎn)生影響，其中最顯著的影響就是造成變壓器直流偏磁現(xiàn)象。另外，太陽等離子風的動態(tài)變化與地磁場相互作用產(chǎn)生的地磁“風暴”會引起地磁感應(yīng)電流,地磁感應(yīng)電流也會在中心點接地變壓器中產(chǎn)生直流偏磁。直流電流流經(jīng)變壓器繞組，在變壓器鐵心內(nèi)部產(chǎn)生一定的直流磁通，使得勵磁電流正負半周明顯不對稱，磁通發(fā)生偏移，產(chǎn)生直流偏磁。直流偏磁會導(dǎo)致變壓器勵磁電流急劇增加，引起磁回路發(fā)生過熱和噪聲及振動增大。直流偏磁情況下，變壓器噪聲的頻譜出現(xiàn)明顯的奇次波噪聲，引起的高振動帶來的問題，可能引起變壓器內(nèi)有關(guān)部件的松動，進而威脅變壓器的安全運行。因此需要對直流偏磁進行監(jiān)視，為將來的控制消除偏磁提供基礎(chǔ)。在有關(guān)主變壓器的中性點引線上，安裝中性點直流電流監(jiān)測裝置，監(jiān)測因直流輸電和太陽磁暴等因素引起的直流電流，以便及時掌握直流偏磁電流的發(fā)生情況和電流數(shù)值，并為采取限制直流偏磁電流的措施創(chuàng)造必要的條件。

發(fā)明內(nèi)容
針對上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，本發(fā)明提供一種變壓器直流偏磁在線監(jiān)測裝置及其監(jiān)測方法，其目的是監(jiān)測因直流輸電和太陽磁暴等因素對中性點接地變壓器引起的直流偏磁現(xiàn)象的發(fā)生狀況和電流值，便于掌握直流偏磁現(xiàn)象發(fā)生的規(guī)律，為采取限制直流偏磁電流的措施創(chuàng)造必要的條件。本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)的:變壓器直流偏磁在線監(jiān)測裝置，是由穿心式霍爾電流傳感器設(shè)置在裝置外殼的外部，濾波電路、電壓信號調(diào)理電路、檔位切換電路以及實時時鐘系統(tǒng)、FLASH存儲系統(tǒng)和控制器系統(tǒng)設(shè)置在裝置外殼內(nèi)的核心板上；顯示屏設(shè)置在裝置外殼上，顯示屏和FLASH存儲系統(tǒng)連接至控制器系統(tǒng)；其中穿心式霍爾電流傳感器通過電纜與裝置外殼相連，再通過裝置外殼與裝置外殼內(nèi)部的檔位切換電路相連接，檔位切換電路再連接至濾波電路和電壓信號調(diào)理電路，然后與實時時鐘系統(tǒng)連接至控制器系統(tǒng)。所述的穿心式霍爾電流傳感器通過電纜與裝置外殼上的航空插頭相連。所述的控制器系統(tǒng)上還設(shè)有數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)。所述的穿心式霍爾電流傳感器為開口安裝形式。所述的檔位切換電路的切換量程有三種，分別為100mA-lA、1A-10A和10A-50A。所述的穿心式霍爾電流傳感器是由傳感器開口緊固螺桿對兩個半塊結(jié)構(gòu)的傳感器進行緊固連接。變壓器直流偏磁在線監(jiān)測方法，在于不改變變壓器中性點接地方式的前提下，通過在線監(jiān)測變壓器中性點接地引線上流經(jīng)的電流，來反映流經(jīng)變壓器繞組的電流，進而反映變壓器的直流偏磁程度，具體步驟如下:(I)在不斷開變壓器中性點接地引線的前提下，采用可以開口的穿心式霍爾電流傳感器套裝在變壓器中性點接地引線上，來獲取流經(jīng)變壓器中性點接地引線的電流信號；(2)通過穿心式霍爾電流傳感器將變壓器中性點接地電流信號轉(zhuǎn)變?yōu)殡妷盒盘枺? 3 )將電壓信號通過濾波電路、調(diào)理電路和檔位切換電路處理后，送入控制器的模數(shù)轉(zhuǎn)換電路進行計算處理，得到數(shù)字化的變壓器中性點接地電流；(4)將步驟(3)中的數(shù)字信號在裝置的顯示屏上顯示出來，并與預(yù)先設(shè)定的變壓器中性點接地電流允許值進行比較，若大于允許值，顯示屏上同時顯示報警信號；(5)在步驟(4)的同時，將電流測量結(jié)果和時間保存到裝置的FLASH存儲器，便于后續(xù)分析變壓器直流偏磁狀況；(6)通過RS485總線把步驟(3)計算得到的實時數(shù)據(jù)或歷史數(shù)據(jù)上傳到后臺監(jiān)控計算機或綜合監(jiān)測單元或IED，計算機或IED通過通信協(xié)議對監(jiān)測裝置進行各種相關(guān)參數(shù)配置，以滿足不同類型變壓器的在線監(jiān)測需求。所述的測量流經(jīng)變壓器中性點接地引線直流電流的方法如下:
權(quán)利要求
1.變壓器直流偏磁在線監(jiān)測裝置，其特征在于: 穿心式霍爾電流傳感器(5)設(shè)置在裝置外殼(I)的外部，濾波電路、電壓信號調(diào)理電路、檔位切換電路以及實時時鐘系統(tǒng)、FLASH存儲系統(tǒng)和控制器系統(tǒng)設(shè)置在裝置外殼(I)內(nèi)的核心板(3)上；顯示屏(4)設(shè)置在裝置外殼(I)上，顯示屏和FLASH存儲系統(tǒng)連接至控制器系統(tǒng)； 其中穿心式霍爾電流傳感器通過電纜與裝置外殼(I)相連，再通過裝置外殼(I)與裝置外殼(I)內(nèi)部的檔位切換電路相連接，檔位切換電路再連接至濾波電路和電壓信號調(diào)理電路，然后與實時時鐘系統(tǒng)連接至控制器系統(tǒng)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的變壓器直流偏磁在線監(jiān)測裝置，其特征在于:所述的穿心式霍爾電流傳感器(5 )通過電纜與裝置外殼(I)上的航空插頭(2 )相連。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的變壓器直流偏磁在線監(jiān)測裝置，其特征在于:所述的控制器系統(tǒng)上還設(shè)有數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)。
4.根據(jù)權(quán)利要 求1所述的變壓器直流偏磁在線監(jiān)測裝置，其特征在于:所述的穿心式霍爾電流傳感器(5)為開口安裝形式。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的變壓器直流偏磁在線監(jiān)測裝置，其特征在于:所述的檔位切換電路的切換量程有三種，分別為IOOmA-1AUA-1OA和10A-50A。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的變壓器直流偏磁在線監(jiān)測裝置，其特征在于:所述的穿心式霍爾電流傳感器(5)是由傳感器開口緊固螺桿(6)對兩個半塊結(jié)構(gòu)的傳感器進行緊固連接。
7.變壓器直流偏磁在線監(jiān)測方法，其特征在于:不改變變壓器中性點接地方式的前提下，通過在線監(jiān)測變壓器中性點接地引線上流經(jīng)的電流，來反映流經(jīng)變壓器繞組的電流，進而反映變壓器的直流偏磁程度，具體步驟如下: (1)在不斷開變壓器中性點接地引線的前提下，采用可以開口的穿心式霍爾電流傳感器套裝在變壓器中性點接地引線上，來獲取流經(jīng)變壓器中性點接地引線的電流信號； (2)通過穿心式霍爾電流傳感器將變壓器中性點接地電流信號轉(zhuǎn)變?yōu)殡妷盒盘枺? (3)將電壓信號通過濾波電路、調(diào)理電路和檔位切換電路處理后，送入控制器的模數(shù)轉(zhuǎn)換電路進行計算處理，得到數(shù)字化的變壓器中性點接地電流； (4)將步驟(3)中的數(shù)字信號在裝置的顯示屏上顯示出來，并與預(yù)先設(shè)定的變壓器中性點接地電流允許值進行比較，若大于允許值，顯示屏上同時顯示報警信號； (5)在步驟(4)的同時，將電流測量結(jié)果和時間保存到裝置的FLASH存儲器，便于后續(xù)分析變壓器直流偏磁狀況； (6)通過RS485總線把步驟(3)計算得到的實時數(shù)據(jù)或歷史數(shù)據(jù)上傳到后臺監(jiān)控計算機或綜合監(jiān)測單元或IED，計算機或IED通過通信協(xié)議對監(jiān)測裝置進行各種相關(guān)參數(shù)配置，以滿足不同類型變壓器的在線監(jiān)測需求。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的變壓器直流偏磁在線監(jiān)測方法，其特征在于: 所述的測量流經(jīng)變壓器中性點接地弓I線直流電流的方法如下:1!' 二Ir ' K 其中，I1為變壓器中性點接地引線上的直流電流；K為穿心式霍爾電流傳感器內(nèi)置放大系數(shù)； R為穿心式霍爾電流傳感器內(nèi)置采樣電阻； U1為穿心式霍爾電流傳感器米樣輸出電壓信號。
K和R可以通過定制滿足不同類型變壓器的穿心式霍爾電流傳感器取不同的值，滿足多方面需要。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的變壓器直流偏磁在線監(jiān)測方法，其特征在于: 所述的得到數(shù)字化的變壓器中性點接地電流，具體實現(xiàn)方法如下:
10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的變壓器直流偏磁在線監(jiān)測方法，其特征在于:所述的檔位切換電路可以實現(xiàn)lOOmA-lA，IA-1OA和10A-50A。
全文摘要
本發(fā)明屬于變壓器在線監(jiān)測領(lǐng)域，涉及一種智能型變壓器直流偏磁在線監(jiān)測裝置及其監(jiān)測方法。本發(fā)明是由穿心式霍爾電流傳感器設(shè)置在裝置外殼的外部，濾波電路、電壓信號調(diào)理電路、檔位切換電路以及實時時鐘系統(tǒng)、FLASH存儲系統(tǒng)和控制器系統(tǒng)設(shè)置在裝置外殼內(nèi)的核心板上；顯示屏設(shè)置在裝置外殼上，顯示屏和FLASH存儲系統(tǒng)連接至控制器系統(tǒng)。本發(fā)明可以用于變壓器中性點接地電流的在線監(jiān)測，其中監(jiān)測裝置具有變壓器中性點接地電流數(shù)據(jù)實時監(jiān)測及超限報警功能，報警閾值可以由用戶自行定義，當出現(xiàn)異常情況時，裝置的顯示屏及遠方監(jiān)控的計算機均會發(fā)出報警信號，使工作人員能夠及時采取處理措施，避免變壓器故障的發(fā)生，保證電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運行。
文檔編號G01R19/25GK103197178SQ20131009322
公開日2013年7月10日 申請日期2013年3月21日 優(yōu)先權(quán)日2013年3月21日
發(fā)明者高強, 李平, 耿寶宏, 劉齊, 鐘丹田, 原峰, 潘豐厚, 代繼成, 王茂軍, 程大偉, 李艷丹 申請人:遼寧省電力有限公司電力科學(xué)研究院, 遼寧東科電力有限公司, 國家電網(wǎng)公司