變壓器鐵芯接地電流在線監(jiān)測(cè)設(shè)備的電流置空方法及裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及高電壓計(jì)量技術(shù)領(lǐng)域，具體是一種變壓器鐵芯接地電流在線監(jiān)測(cè)設(shè)備的電流置空方法及裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]變壓器鐵芯接地電流在線監(jiān)測(cè)設(shè)備，可實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)運(yùn)行中的變壓器鐵芯接地電流，及時(shí)預(yù)警鐵芯多點(diǎn)接地等異常工況，目前被廣泛使用。鐵芯接地電流在線監(jiān)測(cè)的基本原理是利用鉗形電流傳感器監(jiān)測(cè)鐵芯接地扁鋼中流過的電流，當(dāng)電流增大超過預(yù)警值時(shí)，發(fā)出警報(bào)信息，提示運(yùn)行人員進(jìn)一步排查隱患或故障。
[0003]按相關(guān)企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)(Q/GDW540.1-2010《變電設(shè)備在線監(jiān)測(cè)設(shè)備檢驗(yàn)規(guī)范》)和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)(DL/T 1433-2005《變壓器鐵芯接地電流測(cè)量裝置通用技術(shù)條件》)要求，鐵芯接地電流監(jiān)測(cè)裝置應(yīng)進(jìn)行定期的校準(zhǔn)，以判斷其監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)是否準(zhǔn)確有效。由于監(jiān)測(cè)裝置一旦裝用，難以停電拆裝送檢，因此，亟需有效的現(xiàn)場(chǎng)檢驗(yàn)方法和裝置。
[0004]目前，國內(nèi)有文獻(xiàn)報(bào)道對(duì)容性電流監(jiān)測(cè)裝置和避雷器泄露電流監(jiān)測(cè)裝置的現(xiàn)場(chǎng)檢驗(yàn)，其基本思想是注入一個(gè)可調(diào)的電流，根據(jù)監(jiān)測(cè)裝置對(duì)此電流的響應(yīng)，來進(jìn)行校準(zhǔn)和檢測(cè)。這種方法的準(zhǔn)確度較低，因?yàn)楸O(jiān)測(cè)裝置本身測(cè)量到的設(shè)備狀態(tài)量，與注入的電流之間存在相位差異，會(huì)干擾注入的信號(hào)。本申請(qǐng)的發(fā)明人經(jīng)過研究發(fā)現(xiàn):前述容性電流監(jiān)測(cè)裝置和避雷器泄露電流監(jiān)測(cè)裝置的現(xiàn)場(chǎng)校驗(yàn)技術(shù)，原理上也可移植到變壓器鐵芯接地電流在線監(jiān)測(cè)裝置的現(xiàn)場(chǎng)校準(zhǔn)中，但是，由于變壓器鐵芯接地電流很小，為毫安級(jí)，且含有豐富的諧波；對(duì)這樣微弱的混頻電流進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)校準(zhǔn)，監(jiān)測(cè)裝置本身測(cè)量到的電流量會(huì)大大影響校準(zhǔn)的準(zhǔn)確度。而目前尚無對(duì)鐵芯接地電流在線監(jiān)測(cè)設(shè)備現(xiàn)場(chǎng)校驗(yàn)的公開學(xué)術(shù)報(bào)道。本申請(qǐng)的發(fā)明人進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)一種可行的新思路是將運(yùn)行中的鐵芯接地電流監(jiān)測(cè)裝置原有的電流抵消置空，使其回歸到實(shí)驗(yàn)室校準(zhǔn)的“零電流”狀態(tài)，然后注入電流進(jìn)行校驗(yàn)。這種方法下，置空的效果將直接影響校準(zhǔn)過程的準(zhǔn)確度，置空后電流越接近于零，準(zhǔn)確度越高。本發(fā)明正是基于此，提出一種變壓器鐵芯接地電流在線監(jiān)測(cè)設(shè)備現(xiàn)場(chǎng)校驗(yàn)時(shí)的電流置空方法及
目.ο

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明提供一種變壓器鐵芯接地電流在線監(jiān)測(cè)設(shè)備的電流置空方法和裝置，可將運(yùn)行中的鐵芯接地電流監(jiān)測(cè)裝置原有的電流抵消置空，便于鐵芯接地電流監(jiān)測(cè)裝置校驗(yàn)時(shí)回歸到實(shí)驗(yàn)室校準(zhǔn)的“零電流”狀態(tài)，提高校準(zhǔn)過程的準(zhǔn)確度。
[0006]一種變壓器鐵芯接地電流在線監(jiān)測(cè)設(shè)備的電流置空裝置，包括鐵芯接地電流信號(hào)取樣調(diào)理模塊、信號(hào)諧波分離模塊、分離信號(hào)移相模塊、分離信號(hào)調(diào)幅及合成模塊、電流放大輸出模塊、信號(hào)頻率跟蹤模塊及反饋控制模塊，
[0007]所述鐵芯接地電流信號(hào)取樣調(diào)理模塊用于對(duì)現(xiàn)場(chǎng)鐵芯接地電流進(jìn)行取樣、I/V變換及放大后輸出取樣信號(hào)，其輸出端與所述信號(hào)諧波分離模塊的輸入端連接；
[0008]所述信號(hào)諧波分離模塊用于實(shí)現(xiàn)取樣信號(hào)的基波及3，5，7次諧波分量的分離得到分離信號(hào)，其第一輸出端與所述信號(hào)頻率跟蹤模塊的輸入端連接，用于將分離出的基波信號(hào)輸出給所述信號(hào)頻率跟蹤模塊，所述信號(hào)諧波分離模塊的第二輸出端與所述分離信號(hào)移相模塊的輸入端連接，用于輸出所述分離信號(hào)；
[0009]所述信號(hào)頻率跟蹤模塊用于實(shí)時(shí)跟蹤基波信號(hào)頻率，其輸出端與所述反饋控制模塊的輸入端連接；
[0010]所述反饋控制模塊用于根據(jù)所述信號(hào)頻率跟蹤模塊獲得的基波信號(hào)頻率自動(dòng)調(diào)節(jié)所述信號(hào)諧波分離模塊的參數(shù)，實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)頻率信號(hào)的分離，保證信號(hào)經(jīng)過信號(hào)諧波分離模塊時(shí)不產(chǎn)生相移；
[0011]所述分離信號(hào)移相模塊用于實(shí)現(xiàn)分離信號(hào)的相位調(diào)整，輸出調(diào)整相位后的分離信號(hào)，使調(diào)整后的各分量信號(hào)與原邊鐵芯接地電流各分量信號(hào)同相位，其輸出端與所述分離信號(hào)調(diào)幅及合成模塊的輸入端連接；
[0012]所述分離信號(hào)調(diào)幅及合成模塊用于實(shí)現(xiàn)調(diào)整相位后的分離信號(hào)的幅值調(diào)整及疊加，輸出合成信號(hào)，其輸出端與所述電流放大輸出模塊的輸入端連接；
[0013]所述電流放大輸出模塊用于實(shí)現(xiàn)所述合成信號(hào)的功率放大，并輸出電流基波及3，5，7次諧波幅值與原邊鐵芯接地電流中的基波及3，5，7次諧波幅值等幅值的電流信號(hào)，即所述與現(xiàn)場(chǎng)變壓器鐵芯接地電流同頻同相的鏡像電流，使得鐵芯接地電流在線監(jiān)測(cè)設(shè)備傳感器電流置空。
[0014]進(jìn)一步的，所述鐵芯接地電流信號(hào)取樣調(diào)理模塊包括由依次連接的高精度鉗形電流傳感器、I/V變換電路和運(yùn)算放大器，高精度鉗形電流傳感器用于對(duì)現(xiàn)場(chǎng)鐵芯接地電流進(jìn)行電流取樣，I/V變換電路用于將取樣電流信號(hào)變換為電壓信號(hào)，運(yùn)算放大器用于將電壓信號(hào)進(jìn)行放大后得到所述取樣信號(hào)。
[0015]一種變壓器鐵芯接地電流在線監(jiān)測(cè)設(shè)備的電流置空方法，包括如下步驟:
[0016]步驟一、采用鐵芯接地電流信號(hào)取樣調(diào)理模塊對(duì)現(xiàn)場(chǎng)鐵芯接地電流進(jìn)行取樣、I/V變換及放大后輸出取樣信號(hào)；
[0017]步驟二、所述取樣信號(hào)輸入到信號(hào)諧波分離模塊進(jìn)行基波及3，5，7次諧波信號(hào)的分離得到分離信號(hào)，通過信號(hào)頻率跟蹤模塊實(shí)時(shí)測(cè)量基波信號(hào)頻率，反饋控制模塊用閉環(huán)負(fù)反饋的方式根據(jù)基波信號(hào)頻率自動(dòng)調(diào)節(jié)所述信號(hào)諧波分離模塊的參數(shù)，實(shí)現(xiàn)信號(hào)諧波分離模塊中帶通濾波器的中心點(diǎn)頻率跟隨輸入電流信號(hào)頻率的變化，保證帶通濾波器的輸出信號(hào)與原合成信號(hào)的相應(yīng)分量之間沒有相位差；
[0018]步驟三、各分離信號(hào)輸入所述分離信號(hào)移相模塊，對(duì)分離信號(hào)進(jìn)行移位調(diào)整，使調(diào)整后的各分量信號(hào)與原邊鐵芯接地電流各分量信號(hào)同相位；
[0019]步驟四、將調(diào)相后的分離信號(hào)輸入所述分離信號(hào)調(diào)幅及合成模塊，分別對(duì)分離信號(hào)進(jìn)行幅值調(diào)整及疊加，將疊加后得到的合成信號(hào)輸入所述電流放大輸出模塊，實(shí)現(xiàn)電流放大輸出；
[0020]步驟五、將所述電流放大輸出模塊輸出的電流I。以反向穿心的方式注入到現(xiàn)場(chǎng)鐵芯接地電流在線監(jiān)測(cè)傳感器，以實(shí)現(xiàn)鐵芯接地電流在線監(jiān)測(cè)傳感器的基波及3，5，7次電流置空。
[0021]本發(fā)明的有益效果在于:
[0022]1、本發(fā)明基于諧波分離和移相，實(shí)現(xiàn)了鐵芯接地電流的跟蹤和抵消，為現(xiàn)場(chǎng)校驗(yàn)提供了電流置空的方法。
[0023]2、本發(fā)明解決了鐵芯接地電流在線監(jiān)測(cè)設(shè)備現(xiàn)場(chǎng)校驗(yàn)時(shí)，運(yùn)行中的鐵芯接地電流對(duì)校準(zhǔn)電流的干擾問題，提高了現(xiàn)場(chǎng)校驗(yàn)的準(zhǔn)確度。
[0024]3、本發(fā)明采用的信號(hào)取樣、抵消注入采用了完全電氣隔離的方式，不影響變壓器及在線監(jiān)測(cè)設(shè)備的運(yùn)行。
【附圖說明】
[0025]圖1是本發(fā)明變壓器鐵芯接地電流在線監(jiān)測(cè)設(shè)備的電流置空裝置的電路原理框圖；
[0026]圖2是本發(fā)明中信號(hào)諧波分離、移相和疊加的原理圖；
[0027]圖3是某500kV變電站鐵芯接地電流原始測(cè)量數(shù)據(jù)波形圖，其中CH1為原始測(cè)量電流波形，CH2為置空注入的抵消電流波形；
[0028]圖4是變壓器鐵芯接地電流在線監(jiān)測(cè)設(shè)備的傳感器置空后的電流波形圖。
[0029]圖中:1.1 一鐵芯接地電流信號(hào)取樣調(diào)理模塊，1.2—信號(hào)諧波分離模塊，1.3—分離信號(hào)移相模塊，1.4一分離信號(hào)調(diào)幅及合成模塊，1.5 —電流放大輸出模塊，1.6—信號(hào)頻率跟蹤模塊，1.7一反饋控制模塊。
【具體實(shí)施方式】
[0030]下面將結(jié)合本發(fā)明中的附圖，對(duì)本發(fā)明中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述。
[0031]如圖1所示，本發(fā)明提供一種變壓器鐵芯接地電流在線監(jiān)測(cè)設(shè)備的電流置空裝置，包括鐵芯接地電流信號(hào)取樣調(diào)理模塊1.1、信號(hào)諧波分離模塊1.2、分離信號(hào)移相模塊1.3、分離信號(hào)調(diào)幅及合成模塊1.4、電流放大輸出模塊1.5、信號(hào)頻率跟蹤模塊1.6及反饋控制模塊1.7。
[0032]所述鐵芯接地電流信號(hào)取樣調(diào)理模塊1.1用于對(duì)現(xiàn)場(chǎng)鐵芯接地電流進(jìn)行取樣、1/V變換及放大后輸出取樣信號(hào)，其輸出端與所述信號(hào)諧波分離模塊1.2的輸入端連接；
[0033]所述信號(hào)諧波分離模塊1.2用于實(shí)現(xiàn)取樣信號(hào)的基波及3，5，7次諧波分量的分離得到分離信號(hào)，其第一輸出端與所述信號(hào)頻率跟蹤模塊1.6的輸入端連接，用于將分離出的基波信號(hào)輸出給所述信號(hào)頻率跟蹤模塊1.6。
[0034]所述信號(hào)頻率跟蹤模塊1.6用于實(shí)時(shí)跟蹤基波信號(hào)頻率，其輸出端與所述反饋控制模塊1.7的輸入端連接；所述反饋控制模塊1.7用于根據(jù)所述信號(hào)頻率跟蹤模塊1.6獲得的基波信號(hào)頻率自動(dòng)調(diào)節(jié)所述信號(hào)諧波分離模塊1.2的參數(shù)(例如信號(hào)諧波分離模塊1.2中帶通濾波器的電阻值)，實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)頻率信號(hào)的分離，保證信號(hào)經(jīng)過信號(hào)諧波分離模塊1.2時(shí)不產(chǎn)生相移。
[0035]請(qǐng)結(jié)合參考圖2，所述信號(hào)諧波分離模塊1.2的第二輸出端與所述分離信號(hào)移相模塊1.3的輸入端連接，用于輸出所述分離信號(hào)；所述分離信號(hào)移相模塊1.3用于實(shí)現(xiàn)分離信號(hào)(即基波及3，5，7次諧波分量)的相位調(diào)整，使調(diào)整后的各分量信號(hào)與原邊鐵芯接地電流各分量信號(hào)同相位，輸出調(diào)整相位后的分離信號(hào)，其輸出端與所述分離信號(hào)調(diào)幅及合成模塊1.4的輸入端連接；所述分離信號(hào)調(diào)幅及合成模塊1.4用于實(shí)現(xiàn)調(diào)整相位后的分離信號(hào)的幅值調(diào)整及疊加，輸出合成信號(hào)，其輸出端與所述電流放大輸出模塊1.5的輸入端連接；
[0036]所述電流放大輸出模塊1.5用于實(shí)現(xiàn)所述合成信號(hào)的功率放大，并輸出電流基波及3，5，7次諧波幅值與原邊鐵芯接地電流中的基波及3，5，7次諧波幅值等幅值的電流信號(hào)10(即與現(xiàn)場(chǎng)變壓器鐵芯接地電流同頻同相的鏡像電流)。
[0037]所述鐵芯接地電流信號(hào)取樣調(diào)理模塊1.1可包括由依次連接的高精度鉗形電流傳感器、I/V變換電路和運(yùn)算放大器，首先采用高精度鉗形電流傳感器對(duì)現(xiàn)場(chǎng)鐵芯接地電流進(jìn)行電流取樣，然后通過I/V變換電路將