[发明专利]电力变压器铁心接地电流全息在线监测装置及方法

说明书

技术领域

本发明属于电力设备在线监测领域，特别涉及变压器铁心接地电流在线监测与异常检测、诊断及报警。

背景技术

电力变压器的可靠性直接关系到电力系统的安全与稳定，高电压大容量变压器一旦发生事故，会造成大面积停电，而且维修费用高、周期长，经济损失巨大。

正常条件下变压器铁心分别通过引线单点接地，接地电流很小，一般为毫安级工频电流。当出现多点接地故障时，接地电流会明显上升，使铁心发热，危及变压器安全运行。按照DLT573-2010电力变压器检修导则要求，当铁心的接地电流达到或超过100mA的时候，就必须采取相应措施进行处理，因此很多电力变压器安装了铁心接地电流在线监测系统，检测多点接地故障。

在现有技术中，如专利申请号为CN 201010297146.9申请公告号为CN 102004182A的发明专利公开了一种变压器铁心接地电流在线监测系统及其实现方法，该系统对采集到的信号采用傅里叶变换（FFT）算法进行分析计算，得到接地电流信号中的工频信号有效值和各次谐波有效值，并以此为依据来确定变压器铁心有没有出现多点接地。此系统只计算了接地电流中的工频成分和各次谐波成分，并不能采集并提取接地电流信号中的高频脉冲信号，无法关联变压器的运行状态、运行工况、运行环境及与其相连设备的运行状态、操作事件、异常事件进行关联分析，不能全面的检测与诊断主变的健康状况。

本项目发明人通过理论分析与应用实践发现变压器铁心接地电流中汇集了丰富的信息。除了铁心多点接地故障外，其它一些故障（如铁心紧固件松动、磁路过饱和）也会导致铁心接地电流发生异常变化。另外，局部放电、发电机启励或断路器操作（闭合或断开）或隔离刀闸操作（闭合或断开）所产生的瞬时电磁冲击、大气雷电等高频信号也会耦合到铁心接地电流中。这些信息对检测和诊断变压器故障、评估变压器健康状况具有重要的参考价值。但目前还未见监测与分析这些信息的技术方案。

发明内容

本发明的目的在于避免现有电力变压器铁心接地电流在线监测系统中存在的不足而提供一种电力变压器铁心接地电流全息在线监测装置及方法，为全面、准确、实时捕获并分析变压器铁心接地电流中所蕴含的各种信息，检测与诊断变压器铁心多点接地、磁路过饱和、紧固件松动等故障提供技术方案。并为检测变压器（特别是低压绕组和铁心中）局部放电以及与变压器相连设备（断路器、隔离刀闸、发电机）的异常操作提供一种新的技术手段。

本发明的目的是通过如下技术方案来实现的：

本发明提供一种电力变压器铁心接地电流全息在线监测装置及方法，由安装在变压器铁心接地引线上的变压器铁心接地电流全息传感与抗干扰信号转换器、量程分段回环控制高分辨率采样信号适配器和开放式高速全息采集与全息分析装置及其多功能通信接口组成，对铁心接地电流进行全息传感、全息采样、全息关联和全息分析，及时、可靠的检测出变压器异常或故障，实现电力变压器铁心接地电流的全息在线监测。

所述全息传感：通过满量程为0.5mA~10A（有效值）、响应频带为10Hz~200KHz的电流互感器对变压器铁心接地电流进行非接触式传感，拾取全部信息。并经与电流互感器一体化的抗干扰信号转换器，将信号高保真转化为4mA~20mA(分别对应于10A时的低峰和高峰)信号，提高信号的抗干扰能力。

所述全息采样：采用分辨率为12bits、采样率达每秒1兆的模拟量到数字量转换器进行连续不间断信号采样，保证采集到接地电流信号中的传感器频带范围内的全部瞬时与稳态信息。同时，量程分段回环控制高分辨率采样信号适配器将满量程分为两档：[0.5mA，110mA]和[90mA，10A]，保证接地电流在[0.5mA，110mA]范围内时，采样分辨率能达到0.1mA。两档间的切换由全息采集与全息分析装置根据采集到的数值通过一位数字输出（DO）信号进行控制：系统启动时DO=0，即在[0.5mA，110mA]档，如果在该档测量到接地电流有效值高达110mA，全息采集与全息分析装置让DO=1，切换到[90mA，10A]档，如果在该档测量到接地电流有效值低至90mA，全息采集与全息分析装置让DO=0，切换到[0.5mA，110mA]档。

所述全息关联：全息采集与全息分析装置通过多功能通讯接口与电站通讯网络上的有关数值化装置相连，获取变压器的运行状态、运行工况、运行环境信息及与变压器相连设备的运行状态、操作事件、异常事件信息，并采用时间同步、工况同步、事件同步的方法，将各方面的信息关联起来（即全息关联），以提高故障检测准确性和故障诊断定位水平。