[发明专利]一种基于铁芯接地电流的变压器状态监测系统及方法

说明书

本发明公开了一种基于铁芯接地电流的变压器状态监测系统及方法，系统包括变压器、穿心式互感器、采集装置和采集装置交流电源，分别采用独立的穿心式互感器连接变压器和采集装置交流电源，监测方法通过对铁芯接地电流基波幅值和相位、各次谐波幅值和相位的测量，识别变压器三相不平衡、过激磁、局部放电等运行状态。本发明的监测系统和方法克服了传统方式的不足，采用了精密的互感器、高速采样装置，配合精巧的算法，精确的获得被测模拟量的基波和各次谐波数值，无需外接其他设备信号，精确判断出变压器的异常状态，实施简便，为变压器系统的日常运行和维护工作提供了可靠的数据基础，提前发现事故隐患。

技术领域

本发明涉及电气设备状态监测技术领域，特别是涉及一种基于铁芯接地电流的变压器状态监测系统及方法。

背景技术

变压器铁芯是绝缘设计的一个重要部件，为保证变压器绝缘性能，变压器铁芯必须处于地电位，以稳定铁芯周边的电场分布。由于铁芯中有工频磁通，当铁芯发生两点接地时，接地回路包括的面积内往往有磁通铰链，这样就会形成环路电流，导致铁芯局部过热，进而引发绝缘油劣化、瓦斯告警等故障。

目前为监测铁芯的绝缘状态，110kV及以上电压等级变压器一般装设铁芯接地电流监测装置，采集接地电流的基波幅值。正常运行情况下铁芯接地电流一般小于30mA，国标规定接地电流大于100mA时需要消缺处理。常规铁芯接地电流监测装置分辨率为1mA左右，可满足绝缘监测的要求。随着技术水平的不断进步，高性能的DSP芯片和AD芯片应用于铁芯接地电流监测领域，被测电流的分辨率大幅提高。由于采用了窗函数截断技术，非整周波采样带来的误差基本被消除，在精准获得铁芯接地电流的频率后，通过补偿算法可以获得被测模拟量的精确数值，测量的分辨率可达到1uA级别，一些典型的变压器运行状态引发的铁芯接地电流细微变化可以被观测，并总结成判据推广应用。

因此，本领域技术人员需要提供一种基于铁芯接地电流的变压器状态监测的方法及系统，能够通过此方法和系统实现对变压器运行状态的识别。

发明内容

发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种基于铁芯接地电流的变压器状态监测系统及方法，能够通过对铁芯接地电流的分析和计算，判定变压器的运行状态，为变压器系统的日常运行和维护工作提供了可靠的数据基础，提前发现事故隐患。

技术方案：为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种基于铁芯接地电流的变压器状态监测系统，其特征在于：包括变压器、穿心式互感器、采集装置和采集装置交流电源，分别采用独立的穿心式互感器连接变压器和采集装置交流电源，穿心式互感器用于采集检测变压器的铁芯接地电流和采集装置交流电源，采集装置同步采集铁芯接地电流和采集装置交流电源。

一种基于铁芯接地电流的变压器状态监测系统方法，其特征在于：包括变压器、穿心式互感器、采集装置和采集装置交流电源，分别采用独立的穿心式互感器连接变压器和采集装置交流电源，穿心式互感器用于采集检测变压器的铁芯接地电流和采集装置交流电源，采集装置同步采集铁芯接地电流和采集装置交流电源，采集装置以交流电源作为参考向量，获得铁芯接地电流相对于交流电流的基波的幅值和相位、各次谐波的幅值和相位，通过对铁芯接地电流的基波和谐波的信息的识别，判断变压器的运行状态。

具体地，当铁芯接地电流的基波幅值增大时，3的整次倍谐波幅值接近于零、其余谐波的幅值和基波的幅值等比例增大时，判断变压器处于三相不平衡状态。

作为优选，根据变压器的低压侧负载性质设置3的整次倍谐波变化门槛，当基波和其余谐波均增大时，若3的整次倍谐波没有超过门槛，判断变压器处于三相不平衡状态。

具体地，当铁芯接地电流的基波幅值变化不超过10％，5次、7次谐波幅值增加、其余谐波的幅值增幅不超过5％时，判断变压器处于过激励状态。