變壓器套管絕緣在線監(jiān)測系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種變壓器套管絕緣在線監(jiān)測系統(tǒng)，主要由監(jiān)控前端系統(tǒng)、監(jiān)控主機、服務器和遠程監(jiān)控中心構成，監(jiān)控前端系統(tǒng)采集和處理變壓器套管運行狀況信息并發(fā)送到監(jiān)控主機，再由監(jiān)控主機將通過服務器發(fā)送到遠程監(jiān)控中心。監(jiān)控前端系統(tǒng)由采集變壓器套管的電流信號的電流傳感器、電流放大電路、采樣調理裝置、A/D轉換器以及DSP主控器順次級聯(lián)組成；本實用新型在采集變壓器套管泄露電流的同時，兼顧考慮環(huán)境溫濕度影響，并將監(jiān)測前端系統(tǒng)均置于金屬屏蔽箱內，具有實時在線監(jiān)測、抗干擾能力好、數(shù)據(jù)采集準確性高等特點。
【專利說明】變壓器套管絕緣在線監(jiān)測系統(tǒng)
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及器材絕緣狀態(tài)檢測領域，具體是指電力變壓器套管絕緣在線監(jiān)測系統(tǒng)。
【背景技術】
[0002]高壓電氣設備是電力系統(tǒng)的重要組成部分，高壓電氣設備的安全運行是影響電力系統(tǒng)安全、穩(wěn)定和經(jīng)濟運行的主要因素之一。變壓器套管是十分重要的輸變電設備之一，因為各類套管絕緣損壞導致的大面積停電會對整個國民經(jīng)濟造成巨大的損失，影響整個電網(wǎng)的安全運行以及電站工作人員的安全。所以變壓器運行中套管的絕緣狀況對電力系統(tǒng)的安全運行至關重要，要求電力系統(tǒng)工作人員必須加強電氣設備絕緣的檢測與診斷，及時發(fā)現(xiàn)隱患以確保電力設備和人身安全。
[0003]近年來隨著電壓等級的不斷提高，設備容量的增大，傳統(tǒng)的離線預防性試驗的方法已經(jīng)難以滿足現(xiàn)代大型電力系統(tǒng)安全運行的實際需要，很難真實的反映各類套管在運行條件下的絕緣狀況，由于預防性的試驗是按固定的周期進行的，不能及時發(fā)現(xiàn)、及時跟蹤、及時檢修，不能滿足實時監(jiān)測的要求，具有極大的局限性，因此以狀態(tài)檢修代替定期檢修已經(jīng)成為電力系統(tǒng)設備檢修的必然趨勢，它可以避免和減少因絕緣故障引起的設備損壞和非計劃停電，而狀態(tài)維修的依據(jù)就是在線監(jiān)測技術。
實用新型內容
[0004]本實用新型的目的在于提供一種能實時在線監(jiān)測變壓器套管泄漏電流的變壓器套管絕緣在線監(jiān)測系統(tǒng)。
[0005]本新型通過以下技術方案加以實現(xiàn):一種變壓器套管絕緣在線監(jiān)測系統(tǒng)，主要由監(jiān)控前端系統(tǒng)、監(jiān)控主機、服務器和遠程監(jiān)控中心構成，監(jiān)控前端系統(tǒng)采集的變壓器套管的運行狀況信號發(fā)送到監(jiān)控主機，監(jiān)控主機再將該運行狀況信號通過服務器發(fā)送到遠程監(jiān)控中心；上述監(jiān)控前端系統(tǒng)包括:電流傳感器、電流放大電路、采樣調理裝置、A/D轉換器以及DSP主控器順次級聯(lián)，溫濕度采集裝置與DSP主控器連接；電流傳感器采集變壓器套管的電流信號，溫濕度采集裝置采集變壓器套管附近環(huán)境的溫濕度變化信號。
[0006]還具有電壓傳感器和電壓放大電路，電壓傳感器采集的變壓器套管的電壓信號經(jīng)電壓放大電路放大后輸出至采樣調理裝置。
[0007]所述DSP主控器選用TMS320F28335浮點DSP主控器。
[0008]所述電流傳感器采用單匝穿芯式無源電流傳感器。
[0009]所述電流放大電路采用精密運算放大器0P27組成。
[0010]所述A/D轉換器選用AD7656。
[0011]所述DSP主控器與監(jiān)控主機之間采用雙屏蔽帶鎧裝的電纜連接，通過RS485進行通訊。
[0012]所述電壓傳感器、電壓放大電路、電流傳感器、電流放大電路、采樣調理裝置、A/D轉換器、DSP主控器和溫濕度采集裝置均放入有電磁屏蔽效果的金屬屏蔽箱中。
[0013]本實用新型與現(xiàn)有技術相比，具有的有益效果為:
[0014](I)針對監(jiān)測現(xiàn)場可能條件惡劣，對變壓器套管的運行狀況(包括電流、電壓信號)采取實時在線監(jiān)測，減少了電力工作人員的工作強度。
[0015](2)采用RS485總線方式實現(xiàn)分布式采樣，就地完成信號采樣、處理，從而避免了遠距離傳輸導致信號衰減，系統(tǒng)擴展靈活，能方便的掛接新的檢測單元。
[0016](3)通過采集變壓器套管的電壓及泄漏電流，同時采集變壓器套管所處環(huán)境的溫度、濕度信息有利于對變壓器套管的絕緣性能作出更準確的判斷。
[0017](4)整個監(jiān)測前端系統(tǒng)均置于金屬屏蔽箱內，增強了對外部強大電磁場的抗干擾作用，有利于數(shù)據(jù)采集的準確性。
[0018]本新型通過在線監(jiān)測變壓器套管的泄漏電流和泄漏電壓，同時考慮環(huán)境的溫濕度的影響，并根據(jù)其變化趨勢來檢測變壓器套管的運行參數(shù)，確定設備絕緣實時狀況。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0019]圖1為檢測系統(tǒng)結構框圖。
[0020]圖2為電流傳感器接線圖。
【具體實施方式】
[0021]圖1示出，本變壓器套管絕緣在線監(jiān)測系統(tǒng)主要由監(jiān)控前端系統(tǒng)、監(jiān)控主機、服務器和遠程監(jiān)控中心構成，監(jiān)控前端系統(tǒng)采集和處理變壓器套管運行狀況信息(指信號)由電壓傳感器和電流傳感器采集的變壓器套管的電壓、電流信號，并發(fā)送到監(jiān)控主機，監(jiān)控主機對該運行狀態(tài)信息進行實時顯示(顯示器與監(jiān)控主機連接)并將運行狀況信息通過服務器發(fā)送到遠程監(jiān)控中心。
[0022]所述的監(jiān)控前端系統(tǒng)由電壓傳感器、電壓放大電路、電流傳感器、電流放大電路、采樣調理裝置、A/D轉換器、DSP主控器和溫濕度采集裝置構成，電壓傳感器和電流傳感器測得變壓器套管電壓電流信息，分別經(jīng)過放大后傳送到采樣調理裝置(現(xiàn)有技術)和A/D轉換器進行處理之后輸入到DSP主控器，溫濕度采集裝置采集變壓器套管附近環(huán)境的溫濕度變化信息，將信息輸入到DSP主控器，DSP主控器通過RS485將信息傳送到監(jiān)控主機。
[0023]由于傳感器的溫濕度穩(wěn)定性對在線監(jiān)測影響較大，隨著外部溫度的改變，傳感器的輸出信號與輸入信號之間的相角差也會輕微變化，雖然這個相角差的變化量較小，但對介質損耗因數(shù)測量也不能忽略，長期濕度過高也會導致絕緣受潮從而使介質損耗因數(shù)出現(xiàn)變化。因而在線測量的結果必須同時考慮測量時的溫濕度環(huán)境變化。因此系統(tǒng)中在監(jiān)控前端系統(tǒng)中安裝溫濕度傳感器用以監(jiān)控系統(tǒng)溫濕度變化，上位機可通過對被測設備的監(jiān)測數(shù)據(jù)隨溫濕度變化的趨勢進行分析，判斷外界溫濕度的變化是否對設備絕緣性存在影響。
[0024]所述DSP 主控器選用 TMS320F28335 浮點 DSP 主控器。TMS320F28335 具有 150MHz的高速處理能力，具備32位浮點處理單元，6個DMA通道支持ADC、McBSP和EMIF，有多達18路的PWM輸出，其中有6路為TI特有的更高精度的PWM輸出(HRPWM)，12位16通道ADC。
[0025]所述電流傳感器采用單匝穿芯式無源電流傳感器。采用無源結構，工作穩(wěn)定可靠，不會對一次設備帶來隱患。傳感器本身為金屬封閉外殼，并放置于一個防屏蔽的端子箱中，安裝在變壓器套管附近，能夠很好地防雨、防潮和防震，抗外部干擾性能好。
[0026]所述電流放大電路選用精密運算放大器0P27設計前置放大系統(tǒng)。由于電流信號取自變壓器套管末屏接地線，經(jīng)電流傳感器變換后信號很微弱，且其中含有大量的工頻、靜電及電磁耦合等共模干擾，必須經(jīng)過一定倍數(shù)的精確放大，才能滿足測量系統(tǒng)對電流信號的要求。因此放大電路應當有高的輸入阻抗，以減少導通電阻的影響。0P27兼有0P07的低失調電壓和漂移特性與高速、低噪聲等特性，是一種通用性很強的運算放大器。
[0027]所述A/D轉換器選用AD7656J/D轉換器是整個監(jiān)測系統(tǒng)的重要組成部分，它將前端采集到的模擬信號轉化為數(shù)字信號，為DSP進行數(shù)字信號處理提供數(shù)據(jù)A/D轉換的精度直接關系到整個監(jiān)測系統(tǒng)的測量準確度。AD7656是高集成度、6通道、16bit逐次逼近(SAR)型ADC，它具有最大4 LSBS INL和每通道達250kSPS的采樣率，并且在片內包含一個2.5V內部基準電壓源和基準緩沖器。
[0028]所述RS485進行通訊時，采用雙屏蔽帶鎧裝的定制電纜，電纜一端接地處理。所述電壓傳感器、電壓放大電路、電流傳感器、電流放大電路、采樣調理裝置、A/D轉換器、DSP主控器和溫濕度采集裝置均放入有良好電磁屏蔽效果的金屬屏蔽箱中。
[0029]實施例1:
[0030]如圖1所示，本實用新型為了克服現(xiàn)有技術缺陷，通過在線監(jiān)測變壓器套管的介質損耗因數(shù)等參數(shù)，確定變壓器套管的運行狀態(tài)，實現(xiàn)實時監(jiān)控。
[0031]一種變壓器套管絕緣在線監(jiān)測系統(tǒng)，主要由監(jiān)控前端系統(tǒng)、監(jiān)控主機、服務器和遠程監(jiān)控中心構成，監(jiān)控前端采集和處理變壓器套管運行狀況信息并發(fā)送到監(jiān)控主機，監(jiān)控主機對各個被監(jiān)測單元的運行狀態(tài)進行實時顯示并將運行狀況通過服務器發(fā)送到遠程監(jiān)控中心。
[0032]實施例2:
[0033]本實施例在實施例1的基礎上，公開了一種變壓器套管絕緣在線監(jiān)測系統(tǒng)的優(yōu)選結構，所述的監(jiān)控前端系統(tǒng)由電壓傳感器、電流傳感器、電流放大電路、采樣調理裝置、A/D轉換器、DSP主控器和溫濕度采集裝置構成，電壓傳感器和電流傳感器測得變壓器套管電壓電流信息，經(jīng)過放大傳送到信息采樣調理裝置和A/D轉換器進行處理之后輸入到DSP主控器，溫濕度采集裝置(包括溫度傳感器、濕度傳感器等，為現(xiàn)有技術)采集監(jiān)控前端系統(tǒng)的溫濕度變化信息，將信息輸入到DSP主控器，DSP主控器通過RS485將信息傳送到監(jiān)控主機。
[0034]由于傳感器的溫濕度穩(wěn)定性對在線監(jiān)測影響較大，隨著外部溫度的改變，傳感器的輸出信號與輸入信號之間的相角差也會輕微變化，雖然這個相角差的變化量較小，但對介質損耗因數(shù)測量也不能忽略，長期濕度過高也會導致絕緣受潮從而使介質損耗因數(shù)出現(xiàn)變化。因而在線測量的結果必須同時考慮測量時的溫濕度環(huán)境變化。因此系統(tǒng)中在監(jiān)控前端系統(tǒng)中安裝溫濕度傳感器用以監(jiān)控系統(tǒng)溫濕度變化，上位機可通過對被測設備的監(jiān)測數(shù)據(jù)隨溫濕度變化的趨勢進行分析，判斷外界溫濕度的變化是否對設備絕緣性存在影響。
[0035]所述DSP 主控器選用 TMS320F28335 浮點 DSP 主控器。TMS320F28335 具有 150MHz的高速處理能力，具備32位浮點處理單元，6個DMA通道支持ADC、McBSP和EMIF，有多達18路的PWM輸出，其中有6路為TI特有的更高精度的PWM輸出(HRPWM)，12位16通道ADC。
[0036]所述電流傳感器采用單匝穿芯式無源電流傳感器。采用無源結構，工作穩(wěn)定可靠，不會對一次設備帶來隱患。傳感器本身為金屬封閉外殼，并放置于一個防屏蔽的端子箱中，安裝在變壓器套管附近，能夠很好地防雨、防潮和防震，抗外部干擾性能好。
[0037]所述電流放大電路選用精密運算放大器0P27設計前置放大系統(tǒng)。由于電流信號取自變壓器套管末屏接地線，經(jīng)電流傳感器變換后信號很微弱，且其中含有大量的工頻、靜電及電磁耦合等共模干擾，必須經(jīng)過一定倍數(shù)的精確放大，才能滿足測量系統(tǒng)對電流信號的要求。因此放大電路應當有高的輸入阻抗，以減少導通電阻的影響。0P27兼有0P07的低失調電壓和漂移特性與高速、低噪聲等特性，是一種通用性很強的運算放大器。
[0038]所述A/D轉換器選用AD7656J/D轉換器是整個監(jiān)測系統(tǒng)的重要組成部分，它將前端采集到的模擬信號轉化為數(shù)字信號，為DSP進行數(shù)字信號處理提供數(shù)據(jù)A/D轉換的精度直接關系到整個監(jiān)測系統(tǒng)的測量準確度。AD7656是高集成度、6通道、16bit逐次逼近(SAR)型ADC，它具有最大4 LSBS INL和每通道達250kSPS的采樣率，并且在片內包含一個2.5V內部基準電壓源和基準緩沖器。
[0039]所述RS485進行通訊時，采用雙屏蔽帶鎧裝的定制電纜，電纜一端接地處理，從而消除磁場的感應耦合產(chǎn)生的干擾，同時將屏蔽層也單點接地，將屏蔽層上的干擾信號泄放到大地。所述電壓傳感器、電壓放大電路、電流傳感器、電流放大電路、采樣調理裝置、A/D轉換器、DSP主控器和溫濕度采集裝置均放入有良好電磁屏蔽效果的金屬屏蔽箱中，用金屬外殼屏蔽外部強大的電磁場，抑制差模信號的干擾。
[0040]圖2示出的是電流傳感器的一個實例，本裝置的電流傳感器及電壓傳感器可在現(xiàn)有型號的電流、電壓傳感器中選用，并不局限于圖2所示。
[0041]以上所述，僅是本實用新型的較佳實施例，并非對本實用新型做任何形式上的限制，凡是依據(jù)本實用新型的技術實質對以上實施例所作的任何簡單修改、等同變化，均落入本實用新型的保護范圍之內。
【權利要求】
1.一種變壓器套管絕緣在線監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于:主要由監(jiān)控前端系統(tǒng)、監(jiān)控主機、服務器和遠程監(jiān)控中心構成，監(jiān)控前端系統(tǒng)采集的變壓器套管的運行狀況信號發(fā)送到監(jiān)控主機，監(jiān)控主機再將該運行狀況信號通過服務器發(fā)送到遠程監(jiān)控中心； 上述的監(jiān)控前端系統(tǒng)包括:電流傳感器、電流放大電路、采樣調理裝置、A/D轉換器以及DSP主控器順次級聯(lián)，溫濕度采集裝置與DSP主控器連接；電流傳感器采集變壓器套管的電流信號，溫濕度采集裝置采集變壓器套管附近環(huán)境的溫濕度變化信號。
2.根據(jù)權利要求1所述的變壓器套管絕緣在線監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于，還具有電壓傳感器和電壓放大電路，電壓傳感器采集的變壓器套管的電壓信號經(jīng)電壓放大電路放大后輸出至采樣調理裝置。
3.根據(jù)權利要求2所述的變壓器套管絕緣在線監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于:所述DSP主控器選用TMS320F28335浮點DSP主控器。
4.根據(jù)權利要求2所述的變壓器套管絕緣在線監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于:所述電流傳感器采用單匝穿芯式無源電流傳感器。
5.根據(jù)權利要求2所述的變壓器套管絕緣在線監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于:所述電流放大電路采用精密運算放大器0P27組成。
6.根據(jù)權利要求2所述的變壓器套管絕緣在線監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于:所述A/D轉換器選用AD7656。
7.根據(jù)權利要求2所述的變壓器套管絕緣在線監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于:所述DSP主控器與監(jiān)控主機之間采用雙屏蔽帶鎧裝的電纜連接，通過RS485進行通訊。
8.根據(jù)權利要求2所述的變壓器套管絕緣在線監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于:所述電壓傳感器、電壓放大電路、電流傳感器、電流放大電路、采樣調理裝置、A/D轉換器、DSP主控器和溫濕度采集裝置均放入有電磁屏蔽效果的金屬屏蔽箱中。
【文檔編號】G01R19/25GK203688701SQ201420034403
【公開日】2014年7月2日 申請日期:2014年1月20日 優(yōu)先權日:2014年1月20日
【發(fā)明者】劉章超, 劉東旭, 詹正華, 陳乾禮, 朱勝昔 申請人:國家電網(wǎng)公司, 國網(wǎng)四川省電力公司成都供電公司