配電網變壓器低壓繞組變形在線監測裝置制造方法
【專利摘要】本實用新型涉及對配電網變壓器低壓繞組變形的監測，具體是一種配電網變壓器低壓繞組變形在線監測裝置。解決了現有離線檢測技術不能及時地監測變壓器繞組變形情況的問題。配電網變壓器低壓繞組變形在線監測裝置，包括工控機、脈沖信號發生器、電容分壓器、電流互感器、數據采集模塊；配電網變壓器低壓繞組變形在線監測方法，包括：a.檢測信號注入步驟；b.響應信號檢測步驟；c.數據采集步驟；d.分析判斷步驟。本實用新型硬件結構簡單，方法有效，工作可靠，實現了配電網變壓器低壓繞組變形的在線監測。
【專利說明】配電網變壓器低壓繞組變形在線監測裝置
【技術領域】
[0001] 本實用新型涉及對配電網變壓器低壓繞組變形的監測，具體是一種配電網變壓器 低壓繞組變形在線監測裝置。
【背景技術】
[0002] 智能電網是經濟和技術發展的必然結果，具體是指利用先進的技術提高電力系統 在能源轉換效率、電能利用率、供電質量和可靠性等方面的性能。智能電網的基礎是分布式 數據傳輸、計算和控制技術，以及多個供電單元之間數據和控制命令的有效傳輸技術。
[0003] 隨著我國智能電網概念的不斷深入，10kV配電網中的用戶對供電可靠性及電能質 量的要求越來越高。然而，10kV變壓器的安全、可靠、穩定運行又是實現這一目標的關鍵因 素，因此對10kV變壓器故障的及時發現及排除就顯得尤為重要。根據統計資料表明，約25 %的變壓器故障是由繞組變形引起的，因而對10kV變壓器繞組變形的監測也是實現我國智 能配網建設的重要組成部分。配電網的智能化是智能電網的核心部分，靈活可重構的配電 網絡拓撲結構和自動愈合功能是未來智能電網的基礎。在配網智能化框架下，用戶對供電 質量的要求更高，而10kV變壓器的故障運行會造成用戶電壓的不穩定、頻率偏差、諧波，甚 至是大面積停電事故的發生，所以對配電變壓器繞組變形的在線監測是非常有意義的。
[0004] 目前，變壓器繞組變形的分析方法可分為集中參數檢測法和網絡分析法。集中參 數檢測法包括變壓器繞組直流電阻測量、短路阻抗測量等。因為其測量的是變壓器的集中 參數，其靈敏度往往很低而不能及時發現繞組變形，而且受試驗設備沉重、試驗花費時間長 等因素影響，在現場使用中受到了一定的限制；網絡分析法包括低壓脈沖法和頻率響應分 析法，數字測量技術的高速發展大大提高了測量的精度和靈敏度，促進了網絡分析法的廣 泛運用。低壓脈沖法克服了短路阻抗法靈敏度低的缺點，但其采用的是時域脈沖分析技術， 測試過程中易受各種外界電磁干擾的影響，重復性較差，難以真正用于現場測試。頻率響應 分析法是在較寬的頻帶上測量變壓器繞組的傳遞函數，并分析繞組的頻率響應特性，判斷 繞組狀態的方法，因信噪比好、靈敏度高、測試重復性好、現場使用方便等優點被廣泛應用， 成為變壓器繞組變形現場試驗的主要方法。但上述變壓器繞組變形檢測方法大都是離線檢 測方法，不能及時地監測變壓器繞組的變形情況，無法滿足當前變壓器狀態監測的需要。 實用新型內容
[0005] 本實用新型為了解決現有離線檢測技術不能及時地監測變壓器繞組變形情況的 問題，提供了一種配電網變壓器低壓繞組變形在線監測裝置。
[0006] 本實用新型是采用如下技術方案實現的：配電網變壓器低壓繞組變形在線監測裝 置，包括工控機、脈沖信號發生器、電容分壓器、電流互感器、數據采集模塊；其中，
[0007] 所述脈沖信號發生器提供兩路相同的脈沖信號：一路檢測脈沖信號、一路基準脈 沖信號；
[0008] 所述電容分壓器與脈沖信號發生器的檢測脈沖信號輸出端連接，其低壓端連接在 配電網變壓器低壓繞組的低壓總線上，用于將脈沖信號發生器提供的檢測脈沖信號注入到 配電網變壓器的低壓繞組中；
[0009] 所述電流互感器安裝在配電網變壓器低壓繞組中性點的接地線上，用于檢測配電 網變壓器低壓繞組因檢測脈沖信號而產生的響應信號（中性點的電流信號）；
[0010] 所述數據采集模塊由信號調理電路、數據采集卡構成，數據采集卡的輸入端與信 號調理電路的輸出端連接，信號調理電路的信號輸入端與脈沖信號發生器的檢測脈沖信號 輸出端及電流互感器的輸出端連接；數據采集模塊采集脈沖信號發生器提供的基準脈沖信 號、電流互感器檢測到的響應信號，并傳輸給工控機；其中，信號調理電路用于將基準脈沖 信號和響應信號無畸變地傳輸到數據采集卡；
[0011] 所述工控機與數據采集卡的輸出端連接，對由數據采集卡獲得的電壓、電流信號 進行數據處理與分析，得到變壓器低壓繞組的頻率響應特征曲線，并與工控機中預先存儲 的變壓器低壓繞組的原始頻率響應特征曲線進行比較，進而判別變壓器低壓繞組是否發生 變形以及繞組變形的程度。其中，數據采集卡通過總線插槽與工控機連接。
[0012] 所述在線監測裝置還設置有過電壓保護器，且過電壓保護器與脈沖信號發生器并 聯連接；這樣，能夠可靠地把端口電壓限制110V (峰值）以內，防止過電壓對設備造成侵擾， 防止危害設備操作人員的安全，起到保護作用。
[0013] 配電網變壓器低壓繞組變形在線監測方法，采用如下步驟實現：
[0014] a.檢測信號注入步驟，采用脈沖信號發生器產生兩路相同的脈沖信號(例如：峰 值20 V、脈寬10 μ的脈沖信號）:一路為檢測脈沖信號、一路為基準脈沖信號；通過電容分 壓器的低壓端將檢測脈沖信號注入到配電網變壓器的低壓繞組中；其中，電容分壓器包括 高壓臂和低壓臂，高壓臂內的高壓電容和低壓臂內的低壓電容串聯，將峰值20V的脈沖電 壓分壓至5V以下，以便數據采集卡進行數據采集；
[0015] b.響應信號檢測步驟，采用電流互感器在配電網變壓器低壓繞組中性點的接地線 上檢測配電網變壓器低壓繞組因檢測脈沖信號而產生的響應信號；
[0016] c.數據采集步驟，采用信號調理電路和數據采集卡采集脈沖信號發生器提供的基 準脈沖信號、電流互感器檢測到的響應信號，并傳輸給工控機；
[0017] d.分析判斷步驟，工控機對由數據采集步驟獲得的電壓、電流信號進行數據處理 與分析(可以采用快速傅里葉變換實現)，得到變壓器低壓繞組的頻率響應特征曲線，并與 預先存儲的變壓器低壓繞組的原始頻率響應特征曲線進行比較，進而判別變壓器低壓繞組 是否發生變形以及繞組變形的程度，并最終顯示、保存判斷結果，甚至給出變壓器維護建 議。
[0018] 與現有技術相比，本實用新型解決了配電網變壓器低壓繞組變形的在線監測問 題，并能夠在線監測變壓器繞組的變形情況，為電力系統的事故原因分析提供可靠數據；而 且所述裝置所用設備的安裝不需要改動變壓器一次接線，也不需要在現場與控制室之間進 行信號傳輸，不僅造價低，而且避免了數據傳輸過程中產生的衰減與變形以及電磁兼容問 題；并能夠長期在線運行、實時采樣，能夠捕捉、存儲變壓器繞組變形數據，通過對變壓器頻 率響應特性曲線的分析，為電力系統的設備事故原因分析提供數據。
[0019] 本實用新型硬件結構簡單，方法有效，工作可靠，實現了配電網變壓器低壓繞組變 形的在線監測。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0020] 圖1為本實用新型所述裝置具體使用時的一種配置圖。
【具體實施方式】
[0021] 如圖1所示，配電網變壓器低壓繞組變形在線監測裝置，包括工控機、脈沖信號發 生器、電容分壓器、電流互感器、數據采集模塊；其中，
[0022] 所述脈沖信號發生器提供兩路相同的脈沖信號：一路檢測脈沖信號、一路基準脈 沖信號；
[0023] 所述電容分壓器與脈沖信號發生器的檢測脈沖信號輸出端連接，其低壓端連接在 配電網變壓器低壓繞組的低壓總線上，用于將脈沖信號發生器提供的檢測脈沖信號注入到 配電網變壓器的低壓繞組中；
[0024] 所述電流互感器安裝在配電網變壓器低壓繞組中性點的接地線上，用于檢測配電 網變壓器低壓繞組因檢測脈沖信號而產生的響應信號；
[0025] 所述數據采集模塊由信號調理電路、數據采集卡構成，數據采集卡的輸入端與信 號調理電路的輸出端連接，信號調理電路的信號輸入端與脈沖信號發生器的檢測脈沖信號 輸出端及電流互感器的輸出端連接；數據采集模塊采集脈沖信號發生器提供的基準脈沖信 號、電流互感器檢測到的響應信號，并傳輸給工控機；
[0026] 所述工控機與數據采集卡的輸出端連接，對由數據采集卡獲得的電壓、電流信號 進行數據處理與分析，得到變壓器低壓繞組的頻率響應特征曲線，并與工控機中預先存儲 的變壓器低壓繞組的原始頻率響應特征曲線進行比較，進而判別變壓器低壓繞組是否發生 變形以及繞組變形的程度。
[0027] 所述在線監測裝置還設置有過電壓保護器SU，且過電壓保護器SU與脈沖信號發 生器并聯連接；這樣，能夠可靠地把端口電壓限制110V (峰值）以內，防止過電壓對設備造 成損害，保護工作人員的安全。
[0028] 配電網變壓器低壓繞組變形在線監測方法，采用如下步驟實現：
[0029] a.檢測信號注入步驟，采用脈沖信號發生器產生兩路相同的脈沖信號(例如：峰 值20 V、脈寬10 Μ的脈沖信號）:一路為檢測脈沖信號、一路為基準脈沖信號；通過電容分 壓器的低壓端將檢測脈沖信號注入到配電網變壓器的低壓繞組中；
[0030] b.響應信號檢測步驟，采用電流互感器在配電網變壓器低壓繞組中性點的接地線 上檢測配電網變壓器低壓繞組因檢測脈沖信號而產生的響應信號；
[0031] c.數據采集步驟，采用信號調理電路和數據采集卡采集脈沖信號發生器提供的基 準脈沖信號、電流互感器檢測到的響應信號，并傳輸給工控機；
[0032] d.分析判斷步驟，工控機對由數據采集步驟獲得的電壓、電流信號進行數據處理 與分析，得到變壓器低壓繞組的頻率響應特征曲線，并與預先存儲的變壓器低壓繞組的原 始頻率響應特征曲線進行比較，進而判別變壓器低壓繞組是否發生變形以及繞組變形的程 度，并最終顯示、保存判斷結果，甚至給出變壓器維護建議。
【權利要求】
1. 一種配電網變壓器低壓繞組變形在線監測裝置，包括工控機、脈沖信號發生器、電容 分壓器、電流互感器、數據采集模塊；其中， 所述電容分壓器與脈沖信號發生器的檢測脈沖信號輸出端連接，其低壓端連接在配電 網變壓器低壓繞組的低壓總線上，用于將脈沖信號發生器提供的檢測脈沖信號注入到配電 網變壓器的低壓繞組中； 所述電流互感器安裝在配電網變壓器低壓繞組中性點的接地線上，用于檢測配電網變 壓器低壓繞組因檢測脈沖信號而產生的響應信號； 所述數據采集模塊由信號調理電路、數據采集卡構成，數據采集卡的輸入端與信號調 理電路的輸出端連接，信號調理電路的信號輸入端與脈沖信號發生器的檢測脈沖信號輸出 端及電流互感器的輸出端連接； 所述工控機與數據采集卡的輸出端連接。
2. 根據權利要求1所述的配電網變壓器低壓繞組變形在線監測裝置還設置有過電壓 保護器，且過電壓保護器與脈沖信號發生器并聯連接。
【文檔編號】G01B7/16GK203848796SQ201320783360
【公開日】2014年9月24日 申請日期:2013年12月4日 優先權日:2013年12月4日
【發明者】楊海生, 劉玲, 史承杰, 雷麗萍 申請人:國家電網公司, 山西省電力公司晉中供電分公司
專業數控銑床產品供應商
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