CN208588789U - 配网变压器匝间短路故障在线监测*** - Google Patents
配网变压器匝间短路故障在线监测*** Download PDFInfo
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Abstract
配网变压器匝间短路故障在线监测***，包括：用于采用变压器原/副边电压信号的电压互感器PT，用于采用变压器原/副边电流信号的电流互感器CT；所述电压互感器PT、电流互感器CT连接信号处理与转换模块，信号处理与转换模块连接GPRS发送单元，GPRS发送单元与GPRS接收单元通讯连接；所述GPRS接收单元连接核心控制模块，所述核心控制模块分别连接GSM模块、上位机。本实用新型一种配网变压器匝间短路故障在线监测***，通过实时监测变压器两端口输入及输出量，监测特征量包括一次侧及二次侧的实时电压、电流，并通过高精度电能表测量出变压器输出及输入电能总量；电压及电流的测量可以直接利用站内计量PT及CT数据，通过控制核心模块分析处理计算出变压器电能损耗数值。
Description
技术领域
本实用新型涉及配网变压器故障监测技术领域，尤其涉及一种配网变压器匝间短路故障在线监测***。
背景技术
随着经济和科技的不断蓬勃发展，人们生产生活水平逐渐水涨船高，由此带来了稳恒的电力需求增长。电力跟人类的生活及生产息息相关，电力***的安全可靠运行直接关系到社会的稳定健康发展。电力***运行的可靠性是一个多方面因素的影响的结果，而电力变压器是电力***的心脏，在电能传输过程中发挥着不可替代的作用，其稳定运行几乎直接关系到整个电力***运行的可靠性，而变压器容易因各种原因而造成故障。根据国内外运行经验和统计资料来看，变压器中最容易出现故障的部件为结构最复杂的绕组部分，由绕组损坏引起的变压器故障占所有变压器总故障的60%-70%，且变压器绕组部分的绝缘缺陷或者外因造成的失效是变压器绕组产生问题的最直接原因。目前对于变压器匝间故障检常规的依靠带电测试，为了获取设备的详细特征参量，就必须不间断对设备进行带电测量，这种方式无需停电。该方法简便易行，测试的条项也较少。但需要在测试金属板下面铺上环氧树脂等绝缘板，并且检测的灵敏度很低，不适合现场实时监测，传统的检测流程及其繁琐，费时费力，无法满足长期在线监测和预警的需求，综合来看，目前急需一种新型方便快捷、可靠性高的变压器匝间短路在线监测装置，在变压器出现初始匝间短路故障时即进行准确监测并预警，防止变压器故障发生，这对于电力***的可靠运行具有重要意义。
变压器匝间短路的产生，使得变压器本省有功功率损耗大幅增加，短路匝数占比越多，那么增加的有功损耗就越大，损耗功率增量实时量难以监测，但有功损耗作为损耗功率在时间刻度上的积累却是可以实时监测到的，因此把有功损耗当做变压器匝间短路在线监测新的特征参量。当变压器总的损耗量增加时，应该注意变压器可能已经发生了匝间短路故障，必须加以警觉，并采取防范措施，防止故障进一步发展下去。
发明内容
本实用新型所要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足，而提供一种配网变压器匝间短路故障在线监测***，通过实时监测变压器两端口输入及输出量，监测特征量包括一次侧及二次侧的实时电压、电流，并通过高精度电能表测量出变压器输出及输入电能总量；电压及电流的测量可以直接利用站内计量PT及CT数据，通过控制核心模块分析处理计算出变压器电能损耗数值。当变压器某一相损耗一直居高不下，且超出预警值时，可初步判断出变压器该相有无故障发生的可能，通过无线GPRS通信模块发送至变电站中心站内，供调度人员进一步分析和确认。
本实用新型采取的技术方案为：
配网变压器匝间短路故障在线监测***，包括：用于采用变压器原/副边电压信号的电压互感器PT，用于采用变压器原/副边电流信号的电流互感器CT；
所述电压互感器PT、电流互感器CT连接信号处理与转换模块，信号处理与转换模块连接GPRS发送单元，GPRS发送单元与GPRS接收单元通讯连接；
所述GPRS接收单元连接核心控制模块，所述核心控制模块分别连接GSM模块、上位机。
所述信号处理与转换模块包括滤波放大电路、信号变送单元、多级放大滤波电路、前级放大滤波电路、A/D转换模块；
所述信号变送单元由信号变送器以及低通滤波器组成；
所述电压互感器PT的电压信号、电流互感器CT的电流信号经所述滤波放大电路滤波放大后，进入所述信号变送单元，然后经过多级放大滤波电路处理；
多级放大滤波电路处理后的信号经过所述前级放大滤波电路处理后，进入A/D转换模块，将模拟量转换成数字量。
所述核心控制模块采用ATMEGA8L芯片作为主控芯片。
所述GSM模块采用TC35I型芯片。
该装置包括电能计量模块、微处理器模块CPU，电能计量模块分别连接电流取样电路、电压取样电路，微处理器模块CPU通过GPRS连接中心主站，微处理器模块CPU则将处理结果通过GPRS传输至中心主站。
所述中心主站连接下位机，中心主站通过远程复控方式控制下位机，实现电量采集与传输功能。
该装置包括电源模块，所述电源模块包括AC220V、以及锂电池双电源。
本实用新型配网变压器匝间短路故障在线监测***，通过实时监测变压器两端口输入及输出量，监测特征量包括一次侧及二次侧的实时电压、电流，并通过高精度电能表测量出变压器输出及输入电能总量，电压及电流的测量可以直接利用站内计量PT及CT数据，通过控制核心模块分析处理出变压器电能损耗数值。当变压器某一相损耗一直居高不下，且超出预警值时，可初步判断出变压器该相有故障发生的可能，通过无线GPRS通信发送至变电站中心站内，供调度人员进一步分析和确认。
附图说明
图1为本实用新型装置的模块连接示意图。
图2为本实用新型装置的低通滤波电路原理图。
图3为本实用新型装置的电能计量单元原理图。
图4为本实用新型装置的主控制电路图。
图5为本实用新型装置的GSM短信收发模块主控制电路图。
具体实施方式
如图1所示，配网变压器匝间短路故障在线监测***，包括：用于采用变压器原/副边电压信号的电压互感器PT，用于采用变压器原/副边电流信号的电流互感器CT。
所述电压互感器PT、电流互感器CT连接信号处理与转换模块，信号处理与转换模块连接GPRS发送单元，GPRS发送单元与GPRS接收单元通讯连接；所述GPRS接收单元连接核心控制模块，所述核心控制模块分别连接GSM模块、上位机。
所述信号处理与转换模块包括滤波放大电路、信号变送单元、多级放大滤波电路、前级放大滤波电路、A/D转换模块；所述信号变送单元由信号变送器以及低通滤波器组成；所述电压互感器PT的电压信号、电流互感器CT的电流信号经所述滤波放大电路滤波放大后，进入所述信号变送单元，然后经过多级放大滤波电路处理，最终转换成采集器可以接受和处理的信号；多级放大滤波电路将变压器内外的各种杂讯信号完全滤除，处理后的信号经过所述前级放大滤波电路处理后，进入A/D转换模块，将模拟量转换成数字量。利用核心控制模块分析计算出有功功率损耗以及电能损耗值，计算结果出来后，触发装置启动，无线DTU开始工作，将处理结果通过无线GPRS无线传输网络传递至变电站内中心站，并将所有数据进行存储，同时通过GSM模块将结果以短信形式发送给工作人员。
、电量变送器主要是来实现控制设备以及电力线路高压、强电场区域的隔离，在实现准确无误控制的同时，应保证设备和人员的人身安全。从传感器过来的量为模拟量，信号比较微弱此外还包括大量的杂讯干扰，不能直接进入数据采集单元进行采集，必须经过变送器前级放大以及滤波处理，最后传送。在变压器匝间短路在线监测***中，电压及电流信号均来自变电站变压器端自带的计量PT及CT，数据采集则依赖于电量变送器，为了准确的对信号做好下一步分析及处理工作，必须从采集装置即电量变送器上获取原始的电压及电流信号。本实用新型装置中选用TI公司XC45V21S进行电压信号采集，采用XC4521S进行电流信号采集。所述变送器精度高，动态响应迅速，输入及输出特性优异，并且具备完全的电磁隔离，保证了设备及人员的安全。
、低通滤波器。变压器一般布置在变电站内或者是户外变电箱里，所处环境里存在着各种各样的电磁干扰。为了提高测量精度，降低杂波干扰等影响。本实用新型装置中在传感器输出端以及采集输入端之间加入了低通滤波器，让频率较低的分量通过，频率较高分量被隔离。低通滤波电路原理图如下图2所示。
3、电能计量单元。本实用新型装置中电能计量单元，主要由电能计量模块及微处理器模块两大部分功能模块组成。电能计量模块采用了专门的高精度大规模集成电路，完全满足计量精度的要求。微处理器则将处理结果通过GPRS传输至中心主站，中心主站也可以通过远程复控方式控制下位机微处理器进行电量采集与传输功能。该采集装置具有功耗低、抗干扰能力强、计量精度高、可耐受各种恶劣工作环境以及免维护等多重优势。电能计量单元原理图如下图3所示。
、传输单元。在线监测装置实时采集，并每隔一段时间发送一次处理后最终的输出的数据，本实用新型装置采用无线GPRS无线传输模块，采用DTU传输单元，该单元包括数据接收端、数据发射端、数据串口接口、数据存储单元以及供电电源。该单元采用双串口设计，单串口/双串口灵活选择。保持永久在线，一旦短时断线，则自动重连。采用AC220V及锂电池双电源供电***，保证***充足可靠的电源供应，即使断电，也能至少工作4小时。
、控制核心模块。在本装置中，采用ATMEGA8L芯片作为主控芯片，主要功能是用于读取各检测模块的信号，处理检测数据、向执行部分发送控制信号。该芯片是一款采用低功耗CMOS工艺生产的基于AVR RISC结构的8位微处理器，可以达到接近1MIPS/MHz的性能，运行速度比普通CISC微处理器高出10倍。图4为主控制电路图。
、GSM模块。图5为GSM短信收发模块主控制电路图。模块采用的TC35I有40个引脚，通过一个ZIF(Zero Insertion Force，零阻力插座)连接器引出。这40个引脚可以划分为5类，即电源、数据输入/输出、SIM卡、音频接口和控制。单片机通过两根I/O口控制TC35I的开关机、复位等，通过串口与TC35I进行数据通信，通信速率为9600Kbps，采用8位异步通讯方式，1位起始位、8位数据位、1位停止位。
Claims (7)
1.配网变压器匝间短路故障在线监测***，包括：用于采用变压器原/副边电压信号的电压互感器PT，用于采用变压器原/副边电流信号的电流互感器CT；其特征在于：所述电压互感器PT、电流互感器CT连接信号处理与转换模块，信号处理与转换模块连接GPRS发送单元，GPRS发送单元与GPRS接收单元通讯连接；所述GPRS接收单元连接核心控制模块，所述核心控制模块分别连接GSM模块、上位机。
2.根据权利要求1所述配网变压器匝间短路故障在线监测***，其特征在于：所述信号处理与转换模块包括滤波放大电路、信号变送单元、多级放大滤波电路、前级放大滤波电路、A/D转换模块；所述信号变送单元由信号变送器以及低通滤波器组成；所述电压互感器PT的电压信号、电流互感器CT的电流信号经所述滤波放大电路滤波放大后，进入所述信号变送单元，然后经过多级放大滤波电路处理；多级放大滤波电路处理后的信号经过所述前级放大滤波电路处理后，进入A/D转换模块，将模拟量转换成数字量。
3.根据权利要求1所述配网变压器匝间短路故障在线监测***，其特征在于：所述核心控制模块采用ATMEGA8L芯片作为主控芯片。
4.根据权利要求1所述配网变压器匝间短路故障在线监测***，其特征在于：所述GSM模块采用TC35I型芯片。
5.根据权利要求1所述配网变压器匝间短路故障在线监测***，其特征在于：该监测***还包括电能计量模块、微处理器模块CPU，电能计量模块分别连接电流取样电路、电压取样电路，微处理器模块CPU通过GPRS连接中心主站，微处理器模块CPU则将处理结果通过GPRS传输至中心主站。
6.根据权利要求5所述配网变压器匝间短路故障在线监测***，其特征在于：所述中心主站连接下位机，中心主站通过远程复控方式控制下位机，实现电量采集与传输功能。
7.根据权利要求1所述配网变压器匝间短路故障在线监测***，其特征在于：该监测***还包括电源模块，所述电源模块包括AC220V、以及锂电池双电源。
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|---|---|---|---|---|
| CN110794331A (zh) * | 2019-11-12 | 2020-02-14 | 西南交通大学 | 一种轨道交通牵引变压器匝间短路检测及保护装置 |
| CN112946530A (zh) * | 2021-02-01 | 2021-06-11 | 山东理工大学 | 基于功率损耗的变压器匝间故障及相别辨识方法及*** |
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- 2018-08-06 CN CN201821256668.2U patent/CN208588789U/zh not_active Expired - Fee Related
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