專利名稱：電壓互感器的匝間短路在線監(jiān)測(cè)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及ー種電壓互感器的匝間短路在線監(jiān)測(cè)裝置，具體為針對(duì)高壓電磁式電壓互感器或電カ變壓器， 依據(jù)磁勢(shì)平衡原理，采用高精度測(cè)量導(dǎo)納方法檢測(cè)其匝間短路故障，屬電エ測(cè)量與檢測(cè)技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
繞組類高壓電氣設(shè)備(變壓器及互感器)的匝間短路是非常嚴(yán)重的事故。據(jù)資料統(tǒng)計(jì)，變壓器匝間短路故障約占變壓器大型故障的50% 60%，目前國(guó)內(nèi)外對(duì)于繞組類設(shè)備匝間短路進(jìn)行過(guò)相關(guān)研究，對(duì)于變壓器來(lái)說(shuō)，具體有如下的研究方法(I)利用一、二次繞組電壓和電流變化量來(lái)監(jiān)測(cè)是否發(fā)生故障。由于匝間短路故障時(shí)原、副邊電壓和電流變化值非常小，而變壓器在實(shí)際運(yùn)行中，負(fù)荷是動(dòng)態(tài)的，導(dǎo)致電流也在不停變化，且其變化幅度遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)匝間短路故障變化的幅度，因此很難剔除這種變化對(duì)匝間短路故障的影響；(2)利用變壓器發(fā)生短路時(shí)漏磁場(chǎng)的變化來(lái)監(jiān)測(cè)是否發(fā)生故障。當(dāng)變壓器發(fā)生匝間短路故障時(shí)，漏磁場(chǎng)變化比較明顯，利用探測(cè)器來(lái)探測(cè)漏磁通變化即可監(jiān)測(cè)匝間短路故障，但這種方法需要將探測(cè)線圈放入變壓器內(nèi)部，通過(guò)測(cè)量探測(cè)線圈中感應(yīng)電壓的變化，來(lái)監(jiān)測(cè)繞組的匝間短路故障，這對(duì)設(shè)備性能會(huì)產(chǎn)生影響；(3)利用測(cè)量功率損耗來(lái)監(jiān)測(cè)匝間短路。當(dāng)繞組類設(shè)備發(fā)生匝間短路時(shí)，其內(nèi)部功率損耗會(huì)明顯增大，利用變壓器各側(cè)的電壓、電流量，計(jì)算出變壓器的功率，進(jìn)而得出損耗的變化。用于測(cè)量電流、電壓的電流互感器和電壓互感器引入的誤差同樣會(huì)對(duì)影響對(duì)測(cè)量結(jié)果的評(píng)價(jià)。對(duì)于電磁式電壓互感器也同樣面臨這樣的問(wèn)題，發(fā)生匝間短路后，由于對(duì)其主絕緣及誤差影響很小，通常不易被監(jiān)測(cè)到，一旦故障擴(kuò)大，將導(dǎo)致設(shè)備主絕緣燒壞，對(duì)電網(wǎng)安全造成重大影響。通常情況下，從發(fā)生匝間短路到主絕緣擊穿所需的時(shí)間為幾分鐘到十幾個(gè)小時(shí)不等，電壓等級(jí)越高，發(fā)展速度將越快。電磁式電壓互感器一次繞組匝間短路產(chǎn)生的原因有多種，常規(guī)的監(jiān)測(cè)電磁式電壓互感器絕緣狀態(tài)的方法主要是對(duì)其一次繞組激磁電流I1進(jìn)行監(jiān)測(cè)，如附圖I所示，圖中傳感器I用于監(jiān)測(cè)一次電流，傳感器2用于監(jiān)測(cè)一、二次之間絕緣泄漏電流。由于電磁式電壓互感器一次繞組匝數(shù)較變壓器要多很多，如IlOkV電磁式電壓互感器，其一次繞組匝數(shù)為33990匝，當(dāng)一次繞組發(fā)生匝間短路時(shí)，一次繞組減少I匝，對(duì)泄漏電流的影響量數(shù)量級(jí)為10_5，而一般穿心式電流傳感器的精度為10_4左右，電壓互感器測(cè)量誤差達(dá)10_3，因此，采用上述三種檢測(cè)變壓器故障的方法，并不能有效的監(jiān)測(cè)互感器類設(shè)備的匝間短路變化。中國(guó)發(fā)明專利《ー種基于導(dǎo)納原理實(shí)現(xiàn)變壓器保護(hù)的方法》(申請(qǐng)?zhí)?00710119033. 8申請(qǐng)日2007-06-18)所公開(kāi)的，是對(duì)被保護(hù)變壓器各側(cè)的電壓、電流互感器的輸出波形進(jìn)行采樣得到電壓、電流瞬時(shí)采樣值，再計(jì)算出電壓、電流幅值相角信息，保護(hù)裝置根據(jù)導(dǎo)納算法計(jì)算被保護(hù)變壓器的勵(lì)磁導(dǎo)納Ztl，之后與給定值進(jìn)行比較，發(fā)出是否進(jìn)行保護(hù)信號(hào)，該方法對(duì)變壓器故障情況的反應(yīng)靈敏，判據(jù)裕度大、簡(jiǎn)單、可靠。其不足之處是勵(lì)磁阻抗的計(jì)算方法復(fù)雜；通過(guò)對(duì)變壓器所連接的電流、電壓互感器進(jìn)行采樣，采樣精度最高只能達(dá)到10_3;由于電磁式電壓互感器一次繞組匝數(shù)遠(yuǎn)多于變壓器，匝間短路時(shí)勵(lì)磁導(dǎo)納的變化值遠(yuǎn)小于變壓器，因此，該方法不能適應(yīng)于電磁式電壓互感器的保護(hù)
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是針對(duì)背景技術(shù)提出的問(wèn)題，公開(kāi)一種精度高、易于實(shí)現(xiàn)的在線監(jiān)測(cè)電磁式電壓互感器匝間短路裝置，利用磁勢(shì)平衡原理，高精度監(jiān)測(cè)一次導(dǎo)納，由此而反映電磁式電壓互感器匝間短路故障。本實(shí)用新型的技術(shù)方案是電壓互感器的匝間短路在線監(jiān)測(cè)裝置，包括數(shù)據(jù)采集元件、A/D轉(zhuǎn)換元件、數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)及上位機(jī),其特征在于所述的數(shù)據(jù)采集元件包括采樣電阻和分壓電阻，在電壓互感器一次高壓線圈的末端，串聯(lián)有采樣電阻；電壓互感器二次繞組的一組低壓線圈上，串聯(lián)有分壓電阻；采樣電阻及分壓電阻分別連接有A/D轉(zhuǎn)換元件，與采樣電阻連接的A/D轉(zhuǎn)換元件通過(guò)光電隔離裝置連接至數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，與分壓電阻連接的A/D轉(zhuǎn)換元件直連至數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，上位機(jī)與數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)連接。本實(shí)用新型電壓互感器的匝間短路在線監(jiān)測(cè)裝置工作原理如下電磁式電壓互感器T形等效電路如附圖2所示，其一次回路導(dǎo)納
Je =1/Ζ·，是一個(gè)非線性值，與外加電壓有關(guān)，可通過(guò)測(cè)量電磁式電壓互感器一次電流與
二次電壓的比值來(lái)計(jì)算，即,如附圖3所示，Ym值的大小可以精確的反映電磁式
電壓互感器內(nèi)部磁勢(shì)平衡。當(dāng)電磁式電壓互感器發(fā)生匝間短路時(shí)，其內(nèi)部磁勢(shì)平衡被打破，導(dǎo)納將發(fā)生變化。本實(shí)用新型的有益效果是利用磁勢(shì)平衡原理來(lái)監(jiān)測(cè)電磁式電壓互感器一次導(dǎo)納，由于采樣電阻及分壓電阻為高精確度電阻，通過(guò)A/D轉(zhuǎn)換元件及數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)計(jì)算處理，系統(tǒng)采樣精度可達(dá)到10_4以上，改善了當(dāng)前利用穿心式電流互感器監(jiān)測(cè)電流信號(hào)精度達(dá)不到要求的缺點(diǎn)，能很好的反映電磁式電壓互感器匝間短路故障。

附圖I為傳統(tǒng)的電磁式電壓互感器在線監(jiān)測(cè)方法原理圖；附圖2為電壓互感器T形等效電路圖；附圖3為電磁式電壓互感器導(dǎo)納測(cè)量原理圖；附圖4為本實(shí)用新型實(shí)施例系統(tǒng)原理圖。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖對(duì)發(fā)明實(shí)施例作進(jìn)一步說(shuō)明附圖中的標(biāo)記附圖2中，I1 一被監(jiān)測(cè)電磁式電壓互感器一次電流，Itl一勵(lì)磁電流，I2 ‘一二次電流浙算到一次側(cè))，U1—一次電壓，E1—一次感應(yīng)電勢(shì)，E2—二次感應(yīng)電勢(shì)，U’2—二次電壓(折算到一次側(cè))，Z1+—次繞組等效阻抗，Zm—?jiǎng)?lì)磁阻抗，Z’2—二次繞組等效阻抗(折算到一次側(cè))，2\—二次負(fù)荷(折算到一次側(cè))。附圖3中，U1—一次電壓，U2—二次電壓，a、x—二次繞組端子。附圖4中，PT—被監(jiān)測(cè)電磁式電壓互感器,U1—一次電壓，U2—二次電壓，I1 一被監(jiān)測(cè)電磁式電壓互感器一次電流，k一一次繞組末屏端子，a、X—二次繞組端子，R1—采樣電阻，R2> R3—分壓電阻，A/D1—一次A/D轉(zhuǎn)換元件，A/D2—二次A/D轉(zhuǎn)換元件。
以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型實(shí)施例做詳細(xì)說(shuō)明。 如附圖4所示，電磁式電壓互感器一次電流Ii的采樣電阻R1將電磁式電壓互感器一次電流I1轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)，并輸入至一次A/D轉(zhuǎn)換兀件A/D1,將電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，再經(jīng)光電隔離裝置將信號(hào)傳送至數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)；從分壓電阻R3將電磁式電壓互感器二次輸出電壓U2按比例采樣，并輸入至二次A/D轉(zhuǎn)換元件A/D2，將電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，
再傳送至數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)按公式\二盡/%計(jì)算出電磁式電壓互感器一次導(dǎo)
納值，并上傳至上位機(jī)。在上位機(jī)，通過(guò)設(shè)置預(yù)警系統(tǒng)，當(dāng)一次導(dǎo)納值浮動(dòng)超過(guò)初始值的3倍時(shí)，視為電磁式電壓互感器發(fā)生匝間短路故障。一般情況下，電磁式電壓互感器發(fā)生匝間短路故障初期可持續(xù)很長(zhǎng)的時(shí)間，其一次導(dǎo)納值超過(guò)上位機(jī)設(shè)置預(yù)警值時(shí)，迅速切斷發(fā)生故障的電磁式電壓互感器，并對(duì)其進(jìn)行離線檢測(cè)，可有效防止電磁式電壓互感器發(fā)生爆炸等危險(xiǎn)的發(fā)生，保障電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行。由于采樣電阻及分壓電阻為高精確度電阻，通過(guò)A/D轉(zhuǎn)換元件及數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)計(jì)算處理，系統(tǒng)采樣精度可達(dá)到10_4以上，改善了當(dāng)前利用穿心式電流互感器監(jiān)測(cè)電流信號(hào)精度達(dá)不到要求的缺點(diǎn)，能很好的反映電磁式電壓互感器匝間短路故障。
權(quán)利要求1 電壓互感器的匝間短路在線監(jiān)測(cè)裝置，包括數(shù)據(jù)采集元件、A/D轉(zhuǎn)換元件、數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)及上位機(jī)，其特征在于所述的數(shù)據(jù)采集元件包括采樣電阻和分壓電阻，在電壓互感器一次高壓線圈的末端，串聯(lián)有采樣電阻；電壓互感器二次繞組的一組低壓線圈上，串聯(lián)有分壓電阻；采樣電阻及分壓電阻分別 連接有A/D轉(zhuǎn)換元件，與采樣電阻連接的A/D轉(zhuǎn)換元件通過(guò)光電隔離裝置連接至數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，與分壓電阻連接的A/D轉(zhuǎn)換元件直連至數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，上位機(jī)與數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)連接。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種電壓互感器的匝間短路在線監(jiān)測(cè)裝置，可在線監(jiān)測(cè)電磁式電壓互感器匝間短路，利用磁勢(shì)平衡原理，高精度監(jiān)測(cè)一次導(dǎo)納，由此而反映電磁式電壓互感器匝間短路故障。包括數(shù)據(jù)采集元件、A/D轉(zhuǎn)換元件、數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)及上位機(jī)，在電壓互感器一次高壓線圈的末端，串聯(lián)有采樣電阻；電壓互感器二次繞組的一組低壓線圈上，串聯(lián)有分壓電阻；采樣電阻及分壓電阻分別連接有A/D轉(zhuǎn)換元件，通過(guò)A/D轉(zhuǎn)換元件及數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)計(jì)算處理，系統(tǒng)采樣精度可達(dá)到10-4以上，改善了當(dāng)前利用穿心式電流互感器監(jiān)測(cè)電流信號(hào)精度達(dá)不到要求的缺點(diǎn)，能很好的反映電磁式電壓互感器匝間短路故障。
文檔編號(hào)G01R31/02GK202383224SQ201120448310
公開(kāi)日2012年8月15日 申請(qǐng)日期2011年11月14日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月14日
發(fā)明者余春雨, 馮宇, 吳士普, 李璿, 汪本進(jìn), 王曉琪, 王歡, 王玲, 費(fèi)燁, 陳曉明 申請(qǐng)人:國(guó)網(wǎng)電力科學(xué)研究院