電力變壓器鐵芯接地在線監(jiān)測(cè)裝置及其在線監(jiān)測(cè)方法
【專利摘要】一種電力變壓器鐵芯接地在線監(jiān)測(cè)裝置及其在線監(jiān)測(cè)方法，霍爾傳感器順次級(jí)聯(lián)信號(hào)處理電路、A/D轉(zhuǎn)換電路、CPU中央信號(hào)處理系統(tǒng)以及報(bào)警電路，鍵盤(pán)順次級(jí)聯(lián)集成接收處理器以及CPU中央信號(hào)處理系統(tǒng)，LCD液晶顯示屏與CPU中央信號(hào)處理系統(tǒng)連接；該采集信號(hào)處理電路由電壓放大電路和比較判斷電路組成。本裝置選用霍爾傳感器和±15V直流電源，將0V設(shè)置為比較判斷電路的比較判斷值，大幅提高了采樣靈敏度和測(cè)試精度。本裝置能對(duì)變壓器鐵芯接地故障進(jìn)行實(shí)時(shí)在線監(jiān)測(cè)，具有電路簡(jiǎn)單、適用、故障發(fā)現(xiàn)及時(shí)、準(zhǔn)確等特點(diǎn)。
【專利說(shuō)明】電力變壓器鐵芯接地在線監(jiān)測(cè)裝置及其在線監(jiān)測(cè)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及變壓器鐵芯接地狀態(tài)監(jiān)測(cè)裝置及監(jiān)測(cè)方法，特別是電力變壓器鐵芯多點(diǎn)接地故障在線監(jiān)測(cè)裝置及監(jiān)測(cè)方法。
【背景技術(shù)】
[0002]變壓器是電力傳輸?shù)闹饕O(shè)備，其性能優(yōu)劣直接影響電網(wǎng)的安全運(yùn)行。但因負(fù)荷沖擊、諧波干擾及設(shè)備自身老化等，出現(xiàn)鐵芯多點(diǎn)接地較為普遍，據(jù)統(tǒng)計(jì)表明，該類故障率占到30 %以上，故須高度重視。
[0003]探析鐵芯接地的來(lái)源，是因變壓器內(nèi)部線圈與鐵芯、鐵芯與油箱之間有密集磁通，并存在寄生電容，在電場(chǎng)作用下，帶電繞組通過(guò)該類電容耦合，將產(chǎn)生對(duì)地懸浮電勢(shì)，當(dāng)懸浮電勢(shì)差達(dá)到能夠擊穿絕緣時(shí)，便產(chǎn)生斷續(xù)放電，長(zhǎng)期下去，必會(huì)引發(fā)故障。對(duì)此的處理方法是將變壓器提前設(shè)置一點(diǎn)接地，以便釋放電勢(shì)差，消除放電根源，由此提高安全性能。
[0004]但在一點(diǎn)接地后，再產(chǎn)生一點(diǎn)甚至多點(diǎn)接地，電勢(shì)差將經(jīng)大地形成回路，由此產(chǎn)生環(huán)流，若不及時(shí)發(fā)現(xiàn)和排除，則會(huì)在鐵芯中產(chǎn)生渦流，即增加空載損耗，又造成鐵芯和繞組間出現(xiàn)局部發(fā)熱，使絕緣層老化脫落，油質(zhì)變壞，色譜超標(biāo)，甚至造成變壓器燒損。
[0005]綜上可見(jiàn)，變壓器需要一點(diǎn)接地，但又絕不允許多點(diǎn)接地！
變壓器鐵芯多點(diǎn)接地故障按性質(zhì)可劃分為兩大類:動(dòng)態(tài)接地和穩(wěn)定接地。
[0006]動(dòng)態(tài)接地是指接地點(diǎn)不牢固，接地電流變化大，多是由于變壓器油泥、金屬粉末等在電磁場(chǎng)作用下形成導(dǎo)電小橋造成的接地故障。
[0007]穩(wěn)定接地是指接地點(diǎn)穩(wěn)定牢靠，接地電阻無(wú)變化，多是由于變壓器內(nèi)部絕緣缺陷或運(yùn)輸安裝不當(dāng)，使硅鋼片撞擊變形，如夾件碰油箱、造成的接地故障。
[0008]出現(xiàn)以上情況，主控盤(pán)上溫度表數(shù)據(jù)可能上升，嚴(yán)重的將引會(huì)起氣體繼電器以及相關(guān)保護(hù)裝置啟動(dòng)、報(bào)警、跳閘等。
[0009]所以，運(yùn)行人員應(yīng)該定期和不定期的對(duì)變壓器鐵芯接地狀態(tài)進(jìn)行檢查測(cè)試，防患于未然，變壓器鐵芯多點(diǎn)接地故障檢測(cè)主要有以下幾種方法:
1、用鉗形表測(cè)量已安裝的接地線，看電流數(shù)值是否超過(guò)0.1A ；
2、用兆歐表測(cè)量鐵芯對(duì)地電阻，觀察絕緣數(shù)值是否符合要求；
3、對(duì)變壓器油中含氣量進(jìn)行氣象色譜檢測(cè)，看乙烯、甲烷、乙炔是否超標(biāo)？
以上三項(xiàng)檢測(cè)中，任意一項(xiàng)或更多項(xiàng)出現(xiàn)異常數(shù)據(jù)，都可以判斷變壓器鐵芯存在多點(diǎn)接地，需要做進(jìn)一步的檢測(cè)分析，以利盡快查明和排除故障。
[0010]現(xiàn)在以上檢測(cè)和查尋主要是人工進(jìn)行，不能及時(shí)、準(zhǔn)確發(fā)現(xiàn)變壓器鐵芯多點(diǎn)接地故障的的產(chǎn)生。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0011]本發(fā)明的目的是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的問(wèn)題而提供一種電力變壓器鐵芯接地在線監(jiān)測(cè)裝置及其在線監(jiān)測(cè)方法，以自動(dòng)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)變壓器鐵芯多點(diǎn)接地故障。[0012]本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的:一種電力變壓器鐵芯接地在線監(jiān)測(cè)裝置，其特征是，霍爾傳感器順次級(jí)聯(lián)信號(hào)處理電路、A/D轉(zhuǎn)換電路、CPU中央信號(hào)處理系統(tǒng)以及報(bào)警電路，鍵盤(pán)順次級(jí)聯(lián)集成接收處理器以及CPU中央信號(hào)處理系統(tǒng)，IXD液晶顯示屏與CPU中央信號(hào)處理系統(tǒng)連接；所述變壓器鐵芯接地線從上述霍爾傳感器的本體上的穿線孔中穿過(guò)；上述信號(hào)處理電路為:電阻Rl —端接于該霍爾傳感器的采樣信號(hào)輸出端，電阻Rl另一端接于第一集成運(yùn)算放大器ICl的同相輸入端，該霍爾傳感器的-15V端串接電阻R3后接于第一集成運(yùn)算放大器ICl的反相輸入端，該霍爾傳感器的-15V端同時(shí)接于第一集成運(yùn)算放大器ICl的4腳，該霍爾傳感器的+ 15V端接于第一集成運(yùn)算放大器ICl的7腳，電阻R2串接在第一集成運(yùn)算放大器ICl的同相輸入端與信號(hào)輸出端之間,第一集成運(yùn)算放大器ICl的信號(hào)輸出端接于第二集成運(yùn)算放大器IC2的同相輸入端，第二集成運(yùn)算放大器IC2的反相輸入端串接電阻R5后接于該霍爾傳感器的-15V端,第一電位器Wl的一個(gè)固定腳和電阻R4的一端均接于第一集成運(yùn)算放大器ICl的信號(hào)輸出端，電阻R4另一端接于工作電源的-15V端,第二電位器W2的一個(gè)固定腳和電阻R5 —端均接于第二集成運(yùn)算放大器IC2的反相輸入端，電阻R5另一端接于工作電源的-15V端，第一電位器Wl的滑動(dòng)臂和第二電位器W2的滑動(dòng)臂均接于工作電源的+ 15V端，第二集成運(yùn)算放大器IC2的7腳和4腳分別接于工作電源的+ 15V端和-15V端，工作電源的+ 15V端和-15V端分別接于該霍爾傳感器的+ 15V和-15V端；上述第一、第二集成運(yùn)算放大器ICl和IC2的型號(hào)為R)07。
[0013]還具有晶體時(shí)鐘；該晶體時(shí)鐘接于CPU中央信號(hào)處理系統(tǒng)。
[0014]還具有上位機(jī)與系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)，上位機(jī)經(jīng)RS232或485接口與系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)連接，上位機(jī)同時(shí)與所述CPU中央信號(hào)處理系統(tǒng)連接。
[0015]所述CPU中央信號(hào)處理系統(tǒng)由MCS-96單片機(jī)組成，所述集成接收處理器的型號(hào)為J⑶L8279，霍爾傳感器的型號(hào)為CS800FA，晶體時(shí)針的型號(hào)為DS12887，A/D轉(zhuǎn)換器的型號(hào)為MAX125。
[0016]本發(fā)明的另一目的是提供一種電力變壓器鐵芯接地在線監(jiān)測(cè)裝置的在線監(jiān)測(cè)方法。
[0017]本發(fā)明的另一目的是這樣實(shí)現(xiàn)的:一種電力變壓器鐵芯接地在線監(jiān)測(cè)裝置的在線監(jiān)測(cè)方法，按以下步驟進(jìn)行:
1)、初始化
工作開(kāi)始，首先對(duì)監(jiān)測(cè)裝置做清零和復(fù)位初始化處理；
2)、人機(jī)對(duì)話進(jìn)行參數(shù)設(shè)置
從鍵盤(pán)中輸入以下信號(hào)和數(shù)據(jù):
2a)、被監(jiān)測(cè)變壓器的鐵芯接地線序號(hào)；
2b)、輸入內(nèi)部基準(zhǔn)信號(hào)電壓Vs ；
Vs按以下方式確定:
Vs= 10* R0，其中IO為正常情況下接地線中的接地電流，取為< 0.1A，RO為接地線內(nèi)
阻；
2c)、設(shè)置掃描時(shí)間t，為避免瞬時(shí)沖擊和減除信號(hào)運(yùn)算時(shí)間，以確認(rèn)故障的真實(shí)性，t取為10秒；
當(dāng)參數(shù)設(shè)置完成，由集成接收處理器進(jìn)行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換處理，形成單片機(jī)能識(shí)別的二進(jìn)制碼并輸入至CPU ；
3)、進(jìn)行掃描
由霍爾傳感器HR對(duì)各被監(jiān)測(cè)鐵芯接地線的電流進(jìn)行采樣，經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)后，作為采樣信號(hào)電壓Vd輸入至CPU，CPU對(duì)Vd和Ns進(jìn)行比較判別:
當(dāng)Vd < Vs時(shí)，再次循環(huán)進(jìn)行掃描；
當(dāng)Vd > Vs時(shí)，則判斷被監(jiān)測(cè)變壓器鐵芯出現(xiàn)多點(diǎn)接地故障，CPU將該故障結(jié)果顯示在IXD液晶顯示屏上，同時(shí)CPU通過(guò)報(bào)警電路報(bào)警。
[0018]本發(fā)明的有益效果是:當(dāng)出現(xiàn)接地現(xiàn)象，本裝置便能及時(shí)報(bào)警，促成盡快維護(hù)檢修，保證變壓器的安全、正常、穩(wěn)定運(yùn)行。
[0019]本發(fā)明人抓住接地故障主為電流變化特點(diǎn)，選取霍爾傳感器采樣，又利用正負(fù)電源過(guò)零要領(lǐng)，將OV設(shè)置為比較判斷值，大幅提高了采樣靈敏度和測(cè)試精度。同時(shí)引入單片機(jī)技術(shù)，建立數(shù)學(xué)模型，實(shí)現(xiàn)計(jì)算、存儲(chǔ)、信號(hào)遠(yuǎn)傳和直接給出限流電阻值等，本裝置技術(shù)含量高，功能全，先進(jìn)完善，能對(duì)變壓器鐵芯接地故障自動(dòng)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，實(shí)時(shí)報(bào)警，以便及時(shí)處理。
[0020]本發(fā)明的特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)將結(jié)合【具體實(shí)施方式】加以進(jìn)一步闡述。
【專利附圖】
【附圖說(shuō)明】
[0021]圖1是本裝置電路原理結(jié)構(gòu)框圖。
[0022]圖2是圖1所示霍爾傳感器HR的穿線采樣示意圖。
[0023]圖3是圖1所示信號(hào)處理電路圖。
[0024]圖4是本變壓器鐵芯接地在線監(jiān)測(cè)程序流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0025]智能在線監(jiān)測(cè)裝置的研究設(shè)計(jì) UCPU硬件設(shè)計(jì)
硬件電路結(jié)構(gòu)如綜合圖示1，從此圖中可以看到，裝置采用虛線分開(kāi)，由模擬部分和智能部分組成。
[0026]I)、霍爾采樣技術(shù)
圖1虛線框外是變壓器鐵芯接地電流監(jiān)測(cè)裝置的模擬處理部分，首先是運(yùn)用霍爾技術(shù)HR進(jìn)行信號(hào)采集，如圖2所示。
[0027]在圖2繪制出了霍爾傳感器的外形結(jié)構(gòu)和連接方式，其中I是霍爾傳感器本體，2是穿線孔，3是被測(cè)接地線，4是連接端子排，其中a為+15V、b為-15V、c為采樣信號(hào)輸出端、d是公共地，5為固定孔板，6是零電位和輸出信號(hào)準(zhǔn)確度調(diào)節(jié)器。
[0028]霍爾傳感器是一種半導(dǎo)體器件，在無(wú)電流通過(guò)時(shí)處于穩(wěn)定狀態(tài)；當(dāng)變壓器鐵芯出現(xiàn)兩點(diǎn)以上接地，因多數(shù)為金屬粉末搭接形成導(dǎo)電小橋，故電阻很小，則引起的電流變化很大，感應(yīng)電勢(shì)卻小，兩者變化率懸殊10倍以上，所以采取常規(guī)電磁式互感器法靈敏度較低，而我們改用以電流為主作采集的霍爾傳感器則非常適合，靈敏度大幅提高。
[0029]由于接地線普遍采用厚、寬為5 X 50mm的扁平金屬片，故我們選用的是CS800FA型霍爾傳感器，其中間是13 X 51mm的條形方孔,適合接地金屬片穿過(guò)。[0030]當(dāng)霍爾傳感器接好線，通上電，即投入工作，對(duì)接地電流信號(hào)進(jìn)行采集。
[0031]2)、模擬電路設(shè)計(jì)
a、米樣輸入
從圖3中可以看到，霍爾傳感器接線端子與插座CZl各針腳一一對(duì)應(yīng)，a接+15V電源，b接-15V電源，c為采集信號(hào)傳遞端，d為公共地。若有鐵芯接地電流產(chǎn)生，霍爾傳感器則會(huì)將其采集到，并轉(zhuǎn)變成電壓信號(hào)從C、d腳接入后續(xù)電路，以待處理。
[0032]b、放大整形
圖3的中部以集成塊ICl為中心，構(gòu)成電壓放大器，這是因?yàn)樵诠收铣跗?，鐵芯接地電流很小，霍爾傳感器采集到的信號(hào)極弱，無(wú)法推動(dòng)后續(xù)報(bào)警電路工作，所以做此設(shè)計(jì)。我們將電阻Rl取為IOK Ω，反饋電阻R2取為500K Ω，故放大倍數(shù):
A=I + R3/R2 = 1 + (500 + 10) ^ 50
即經(jīng)此電路將信號(hào)增益提升了 50倍，故對(duì)于感應(yīng)到的哪怕是毫伏級(jí)電壓信號(hào)，也會(huì)放大到接近IV，足以推動(dòng)后續(xù)電路工作。
[0033]C、比較判斷
在圖3中，以運(yùn)放IC2為中心構(gòu)成比較判斷器。其中電位器W1、電阻R4構(gòu)成同相輸入端3腳的工作點(diǎn)，電位器W2、電阻R5構(gòu)成反相輸入端2腳的工作點(diǎn)，這些工作點(diǎn)的設(shè)置正好形成同、反相比較器。
[0034]更有特色的是，根據(jù)霍爾傳感器和相關(guān)元件的工作要求，我們把直流電源分別設(shè)計(jì)為±15V和±5，有過(guò)O點(diǎn)可用，具體將W2、R4反相輸入端調(diào)節(jié)為0V，作為比較值。這樣，當(dāng)有很小鐵芯接地電流產(chǎn)生，也會(huì)被霍爾傳感器采集到，經(jīng)ICl放大后，將信號(hào)接入3腳，將出現(xiàn)U3 > U2，運(yùn)放IC2則會(huì)翻轉(zhuǎn)，由此大幅度提高了監(jiān)測(cè)靈敏度。
[0035]3)、智能結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
在圖3中經(jīng)整形放大，并由IC2的6端子輸出的模擬信號(hào)，引入到圖1虛線框內(nèi)，將進(jìn)行一系列的智能化處理。
[0036]a、A/D 轉(zhuǎn)換
因6端子送來(lái)的是模擬信號(hào)，而微機(jī)芯片響應(yīng)的是數(shù)字信號(hào)，所以，需要先做A/D轉(zhuǎn)換處理。本裝置具體采用的是AD0804型A/D轉(zhuǎn)換器，將采集到的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)變成數(shù)字信號(hào)，再由數(shù)據(jù)總線和地址總線傳送給CPU中央信號(hào)處理器，進(jìn)行與鍵盤(pán)設(shè)置信號(hào)作比較判斷等工作。
[0037]b、時(shí)鐘設(shè)計(jì)
裝置內(nèi)部設(shè)有石英晶體振蕩器，分頻器、計(jì)數(shù)器等，以產(chǎn)生年、月、日、時(shí)、分、秒等時(shí)鐘信號(hào)，其用途是既可走時(shí)，又可記錄故障發(fā)生時(shí)間，便于事故查看和分析處理。
[0038]C、鍵盤(pán)設(shè)置
在圖1的右側(cè)，設(shè)有鍵盤(pán)和IOP (I/O Processor)集成接收處理器，該處理器是RAID控制器的指令中心，實(shí)現(xiàn)包括命令處理，PCI和SCSI總線數(shù)據(jù)傳輸?shù)龋谂c鍵盤(pán)相互配合中，完成人機(jī)對(duì)話，可作被監(jiān)測(cè)接地線路、傳感器編號(hào)、電壓門(mén)檻值、報(bào)警啟動(dòng)值、時(shí)間校正、通訊規(guī)約等設(shè)置；又可結(jié)合LCD液晶顯示屏作被監(jiān)測(cè)接地線號(hào)、接地電流量值、故障時(shí)間等調(diào)看和查詢。
[0039]d、CPU中央信號(hào)處理系統(tǒng) 根據(jù)信息處理需要，我們選用了較51系列等功能更強(qiáng)大的MCS-96型單片微機(jī)芯片開(kāi)
展后續(xù)工作。
[0040]通過(guò)地址總線和數(shù)據(jù)總線，接收到霍爾傳感器與鍵盤(pán)人工設(shè)置的雙重信號(hào)，進(jìn)入工作狀態(tài)，經(jīng)軟硬件配合，進(jìn)行比較、判斷、計(jì)算、存儲(chǔ)，以確定是否產(chǎn)生變壓器鐵芯多點(diǎn)接地，并分析判斷是否需要串入和串入多大限流電阻等。
[0041]中央系統(tǒng)所作出的處理結(jié)果，一路送本機(jī)IXD液晶屏顯示報(bào)警，另一路又把信號(hào)傳送給上位機(jī)，作更寬范圍、更大功能的分類、編排、制表、存儲(chǔ)等處理，還按現(xiàn)場(chǎng)適應(yīng)的通訊規(guī)約和波特率等，經(jīng)RS232、485接口等將信號(hào)傳遞到系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)上，使集控中心監(jiān)管人員和相關(guān)領(lǐng)導(dǎo)在遠(yuǎn)方也能了解和掌握變壓器鐵芯接地情況，及時(shí)作出事故分析與排查處理，以保證整個(gè)變壓器能安全、穩(wěn)定運(yùn)行。
[0042]圖1圖3示出，一種電力變壓器鐵芯接地在線監(jiān)測(cè)裝置，霍爾傳感器順次級(jí)聯(lián)信號(hào)處理電路、A/D轉(zhuǎn)換電路、CPU中央信號(hào)處理系統(tǒng)以及報(bào)警電路，鍵盤(pán)順次級(jí)聯(lián)集成接收處理器以及CPU中央信號(hào)處理系統(tǒng)，IXD液晶顯示屏與CPU中央信號(hào)處理系統(tǒng)連接；所述變壓器鐵芯接地線從上述霍爾傳感器的本體I上的穿線孔2中穿過(guò)；上述信號(hào)處理電路為:電阻Rl —端接于該霍爾傳感器的采樣信號(hào)輸出端，電阻Rl另一端接于第一集成運(yùn)算放大器ICl的同相輸入端，該霍爾傳感器的-15V端串接電阻R3后接于第一集成運(yùn)算放大器ICl的反相輸入端，該霍爾傳感器的-15V端同時(shí)接于第一集成運(yùn)算放大器ICl的4腳，該霍爾傳感器的+ 15V端接于第一集成運(yùn)算放大器ICl的7腳，電阻R2串接在第一集成運(yùn)算放大器ICl的同相輸入端與信號(hào)輸出端之間，第一集成運(yùn)算放大器ICl的信號(hào)輸出端接于第二集成運(yùn)算放大器IC2的同相輸入端，第二集成運(yùn)算放大器IC2的反相輸入端串接電阻R5后接于該霍爾傳感器的-15V端，第一電位器Wl的一個(gè)固定腳和電阻R4的一端均接于第一集成運(yùn)算放大器ICl的信號(hào)輸出端，電阻R4另一端接于工作電源的-15V端，第二電位器W2的一個(gè)固定腳和電阻R5 —端均接于第二集成運(yùn)算放大器IC2的反相輸入端，電阻R5另一端接于工作電源的-15V端，第一電位器Wl的滑動(dòng)臂和第二電位器W2的滑動(dòng)臂均接于工作電源的+ 15V端，第二集成運(yùn)算放大器IC2的7腳和4腳分別接于工作電源的+ 15V端和-15V端，工作電源的+ 15V端和-15V端分別接于該霍爾傳感器的+ 15V和-15V端；上述第一、第二集成運(yùn)算放大器ICl和IC2的型號(hào)為R)07。
[0043]還具有晶體時(shí)鐘；該晶體時(shí)鐘接于CPU中央信號(hào)處理系統(tǒng)。
[0044]還具有上位機(jī)與系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)，上位機(jī)經(jīng)RS232或485接口與系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)連接，上位機(jī)同時(shí)與所述CPU中央信號(hào)處理系統(tǒng)連接。
[0045]所述CPU中央信號(hào)處理系統(tǒng)由MCS-96單片機(jī)組成，所述集成接收處理器的型號(hào)為J⑶L8279，霍爾傳感器的型號(hào)為CS800FA，晶體時(shí)針的型號(hào)為DS12887，A/D轉(zhuǎn)換器的型號(hào)為MAX125。
[0046]2.CPU軟件設(shè)計(jì)
根據(jù)變壓器鐵芯接地監(jiān)測(cè)的需要，我們?cè)O(shè)計(jì)了相關(guān)軟件流程，如圖4所示。
[0047]從圖4可見(jiàn)，裝置按照以下程序開(kāi)展工作:
1)、初始化
工作開(kāi)始，首先對(duì)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)做清零和復(fù)位等初始化處理；
2)、人機(jī)對(duì)話從鍵盤(pán)中輸入系列信號(hào)和數(shù)據(jù)，它們是:
a、被監(jiān)測(cè)變壓器即鐵芯接地線序號(hào)(裝置適應(yīng)多臺(tái)主變監(jiān)測(cè))；
b、測(cè)試和置入開(kāi)路電壓Uk、初始電流10，因正常情況下接地電流小于0.1A，故所測(cè)開(kāi)路電壓也會(huì)很小，經(jīng)歐姆定律可以得到初始電阻:
RO = Uk/10
此RO也相當(dāng)于內(nèi)阻，是基本不變的。
[0048]C、設(shè)置掃描時(shí)間t，為避免瞬時(shí)沖擊和減除信號(hào)運(yùn)算時(shí)間等，以確認(rèn)故障的真實(shí)性，本裝置取t為10秒。
[0049]3)、比較判別
當(dāng)參數(shù)設(shè)置完成，內(nèi)部便進(jìn)行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換處理，形成單片機(jī)能識(shí)別的二進(jìn)制碼；另一側(cè)，由霍爾傳感器HR對(duì)各被監(jiān)測(cè)鐵芯接地線電流進(jìn)行采樣，并經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，一起送給CPU進(jìn)行Vd和Vs的比較判別(腳標(biāo)字母d、s分別代表“地線”和“設(shè)置”)。
[0050]正常時(shí)，被采集到 的信號(hào)Vd接近于0，必然小于內(nèi)部基準(zhǔn)信號(hào)電壓Vs，即在“Vd >Vs ? ”的詢問(wèn)中，得到否定答案，所以信號(hào)從比較器N端輸出，繼續(xù)“循環(huán)掃描”。
[0051]在圖4中，當(dāng)被監(jiān)測(cè)變壓器鐵芯出現(xiàn)兩點(diǎn)或多點(diǎn)接地，將產(chǎn)生接地電流，該電流被在線監(jiān)測(cè)采集并轉(zhuǎn)換處理后，傳送給單片機(jī)進(jìn)行比較判斷，則會(huì)出現(xiàn)Vd > Vs的結(jié)果，此時(shí)信號(hào)將從比較器的Y端輸出。
[0052]從Y端輸出的信號(hào)，一面由智能芯片記錄儲(chǔ)存該故障發(fā)生的時(shí)間、變壓器號(hào)等，并將信號(hào)傳遞給LCD液晶屏作顯示報(bào)警。
[0053]在圖1和圖4中，可見(jiàn)另一面流程進(jìn)行故障處理:從CPU控制線I/O 口輸出指令，控制繼電器J的啟停。正常時(shí)，繼電器常閉結(jié)點(diǎn)J2公共端接鐵芯穿過(guò)霍爾傳感器的接地線，另一端接大地；出現(xiàn)接地故障時(shí)，常閉結(jié)點(diǎn)J2斷開(kāi)，常開(kāi)結(jié)點(diǎn)Jl合上，Jl公共端接鐵芯穿過(guò)霍爾傳感器的接地線，另一端接限流電阻Re的一端，限流電阻Re的另一端接大地。所述繼電器的啟動(dòng)電壓12￥，控制電流3(^，型號(hào)是4115 (T99)。
[0054]所述的在線監(jiān)測(cè)方法及故障處理方法，還具有以下步驟:當(dāng)被監(jiān)測(cè)變壓器鐵芯出現(xiàn)多點(diǎn)接地故障時(shí)，按以下方法進(jìn)行故障處理:CPU控制線I/O 口接繼電器J啟停線圈，繼電器常閉結(jié)點(diǎn)J2公共端接鐵芯穿過(guò)霍爾傳感器的接地線，另一端接大地；常開(kāi)結(jié)點(diǎn)Jl公共端接鐵芯穿過(guò)霍爾傳感器的接地線，另一端接限流電阻Re的一端，限流電阻Re的另一端接大地；限流電阻由計(jì)算式Re = R0.Ι(1/Ι0確定，Re數(shù)值一般為100 Ω~1000 Ω，所述繼電器的型號(hào)為4115 (Τ99)。
[0055]以上處理方法的原因是，當(dāng)出現(xiàn)接地電流增加，主變又不能馬上停電處理時(shí)，則需在接地線中串入限流電阻Re，利用測(cè)試到的接地電流Id與IO間倍數(shù)關(guān)系，乘以初始電阻R0，以確定串入電阻Re值的大小，其計(jì)算方式是:
Re = R0.Id/10
本Re的計(jì)算式是憑工作經(jīng)驗(yàn)創(chuàng)建的數(shù)學(xué)模型，既避開(kāi)了在線監(jiān)測(cè)儀器運(yùn)行中不可能測(cè)量開(kāi)路電壓的難題，也為串聯(lián)電阻值的確定找到了方法。計(jì)算出的Re —般在100~1000 Ω之間，將其串入接地線中，可使多點(diǎn)接地環(huán)流降低，緩解鐵芯發(fā)熱和對(duì)絕緣材料的損傷，故此軟硬件的配合設(shè)計(jì)是既有特色又有實(shí)效的處理措施。
[0056]4)、信息傳送當(dāng)鐵芯接地信號(hào)在CPU處理完畢，由液晶屏顯示報(bào)警的同時(shí)，又傳送給上位機(jī)，做更寬范圍的整合與歸類等處理，使之更加規(guī)范化、系列化。再經(jīng)RS232或485接口，采用常用的TCP/IP通訊協(xié)議，傳送給系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)，使集控中心人員和相關(guān)領(lǐng)導(dǎo)在遠(yuǎn)方也能了解到鐵芯接地情況，以便及時(shí)做出應(yīng)對(duì)和維護(hù)處理，從而避免事故的蔓延擴(kuò)大，由此將大幅度提高系統(tǒng)安全系數(shù)。
[0057]故障排解實(shí)例
本在線監(jiān)測(cè)裝置在運(yùn)行中產(chǎn)生了實(shí)際作用。2008年9月，四川內(nèi)江供電公司牌樓IlOkV變電站2#主變壓器安裝的在線接地監(jiān)測(cè)裝置報(bào)警，顯示接地電流在15A以上，用鉗形表測(cè)試為16.2A,再抽取油樣化驗(yàn),結(jié)果如表一:
牌樓變電站2#主變壓器絕緣油氣象色譜化驗(yàn)數(shù)據(jù)
表一
【權(quán)利要求】
1.一種電力變壓器鐵芯接地在線監(jiān)測(cè)裝置，其特征是，霍爾傳感器順次級(jí)聯(lián)信號(hào)處理電路、A/D轉(zhuǎn)換電路、CPU中央信號(hào)處理系統(tǒng)以及報(bào)警電路，鍵盤(pán)順次級(jí)聯(lián)集成接收處理器以及CPU中央信號(hào)處理系統(tǒng)，IXD液晶顯示屏與CPU中央信號(hào)處理系統(tǒng)連接；所述變壓器鐵芯接地線從上述霍爾傳感器的本體(1)上的穿線孔(2)中穿過(guò)；上述信號(hào)處理電路為:電阻Rl 一端接于該霍爾傳感器的采樣信號(hào)輸出端，電阻Rl另一端接于第一集成運(yùn)算放大器ICl的同相輸入端，該霍爾傳感器的-15V端串接電阻R3后接于第一集成運(yùn)算放大器ICl的反相輸入端，該霍爾傳感器的-15V端同時(shí)接于第一集成運(yùn)算放大器ICl的4腳，該霍爾傳感器的+ 15V端接于第一集成運(yùn)算放大器ICl的7腳，電阻R2串接在第一集成運(yùn)算放大器ICl的同相輸入端與信號(hào)輸出端之間，第一集成運(yùn)算放大器ICl的信號(hào)輸出端接于第二集成運(yùn)算放大器IC2的同相輸入端，第二集成運(yùn)算放大器IC2的反相輸入端串接電阻R5后接于該霍爾傳感器的-15V端,第一電位器Wl的一個(gè)固定腳和電阻R4的一端均接于第一集成運(yùn)算放大器ICl的信號(hào)輸出端，電阻R4另一端接于工作電源的-15V端,第二電位器W2的一個(gè)固定腳和電阻R5 —端均接于第二集成運(yùn)算放大器IC2的反相輸入端，電阻R5另一端接于工作電源的-15V端，第一電位器Wl的滑動(dòng)臂和第二電位器W2的滑動(dòng)臂均接于工作電源的+ 15V端，第二集成運(yùn)算放大器IC2的7腳和4腳分別接于工作電源的+ 15V端和-15V端，工作電源的+ 15V端和-15V端分別接于該霍爾傳感器的+ 15V和-15V端；上述第一、第二集成運(yùn)算放大器ICl和IC2的型號(hào)為R)07。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種電力變壓器鐵芯接地在線監(jiān)測(cè)裝置，其特征是，還具有晶體時(shí)鐘；該晶體時(shí)鐘接于CPU中央信號(hào)處理系統(tǒng)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種電力變壓器鐵芯接地在線監(jiān)測(cè)裝置，其特征是，還具有上位機(jī)與系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)，上位機(jī)經(jīng)RS232或485接口與系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)連接，上位機(jī)同時(shí)與所述CPU中央信號(hào)處理系統(tǒng)連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種電力變壓器鐵芯接地在線監(jiān)測(cè)裝置，其特征是，所述CPU中央信號(hào)處理系統(tǒng)由MCS-96單片機(jī)組成，所述集成接收處理器的型號(hào)為JCDL8279，霍爾傳感器的型號(hào)為CS800FA，晶體時(shí)鐘的型號(hào)為DS12887，A/D轉(zhuǎn)換器的型號(hào)為MAX125。
5.一種如權(quán)利要求1-4任一權(quán)利要求所述的電力變壓器鐵芯接地在線監(jiān)測(cè)裝置的在線監(jiān)測(cè)方法，其特征是，按以下步驟進(jìn)行: 1)、初始化 工作開(kāi)始，首先對(duì)監(jiān)測(cè)裝置做清零和復(fù)位初始化處理； 2)、人機(jī)對(duì)話進(jìn)行參數(shù)設(shè)置 從鍵盤(pán)中輸入以下信號(hào)和數(shù)據(jù): 2a)、被監(jiān)測(cè)變壓器的鐵芯接地線序號(hào)； 2b)、輸入內(nèi)部基準(zhǔn)信號(hào)電壓Vs ； Vs按以下方式確定: Vs= 10* R0，其中IO為正常情況下接地線中的接地電流，取為< 0.1A，RO為接地線內(nèi)阻； 2c)、設(shè)置掃描時(shí)間t，為避免瞬時(shí)沖擊和減除信號(hào)運(yùn)算時(shí)間，以確認(rèn)故障的真實(shí)性，t取為10秒； 當(dāng)參數(shù)設(shè)置完成，由集成接收處理器進(jìn)行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換處理，形成單片機(jī)能識(shí)別的二進(jìn)制碼并輸入至CPU ； 3)、進(jìn)行掃描 由霍爾傳感器HR對(duì)各被監(jiān)測(cè)鐵芯接地線的電流進(jìn)行采樣，經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)后，作為采樣信號(hào)電壓Vd輸入至CPU，CPU對(duì)Vd和Ns進(jìn)行比較判別: 當(dāng)Vd < Vs時(shí)，再次循環(huán)進(jìn)行掃描； 當(dāng)Vd > Vs時(shí)，則判斷被監(jiān)測(cè)變壓器鐵芯出現(xiàn)多點(diǎn)接地故障，CPU將該故障結(jié)果顯示在IXD液晶顯示屏上，同時(shí)CPU通過(guò)報(bào)警電路報(bào)警。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種電力變壓器鐵芯接地在線監(jiān)測(cè)裝置的在線監(jiān)測(cè)方法，其特征是，還具有以下步驟:當(dāng)被監(jiān)測(cè)變壓器鐵芯出現(xiàn)多點(diǎn)接地故障時(shí)，按以下方法進(jìn)行故障處理:CPU控制線I/O 口接繼電器J啟停線圈，繼電器常閉結(jié)點(diǎn)J2公共端接鐵芯穿過(guò)霍爾傳感器的接地線，另一端接大地；常開(kāi)結(jié)點(diǎn)Jl公共端接鐵芯穿過(guò)霍爾傳感器的接地線，另一端接限流電阻Re的一端，限流電阻Re的另一端接大地；限流電阻由計(jì)算式Re = R0.Id/IO確定，Re數(shù)值一般為 100Ω~1000Ω，所述繼電器的型號(hào)為4115 (T99)。
【文檔編號(hào)】G01R31/02GK103901314SQ201410116879
【公開(kāi)日】2014年7月2日 申請(qǐng)日期:2014年3月26日 優(yōu)先權(quán)日:2014年3月26日
【發(fā)明者】王洪煉 申請(qǐng)人:國(guó)家電網(wǎng)公司, 國(guó)網(wǎng)四川省電力公司內(nèi)江供電公司