專利名稱：干式配電變壓器安全運行保護儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及變壓器保護設(shè)備領(lǐng)域，尤其是涉及一種干式配電變壓器安全運行保護儀。
背景技術(shù)：
國內(nèi)干式配電變壓器隨著城市規(guī)模擴大，其數(shù)量與容量都在快速增長，但目前干式配電變壓器由于容量大多數(shù)均小于2000千伏安，因而均未安裝電流縱差保護。特別是，干式配電變壓器由于結(jié)構(gòu)的原因不能安裝氣體繼電器，因而產(chǎn)品在外部原因或內(nèi)部原因而發(fā)生匝間短路、層間短路、對地故障時不能夠及時發(fā)現(xiàn)故障的前期征兆。而且干式變壓器對三相負荷不均衡、單相溫升過高也沒有單獨的保護系統(tǒng)。盡管有的干式變壓器配有溫度控制儀，但由于它僅采取了溫度信號對電流的缺相與三相電流不平衡，并不能夠有效確定與保護，往往造成變壓器壽命的提前終止。還有的變壓器過負荷運行或運行系統(tǒng)的運行環(huán)境惡劣都給變壓器自身的安全造成了潛在的危害。這些沒有按國家繼電保護要求GB50062-92設(shè)計規(guī)范安裝匝間與相相間短路保護的設(shè)備有如下問題:一是干式配電變壓器由于外部或內(nèi)部原因發(fā)生匝間故障時，不能及時發(fā)現(xiàn)故障的初始小能量狀態(tài)，從而使故障擴大至發(fā)生著火等較嚴重大容量短路能量狀態(tài)后才能引起高壓進線端的保護動作，使故障不能及早處理從而擴大化，為故障后變壓器的修復(fù)造成極大的困難，特別是故障擴大化后會將上級變電站過流頂?shù)?，給現(xiàn)場造成相當大的損害，給供電安全性及人身安全都造成嚴重損害；二是故障發(fā)生時，對故障發(fā)生時的故障能量不能及時進行分析與比對給出故障類型，并做出相對應(yīng)的保護；三是針對干式變壓器的特點沒有一種不依賴于使用人員的能自主檢測到不安全使用因素的并加以示警與提示的儀器，特別是對使用終點不能有效確定與示警。
發(fā)明內(nèi)容本實用新型的目的在于:針對現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，提供一種干式配電變壓器安全運行保護儀，利用測量正常運行干式配電變壓器的輸入電流電壓、輸出電流電壓，三相低壓線圈的溫度與鐵芯溫度，并通過專用模數(shù)轉(zhuǎn)換電路與CPU對其進行運算，計算并比較處理其輸入電壓、電流，輸出電壓、電流，三相低壓線圈的溫度與鐵芯溫度。本實用新型的目的通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn):一種干式配電變壓器安全運行保護儀，其特征在于，該保護儀包括設(shè)置于變壓器高壓側(cè)的高壓電壓檢測電路、高壓電流檢測電路，設(shè)置于變壓器低壓側(cè)的低壓電壓檢測電路、低壓電流檢測電路，模數(shù)轉(zhuǎn)換器，單片機電路，四個通道測溫元件，所述的高壓電壓檢測電路、高壓電流檢測電路、低壓電壓檢測電路、低壓電流檢測電路均與模數(shù)轉(zhuǎn)換器連接，所述的四個通道測溫元件分別預(yù)埋在變壓器內(nèi)部的高壓繞組進線端、低壓繞組進線端、鐵芯接地端及繞組接地端，且四個通道測溫元件均與模數(shù)轉(zhuǎn)換器連接，所述的模數(shù)轉(zhuǎn)換器與單片機電路連接。所述的高壓電壓檢測電路包括一次電壓互感器和二次電壓互感器，所述的一次電壓互感器與二次電壓互感器耦合連接，所述的二次電壓互感器的另一端連接模數(shù)轉(zhuǎn)換器。所述的高壓電流檢測電路包括三個一次電流互感器和二次電流互感器，所述的三個一次電流互感器星形連接，其公共端接到模數(shù)轉(zhuǎn)換器的“邏輯地”電位端，三個一次電流互感器的另一端接到二次電流互感器的一次繞組上，二次電流互感器的另一端連接模數(shù)轉(zhuǎn)換器。所述的低壓電壓檢測電路包括一次電壓互感器和二次電壓互感器，所述的一次電壓互感器與二次電壓互感器耦合連接，所述的二次電壓互感器的另一端連接模數(shù)轉(zhuǎn)換器。所述的低壓電流檢測電路包括三個一次電流互感器和二次電流互感器，所述的三個一次電流互感器星形連接，其公共端接到模數(shù)轉(zhuǎn)換器的“邏輯地”電位端，三個一次電流互感器的另一端接到二次電流互感器的一次繞組上，二次電流互感器的另一端連接模數(shù)轉(zhuǎn)換器。所述的四個通道測溫元件均為鉬熱電阻。所述的單片機電路包括存儲有針對所保護的變壓器建立的故障數(shù)據(jù)庫的存儲器，用于將模數(shù)轉(zhuǎn)換器輸入的信號與故障數(shù)據(jù)進行比較的比較電路，用于輸出跳閘信號的電路和用于輸出報警信號的電路。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型具有以下優(yōu)點:1、專用于干式配電長期運行時安全防護，保證干式配電變壓器在多種狀態(tài)與工況下都可安全長期的運行，并對危及到變壓器安全運行的三相電流不平衡超過安全運行界限、缺相、匝間短路、相間短路、高壓對地放電等故障狀況進行確定與測量并按要求發(fā)出保護動作信號與示警信號，并可測量低壓溫度、控制風(fēng)機的開啟，根據(jù)實際運行情況預(yù)算變壓器的理論壽命。2、還能在變壓器的使用壽命終止前提前警示與確認，以防止不安全運行現(xiàn)象的存在。

圖1為本實用新型的電路結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖和具體實施例對本實用新型進行詳細說明。實施例如圖1所示:一種干式配電變壓器安全運行保護儀，該保護儀包括設(shè)置于變壓器高壓側(cè)(圖中AH、BH、CH側(cè)，表示高壓三相電)的高壓電壓檢測電路、高壓電流檢測電路，設(shè)置于變壓器低壓側(cè)(圖中AL、BL、CL，表示低壓三相電)的低壓電壓檢測電路、低壓電流檢測電路，模數(shù)轉(zhuǎn)換器，單片機電路(采用含DSP芯片的主電路，同時也包括其他配套公知的外圍電路)，四個通道測溫元件。高壓電壓檢測電路、高壓電流檢測電路、低壓電壓檢測電路、低壓電流檢測電路均與模數(shù)轉(zhuǎn)換器連接，將檢測到的變壓器高壓側(cè)和低壓側(cè)的電壓、電流發(fā)送給模數(shù)轉(zhuǎn)換器進行轉(zhuǎn)換。四個通道測溫元件分別預(yù)埋在變壓器內(nèi)部的高壓繞組進線端、低壓繞組進線端、鐵芯接地端及繞組接地端，且四個通道測溫元件均與模數(shù)轉(zhuǎn)換器連接，采集四個端處的溫度信號，并發(fā)送給模數(shù)轉(zhuǎn)換器進行轉(zhuǎn)換。模數(shù)轉(zhuǎn)換器與單片機電路連接，將轉(zhuǎn)換后的信號發(fā)送給單片機電路，進行處理。高壓電壓檢測電路包括一次電壓互感器PTl和二次電壓互感器PT1。一次電壓互感器PTl與二次電壓互感器PTl耦合連接，二次電壓互感器PTl的另一端連接模數(shù)轉(zhuǎn)換器。高壓電流檢測電路包括三個一次電流互感器CTl和二次電流互感器CTl。三個一次電流互感器CTl星形連接，其公共端接到模數(shù)轉(zhuǎn)換器的“邏輯地”電位端，三個一次電流互感器CTl的另一端接到二次電流互感器CTl的一次繞組上，二次電流互感器CTl的另一端連接模數(shù)轉(zhuǎn)換器。低壓電壓檢測電路包括一次電壓互感器PT2和二次電壓互感器PT2。一次電壓互感器PT2與二次電壓互感器PT2耦合連接，二次電壓互感器PT2的另一端連接模數(shù)轉(zhuǎn)換器。低壓電流檢測電路包括三個一次電流互感器CT2和二次電流互感器CT2。三個一次電流互感器CT2星形連接，其公共端接到模數(shù)轉(zhuǎn)換器的“邏輯地”電位端，三個一次電流互感器CT2的另一端接到二次電流互感器的一次繞組上，二次電流互感器的另一端連接模數(shù)轉(zhuǎn)換器。四個通道測溫元件均為鉬熱電阻。單片機電路包括存儲有針對所保護的變壓器建立的故障數(shù)據(jù)庫的存儲器，用于將模數(shù)轉(zhuǎn)換器輸入的信號與故障數(shù)據(jù)進行比較的比較電路，用于輸出跳閘信號的電路和用于輸出報警信號的電路。在單片機的控制程序里設(shè)定相關(guān)數(shù)據(jù)與控制過程，即針對所保護的變壓器建立相關(guān)保護數(shù)據(jù)庫(也稱故障數(shù)據(jù)庫)，其中包括高壓線圈匝數(shù)、導(dǎo)線并聯(lián)根數(shù)、每匝電阻、每匝電壓、高壓每匝短路反映在輸入側(cè)的電流值，低壓線圈匝數(shù)、導(dǎo)線并聯(lián)根數(shù)、每匝電阻、每匝電壓、低壓每匝短路反映在輸入側(cè)的電流，空載電流值、空載損耗值、負載損耗值，低壓短路時反映的電壓電流特征、高壓短路時的電壓電流特征、高壓對地故障的故障特征、鐵芯對地時的故障特證，缺相工作時的故障特征，三相負荷不平衡時的電流特征、缺相運行時的故障特證，溫度過高時的故障特證，干式變壓器壽命確定程序。因而，通過對干式變壓器輸入電流、電壓與輸出電流、電壓、低壓線圈溫升與鐵芯溫升的相關(guān)性比較，并與已輸入的變壓器故障特征庫相關(guān)性比較，運用多種分析綜合確定故障狀態(tài)，并在故障前期提供相應(yīng)保護信號，使變壓器先于故障擴大前切斷供電側(cè)電源的保護，從而使變壓器的正常運行狀態(tài)與故障狀態(tài)都處于可確定、可保護的安全狀態(tài)，給用電系統(tǒng)的安全提供更完備的安全防護。本發(fā)明裝置工作原理包括:1、首先對變壓器的一次側(cè)與二次側(cè)的電壓與電流、溫度進行測量并進行相關(guān)計算。2、通過專用模數(shù)轉(zhuǎn)換電路與CPU對其進行運算，計算確定變壓器結(jié)果與先期確定的各種狀態(tài)進行比對，從而得出變壓器的運行狀態(tài)是處于安全還是故障狀態(tài)。3、得出結(jié)論后按實際的結(jié)果給出是繼續(xù)運行、還是發(fā)出警報、至發(fā)出切斷進線電源信號防護信號。上述三個步驟具體如下:1、針對所保護的變壓器建立相關(guān)保護數(shù)據(jù)庫，其中包括高壓線圈匝數(shù)、導(dǎo)線并聯(lián)根數(shù)、每匝電阻、每匝電壓、高壓每匝短路反映在輸入側(cè)的電流值，低壓線圈匝數(shù)、導(dǎo)線并聯(lián)根數(shù)、每匝電阻、每匝電壓、低壓每匝短路反映在輸入側(cè)的電流，空載電流值、空載損耗值、負載損耗值，低壓短路時反映的電壓電流特征、高壓短路時的電壓電流特征、高壓對地故障的故障特征、鐵芯對地時的故障特證，缺相工作時的故障特征，三相負荷不平衡時的電流特征、缺相運行時的故障特證，溫度過高時的故障特證，干式變壓器壽命確定程序。2、變壓器在發(fā)生匝間短路時其實際匝數(shù)是變少或是跳動變化的，因而其匝數(shù)比也是變化的，并且這差值是較易找出，此種方法作為另外的專利進行審報。并在考慮變壓器的負載電流的的情況下用電流修正法將變壓器實際用于變壓的匝數(shù)比算出與變壓器的本身應(yīng)有的匝數(shù)比進行比較，同時對輸入電流與輸出電流進行比較確定故障的真實性與大小，在經(jīng)過雙重的確認并與已建立的針對所保護變壓器的故障數(shù)據(jù)庫比對，計算其匝數(shù)比超差時示警與切斷進線電源側(cè)信號的輸出確定，然后輸出示警或跳閘信號。3、變壓器在三相負荷電流不平衡時，超過規(guī)定限度時可以向操作人員示警。4、變壓器在缺相運行時按照確定模式進行低壓側(cè)的保護動作。5、在運行溫度發(fā)生異常時，可向運行人員示警與作出保護動作。6、在運行電壓或輸出電壓偏高時可對運行人員示警進行適時調(diào)整與保護運作，以避免對低壓側(cè)設(shè)備的損害。7、可對危及到變壓器運行壽命的各種因素加以記錄與計算，確認變壓器的理論運行壽命，以便在變壓器的使用壽命終止前提前警示與確認，以防止不安全運行現(xiàn)象的存在。以上所述僅為本實用新型的較佳實施例而已，并不用以限制本實用新型，應(yīng)當指出的是，凡在本實用新型的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進等，均應(yīng)包含在本實用新型的保護范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求1.一種干式配電變壓器安全運行保護儀，其特征在于，該保護儀包括設(shè)置于變壓器高壓側(cè)的高壓電壓檢測電路、高壓電流檢測電路，設(shè)置于變壓器低壓側(cè)的低壓電壓檢測電路、低壓電流檢測電路，模數(shù)轉(zhuǎn)換器，單片機電路，四個通道測溫元件，所述的高壓電壓檢測電路、高壓電流檢測電路、低壓電壓檢測電路、低壓電流檢測電路均與模數(shù)轉(zhuǎn)換器連接，所述的四個通道測溫元件分別預(yù)埋在變壓器內(nèi)部的高壓繞組進線端、低壓繞組進線端、鐵芯接地端及繞組接地端，且四個通道測溫元件均與模數(shù)轉(zhuǎn)換器連接，所述的模數(shù)轉(zhuǎn)換器與單片機電路連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種干式配電變壓器安全運行保護儀，其特征在于，所述的高壓電壓檢測電路包括一次電壓互感器和二次電壓互感器，所述的一次電壓互感器與二次電壓互感器耦合連接，所述的二次電壓互感器的另一端連接模數(shù)轉(zhuǎn)換器。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種干式配電變壓器安全運行保護儀，其特征在于，所述的高壓電流檢測電路包括三個一次電流互感器和二次電流互感器，所述的三個一次電流互感器星形連接，其公共端接到模數(shù)轉(zhuǎn)換器的“邏輯地”電位端，三個一次電流互感器的另一端接到二次電流互感器的一次繞組上，二次電流互感器的另一端連接模數(shù)轉(zhuǎn)換器。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種干式配電變壓器安全運行保護儀，其特征在于，所述的低壓電壓檢測電路包括一次電壓互感器和二次電壓互感器，所述的一次電壓互感器與二次電壓互感器耦合連接，所述的二次電壓互感器的另一端連接模數(shù)轉(zhuǎn)換器。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種干式配電變壓器安全運行保護儀，其特征在于，所述的低壓電流檢測電路包括三個一次電流互感器和二次電流互感器，所述的三個一次電流互感器星形連接，其公共端接到模數(shù)轉(zhuǎn)換器的“邏輯地”電位端，三個一次電流互感器的另一端接到二次電流互感器的一次繞組上，二次電流互感器的另一端連接模數(shù)轉(zhuǎn)換器。
6.根據(jù)權(quán)利要求1 所述的一種干式配電變壓器安全運行保護儀，其特征在于，所述的四個通道測溫元件均為鉬熱電阻。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種干式配電變壓器安全運行保護儀，其特征在于，所述的單片機電路包括存儲有針對所保護的變壓器建立的故障數(shù)據(jù)庫的存儲器，用于將模數(shù)轉(zhuǎn)換器輸入的信號與故障數(shù)據(jù)進行比較的比較電路，用于輸出跳閘信號的電路和用于輸出報警信號的電路。
專利摘要本實用新型提供一種干式配電變壓器安全運行保護儀，涉及變壓器保護設(shè)備領(lǐng)域；目的是解決干式配電變壓器由于外部或內(nèi)部原因發(fā)生匝間故障時，不能及時預(yù)警的問題；主要技術(shù)方案該保護儀包括設(shè)置于變壓器高壓側(cè)的高壓電壓檢測電路、高壓電流檢測電路，設(shè)置于低壓側(cè)的低壓電壓檢測電路、低壓電流檢測電路，模數(shù)轉(zhuǎn)換器，單片機電路，四個通道測溫元件，各檢測電路均與模數(shù)轉(zhuǎn)換器連接，四個通道測溫元件分別預(yù)埋在變壓器內(nèi)部的各進線端和接地端，且四個通道測溫元件均與模數(shù)轉(zhuǎn)換器連接，模數(shù)轉(zhuǎn)換器與單片機電路連接?？梢栽谧儔浩鞯氖褂脡勖K止前提前警示與確認，以防止不安全運行現(xiàn)象的存在，保障變壓器和人員的安全。
文檔編號H02H7/04GK203166475SQ20132017674
公開日2013年8月28日 申請日期2013年4月10日 優(yōu)先權(quán)日2013年4月10日
發(fā)明者鄒家勇, 李龍才, 尹大千, 吳向軍, 牟小松, 張曄, 萬明, 嚴可為, 曾捷 申請人:中國電力工程顧問集團西南電力設(shè)計院