变压器铁芯接地电流在线监测设备的现场检验装置及方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及高电压计量技术领域，具体是一种变压器铁芯接地电流在线监测设备的现场检验装置及方法。
【背景技术】
[0002]变压器发生铁芯多点接地故障时，铁芯接地电流会突增，在变压器铁芯接地线上安装变压器铁芯接地电流在线监测设备对变压器铁芯的接地电流进行实时监控，是监测铁芯多点接地的有效方法。
[0003]国网公司目前已装用变压器铁芯接地电流在线监测设备1000余套，且数量不断增加。根据国网公司企业标准Q/GDW540.1-2010《变电设备在线监测装置检验规范》要求，在运行过程中，需定期对装置进行现场例行校验。实际运行过程中，铁芯接地电流在线监测设备误报率高，故障率高，缺乏对装置进行现场校验的技术手段。
【发明内容】
[0004]本发明提供一种变压器铁芯接地电流在线监测设备的现场检验装置及方法，可以在不影响变压器的正常运行的情况下对变压器铁芯接地电流在线监测设备进行现场校验，提高监测数据可靠性、减小装置误报率，从而更好地发挥在线监测装置的作用。
[0005]一种变压器铁芯接地电流在线监测设备的现场检验装置，用于对铁芯接地电流在线监测设备进行现场检验，以判断在线监测设备能否正常监控铁芯接地电流，其特征在于:所述现场检验装置包括变压器铁芯接地电流实时跟踪单元、标准铁芯接地电流输出单元及铁芯接地电流测量单元，
[0006]所述变压器铁芯接地电流实时跟踪单元，用于实时跟踪现场铁芯接地电流的幅值、频率和相位，输出与现场变压器铁芯接地电流同频同相的镜像电流，将镜像电流以反向穿心的方式注入到在线监测设备的钳形电流传感器，以实现在线监测设备的钳形电流传感器电流置空和后台采集数据归零；
[0007]所述标准铁芯接地电流输出单元，用于输出幅值可调、谐波分量可调的电流，以穿心方式注入到在线监测设备的钳形电流传感器中；
[0008]所述铁芯接地电流测量单元，用于测量变压器铁芯现场置空和重新注入后的总电流值，与在线监测设备后台采集的变压器铁芯置空和重新注入后的总电流值进行比对校验。
[0009]进一步的，所述变压器铁芯接地电流实时跟踪单元包括铁芯接地电流信号取样调理模块、信号谐波分离模块、分离信号移相模块、分离信号调幅及合成模块、电流放大输出模块、信号频率跟踪模块及反馈控制模块，
[0010]所述铁芯接地电流信号取样调理模块用于对现场铁芯接地电流进行取样、I/V变换及放大后输出取样信号，其输出端与所述信号谐波分离模块的输入端连接；
[0011]所述信号谐波分离模块用于实现取样信号的基波及3，5，7次谐波分量的分离得到分离信号，其第一输出端与所述信号频率跟踪模块的输入端连接，用于将分离出的基波信号输出给所述信号频率跟踪模块，所述信号谐波分离模块的第二输出端与所述分离信号移相模块的输入端连接，用于输出所述分离信号；
[0012]所述信号频率跟踪模块用于实时跟踪基波信号频率，其输出端与所述反馈控制模块的输入端连接；
[0013]所述反馈控制模块用于根据所述信号频率跟踪模块获得的基波信号频率自动调节所述信号谐波分离模块的参数，实现动态频率信号的分离，保证信号经过信号谐波分离模块时不产生相移；
[0014]所述分离信号移相模块用于实现分离信号的相位调整，输出调整相位后的分离信号，其输出端与所述分离信号调幅及合成模块的输入端连接；
[0015]所述分离信号调幅及合成模块用于实现调整相位后的分离信号的幅值调整及叠加，输出合成信号，其输出端与所述电流放大输出模块的输入端连接；
[0016]所述电流放大输出模块用于实现所述合成信号的功率放大，并输出电流基波及3，5，7次谐波幅值与原边铁芯接地电流中的基波及3，5，7次谐波幅值等幅值的电流信号，即所述与现场变压器铁芯接地电流同频同相的镜像电流
[0017]进一步的，所述标准铁芯接地电流输出单元包括依次连接的工控机、数模转换模块、恒流源功率放大模块和电流输出模块，所述工控机用于将电流幅值及谐波转换成相应数模转换转换模块所需要的数据数组，由数模转换转换模块输出电压基准信号到恒流源功率放大模块，经过恒流源功率放大模块进行电压电流转换及功率放大，最后由所述电流输出模块将可调、谐波分量可调的电流输出。
[0018]进一步的，所述铁芯接地电流测量单元包括依次连接的电流信号取样调理模块、模数转换模块和比对分析显示模块，所述铁芯接地电流信号取样调理模块用于对铁芯接地电流进行取样调理后，输入到模数转换模块进行采集，然后比对分析显示模块从模数转换模块读取采集结果并计算、存储、显示。
[0019]一种变压器铁芯接地电流在线监测设备的现场检验方法，在线监测设备的钳形电流传感器卡在变压器铁芯上，用于对变压器铁芯的接地电流进行实时监控，其特征在于所述现场检验方法包括如下步骤:
[0020]步骤一、实时跟踪变压器铁芯接地电流的幅值、频率和相位，输出与现场变压器铁芯接地电流同频同相的镜像电流，将镜像电流以反向穿心的方式注入到在线监测设备的钳形电流传感器，以实现在线监测设备的钳形电流传感器电流置空和后台采集数据归零；
[0021]步骤二、输出幅值可调、谐波分量可调的电流，以穿心方式注入到变压器铁芯接地电流在线监测设备传感器中；
[0022]步骤三、测量变压器铁芯现场置空和重新注入后的总电流值，与变压器铁芯接地电流在线监测设备后台采集的置空和重新注入后的总电流值进行比对校验。
[0023]本发明的有益效果在于:
[0024]1、本发明基于置空后注入的原理，通过采集在线监测装置中流过的铁芯接地电流，反馈至标准装置，输出与铁芯接地电流幅值和谐波分量相同、相角相差180度的电流，将在线监测装置中流过的电流置空(抵消至零)；然后在监测装置传感器中注入幅值可调、谐波分量可调的电流对监测装置的传感器进行全量程的校验；
[0025]2、本发明的信号取样及输出电流注入采用了完全电气隔离的方式，不影响变压器的正常运行；
[0026]3、本发明集成了标准电流输出功能及铁芯电流测量功能，可以对数据进行分类管理，存储、打印波形及数据、自动生成校验报告；
[0027]4、本发明为变压器铁芯接地电流在线监测设备的现场校验提供了一种有效的手段，解决了变压器铁芯接地电流在线监测设备无法现场校验困难。
[0028]5、本发明可以判断和评价在线监测数据的有效性和可靠性，及时甄别出存在缺陷的监测装置，大大提高监测数据可靠性、减小装置误报率，从而更好地发挥在线监测装置的作用。
【附图说明】
[0029]图1是本发明变压器铁芯接地电流在线监测设备的现场检验方法的原理图；
[0030]图2是本发明中变压器铁芯接地电流实时跟踪单元的电路原理框图；
[0031]图3是本发明中标准铁芯接地电流输出单元的原理框图；
[0032]图4是本发明中铁芯接地电流测量单元的原理框图；
[0033]图5是本发明中信号谐波分离、移相和叠加的原理图；
[0034]图6是某500kV变电站铁芯接地电流原始测量数据波形图，其中CHl为原始测量电流波形，CH2为置空注入的抵消电流波形；
[0035]图7是变压器铁芯接地电流在线监测设备的传感器置空后的电流波形图。
[0036]图中:1 一变压器铁芯接地电流实时跟踪单元，2—标准铁芯接地电流输出单元，3—铁芯接地电流测量单元，1.1一铁芯接地电流信号取样调理模块，1.2—信号谐波分离模块，1.3—分离信号移相模块，1.4一分离信号调幅及合成模块，1.5 —电流放大输出模块，
1.6—信号频率跟踪模块，1.7—反馈控制模块，2.1—工控机，2.2—数模转换转换模块，
2.3—恒流源功率放大模块，2.4—电流输出模块，3.1—电流信号取样调理模块，3.2—模数转换模块，3.3—比对分析显示模块。
【具体实施方式】
[0037]下面将结合本发明中的附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述。
[0038]图1所示为本发明变压器铁芯接地电