一种变压器直流偏磁电流在线监测系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及变压器直流偏磁技术领域，具体为一种变压器直流偏磁电流在线监测系统。
【背景技术】
[0002]我国2/3以上的水利资源分布在西南地区，2/3左右的煤炭资源集中在内蒙古和山西，利用这些能源发电送到华东、华南沿海等经济发达地区需要长距离输电。采用直流输电技术进行长距离输电，可以提高电力系统运行的经济性、稳定性和调度的灵活性，具有广阔的发展前景。直流输电技术在我国已经取得了迅速的发展。
[0003]从实际运行中发现当直流输电系统采用单极大地回路方式运行时，换流站直流接地极附近中性点接地变压器会出现噪声和振动异常增大的情况，即变压器出现直流偏磁现象。直流输电系统以单极大地返回方式输送功率时，变压器中性点检测到的直流分量随直流输送功率的增加而升高，噪声和振动也随着直流分量的升高而增大。变压器直流偏磁时会出现振动加剧、噪声增大、局部过热等现象，引发变压器内部加紧件松动、绕组断线、绝缘材料受到破坏、铁片松动弯曲等问题，持续时间过长还将导致变压器损坏。变压器直流偏磁还会引起交流电网电压总畸变率增大，谐波大幅升高，对其他电气设备产生较大影响，并可能引起继电保护误动，这些影响最终将会危及到电网的安全运行。
[0004]随着西电东送政策的实施，高压直流输电技术在中国电网的运用愈来愈多，变压器直流偏磁问题也显得更加明显，对其进行监测和治理也愈加迫切。
【实用新型内容】
[0005]针对上述问题，本实用新型的目的在于提供一种能够实时检测变压器直流偏磁电流的一种变压器直流偏磁电流在线监测系统，能够有效提高电网变压器直流偏磁的早期预警能力，便于及时对直流偏磁风险较大的变压器采取有效性的防护措施。技术方案如下:
[0006]—种变压器直流偏磁电流在线监测系统，包括用于安装在变压器中性点的霍尔传感器，霍尔传感器的信号输出端连接到A/D转换器的信号输入端，A/D转换器的信号输出端连接到单片机;还包括无线传输模块，无线传输模块也连接到单片机。
[0007]进一步的，所述霍尔传感器的信号输出端与A/D转换器的信号输入端之间还连接有放大器。
[0008]更进一步的，所述霍尔传感器的信号输出端与A/D转换器的信号输入端之间还连接有放大器。
[0009]更进一步的，所述放大器采用AD620AN，所述A/D转换器采用ADS8505;AD620AN的引脚3为输入端，引脚6为输出端;AD620AN的引脚3顺次连接电阻R4和电阻R3，同时通过电容ClO接地；电阻R3远离电阻R4的一端还通过电阻Rl并联可变电阻器RVl后接地;AD620AN的引脚6通过电容C9连接到电阻R4和电阻R3之间，同时还通过电阻R5连接到A/D转换器ADS8505的引脚1;ADS8505的引脚I还通过电阻R6串联电容C25后接地;ADS8505的引脚3通过电容C26接地;ADS8505的引脚4连接到电阻R6和电容C25之间;ADS8505的引脚27连接其引脚28，同时连接到5V电源，ADS8505的引脚27还通过电容C27并联电容C13后接地。
[0010]更进一步的，所述霍尔传感器为开环穿心式霍尔电流传感器，包括磁芯、霍尔元件和放大电路，霍尔元件置于磁芯的气隙中，并连接到放大电路的输入端。
[0011]更进一步的，还包括北斗定位授时模块，北斗定位授时模块也连接到所述单片机。
[0012]更进一步的，还包括USB数据接口，USB数据接口也连接到所述单片机。
[0013]更进一步的，所述单片机采用W78E58B。
[0014]本实用新型的有益效果是:本实用新型通过在直流接地极附近变压器中性点安装霍尔传感器，不改变中性点接线，采集直流偏磁电流的分布的实测数据，并设置报警阈值，对变压器直流偏磁电流进行实时监测，提高电网变压器直流偏磁的早期预警能力，便于及时对直流偏磁风险较大的变压器采取有效性的防护措施。
【附图说明】
[0015]图1为本实用新型变压器直流偏磁电流在线监测系统的结构框图。
[0016]图2为本实用新型变压器直流偏磁电流在线监测系统中霍尔传感器的电路图。
[0017]图3为本实用新型变压器直流偏磁电流在线监测系统中逐次逼近A/D转换原理图。
[0018]图4为本实用新型变压器直流偏磁电流在线监测系统中放大器和A/D转换器电路连接原理图。
[0019]图5为本实用新型变压器直流偏磁电流在线监测系统电路设计功能框图。
【具体实施方式】
[0020]下面结合附图和具体实施例对本实用新型做进一步说明，如图1所示，一种变压器直流偏磁电流在线监测系统，包括用于安装在变压器中性点的霍尔传感器，霍尔传感器的信号输出端连接到A/D转换器的信号输入端，A/D转换器的信号输出端连接到单片机;还包括无线传输模块，无线传输模块也连接到单片机。
[0021]本装置安装于变压器中性点接地铜排上，利用霍尔传感器实时监测直流偏磁电流，具有不改变变压器中性点接线的优点。将监测到的电流数据和报警信息转换成数字信号，通过无线传输的方式发送至后台计算机或指定的手机，让运维人员在第一时间掌握现场直流偏磁情况，便于更快采取防护措施。
[0022]霍尔传感器采用开环穿心式霍尔电流传感器，包括磁芯、霍尔元件和放大电路，霍尔元件置于磁芯的气隙中，并连接到放大电路的输入端，如图2所示。根据变压器中性点引下线的外形，定制霍尔电流传感器的形状，减少了漏磁，提高监测精度。由于变压器中性点直流电流在正常情况下很小，而直流输电单极大地回路运行时，流过中性线的直流电流较大，故霍尔电流传感器的量程较大。采用高线性度霍尔器件，以确保测试信号的线性度，保证较高的测量精度。放大电路设计是整个霍尔传感器的核心，也是决定其性能好坏的关键因素。当系统放大倍数选择过小时，铁芯缺口处的磁场会随着一次侧电流的增大而增大，从而影响了系统的测量精度。当系统的放大倍数足够大时，铁芯缺口处的磁场很小，系统测量精度得到改善。当系统电压放大倍数为100时，磁阻芯片感应剩磁产生的电压较大，系统剩磁较大，误差也较大。改变系统电压放大倍数为1 O O时，磁阻芯片感应剩磁产生的电压较小，因而系统剩磁也较小，误差减小。因此，本实施例在一定范围内适当增大系统的电压放大倍数(600倍)可使系统的精度提高，改善其性能。
[0023]霍尔传感器系统误差与采样电阻、电压放大倍数、反馈线圈等效电阻、等效电感以及系统电磁转换灵敏度、磁阻芯片的磁电转换灵敏度有关。其中系统电磁转换灵敏度与铁芯大小、材质以及开口形状、位置有关。磁阻芯片的磁电转换灵敏度与磁阻芯片性能有关，在磁阻芯片的选型上，选取线性度好、灵敏度高的磁阻芯片。对于反馈线圈选择匝数多、电感较小的线圈，因为匝数影响测量精度与量程，电感量影响测量电流的相位与系统响应速度。放大倍数的选取应合理分配且足够大。采样电阻应合理选择，太大了影响系统功耗，太小了采样电压信号也较小，容易采样不准确。
[0024]用霍尔传感器现场测量的数据是模拟信号，而终端PC处理的是数字信号，需要把模拟信号转换成数字信号。对于A/D转换器，其寄存器位数越多，则可与输入量VIN之间的误差1/2N+1.VREF越小，也就越精准。现在测量精度要求已逐渐由过去的8位转换到12位甚至更高。在模数转换过程中，模数转换器是数据采集系统的重要环节，直接关系到测量的精确度、分辨力和转换速度。本实施例采用逐次逼近A/D转换，保证数据转换的精度，原理如图3所示。
[0025]本实施例选用ADS8505A/D转换器，该转换器的采样输出为16位，采用CMOS结构工艺，具有转换速度快、功耗低(70mW)的特点，采用逐次逼近式原理工作，为单通道输入，模拟输入电压范围为:-10V?+1V0
[0026]从霍尔传感器出来的数据是模拟信号，需要进行模数转换传给单片机和PC机处理，在实际芯片连接中，还需要考虑芯片间电压匹配，即实际从霍尔传感器测出来的数据可能与AD转换器的输入电压不相匹配，当测出数据超出AD转换器的输入限值时，导致测量不至IJ，影响测试效果；当测量数据偏低时，不能充分利用最大值和最小值，会影响转换器的测量精度。所以选择适当的放大器去匹配二者，使测量精度达到更高。
[0027]传感器与转换器之间的放大器能够进行信号间的转换，电流信号和