专利名称：变压器局部放电在线监测系统的制作方法
技术领域：
本实用新型属于输变电设备状态在线监测技术领域，具体涉及一种变压器局部放电在线监测系统。
背景技术：
近年来，随着电力系统的快速发展，变压器的容量和电压等级不断提高，其安全稳定运行越来越受到重视。其中，绝缘问题在变压器故障中占有很大比重。局部放电在线监测作为检测变压器绝缘性能的一种有效手段，在国内外都有广泛地研究，目前，国内PD在线监测系统的水平与国外接近，也有许多研究的成果应用到实际当中。如由清华大学和吉林省电力科学研究院合作研制的变压器局部放电在线监测系统。武汉高压研究所研制的PD 系统，采用带宽为10 IOOOkHz的电流传感器。西安交通大学研究的BYT型PD系统，测量频带为40 2000kHz。东北电力试验研究院为一台220kV/120MV. A变压器，研制了一套局部放电在线监测装置，采用了带通滤波、差动平衡、极性鉴别等干扰抑制技术，抑制比在50dB 以上。重庆大学孙才新等人提出用多端调节的方法抑制脉冲型干扰。变压器局部放电在线监测提供了用电流脉冲和声波脉冲直接测量放电的一种手段。比油中气体分析法优越的是，它能瞬时的检测变压器、电抗器内部出现的故障，对非脉冲型局部放电(约500pC 1500pC)及脉冲型局部放电(1500pC)以上均能进行在线监测， 当非脉冲型局部放电发展到脉冲型局部放电的过程中会使绝缘老化，进而使绝缘突然损坏，这一发展过程它不能分解出气体。因此油的气体分析法不起作用，但局部放电的在线监测能记录整个过程，因此研制现场运行的变压器局部放电在线监测系统是非常有必要的。
发明内容本实用新型采用了最先进的脉冲分离技术，将干扰脉冲与局部放电脉冲分离开， 从而使十万皮库的干扰脉冲无法进入到在线监测系统。实现了强干扰环境下局部放电的在线监测，使监测数据更加真实可靠。本实用新型所采用的技术方案是，一种变压器局部放电在线监测系统，包括依次按顺序连接的信号监测模块、信号处理模块、信号传输模块以及分析诊断模块；所述信号监测模块由顺序连接的变压器和传感器构成，信号处理模块由由顺序连接的信号预处理单元和数据采集单元构成，分析诊断模块由顺序连接的数据处理单元和故障诊断单元构成；所述变压器、传感器、信号预处理单元、数据采集单元、信号传输模块、数据处理单元和故障诊断单元依顺序单向连接。所述传感器是指安装于变压器本体铁芯的高频电流互感器和油箱外壳部位的磁浮式超声探头。所述信号预处理单元包括局部脉冲处理单元和超声脉冲处理单元。所述信号传输模块由光中继站和光接收机构成，光中继站和光接收机通过多芯多模光纤连接。所述光接收机上连接工控电脑。
3[0009]变压器局部放电在线监测系统主要由信号监测模块、信号处理模块、信号传输模块以及分析诊断模块组成。局部放电在线监测系统通过安装在产品上的传感器，利用超声波和电脉冲综合检测方法，实现多通道局放放电信号和超声信号的实时监测。可监测放电量，放电相位，放电次数等基本局部放电参数。所有被监测点的局部放电信号、超声信号均被转换为光信号，经光纤汇集到光中继站中。然后由一根多芯多模光纤送入中央控制室中的光接收机中，该光接收机与工控电脑相连。通过局部放电在线监测系统软件，实现在线局放数据记录、趋势图显示、图形分析、超限报警、放电波形的实时显示。并可随时从数据库中调出数据，进行放电量、放电次数的趋势分析，历史查询及打印报表，按照用户的要求进行定时输出打印q_t，n-t曲线。本实用新型在线监测微机保护装置的有益效果是，采用最先进的脉冲分离技术， 将干扰脉冲与局部放电脉冲分离开，实现了强干扰环境下局部放电的在线监测，使监测数据更加真实可靠；采用光缆传输系统完成主控室的上位机与现场的测量系统之间长距离的通讯，以实现现场与主控室的电气隔离，提高系统抗干扰能力和信号传输的可靠性。
图1是变压器局部放电在线监测系统结构框图；图2是变压器局部TA放电在线监测系统的原理框图；图3局部放电模拟信号预处理电路结构图；图4是程控滤波器的原理图；其中11为信号监测模块；12为信号处理模块；13为信号传输模块；14为分析与诊断模块；21为高频电流互感器；22为磁浮式超声探头；23为局部脉冲处理单元为超声脉冲处理单元；25为光中继站J6为光接收机；27为工控电脑。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型的实施例进行说明图1是变压器局部放电在线监测系统结构框图。在信号监测模块中，采用空心的罗氏线圈用于监测局部放电，通过对电流传感器进行特殊设计，选择适当的监测频带，以提高监测的灵敏度和抗干扰能力。对被监测设备内部的局部放电电脉冲，采用独有的脉冲分离技术进行处理，增强监测回路的抗干扰能力，在线地采集设备内部的局部放电信号。通过图1中的信号处理模块对传感器传送来的信号进行适当的预处理，将信号幅度调整到合适的电平。；对混叠的干扰信号采用滤波器进行移植，以提高系统的抗干扰能力。对经过预处理的信号进行采集、A/D转换和记录。本系统设计了由两部分组成的模拟信号预处理电路一是放大电路将传感器输出信号调节到A/D转换输入信号的要求范围内； 另一部是滤波电路，通过限制信号的频带范围来抑制干扰信号。模拟信号预处理电路结构图3，滤波器采用如图4所示的程控滤波器。通过信号传输模块，将采集到的信号传送至后续单元。所有被监测点的局部放电信号、超声信号均被转换为光信号，经光纤汇集到光中继站中。然后由一根多芯多模光纤送入中央控制室中的光接收机中，该光接收机与工控电脑相连，如图2所示。[0021]接下来，通过分析与诊断模块对所采集的数据进行处理和分析，获取反映设备状态的特征值，为诊断提供有效的数据和信息。对处理后的数据和历史数据及其他信息进行比较、分析后，对设备的状态或故障部位作出诊断。若变压器内部有局部放电，则会产生脉冲电流信号及声发射信号，利用传感器在极短时间内(几乎为零)就能接收到脉冲信号，而声发射压力波则需一定时间(声波在油中传播速度为1.44mm/US)才能到达紧贴在变压器上的超声传感器。若电声信号延时太长， 估计的距离超出变压器的几何尺寸，则接收的是干扰信号。采用3个或3个以上超声传感单元时，可近似估算局部放电源在变压器中的位置。超声定位测量是采用一种特制的磁浮式探头，装在具有Φ20πιπι圆平面的装置内，其磁力的大小需满足该探头可以牢固地吸附在铁板平面上。当进行超声定位测量时，将探头吸附在被测变压器油箱表面，然后按局部放电电气测量的方式给变压器施加电压。一旦变压器内部产生局部放电时，探头和检测阻抗均可测量到与局部放电有关的超声信号和电信号。忽略电信号的传播时间，以电信号触发超声定位系统工作，探头所测量到的超声信号通过光纤传输给超声定位系统(即局部放电在线监测系统)，超声定位系统将测量出超声信号从局部放电源到检测探头的传播时间t。经多次试验测定，超声波在变压器油中的传播速度为ν = 1. 4mm/μ，则放电源到探头的距离可以由s = vt得出。为了确定变压器内局部放电源的空间位置，需要在变压器油箱表面安装3个或3个以上的磁浮式高抗干扰超高灵敏的超声探头。由于探头安放位置不同，对于同一个放电源，超声定位测量系统将测量到相应的放电源到探头的距离Sl、S2, S3等。根据 Sl、S2, S3等所测数据，利用空间解析几何法可以求出局部放电源的空间坐标。变压器局部放电的超声探头的工作频带范围应大于80kHz，其测量值由声方波进行校正，具有非常好的抗机械噪声的能力。输出为光信号，再通过光纤传输到光中继站。探头是磁浮式的，可以保证其传感器牢固地吸附在铁制的油箱壁表面。由于超声信号在空气中传播时衰减很大，探头的传感器平面与油箱表面要以约0. 5mm厚的优质黄油为媒介吸合，同时安装探头的油箱表面必须平滑清洁。以上仅为本实用新型的具体实施例，并不以此限定本实用新型的保护范围；在不违反本实用新型构思的基础上所作的任何替换与改进，均属本实用新型的保护范围。
权利要求1.一种变压器局部放电在线监测系统，其特征在于，包括依次按顺序连接的信号监测模块、信号处理模块、信号传输模块以及分析诊断模块；所述信号监测模块由顺序连接的变压器和传感器构成，信号处理模块由由顺序连接的信号预处理单元和数据采集单元构成， 分析诊断模块由顺序连接的数据处理单元和故障诊断单元构成；所述变压器、传感器、信号预处理单元、数据采集单元、信号传输模块、数据处理单元和故障诊断单元依顺序单向连接。
2.如权利要求1所述变压器局部放电在线监测系统，其特征在于所述传感器是指安装于变压器本体铁芯的高频电流互感器和油箱外壳部位的磁浮式超声探头。
3.如权利要求1所述变压器局部放电在线监测系统，其特征在于所述信号预处理单元包括局部脉冲处理单元和超声脉冲处理单元。
4.如权利要求1所述变压器局部放电在线监测系统，其特征在于所述信号传输模块由光中继站和光接收机构成，光中继站和光接收机通过多芯多模光纤连接。
5.如权利要求1所述变压器局部放电在线监测系统，其特征在于所述光接收机上连接工控电脑。
专利摘要本实用新型公开了一种变压器局部放电在线监测系统，包括依次按顺序连接的信号监测模块、信号处理模块、信号传输模块以及分析诊断模块；所述信号监测模块由顺序连接的变压器和传感器构成，信号处理模块由由顺序连接的信号预处理单元和数据采集单元构成，分析诊断模块由顺序连接的数据处理单元和故障诊断单元构成；所述变压器、传感器、信号预处理单元、数据采集单元、信号传输模块、数据处理单元和故障诊断单元依顺序单向连接。本实用新型采用了最先进的脉冲分离技术，将干扰脉冲与局部放电脉冲分离开，从而使十万皮库的干扰脉冲无法进入到在线监测系统。实现了强干扰环境下局部放电的在线监测，使监测数据更加真实可靠。
文档编号G01R31/08GK202275135SQ20112025262
公开日2012年6月13日 申请日期2011年7月18日 优先权日2011年7月18日
发明者刘家兵, 吉树亮, 黄新波 申请人:西安金源电气股份有限公司