一种变压器在线监测传感器的制造方法
【专利摘要】本发明公开了电力设备在线监测【技术领域】中的一种变压器在线监测传感器。包括环形铁芯、副边线圈、测量电阻、补偿线圈、磁通测量传感器、补偿电路和信号处理模块；变压器套管末屏引出线垂直穿过环形铁芯中心，环形铁芯设置用于放置磁通测量传感器的凹槽，副边线圈的输入端与补偿线圈的输出端相连，副边线圈的输出端与大地之间并联测量电阻，磁通测量传感器置于凹槽中且与补偿电路相连，补偿电路与补偿线圈的输入端相连，信号处理模块并联在测量电阻两端。本发明能够测得准确的故障信号，并可以同时在线监测多种故障信号，且无需改动一次接线，提高了在线监测的安全可靠性和设备安装维护的效率。
【专利说明】一种变压器在线监测传感器
【技术领域】
[0001]本发明属于电力设备在线监测【技术领域】，尤其涉及一种变压器在线监测传感器。【背景技术】
[0002]随着社会经济的发展，电能作为现代社会的主要能源，与人民的生活和生产建设的关系愈加密切。伴随着超高压和特高压输变电技术的迅速发展，电力设备容量及数量大幅增加，电力网规模逐步扩大。现代电力系统的运行在保证合格供电质量的同时，还要保证稳定可靠的发供电能力。电力变压器是电力系统中最重要的设备之一，提高电力变压器的运行可靠性显得尤为重要。对变压器进行在线监测可以及时的发现变压器故障，进行事故预警，从而避免造成重大事故，大大提高电力变压器的可靠性，也能为变压器故障后检修提供主要的参考信息，节省检修成本，对整个电力工业而言具有重大的意义。
[0003]变压器在线监测系统中信号采样是整个系统的基础，传感器是信号采样的关键环节。传感器是在线监测系统的关键器件。目前变压器在线监测系统中被测信号不同，所采用的传感器形式不同。在监测变压器状态时，一般需要安装多个传感器，维护和安装效率不高。与此同时，在采集一些信号的过程中需要采用的分压器直接接到一次回路上，因而现场改动大，施工困难，并且分压器本身的故障也会对变压器的可靠性带来诸多不利影响。
【发明内容】
[0004]本发明的目的在于，提供一种变压器在线监测传感器，用于解决现有的变压器在线监测系统存在的不做。
[0005]为了实现上述目的，本发明提出的技术方案是，一种变压器在线监测传感器，安装在变压器套管末屏引出线上，其特征是所述传感器包括罗氏线圈电流测量模块、零磁通补偿模块和信号处理模块；
[0006]所述罗氏线圈电流测量模块包括环形铁芯、盘绕在环形铁芯上的副边线圈和测量电阻；
[0007]所述零磁通补偿模块包括盘绕在环形铁芯上的补偿线圈、磁通测量传感器和补偿电路；
[0008]所述变压器套管末屏引出线垂直穿过环形铁芯中心；
[0009]所述环形铁芯设置用于放置磁通测量传感器的凹槽；
[0010]所述副边线圈的输入端与补偿线圈的输出端相连，副边线圈的输出端与大地之间并联测量电阻；
[0011]所述磁通测量传感器置于凹槽中，且磁通测量传感器与补偿电路相连；
[0012]所述补偿电路与补偿线圈的输入端相连；
[0013]所述信号处理模块并联在测量电阻两端；
[0014]所述罗氏线圈电流测量模块用于感应变压器套管末屏引出线上的电流；
[0015]所述磁通测量传感器用于测量环形铁芯中的磁通，并将测量的磁通转换为电压信号发送至补偿电路；
[0016]所述补偿电路用于将所述电压信号转换为电流信号，再根据所述电流信号产生反馈电流并将所述反馈电流输出到补偿线圈；
[0017]所述信号处理模块用于采集测量电阻两端的电压，根据测量电阻两端的电压得到变压器套管末屏引出线上的感应电流，再根据所述感应电流判断变压器发生的故障类型。
[0018]所述补偿电路包括顺序相连的第一放大电路和反馈电路；
[0019]所述第一放大电路与磁通测量传感器相连，用于接收电压信号并对所述电压信号进行放大处理；
[0020]所述反馈电路与补偿线圈的输出端相连，用于接收放大的电压信号，并将所述放大的电压信号转换为电流信号，再根据所述电流信号产生反馈电流，然后将所述反馈电流输出到补偿线圈。
[0021]所述零磁通补偿模块还包括供电电路，所述供电电路分别与磁通测量传感器、第一放大电路和反馈电路相连，用于为磁通测量传感器、第一放大电路和反馈电路供电。
[0022]所述信号处理模块包括顺序相连的第二放大电路、移相电路、滤波电路和电压电流转换电路；
[0023]所述第二放大电路并联在测量电阻的两端，用于采集测量电阻两端的电压并对采集的电压进行放大处理；
[0024]所述移相电路用于对放大后的采集电压进行相位平移；
[0025]所述滤波电路用于对相位平移后的采集电压进行滤波，去除干扰信号；
[0026]所述电压电流转换电路用于将滤波后的采集电压转换为电流。
[0027]所述测量电阻与副边线圈之间串联前置运算放大器。
[0028]本发明能够测得准确的故障信号，并可以同时在线监测多种故障信号，且无需改动一次接线，提高了在线监测的安全可靠性和设备安装维护的效率。
【专利附图】
【附图说明】
[0029]图1是本发明提供的变压器在线监测传感器结构图；
[0030]图2是变压器套管末屏引出线与罗氏线圈电流测量模块的环形铁芯的位置关系图；
[0031]图3是罗氏线圈原理图；
[0032]图4是零磁通补偿模块结构图；
[0033]图5是信号处理模块结构图；
[0034]图6是等幅移相电路图；
[0035]图7是电压电流转换电路图；
[0036]图8是前置运算放大器电路图；
[0037]图中，1-环形铁芯，2-副边线圈，3-测量电阻，4-补偿线圈，5-磁通测量传感器，
6-补偿电路，7-变压器套管末屏引出线，8-凹槽，9-变压器套管，10-母线。
【具体实施方式】
[0038]下面结合附图，对优选实施例作详细说明。应该强调的是，下述说明仅仅是示例性的，而不是为了限制本发明的范围及其应用。
[0039] 图1是本发明提供的变压器在线监测传感器结构图。如图1所示，本发明提供的变压器在线监测传感器包括罗氏线圈电流测量模块、零磁通补偿模块和信号处理模块。其中，罗氏线圈电流测量模块包括环形铁芯1、盘绕在环形铁芯上的副边线圈2和测量电阻3。零磁通补偿模块包括盘绕在环形铁芯上的补偿线圈4、磁通测量传感器5和补偿电路6。变压器在线监测传感器安装在变压器套管末屏引出线上，图2是变压器套管末屏引出线与罗氏线圈电流测量模块的环形铁芯的位置关系图，如图2所示，变压器套管末屏弓丨出线7垂直穿过环形铁芯I的中心。
[0040]如图1所示，环形铁芯I设置用于放置磁通测量传感器5的凹槽8，副边线圈2的输入端与补偿线圈4的输出端相连，副边线圈2的输出端与大地之间并联测量电阻3。磁通测量传感器5置于凹槽8中，且磁通测量传感器5与补偿电路6相连，补偿电路6与补偿线圈4的输入端相连。信号处理模块并联在测量电阻3的两端。
[0041 ] 本发明中，罗氏线圈电流测量模块通过副边线圈2感应变压器套管末屏引出线上的电流。磁通测量传感器5用于测量环形铁芯I中的磁通，并将测量的磁通转换为电压信号发送至补偿电路，补偿电路6用于将电压信号转换为电流信号，再根据电流信号产生使环形铁芯中的磁通接近于零的反馈电流，然后将反馈电流输出到补偿线圈。信号处理模块用于采集测量电阻3两端的电压，根据测量电阻3两端的电压得到变压器套管末屏引出线上的感应电流，再根据感应电流判断变压器是否发生故障以及发生的故障是过电压故障、局部放电故障还是变压器套管介质损耗故障。
[0042]罗氏线圈的基本原理在于:任何一个随时间变化的电流在其周围会产生一个随时间变化的磁场，如果将环形线圈包围在被测电流的导体周围，则磁场将在线圈的两出线端间感应一个电压，如果在环形线圈两端接一个小阻值的信号电阻&，由线圈自感L和&会形成积分电路，在信号电阻&上就可得到与被测电流成正比的电压U2。这就是内积分型的罗氏线圈，其原理图如图3所示，系统的电压电流方程为:
【权利要求】
1.一种变压器在线监测传感器，安装在变压器套管末屏引出线上，其特征是所述传感器包括罗氏线圈电流测量模块、零磁通补偿模块和信号处理模块； 所述罗氏线圈电流测量模块包括环形铁芯、盘绕在环形铁芯上的副边线圈和测量电阻； 所述零磁通补偿模块包括盘绕在环形铁芯上的补偿线圈、磁通测量传感器和补偿电路； 所述变压器套管末屏引出线垂直穿过环形铁芯中心； 所述环形铁芯设置用于放置磁通测量传感器的凹槽； 所述副边线圈的输入端与补偿线圈的输出端相连，副边线圈的输出端与大地之间并联测量电阻； 所述磁通测量传感器置于凹槽中，且磁通测量传感器与补偿电路相连； 所述补偿电路与补偿线圈的输入端相连； 所述信号处理模块并联在测量电阻两端； 所述罗氏线圈电流测量模块用于感应变压器套管末屏弓丨出线上的电流； 所述磁通测量传感器用于测量环形铁芯中的磁通，并将测量的磁通转换为电压信号发送至补偿电路； 所述补偿电路用于将所述电压信号转换为电流信号，再根据所述电流信号产生反馈电流并将所述反馈电流输出到补偿线圈； 所述信号处理模块用于采集测量电阻两端的电压，根据测量电阻两端的电压得到变压器套管末屏引出线上的感应电流，再根据所述感应电流判断变压器发生的故障类型。
2.根据权利要求1所述的传感器，其特征是所述补偿电路包括顺序相连的第一放大电路和反馈电路； 所述第一放大电路与磁通测量传感器相连，用于接收电压信号并对所述电压信号进行放大处理； 所述反馈电路与补偿线圈的输出端相连，用于接收放大的电压信号，并将所述放大的电压信号转换为电流信号，再根据所述电流信号产生反馈电流，然后将所述反馈电流输出到补偿线圈。
3.根据权利要求2所述的传感器，其特征是所述零磁通补偿模块还包括供电电路，所述供电电路分别与磁通测量传感器、第一放大电路和反馈电路相连，用于为磁通测量传感器、第一放大电路和反馈电路供电。
4.根据权利要求1、2或3所述的传感器，其特征是所述信号处理模块包括顺序相连的第二放大电路、移相电路、滤波电路和电压电流转换电路； 所述第二放大电路并联在测量电阻的两端，用于采集测量电阻两端的电压并对采集的电压进行放大处理； 所述移相电路用于对放大后的采集电压进行相位平移； 所述滤波电路用于对相位平移后的采集电压进行滤波，去除干扰信号； 所述电压电流转换电路用于将滤波后的采集电压转换为电流。
5.根据权利要求4所述的传感器，其特征是所述测量电阻与副边线圈之间串联前置运算放大器。
【文档编号】G01R31/00GK103576030SQ201310561850
【公开日】2014年2月12日 申请日期:2013年11月12日 优先权日:2013年11月12日
【发明者】王永强, 詹宁宁, 律方成, 毕建刚, 邓彦国 申请人:国家电网公司, 华北电力大学（保定）, 国网辽宁省电力有限公司电力科学研究院, 中国电力科学研究院