基于李萨如图分析法的变压器工频信号传感器系统的制作方法
【专利摘要】本发明的目的是解决李萨如图分析法中符合要求的在线电压和电流值的测量和转换。为实现本发明目的而采用的技术方案是这样的，基于李萨如图分析法的变压器工频信号传感器系统，包括互感器和信号处理电路。所述互感器用于采集变压器的电压或电流。所述信号处理电路包括两个输入端和一个输出端。本发明能够有效抑制共模干扰，并把差分信号转换为单端信号，同时滤除工频基波以外的谐波信号。
【专利说明】基于李萨如图分析法的变压器工频信号传感器系统
【技术领域】
[0001] 本发明涉及电力设备在线监测【技术领域】。
【背景技术】
[0002] 在变压器绕组变形故障检测领域，已经提出了短路电抗法、绕组电容法和频率响 应法等检测方法，技术比较成熟，而且已经有相关的规程和标准。但是，离线检测法要求变 压器停运，直接影响了电网的正常运行。同时，离线监测只能够定期开展，不能够及时反映 绕组的变形故障。特别的，离线检测周期长，容易忽略绕组变形的累积作用，难以避免累积 效应下造成的绕组严重变形；另外，在线运行和离线运行状态不同，离线检测难以发现某些 在线运行状态下才具有显著特征的绕组变形故障。因此，开展变压器绕组变形故障在线监 测方法的研究势在必行。
[0003] 现阶段提出的短路阻抗法、机械振动法、电磁波测量法和超声测距法等在线监测 绕组变形故障的方法都有一定的缺陷，故提出基于变压器在线电压和电流李萨如特性分析 绕组变形故障的方法。
[0004] 由于现有的电力变压器自身装设有电压传感器（PT)和电流传感器（CT)，可以直 接作为测量装置。但是，变压器成套的PT、CT测量输出的结果，不便于后续采集卡的数据采 集和处理。
【发明内容】
[0005] 本发明的目的是解决李萨如图分析法中符合要求的在线电压和电流值的测量和 转换。
[0006] 为实现本发明目的而采用的技术方案是这样的，基于李萨如图分析法的变压器工 频信号传感器系统，其特征在于：包括互感器和信号处理电路。
[0007] 所述互感器用于采集变压器的电压或电流。
[0008] 所述信号处理电路包括两个输入端和一个输出端。
[0009] 所述信号处理电路的两个输入端与所述互感器的输出端连接。
[0010] 所述信号处理电路的第一输入端依次串联第一电阻、第三电阻和第四电阻后接 地。
[0011] 所述信号处理电路的第二输入端依次串联第二电阻、第五电阻和第六电阻后，连 接在第一集成运放的输出端。
[0012] 第一电容的一端连接在第一电阻和第三电阻之间、另一端连接第二电容。所述第 二电容一端连接在第二电阻和第五电阻之间、另一端连接第一电容。所述第一电容和第二 电容之间接地。
[0013] 所述第一集成运放的同向输入端连接在第三电阻和第四电阻之间。所述第一集成 运放的反向输入端连接在第五电阻和第六电阻之间。
[0014] 所述第一集成运放的输出端依次串联第七电阻和第八电阻后，连接在第二集成运 放的同向输入端。
[0015] 所述第二集成运放的反向输入端依次串联第十电阻和第四电容后，连接在第七电 阻和第八电阻之间。
[0016] 所述第二集成运放的反向输入端还与第九电阻的一端连接。所述第九电阻的另一 端串联第三电容后，连接在所述第一集成运放的输出端。所述第二集成运放的输出端连接 在第九电阻和第三电容之间。
[0017] 所述第二集成运放的输出端即是所述信号处理电路的输出端。
[0018] 进一步，所述第一集成运放和第二集成运放均为0P07芯片。
[0019] 进一步，所述互感器为微型电压互感器或微型电流互感器。
[0020] 本发明的技术效果是毋庸置疑的。具体地，本发明能够把变压器成套PT和CT测 量值精确的转换为适于处理的信号，该传感器系统精度足够高，且额定工作频率、电压和电 流均能够与变压器成套PT和CT相配合。
【专利附图】
【附图说明】
[0021] 图1为传感器系统构成图；
[0022] 图2为系统电路图。
【具体实施方式】
[0023] 下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明，但不应该理解为本发明上述主题 范围仅限于下述实施例。在不脱离本发明上述技术思想的情况下，根据本领域普通技术知 识和惯用手段，做出各种替换和变更，均应包括在本发明的保护范围内。
[0024] 基于李萨如图分析法的变压器工频信号传感器系统，包括互感器和信号处理电 路。
[0025] 所述互感器用于采集变压器的电压或电流。所述互感器与安装在现有的电力变压 器自身上的电压传感器（PT)和电流传感器（CT)相配合。具体地，当所述互感器为微型电 压互感器时，其型号为SKPT100100V/1.73V(精度为0. 1级的引针式电压互感器，额定工作 电压为100 V，额定工作频率为50-400 Hz，变比100V :1. 73V。），包括两个输入端口和两个 输出端口。电压互感器的输入端口输入电压传感器（PT)米集到的信号、输出端口与信号处 理电路连接。当所述互感器为微型电流互感器时，其型号为HLX15A/2. 5mA 0.0520Ω (精度 为0.1级的引针式电流传感器，变比5 A:2. 5 mA，二次额定负载24 Ω)，包括一个输入端口、 两个输出端口和两个固定端口。电流互感器的输入端口输入电流传感器（CT)采集到的信 号、输出端口与信号处理电路连接。
[0026] 所述信号处理电路包括两个输入端和一个输出端。
[0027] 所述信号处理电路的两个输入端与所述互感器的输出端连接。
[0028] 所述信号处理电路的第一输入端依次串联第一电阻R1、第三电阻R3和第四电阻 R4后接地。
[0029] 所述信号处理电路的第二输入端依次串联第二电阻R2、第五电阻R5和第六电阻 R6后，连接在弟一集成运放的输出端。
[0030] 第一电容C1的一端连接在第一电阻R1和第三电阻R3之间、另一端连接第二电容 C2。所述第二电容C2 -端连接在第二电阻R2和第五电阻R5之间、另一端连接第一电容 C1。所述第一电容C1和第二电容C2之间接地。
[0031] 所述第一集成运放的同向输入端连接在第三电阻R3和第四电阻R4之间。所述第 一集成运放的反向输入端连接在第五电阻R5和第六电阻R6之间。
[0032] 所述第一集成运放的输出端依次串联第七电阻R7和第八电阻R8后，连接在第二 集成运放的同向输入端。
[0033] 所述第二集成运放的反向输入端依次串联第十电阻R10和第四电容C4后，连接在 第七电阻R7和第八电阻R8之间。
[0034] 所述第二集成运放的反向输入端还与第九电阻R9的一端连接。所述第九电阻R9 的另一端串联第三电容C3后，连接在所述第一集成运放的输出端。所述第二集成运放的输 出端连接在第九电阻R9与第三电容C3之间。
[0035] 所述第二集成运放的输出端即是所述信号处理电路的输出端。
[0036] 实施例中，所述第一集成运放和第二集成运放均为0P07芯片。0P07芯片是一种低 噪声，非斩波稳零的双极性（双电源供电）运算放大器集成电路。
[0037] 本发明能够有效抑制共模干扰，并把差分信号转换为单端信号，同时滤除工频基 波以外的谐波信号，并把信号幅值调整为2. 5 V，其元件参数满足& = R2 = R3 = R4、R5Ci = R6C2 = 0. 0016。当所述互感器为微型电压互感器时，若放大倍数为1. 02,则需满足条件R8/ R7 = 0. 02。当所述互感器为微型电流互感器时，若放大倍数为29. 46,则需满足条件R8/R7 =28.46。
【权利要求】
1. 基于李萨如图分析法的变压器工频信号传感器系统，其特征在于：包括互感器和信 号处理电路； 所述互感器用于采集变压器的电压或电流； 所述信号处理电路包括两个输入端和一个输出端； 所述信号处理电路的两个输入端与所述互感器的输出端连接； 所述信号处理电路的第一输入端依次串联第一电阻（R1)、第三电阻（R3)和第四电阻 (R4)后接地； 所述信号处理电路的第二输入端依次串联第二电阻（R2)、第五电阻（R5)和第六电阻 (R6)后，连接在弟一集成运放的输出端； 第一电容（C1)的一端连接在第一电阻（R1)和第三电阻（R3)之间、另一端连接第二电 容（C2);所述第二电容（C2) -端连接在第二电阻（R2)和第五电阻（R5)之间、另一端连接 第一电容（C1);所述第一电容（C1)和第二电容（C2)之间接地； 所述第一集成运放的同向输入端连接在第三电阻（R3)和第四电阻（R4)之间；所述第 一集成运放的反向输入端连接在第五电阻（R5)和第六电阻（R6)之间； 所述第一集成运放的输出端依次串联第七电阻（R7)和第八电阻（R8)后，连接在第二 集成运放的同向输入端； 所述第二集成运放的反向输入端依次串联第十电阻（R10)和第四电容（C4)后，连接在 第七电阻（R7)和第八电阻（R8)之间； 所述第二集成运放的反向输入端还与第九电阻（R9)的一端连接；所述第九电阻（R9) 的另一端串联第三电容（C3)后，连接在所述第一集成运放的输出端；第二集成运放的输出 端连接在第九电阻（R9)和第三电容（C3)之间； 所述第二集成运放的输出端即是所述信号处理电路的输出端。
2. 根据权利要求1所述的基于李萨如图分析法的变压器工频信号传感器系统，其特征 在于：所述第一集成运放和第二集成运放均为0P07芯片。
3. 根据权利要求1所述的基于李萨如图分析法的变压器工频信号传感器系统，其特征 在于：所述互感器为微型电压互感器或微型电流互感器。
【文档编号】G01B7/16GK104111027SQ201410365979
【公开日】2014年10月22日 申请日期:2014年7月29日 优先权日:2014年7月29日
【发明者】王勇, 姚陈果, 周泽宏, 廖玉祥, 陈昱, 赵仲勇, 赵晓震, 陈晓晗, 李昭炯 申请人:国家电网公司, 重庆市送变电工程有限公司, 重庆大学, 国网重庆市电力公司