变压器套管绝缘在线监测系统的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种变压器套管绝缘在线监测系统，主要由监控前端系统、监控主机、服务器和远程监控中心构成，监控前端系统采集和处理变压器套管运行状况信息并发送到监控主机，再由监控主机将通过服务器发送到远程监控中心。监控前端系统由采集变压器套管的电流信号的电流传感器、电流放大电路、采样调理装置、A/D转换器以及DSP主控器顺次级联组成；本实用新型在采集变压器套管泄露电流的同时，兼顾考虑环境温湿度影响，并将监测前端系统均置于金属屏蔽箱内，具有实时在线监测、抗干扰能力好、数据采集准确性高等特点。
【专利说明】变压器套管绝缘在线监测系统
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及器材绝缘状态检测领域，具体是指电力变压器套管绝缘在线监测系统。
【背景技术】
[0002]高压电气设备是电力系统的重要组成部分，高压电气设备的安全运行是影响电力系统安全、稳定和经济运行的主要因素之一。变压器套管是十分重要的输变电设备之一，因为各类套管绝缘损坏导致的大面积停电会对整个国民经济造成巨大的损失，影响整个电网的安全运行以及电站工作人员的安全。所以变压器运行中套管的绝缘状况对电力系统的安全运行至关重要，要求电力系统工作人员必须加强电气设备绝缘的检测与诊断，及时发现隐患以确保电力设备和人身安全。
[0003]近年来随着电压等级的不断提高，设备容量的增大，传统的离线预防性试验的方法已经难以满足现代大型电力系统安全运行的实际需要，很难真实的反映各类套管在运行条件下的绝缘状况，由于预防性的试验是按固定的周期进行的，不能及时发现、及时跟踪、及时检修，不能满足实时监测的要求，具有极大的局限性，因此以状态检修代替定期检修已经成为电力系统设备检修的必然趋势，它可以避免和减少因绝缘故障引起的设备损坏和非计划停电，而状态维修的依据就是在线监测技术。
实用新型内容
[0004]本实用新型的目的在于提供一种能实时在线监测变压器套管泄漏电流的变压器套管绝缘在线监测系统。
[0005]本新型通过以下技术方案加以实现:一种变压器套管绝缘在线监测系统，主要由监控前端系统、监控主机、服务器和远程监控中心构成，监控前端系统采集的变压器套管的运行状况信号发送到监控主机，监控主机再将该运行状况信号通过服务器发送到远程监控中心；上述监控前端系统包括:电流传感器、电流放大电路、采样调理装置、A/D转换器以及DSP主控器顺次级联，温湿度采集装置与DSP主控器连接；电流传感器采集变压器套管的电流信号，温湿度采集装置采集变压器套管附近环境的温湿度变化信号。
[0006]还具有电压传感器和电压放大电路，电压传感器采集的变压器套管的电压信号经电压放大电路放大后输出至采样调理装置。
[0007]所述DSP主控器选用TMS320F28335浮点DSP主控器。
[0008]所述电流传感器采用单匝穿芯式无源电流传感器。
[0009]所述电流放大电路采用精密运算放大器0P27组成。
[0010]所述A/D转换器选用AD7656。
[0011]所述DSP主控器与监控主机之间采用双屏蔽带铠装的电缆连接，通过RS485进行通讯。
[0012]所述电压传感器、电压放大电路、电流传感器、电流放大电路、采样调理装置、A/D转换器、DSP主控器和温湿度采集装置均放入有电磁屏蔽效果的金属屏蔽箱中。
[0013]本实用新型与现有技术相比，具有的有益效果为:
[0014](I)针对监测现场可能条件恶劣，对变压器套管的运行状况(包括电流、电压信号)采取实时在线监测，减少了电力工作人员的工作强度。
[0015](2)采用RS485总线方式实现分布式采样，就地完成信号采样、处理，从而避免了远距离传输导致信号衰减，系统扩展灵活，能方便的挂接新的检测单元。
[0016](3)通过采集变压器套管的电压及泄漏电流，同时采集变压器套管所处环境的温度、湿度信息有利于对变压器套管的绝缘性能作出更准确的判断。
[0017](4)整个监测前端系统均置于金属屏蔽箱内，增强了对外部强大电磁场的抗干扰作用，有利于数据采集的准确性。
[0018]本新型通过在线监测变压器套管的泄漏电流和泄漏电压，同时考虑环境的温湿度的影响，并根据其变化趋势来检测变压器套管的运行参数，确定设备绝缘实时状况。
【专利附图】
【附图说明】
[0019]图1为检测系统结构框图。
[0020]图2为电流传感器接线图。
【具体实施方式】
[0021]图1示出，本变压器套管绝缘在线监测系统主要由监控前端系统、监控主机、服务器和远程监控中心构成，监控前端系统采集和处理变压器套管运行状况信息(指信号)由电压传感器和电流传感器采集的变压器套管的电压、电流信号，并发送到监控主机，监控主机对该运行状态信息进行实时显示(显示器与监控主机连接)并将运行状况信息通过服务器发送到远程监控中心。
[0022]所述的监控前端系统由电压传感器、电压放大电路、电流传感器、电流放大电路、采样调理装置、A/D转换器、DSP主控器和温湿度采集装置构成，电压传感器和电流传感器测得变压器套管电压电流信息，分别经过放大后传送到采样调理装置(现有技术)和A/D转换器进行处理之后输入到DSP主控器，温湿度采集装置采集变压器套管附近环境的温湿度变化信息，将信息输入到DSP主控器，DSP主控器通过RS485将信息传送到监控主机。
[0023]由于传感器的温湿度稳定性对在线监测影响较大，随着外部温度的改变，传感器的输出信号与输入信号之间的相角差也会轻微变化，虽然这个相角差的变化量较小，但对介质损耗因数测量也不能忽略，长期湿度过高也会导致绝缘受潮从而使介质损耗因数出现变化。因而在线测量的结果必须同时考虑测量时的温湿度环境变化。因此系统中在监控前端系统中安装温湿度传感器用以监控系统温湿度变化，上位机可通过对被测设备的监测数据随温湿度变化的趋势进行分析，判断外界温湿度的变化是否对设备绝缘性存在影响。
[0024]所述DSP 主控器选用 TMS320F28335 浮点 DSP 主控器。TMS320F28335 具有 150MHz的高速处理能力，具备32位浮点处理单元，6个DMA通道支持ADC、McBSP和EMIF，有多达18路的PWM输出，其中有6路为TI特有的更高精度的PWM输出(HRPWM)，12位16通道ADC。
[0025]所述电流传感器采用单匝穿芯式无源电流传感器。采用无源结构，工作稳定可靠，不会对一次设备带来隐患。传感器本身为金属封闭外壳，并放置于一个防屏蔽的端子箱中，安装在变压器套管附近，能够很好地防雨、防潮和防震，抗外部干扰性能好。
[0026]所述电流放大电路选用精密运算放大器0P27设计前置放大系统。由于电流信号取自变压器套管末屏接地线，经电流传感器变换后信号很微弱，且其中含有大量的工频、静电及电磁耦合等共模干扰，必须经过一定倍数的精确放大，才能满足测量系统对电流信号的要求。因此放大电路应当有高的输入阻抗，以减少导通电阻的影响。0P27兼有0P07的低失调电压和漂移特性与高速、低噪声等特性，是一种通用性很强的运算放大器。
[0027]所述A/D转换器选用AD7656J/D转换器是整个监测系统的重要组成部分，它将前端采集到的模拟信号转化为数字信号，为DSP进行数字信号处理提供数据A/D转换的精度直接关系到整个监测系统的测量准确度。AD7656是高集成度、6通道、16bit逐次逼近(SAR)型ADC，它具有最大4 LSBS INL和每通道达250kSPS的采样率，并且在片内包含一个2.5V内部基准电压源和基准缓冲器。
[0028]所述RS485进行通讯时，采用双屏蔽带铠装的定制电缆，电缆一端接地处理。所述电压传感器、电压放大电路、电流传感器、电流放大电路、采样调理装置、A/D转换器、DSP主控器和温湿度采集装置均放入有良好电磁屏蔽效果的金属屏蔽箱中。
[0029]实施例1:
[0030]如图1所示，本实用新型为了克服现有技术缺陷，通过在线监测变压器套管的介质损耗因数等参数，确定变压器套管的运行状态，实现实时监控。
[0031]一种变压器套管绝缘在线监测系统，主要由监控前端系统、监控主机、服务器和远程监控中心构成，监控前端采集和处理变压器套管运行状况信息并发送到监控主机，监控主机对各个被监测单元的运行状态进行实时显示并将运行状况通过服务器发送到远程监控中心。
[0032]实施例2:
[0033]本实施例在实施例1的基础上，公开了一种变压器套管绝缘在线监测系统的优选结构，所述的监控前端系统由电压传感器、电流传感器、电流放大电路、采样调理装置、A/D转换器、DSP主控器和温湿度采集装置构成，电压传感器和电流传感器测得变压器套管电压电流信息，经过放大传送到信息采样调理装置和A/D转换器进行处理之后输入到DSP主控器，温湿度采集装置(包括温度传感器、湿度传感器等，为现有技术)采集监控前端系统的温湿度变化信息，将信息输入到DSP主控器，DSP主控器通过RS485将信息传送到监控主机。
[0034]由于传感器的温湿度稳定性对在线监测影响较大，随着外部温度的改变，传感器的输出信号与输入信号之间的相角差也会轻微变化，虽然这个相角差的变化量较小，但对介质损耗因数测量也不能忽略，长期湿度过高也会导致绝缘受潮从而使介质损耗因数出现变化。因而在线测量的结果必须同时考虑测量时的温湿度环境变化。因此系统中在监控前端系统中安装温湿度传感器用以监控系统温湿度变化，上位机可通过对被测设备的监测数据随温湿度变化的趋势进行分析，判断外界温湿度的变化是否对设备绝缘性存在影响。
[0035]所述DSP 主控器选用 TMS320F28335 浮点 DSP 主控器。TMS320F28335 具有 150MHz的高速处理能力，具备32位浮点处理单元，6个DMA通道支持ADC、McBSP和EMIF，有多达18路的PWM输出，其中有6路为TI特有的更高精度的PWM输出(HRPWM)，12位16通道ADC。
[0036]所述电流传感器采用单匝穿芯式无源电流传感器。采用无源结构，工作稳定可靠，不会对一次设备带来隐患。传感器本身为金属封闭外壳，并放置于一个防屏蔽的端子箱中，安装在变压器套管附近，能够很好地防雨、防潮和防震，抗外部干扰性能好。
[0037]所述电流放大电路选用精密运算放大器0P27设计前置放大系统。由于电流信号取自变压器套管末屏接地线，经电流传感器变换后信号很微弱，且其中含有大量的工频、静电及电磁耦合等共模干扰，必须经过一定倍数的精确放大，才能满足测量系统对电流信号的要求。因此放大电路应当有高的输入阻抗，以减少导通电阻的影响。0P27兼有0P07的低失调电压和漂移特性与高速、低噪声等特性，是一种通用性很强的运算放大器。
[0038]所述A/D转换器选用AD7656J/D转换器是整个监测系统的重要组成部分，它将前端采集到的模拟信号转化为数字信号，为DSP进行数字信号处理提供数据A/D转换的精度直接关系到整个监测系统的测量准确度。AD7656是高集成度、6通道、16bit逐次逼近(SAR)型ADC，它具有最大4 LSBS INL和每通道达250kSPS的采样率，并且在片内包含一个2.5V内部基准电压源和基准缓冲器。
[0039]所述RS485进行通讯时，采用双屏蔽带铠装的定制电缆，电缆一端接地处理，从而消除磁场的感应耦合产生的干扰，同时将屏蔽层也单点接地，将屏蔽层上的干扰信号泄放到大地。所述电压传感器、电压放大电路、电流传感器、电流放大电路、采样调理装置、A/D转换器、DSP主控器和温湿度采集装置均放入有良好电磁屏蔽效果的金属屏蔽箱中，用金属外壳屏蔽外部强大的电磁场，抑制差模信号的干扰。
[0040]图2示出的是电流传感器的一个实例，本装置的电流传感器及电压传感器可在现有型号的电流、电压传感器中选用，并不局限于图2所示。
[0041]以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例，并非对本实用新型做任何形式上的限制，凡是依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化，均落入本实用新型的保护范围之内。
【权利要求】
1.一种变压器套管绝缘在线监测系统，其特征在于:主要由监控前端系统、监控主机、服务器和远程监控中心构成，监控前端系统采集的变压器套管的运行状况信号发送到监控主机，监控主机再将该运行状况信号通过服务器发送到远程监控中心； 上述的监控前端系统包括:电流传感器、电流放大电路、采样调理装置、A/D转换器以及DSP主控器顺次级联，温湿度采集装置与DSP主控器连接；电流传感器采集变压器套管的电流信号，温湿度采集装置采集变压器套管附近环境的温湿度变化信号。
2.根据权利要求1所述的变压器套管绝缘在线监测系统，其特征在于，还具有电压传感器和电压放大电路，电压传感器采集的变压器套管的电压信号经电压放大电路放大后输出至采样调理装置。
3.根据权利要求2所述的变压器套管绝缘在线监测系统，其特征在于:所述DSP主控器选用TMS320F28335浮点DSP主控器。
4.根据权利要求2所述的变压器套管绝缘在线监测系统，其特征在于:所述电流传感器采用单匝穿芯式无源电流传感器。
5.根据权利要求2所述的变压器套管绝缘在线监测系统，其特征在于:所述电流放大电路采用精密运算放大器0P27组成。
6.根据权利要求2所述的变压器套管绝缘在线监测系统，其特征在于:所述A/D转换器选用AD7656。
7.根据权利要求2所述的变压器套管绝缘在线监测系统，其特征在于:所述DSP主控器与监控主机之间采用双屏蔽带铠装的电缆连接，通过RS485进行通讯。
8.根据权利要求2所述的变压器套管绝缘在线监测系统，其特征在于:所述电压传感器、电压放大电路、电流传感器、电流放大电路、采样调理装置、A/D转换器、DSP主控器和温湿度采集装置均放入有电磁屏蔽效果的金属屏蔽箱中。
【文档编号】G01R19/25GK203688701SQ201420034403
【公开日】2014年7月2日 申请日期:2014年1月20日 优先权日:2014年1月20日
【发明者】刘章超, 刘东旭, 詹正华, 陈乾礼, 朱胜昔 申请人:国家电网公司, 国网四川省电力公司成都供电公司