变压器直流偏磁监测传感器的制作方法

本发明涉及变压器监测领域，具体涉及变压器直流偏磁监测传感器。

背景技术：

近年来，随着越来越多的直流输电线路投入运行，直流输电在单极大地回路和双极不平衡运行方式下对交流变压器影响的问题日益突显：会造成变压器振动和噪声明显增大、铁芯发热、谐振等问题，影响变压器寿命和安全生产。监测和研究变压器的直流偏磁状况从而解决其对变压器的影响，已经成为越来越多专家学者的共识。

相关技术中采用直流钳形表监测变压器，但是直流钳形表局限性大，具有较多的问题，比如卡钳较小不能适应较宽的接地排、不能根据偏磁直流信号特征测量、不能长时间连续测量、数据读取不直观、数据手工记录和统计效率低且易出错等，因此急需一种专业的自动化变压器偏磁直流监测装置。

技术实现要素：

针对上述问题，本发明提供变压器直流偏磁监测传感器，在普通传感器外形的开合式壳体中，设计了分体式非晶合金磁芯、霍尔效应芯片、滤波和放大电路、温度和零飘修正电路、模拟数字转换芯片、数字信号处理芯片、通信隔离和接口电路等部分，共同完成变压器偏磁直流信号的采集、特征提取和运算、数字化处理并外送等功能。

本发明的目的采用以下技术方案来实现：

提供了变压器直流偏磁监测传感器，包括开合式壳体、分体式非晶合金磁芯和控制线路板，分体式非晶合金磁芯和控制线路板皆设置于开合式壳体内；所述开合式壳体具备用于安装变压器中性点接地排的安装通道，分体式非晶合金磁芯与开合式壳体的内表面匹配接合，分体式非晶合金磁芯与安装通道之间设置所述控制线路板；所述控制线路板上设有用于对变压器偏磁直流信号进行采集和处理的电路组件，从而与分体式非晶合金磁芯共同完成变压器偏磁直流信号的采集、特征提取、运算和数字化处理。

其中，所述电路组件包括霍尔效应芯片、滤波和放大电路、温度和零飘修正电路、模拟数字转换芯片，数字信号处理芯片、通信隔离和接口电路。

优选地，所述开合式壳体包括上部分壳体和下部分壳体，上部分壳体和下部分壳体通过手拧紧固螺丝紧密连接。所述开合式壳体可以临时安装在任何规格的变压器中性点接地排上，测量完毕后亦可方便移除。开合式壳体本身带有所述手拧紧固螺丝，在测量现场能够实现无工具操作。

优选地，所述分体式非晶合金磁芯包括上部分非晶合金磁芯和下部分非晶合金磁芯，上部分非晶合金磁芯匹配接合上部分壳体的内表面，下部分非晶合金磁芯匹配接合下部分壳体的内表面。

优选地，所述开合式壳体上设有通信及电源航空插座。

优选地，所述的安装通道的长度为120mm，宽度为40mm。

优选地，所述的分体式非晶合金磁芯的自感应强度<1.5t，导磁率>200h/m，电阻率>140uω·cm。

优选地，所述的霍尔效应芯片为两片，两片霍尔效应芯片向相反方向安装。利用双片霍尔效应芯片向相反方向安装，经过运算能够抵消输出值随南磁场降低随北磁场增加的特性。

优选地，所述的滤波和放大电路用于滤除变压器接地极中的干扰信号和不平衡交流分量，并把干扰信号调理放大至数字信号处理芯片可处理的范围内；所述温度和零飘修正电路用于减少霍尔效应芯片随温度的偏移，其采用高速斩波技术最大限度减少该偏移，保证温度稳定的静态输出电压和灵敏度。

其中，设置了模拟数字转换芯片和数字信号处理芯片，模拟信号通过极端的pcb走线就近转换为数字信号，最大限度避免外界干扰。数字信号处理芯片内部带有专家系统算法库，能根据偏磁直流特征计算其幅值，而不是简单的求平均。

进一步地，所述的通信隔离和接口电路中，隔离电路具有2500v电压隔离能力，即便在测试时发生线路短路，也能最大程度保证操作人员安全，而通信接口采用标准modbus-rtu协议，能够兼容所有hmi和组态软件。

其中，上述的滤波和放大电路、温度和零飘修正电路、模拟数字转换芯片、通信隔离和接口电路皆可根据其本身的作用进行相应的设计。

本发明的有益效果为：采用专门设计的组件和结构，利用高精度工艺组装，内置复杂电路和特殊算法，满足了连续性高精度测量要求，是专门针对变压器偏磁直流监测的专用传感器，提高了变压器偏磁监测工作的效率和科学性，解决了传统测量仪表避免不了的难题。

附图说明

利用附图对本发明作进一步说明，但附图中的实施例不构成对本发明的任何限制，对于本领域的普通技术人员，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据以下附图获得其它的附图。

图1本发明的外观示意图；

图2是本发明的内部结构示意图。

附图标记：

上部分壳体1、下部分壳体2、手拧紧固螺丝3、通信及电源航空插座4、上部分非晶合金磁芯5、下部分非晶合金磁芯6、控制线路板7、左霍尔效应芯片8、右霍尔效应芯片9、滤波和放大电路10、温度和零飘修正电路11、模拟数字转换芯片12，数字信号处理芯片13、通信隔离和接口电路14、安装通道15。

具体实施方式

结合以下实施例对本发明作进一步描述。

参见图1、图2，本实施例提供的变压器直流偏磁监测传感器，包括开合式壳体、分体式非晶合金磁芯和控制线路板7，分体式非晶合金磁芯和控制线路板皆设置于开合式壳体内；所述开合式壳体具备用于安装变压器中性点接地排的安装通道15。

所述的开合式壳体包括上部分壳体1和下部分壳体2，上部分壳体1和下部分壳体2通过手拧紧固螺丝3紧密贴合，因而磁路贯通性不受影响，同时可方便的安装在变压器接地排上。

其中，开合式壳体上具有通信及电源航空插座4，连接上航空线缆后，有一定防水防尘特性，且抗拉性和屏蔽性好，满足野外全天候作业要求。

其中，分体式非晶合金磁芯与开合式壳体的内表面匹配接合，分体式非晶合金磁芯与安装通道15之间设置所述控制线路板；分体式非晶合金磁芯包括上部分非晶合金磁芯5和下部分非晶合金磁芯6，上部分非晶合金磁芯5匹配接合上部分壳体1的内表面，下部分非晶合金磁芯6匹配接合下部分壳体2的内表面。

所述控制线路板7上设有左霍尔效应芯片8、右霍尔效应芯片9、滤波和放大电路10、温度和零飘修正电路11、模拟数字转换芯片12，数字信号处理芯片13、通信隔离和接口电路14，从而与分体式非晶合金磁芯共同完成变压器偏磁直流信号的采集、特征提取、运算和数字化处理，各个电路、芯片规划合理，结构紧凑，配合完成整体功能。

本优选实施例的变压器直流偏磁监测传感器，在极小的分体式结构中，整合了复杂的全功能控制电路、电流感应芯片和电流收集变换器件，既在结构上满足了100mm铜牌的安装需求，又在信号处理上针对偏磁直流信号处理做了全面优化，还突显了易用性和智能化。

最后应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对本发明保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细地说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和范围。

技术特征：

技术总结
本发明提供了变压器直流偏磁监测传感器，包括开合式壳体、分体式非晶合金磁芯和控制线路板，分体式非晶合金磁芯和控制线路板皆设置于开合式壳体内；所述开合式壳体具备用于安装变压器中性点接地排的安装通道，分体式非晶合金磁芯与开合式壳体的内表面匹配接合，分体式非晶合金磁芯与安装通道之间设置所述控制线路板；所述控制线路板上设有霍尔效应芯片、滤波和放大电路、温度和零飘修正电路、模拟数字转换芯片，数字信号处理芯片、通信隔离和接口电路，从而与分体式非晶合金磁芯共同完成变压器偏磁直流信号的采集、特征提取、运算和数字化处理。本发明是专门针对变压器偏磁直流监测的专用传感器，提高了变压器偏磁监测工作的效率和科学性。

技术研发人员：王鹏朝;吕盼;王洪涛;刘明红;袁昕;李娴;黄擎;梁乃峰;赵普志;候冰;刘勇;袁铁江;刘海波
受保护的技术使用者：安徽正广电电力技术有限公司;国家电网公司;国网新疆电力公司经济技术研究院;国网新疆电力公司乌鲁木齐供电公司
技术研发日：2017.04.28
技术公布日：2017.08.18