一种用于变压器绕组变形在线检测的信号采集及转换电路的制作方法

本实用新型属于电力变压器绕组变形故障检测领域，具体涉及一种用于变压器绕组变形在线检测的信号采集及转换电路。

背景技术：

电力变压器是电力系统中最重要的设备之一，针对变压器的状态检修技术一直是国内外学者研究的热点。有国外学者提出基于变压器正常运行时的端口电压电流信号构造李萨如图形，通过李萨如图形的变化反映绕组的健康情况。该方法利用变压器出口处已有的PT、CT完成数据采集，无需装设额外的传感器，同时构造的李萨如图形变化清晰、直观，在工程实践中可以快速对绕组健康状态进行判别。

然而，该方法存在一个重大缺陷，即变压器负荷的变化会对李萨如图形造成较大影响。考虑到实际运行中的变压器负荷总是处于波动状态，因而在工程应用中，该方法难以对绕组的健康状态进行可靠判别。

同时，变压器自身出口处的PT(电压互感器)二次侧相电压额定值为53.5V(有效值)、CT(电流互感器)二次侧电流额定值为5A(有效值)，而一般的采集卡量程仅有±10V，且只能采集电压信号。

技术实现要素：

有鉴于此，本实用新型的目的是提供了一种用于变压器绕组变形在线检测的信号采集及转换电路，在保证采集电路可靠运行的同时，不会对电网的安全运行产生影响。

本实用新型的目的是通过以下技术方案来实现的，一种用于变压器绕组变形在线检测的信号采集及转换电路，包括电压采集电路和电流采集电路，所述电压采集电路包括微型电压互感器以及与微型电压互感器连接的第一采集卡，微型电压互感器连接于变压器出口PT；所述电流采集电路包括依次连接的微型电流互感器、运算放大器、高精度采样电阻和第二采集卡，微型电流互感器连接于变压器出口CT。

进一步，所述电流采集电路还包括保护电路，所述保护电路与运算放大器连接。

进一步，所述保护电路包括220V电源、压敏电阻、热敏电阻、AC-DC模块和两电解电容，所述热敏电阻与220V电源串联然后再与压敏电阻并联，所述压敏电阻并联于AC-DC模块的输入端之间，其中一个电解电容并联于AC-DC模块的+12V输出端与接地端之间，另一个电解电容并联于AC-DC模块的-12V输出端与接地端之间，所述+12V输出端与运算放大器的正电源端连接，所述-12V输出端与运算放大器的负电源端连接。

进一步，所述运算放大器的两输入端间连接一对反向并联的二极管。

进一步，所述电流采集电路还包括连接于运算放大器输出端与地之间的电阻。

由于采用了上述技术方案，本实用新型具有如下的优点：

本实用新型提供了一种用于变压器绕组变形在线检测的信号采集及转换电路，在保证采集电路可靠运行的同时，不会对电网的安全运行产生影响。

附图说明

为了使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本实用新型作进一步的详细描述，其中：

图1为本实用新型的原理框图；

图2为一路电压信号采集转换部分示意图；

图3为一路电流信号采集转换部分及运放供电电路示意图。

具体实施方式

以下将结合附图，对本实用新型的优选实施例进行详细的描述；应当理解，优选实施例仅为了说明本实用新型，而不是为了限制本实用新型的保护范围。

李萨如图形法判断绕组变形是以图形变化为依据的。当变压器负荷发生改变时，变压器的端口电压、电流势必会发生改变，其构建的李萨如图形也会随之改变。同时，利用变压器自身出口处的PT、CT进行数据采集时，需要将其与数据采集卡的量程进行匹配，且不能威胁电力系统的安全稳定运行。

若将变压器一二次侧的电流看作激励源，则两侧端口上的电压差可以看作其响应。当负荷变化时，激励源变化，响应也会发生变化，进而端口电压电流信号构建的李萨如图形也会发生变化。倘若能将任意激励下的响应转换为标准激励下的响应，利用此响应与标准激励源共同构建李萨如图形，则所得到图形的特征参数将不再受负荷影响。

用于变压器绕组变形在线检测的信号采集及转换电路，包括电压电流信号两部分。电压、电流信号各六路，每一路均包含一个微型电压互感器(或电流互感器)。一个AC-DC开关电源模块为所有的运放供电。

如图1所示，电压采集电路包括微型电压互感器及与微型电压互感器连接的第一采集卡，微型电压互感器连接于变压器出口PT；

如图2所示，所述电压采集电路包括所述电流采集电路包括依次连接的微型电流互感器、运算放大器、高精度采样电阻和第二采集卡，微型电流互感器连接于变压器出口CT。

对为对本实施例的改进，所述电流采集电路还包括保护电路，所述保护电路与运算放大器连接。所述保护电路包括220V电源、压敏电阻、热敏电阻、AC-DC模块和两电解电容，所述热敏电阻与220V电源串联然后再与压敏电阻并联，所述压敏电阻并联于AC-DC模块的输入端，其中一个电解电容并联于AC-DC模块的+12V输出端与接地端间，另一个电解电容并联于AC-DC模块的-12V输出端与接地端间，所述+12V输出端与运算放大器的正电源端连接，所述-12V输出端与运算放大器的负电源端连接。在本实施例中，压敏电阻的10D471K，热敏电阻为5D-9。

对为对本实施例的改进，所述运算放大器的两输入端间连接一对反向并联的二极管。

对为对本实施例的改进，所述电流采集电路还包括连接于运算放大器输出端与地之间的电阻。

完成信号采集及转换电路的设计后，通过对数据进行采集处理，构建归一化后的李萨如图形：

测取标准负荷数据：在确定绕组状态为健康状态的情况下，不妨将额定运行时的负荷状况设为标准负荷。此时变压器一二次侧电流分别为I_1f、I_2f，高压侧与低压侧之间的电压差为ΔU，利用ΔU与构建李萨如图形作为标准负荷数据。

测取不同负荷状态下的电压电流信号，并将其归算到标准负荷情况下：当变压器长时间运行一段时间T后，分别在两种不同负荷情况a、b下测取数据，测得的一二次侧电流值分别为I_1a、I_2a、I_1b、I_2b；高压侧与低压侧之间的差值分别为ΔU_a、ΔU_b。

用ΔU_T与I_1f构建李萨如图形，并作为负荷归一化后的数据。

将ΔU_T与I_1f构建的李萨如图形的特征参数和标准李萨如图形进行对比，对绕组的健康状态进行判别。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例，并不用于限制本实用新型，显然，本领域的技术人员可以对本实用新型进行各种改动和变型而不脱离本实用新型的精神和范围。这样，倘若本实用新型的这些修改和变型属于本实用新型权利要求及其等同技术的范围之内，则本实用新型也意图包含这些改动和变型在内。