专利名称：变压器铁芯/夹件接地电流无线监测装置及其监测方法
技术领域：
本发明属于变压器在线监测领域，尤其涉及一种基于无线通信的变压器铁芯/夹件接地电流无线监测装置及其监测方法。
背景技术：
电力变压器是电力系统中关键的设备之一，也是电力设备中故障率较高的环节，它的正常运行是电力系统安全、可靠、优质、经济运行的重要保证。电力变压器正常运行时，铁芯/夹件必须有且仅有一点可靠接地，一旦铁芯/夹件两点或多点接地时，在铁芯/夹件内部会产生环流，引起局部过热，严重时会造成铁芯/夹件局部烧损，甚至使接地片熔断，导致铁芯/夹件电位悬浮，产生放电性故障，严重威胁变压器及电网的可靠运行。变压器正常运行时，铁芯/夹件接地电流为毫安级，当铁芯/夹件发生多点接地故障时，铁芯/夹件接地电流会明显增加。根据实际运行数据表明，在正常情况下，变压器的铁芯/夹件接地电流只有几毫安 几十毫安，按照规程要求，当铁芯/夹件接地电流达到100毫安的时候，就必须采取相应措施进行处理。目前运行人员检测铁芯/夹件接地电流的手段主要采用钳形电流表对铁芯/夹件接地引出线的电流数据进行测量，但现场电磁干扰大，很难保证钳形电流表测量数据的精度和准确性，而且定期巡检无法保证及时发现铁芯/夹件多点接地故障。

发明内容
针对上述变压器铁芯/夹件接地电流测量中存在的问题，本发明提供一种基于无线通信的变压器铁芯/夹件接地电流无线监测装置及其监测方法，其目的是解决以往的监测运行状态中的变压器铁芯/夹件接地状态方法中存在的很难保证测量数据的精度和准确性的问题，以及定期巡检无法保证及时发现铁芯/夹件多点接地故障的问题。本发明是通过以下技术方案来实现的:变压器铁芯/夹件接地电流无线监测装置，包括控制器、实时时钟系统、电压信号调理电路、档位切换控制电路、电流电压转换电路和穿心式电流互感器和无线通信模块；所述穿心式电流互感器连接至电流电压转换电路，电流电压转换电路连接至档位切换控制电路，档位切换控制电路连接至电压信号调理电路，电压信号调理电路、实时时钟系统、FLASH存储器电路、E2PR0M存储器电路和无线通信模块连接至控制器。还包括显示屏；显示屏连接至控制器。所述的控制器上还连接有数据无线通信模块。所述的控制器、实时时钟系统、FLASH存储器电路、E2PR0M存储器电路、电压信号调理电路、档位切换控制电路、电流电压转换电路、穿心式电流互感器和无线通信模块均设置在壳体内，外接无线通信模块天线从壳体弓I出，显示屏设置在外壳顶盖上。所述的穿心式电流互感器的变比为1000:1 ;档位切换控制电路的切换的量程为O-1OOmA 和 100mA-10A。
变压器铁芯/夹件接地电流无线监测方法，包括以下步骤:(1)将穿心式电流互感器套装在变压器铁芯/夹件接地线上获取一次铁芯/夹件接地电流信号；(2)利用穿心式电流互感器将采集的一次电流信号转换为二次电流信号，并将该二次电流信号转换成电压信号；(3)将电压信号通过档位切换放大处理后，再经过电压信号调理电路后送入控制器自带的AD电路中进行计算处理；并同预先设置的报警阈值进行比对，当信号出现异常时，控制器控制显示屏显示报警信号；(4)将步骤(3)中计算处理的信号一方面通过显示屏显示，另一方面将测量结果及测量时刻存入FLASH存储器，测量结果及测量时刻还可以由本发明所述的装置通过无线通信方式传输给监控计算机或综合监测单元(IED)，为以后分析铁芯/夹件接地电流工作状况提供依据。所述的装置通过无线通信方式将步骤(3)中的实时数据或历史数据传输到监控计算机或综合监测单元(IED)，计算机或IED通过通信协议对监测装置进行各种参数配置，以满足不同现场的需求。所述的装置通过内置的穿心式电流互感器将变压器铁芯/夹件接地线上的一次信号转化为二次电流信号，二次电流信号通过装置的信号处理电路后，送入装置控制器进行计算处理，其计算方法如下:Ii为变压器接地一次电流值，通过1000:1变比的穿心式电流互感器后所得二次电流值为I2，
即
权利要求
1.变压器铁芯/夹件接地电流无线监测装置，其特征在于:穿心式电流互感器(I)、装置工作电路板(2 )设置在壳体(5 )内；壳体(5 )上部连接外壳顶盖(6 )，外壳顶盖(6 )上设有显示屏(4)； 所述装置工作电路板(2)上设有控制器、实时时钟系统、电压信号调理电路、档位切换控制电路、电流电压转换电路、FLASH存储器电路、E2PR0M存储器电路及无线通信模块；所述穿心式电流互感器(I)连接至电流电压转换电路，电流电压转换电路连接至档位切换控制电路，档位切换控制电路连接至电压信号调理电路，电压信号调理电路、实时时钟系统、FLASH存储器电路、E2PR0M存储器电路和无线通信模块连接至控制器；显示屏(4)连接至控制器；外接无线通信模块天线(3 )从壳体(5 )引出。
2.根据权利要求1所述的变压器铁芯/夹件接地电流无线监测装置，其特征在于:所述的控制器上还连接有数据无线通信模块。
3.根据权利要求1所述的变压器铁芯/夹件接地电流无线监测装置，其特征在于:所述的穿心式电流互感器(I)的变比为1000:1 ;档位切换控制电路的切换的量程为O-1OOmA和 IOOmA-1OA。
4.变压器铁芯/夹件接地电流无线监测方法，其特征在于:包括以下步骤: (1)将穿心式电流互感器套装在变压器铁芯/夹件接地线上获取一次铁芯/夹件接地电流信号； (2)利用穿心式电流互感器将采集的一次电流信号转换为二次电流信号，并将该二次电流信号转换成电压信号； (3)将电压信号通过档位切换放大处理后，再经过电压信号调理电路后送入控制器自带的AD电路中进行计算处理；并同预先设置的报警阈值进行比对，当信号出现异常时，控制器控制显示屏显示报警信号； (4)将步骤(3)中计算处理的信号一方面通过显示屏显示，另一方面将测量结果及测量时刻存入FLASH存储器，测量结果及测量时刻还可以由装置通过无线通信方式传输给监控计算机或综合监测单元(IED)，为以后分析铁芯/夹件接地电流工作状况提供依据。
5.根据权利要求4所述的变压器铁芯/夹件接地电流无线监测方法，其特征在于:所述的装置通过无线通信方式将步骤(3 )中的实时数据或历史数据传输到监控计算机或综合监测单元(IED)，计算机或IED通过通信协议对装置进行各种参数配置，以满足不同现场的需求。
6.根据权利要求4所述的变压器铁芯/夹件接地电流无线监测方法，其特征在于:所述的装置通过内置的穿心式电流互感器将变压器铁芯/夹件接地线上的一次信号转化为二次电流信号，二次电流信号通过装置的信号处理电路后，送入装置控制器进行计算处理，其计算方法如下: I1为变压器接地一次电流值，通过1000:1变比的穿心式电流互感器后所得二次电流值为工2， sp/2=i^00 经过电流电压转换电路后，电压U1=I2RU1经过电压信号调理电路后，电压被放大为υ#κ， 其中，根据量程不同，R2及K值将随之变化 通过电压调理电路中的一个直流叠加电路后，输入到控制器AD 口的电压为UfK+U,。O ≤U1-Udc ≤ UrefUref为AD基准电压 当UfK+Ud。≥Uref时，即超过当前量程范围时，处理器将调节K值大小，以满足O≤ u#K+udc ≤ Uref 的条件； 进入AD的电压基波有效值通过傅里叶变换算法求得； 得到电压基波有效值，通过多次平均处理及反向推导，得到的即是变压器铁芯/夹件接地电流有效值。
装置控制器计算处理后的信号一方面通过显示屏显示，另一方面将测量结果及测量时刻存入FLASH存储器，同时，测量结果及测量时刻还可以通过无线通信方式传输给监控计算机或综合监测单元(IED )。
全文摘要
本发明属于变压器在线监测领域，尤其涉及一种基于无线通信的变压器铁芯/夹件接地电流监测装置及其监测方法。本发明是由穿心式电流互感器、装置工作电路板设置在壳体内；壳体上部连接外壳顶盖，外壳顶盖上设有显示屏；显示屏连接至控制器；外接无线通信模块天线从壳体引出。本发明可以进行数据实时监测，具有电流超限报警，数据信息存储，系统对时，参数配置等功能，可及时发现故障隐患，减少或代替运行人员的巡检工作。广泛适用于变压器、电抗器等电气设备的铁芯/夹件接地电流的在线监测。
文档编号G01R19/25GK103163364SQ201310093000
公开日2013年6月19日 申请日期2013年3月21日 优先权日2013年3月21日
发明者高强, 隋玉秋, 王文杰, 王茂军, 耿宝宏, 原峰, 李洪凯, 张静, 李平, 钟丹田, 刘齐, 李在林 申请人:辽宁省电力有限公司电力科学研究院, 辽宁东科电力有限公司, 辽宁省电力有限公司朝阳供电公司, 国家电网公司