[发明专利]配电网变压器低压绕组变形在线监测装置及方法

说明书

技术领域

本发明涉及对配电网变压器低压绕组变形的监测，具体是一种配电网变压器低压绕组变形在线监测装置及方法。

背景技术

智能电网是经济和技术发展的必然结果，具体是指利用先进的技术提高电力系统在能源转换效率、电能利用率、供电质量和可靠性等方面的性能。智能电网的基础是分布式数据传输、计算和控制技术，以及多个供电单元之间数据和控制命令的有效传输技术。

随着我国智能电网概念的不断深入，10kV配电网中的用户对供电可靠性及电能质量的要求越来越高。然而，10kV变压器的安全、可靠、稳定运行又是实现这一目标的关键因素，因此对10kV变压器故障的及时发现及排除就显得尤为重要。根据统计资料表明，约25 %的变压器故障是由绕组变形引起的，因而对10kV变压器绕组变形的监测也是实现我国智能配网建设的重要组成部分。配电网的智能化是智能电网的核心部分，灵活可重构的配电网络拓扑结构和自动愈合功能是未来智能电网的基础。在配网智能化框架下，用户对供电质量的要求更高，而10kV变压器的故障运行会造成用户电压的不稳定、频率偏差、谐波，甚至是大面积停电事故的发生，所以对配电变压器绕组变形的在线监测是非常有意义的。

目前，变压器绕组变形的分析方法可分为集中参数检测法和网络分析法。集中参数检测法包括变压器绕组直流电阻测量、短路阻抗测量等。因为其测量的是变压器的集中参数，其灵敏度往往很低而不能及时发现绕组变形，而且受试验设备沉重、试验花费时间长等因素影响，在现场使用中受到了一定的限制；网络分析法包括低压脉冲法和频率响应分析法，数字测量技术的高速发展大大提高了测量的精度和灵敏度，促进了网络分析法的广泛运用。低压脉冲法克服了短路阻抗法灵敏度低的缺点，但其采用的是时域脉冲分析技术，测试过程中易受各种外界电磁干扰的影响，重复性较差，难以真正用于现场测试。频率响应分析法是在较宽的频带上测量变压器绕组的传递函数,并分析绕组的频率响应特性,判断绕组状态的方法，因信噪比好、灵敏度高、测试重复性好、现场使用方便等优点被广泛应用，成为变压器绕组变形现场试验的主要方法。但上述变压器绕组变形检测方法大都是离线检测方法，不能及时地监测变压器绕组的变形情况，无法满足当前变压器状态监测的需要。 

发明内容

本发明为了解决现有离线检测技术不能及时地监测变压器绕组变形情况的问题，提供了一种配电网变压器低压绕组变形在线监测装置及方法。

本发明是采用如下技术方案实现的：配电网变压器低压绕组变形在线监测装置，包括工控机、脉冲信号发生器、电容分压器、电流互感器、数据采集模块；其中，

所述脉冲信号发生器提供两路相同的脉冲信号：一路检测脉冲信号、一路基准脉冲信号；

所述电容分压器与脉冲信号发生器的检测脉冲信号输出端连接，其低压端连接在配电网变压器低压绕组的低压总线上，用于将脉冲信号发生器提供的检测脉冲信号注入到配电网变压器的低压绕组中；

所述电流互感器安装在配电网变压器低压绕组中性点的接地线上，用于检测配电网变压器低压绕组因检测脉冲信号而产生的响应信号（中性点的电流信号）；

所述数据采集模块由信号调理电路、数据采集卡构成，数据采集卡的输入端与信号调理电路的输出端连接，信号调理电路的信号输入端与脉冲信号发生器的检测脉冲信号输出端及电流互感器的输出端连接；数据采集模块采集脉冲信号发生器提供的基准脉冲信号、电流互感器检测到的响应信号，并传输给工控机；其中，信号调理电路用于将基准脉冲信号和响应信号无畸变地传输到数据采集卡； 

所述工控机与数据采集卡的输出端连接，对由数据采集卡获得的电压、电流信号进行数据处理与分析，得到变压器低压绕组的频率响应特征曲线，并与工控机中预先存储的变压器低压绕组的原始频率响应特征曲线进行比较，进而判别变压器低压绕组是否发生变形以及绕组变形的程度。其中，数据采集卡通过总线插槽与工控机连接。

所述在线监测装置还设置有过电压保护器，且过电压保护器与脉冲信号发生器并联连接；这样，能够可靠地把端口电压限制110V（峰值）以内，防止过电压对设备造成侵扰，防止危害设备操作人员的安全，起到保护作用。

配电网变压器低压绕组变形在线监测方法，采用如下步骤实现：