[发明专利]电力变压器中性点直流电流测量和录波装置及检测方法

权利要求书

1.一种电力变压器中性点直流电流测量和录波装置，包括信号调理电路(2)、模数转换电路(3)、用于通讯传输的GSM/GPRS通讯模块(9)、用于检测与控制的测量通道CPU(6)、装置总CPU(7)，其特征在于：所述装置还包括电压夹具(1)、恒流源电流测量电路(4)、触发控制电路(5)、GPS时钟模块(8)、可控恒流源(10)、电流夹具(11)；电压夹具(1)用于采集变压器中性点一段接地扁钢上的压降，经信号调理电路对该电压信号进行程控放大，并对调理后的信号进行修正，输出信号接入模数转换电路，并最终由测量通道CPU完成对该段扁钢上电压的采集；可控恒流源(10)输出电流的通断由装置总CPU控制，可控恒流源输出电流经过电流夹具(11)接入变压器中性点接地的一段扁钢；恒流源电流测量电路(4)用于采集可控恒流源输出的实际电流值，测量通道CPU从恒流源电流测量电路读取恒流源输出的实际电流值；触发控制电路(5)用于对信号调理电路输出的采样信号与测量通道CPU设置的基准信号进行比较，产生触发脉冲发送到装置总CPU的外部中断接口，然后由装置总CPU从GPS时钟模块读取当前时刻；

所述电压夹具(1)的输出端与信号调理电路(2)的输入端相连，信号调理电路(2)的输出端与模数转换电路(3)的输入端相连，模数转换电路(3)和恒流源电流测量电路(4)的输出端与测量通道CPU(6)输入端口相连；所述触发控制电路(5)的输入端分别连接有信号调理电路(2)和测量通道CPU(6)的一输出端,触发控制电路(5)输出端连接装置总CPU(7)一输入端；所述装置总CPU(7)的一输出端与可控恒流源(10)的输入端相连，可控恒流源(10)输出端连接到电流夹具(11)；所述GPS时钟模块为装置总CPU提供时钟信号，GSM/GPRS通讯模块(9)与装置总CPU(7)以双向通讯形式相连；所述装置总CPU(7)与测量通道CPU(6)相连。

2.根据权利要求1所述的电力变压器中性点直流电流测量和录波装置，其特征在于：所述装置总CPU(7)控制可控恒流源(10)电流输出，输出电流用电流夹具(11)连接到变压器中性点接地的一段扁钢；测量通道CPU(6)从恒流源电流测量电路(4)读取可控恒流源(10)输出的实际电流值；测量通道CPU(6)通过电压夹具(1)、信号调理电路(2)及模数转换电路(3)测量两个电压夹具(1)之间扁钢上的电压值，经过连续二次测量及控制操作，实现标定电压夹具(1)之间扁钢电阻值功能。

3.根据权利要求1所述的电力变压器中性点直流电流测量和录波装置，其特征在于：电压夹具(1)和电流夹具(11)为铝合金加工件，两只电压夹具(1)安装在电流夹具(11)内侧，使用外六角铜螺栓将夹具与变压器中性点接地扁钢紧固，使得所有夹具与扁钢接触面阻抗最小。

4.根据权利要求1所述的电力变压器中性点直流电流测量和录波装置，其特征在于：模数转换电路(3)采用一种积分式A/D，通过调节输入A/D芯片的时钟频率，将A/D芯片的积分时间与工频周期保持一致,实现对输入信号中工频及其高次谐波成分的抑制。

5.一种用于电力变压器中性点直流电流测量和录波装置的检测方法，其特征在于按如下步骤进行：

a测量变压器中性点接地扁钢上产生的电压，通过信号调理电路对电压信号进行失调电压修正、程控放大，将信号幅值调理到模数转换电路线性区，采用积分式A/D模数转换电路，调节输入A/D芯片的时钟频率，将A/D芯片的积分时间与工频周期保持一致,以实现对所采集的该信号中工频及其高次谐波成分的抑制；

b测量变压器中性点接地的一段扁钢电阻Rx，Rx的标定方法如下：第一次测量关断可控恒流源输出，测量电压夹具之间扁钢压降为U₁，其中U₁＝I₀·Rx；紧接着在同等条件下接通可控恒流源电流Is进行第二次测量，此时该段扁钢上通过电流为I₀+Is，测得电压夹具之间扁钢压降为U₂，则U₂＝(I₀+Is)·Rx，两等式相减，得Rx＝(U₂-U₁)/Is；

c触发控制电路对信号调理电路输出的模拟信号与测量通道CPU设置的触发基准信号进行比较、滤波及整形，输出标准脉宽的触发脉冲,比较器输出上升沿生成直流偏磁发生相关的触发信号，下降沿生成直流偏磁结束相关的触发信号；

d装置总CPU内部的毫秒定时器进行1毫秒计数，使用GPS时钟模块输出的秒脉冲上升沿对计数值进行定时清零,当接收到直流偏磁的发生或结束触发信号时，将在装置总CPU外部中断服务程序中，读取此刻计数值作为事件发生的毫秒值，并从GPS时钟模块串行接口读取事件的时分秒,实现对直流偏磁发生和结束时刻的精确记录；

e通过集成GSM/GPRS模块，利用覆盖全国范围的无线网络，实现录波装置远程接入网络的部署。