[实用新型]一种主变压器铁芯接地电流监测装置

说明书

技术领域

本实用新型属于电力系统量测和在线监测技术领域，尤其涉及一种主变压器铁芯接地电流监测装置。

背景技术

电力变压器是电力系统中一种广泛应用的基础设备之一，同时也是故障率最高的电力设备之一，其正常运行关乎着电力系统能否安全可靠的运行。据统计，在电力变压器的诸多故障中，发生比例最高、发生后后果最严重的故障类型主要有两种：变压器绝缘故障和变压器接地故障。其中，变压器绝缘故障可用油色谱方法进行有效监测；但是对变压器接地故障的在线监测，当前尚未有完美解决方案。变压器接地故障包括变压器多点接地故障和变压器接地直流偏磁等问题。一方面，变压器在正常运行时，其接地极电流为十mA级，一旦发生多点接地故障，变压器接地电流将很快达到十A级，会导致变压器铁芯过热，严重者会烧毁变压器；另一方面，在直流系统接地极附近的交流变压器将受到直流接地极中上kA的入地电流的影响，一旦发生直流偏磁问题，变压器振动加剧，交流电网谐波升高，严重者铁芯过热，烧毁变压器。无论是变压器多点接地故障还是变压器接地直流偏磁问题，均需要通过对主变压器铁芯接地电流进行在线监测来进行预防。因此，提出一种行之有效的主变压器铁芯接地电流监测方法或装置势在必行。

当前的主变压器监测装置通常存在以下问题：1）传感器故障率高，据统计，全国变压器在线监测装置的故障中，有一半以上的故障为传感器故障；2)传感系统寿命短，由于传感装置需要长期工作在户外环境中，需要采用电池对其进行供电，其寿命很大程度上取决于所选用电池的寿命（通常在连续工作状态下，小于两年）；3）有效性差，传统监测装置采用钳形互感器，易受电力变压器附近恶劣电磁环境的影响而产生误报；4）经济性差，当前铁芯接地电流监测装置市场售价为2-5万元一套，非常昂贵，因此导致变压器铁芯电流检测装置覆盖率低（仅为0.34%）；5）远程通讯难度大，一方面，电力变压器附近电磁环境恶劣，采用无线进行通讯将造成误报率升高；另一方面，变电站之间距离通常长达十几公里，考虑到无人值守智能化变电站的需求，需要超远距离传输信号。

实用新型内容

针对现有技术的不足，本实用新型提供一种主变压器铁芯接地电流监测装置，通过磁电阻传感器实现在线监测主变压器铁芯接地电流，有效预防主变压器接地故障，通过LoRa无线数据传输模块将信号传输到主机，实现智能化无人变电站。

本实用新型是通过如下的技术方案来解决上述技术问题的：一种主变压器铁芯接地电流监测装置，包括磁电阻传感器、带平行开口的磁环、信号处理单元以及屏蔽绝缘保护盒；所述主变压器铁芯接地导线置于屏蔽绝缘保护盒内，在所述带平行开口的磁环中心对应的屏蔽绝缘保护盒上开设有穿孔，所述主变压器铁芯接地导线穿过所述穿孔；所述带平行开口的磁环置于屏蔽绝缘保护盒内，并环绕主变压器铁芯接地导线设置；所述磁电阻传感器置于所述带平行开口的磁环的平行开口处，所述磁电阻传感器的灵敏轴方向沿主变压器铁芯接地导线的切向方向，所述磁电阻传感器与所述信号处理单元连接，所述信号处理单元置于屏蔽绝缘保护盒内。

进一步的，所述信号处理单元包括依次连接的放大模块、滤波模块、逻辑分析模块、LoRa无线通讯模块，所述信号处理单元还包括电源模块和时钟模块，所述电源模块分别与所述磁电阻传感器、放大模块、滤波模块、逻辑分析模块、LoRa无线通讯模块以及时钟模块连接，所述时钟模块分别与逻辑分析模块和LoRa无线通讯模块连接；所述放大模块，用于放大磁电阻传感器输出的信号，并抑制共模干扰；所述滤波模块，用于滤除高频电磁干扰；所述逻辑分析模块，用于实时处理流经放大模块和滤波模块的信号，分析该信号对应电流的交流幅值和直流幅值，将分析结果按照LoRa无线通讯协议进行打包并定期或在异常状态下唤醒LoRa无线通讯模块进行远距离数据发送，将主变压器接地状态及时发送给远程监测中心；所述电源模块，用于为所有模块提供电源电压信号；所述时钟模块，用于为逻辑分析模块和LoRa无线通讯模块提供时钟信号。

进一步的，所述逻辑分析模块包括相互连接的控制处理模块和电源管理模块，所述电源管理模块与所述电源模块连接，用于对电源模块进行充放电管理，延长电源模块的使用寿命。

进一步的，所述电源模块采用长寿命电池，其供电电压为7.8V。

进一步的，所述滤波模块为低通滤波器，由于对于主变压器铁芯接地电流的监测主要集中在其工频和直流分量中，因此，低通滤波器的截止频率为百Hz量级，能有效滤除环境中的电磁干扰。