[发明专利]一种变压器铁芯接地电流测量系统及方法

说明书

本发明提供一种变压器铁芯接地电流测量系统及方法，结构简单，设置合理，实现变压器铁芯接地电流监测的小型化、高精度及低成本，为保障变电设备的安全稳定运行提供技术基础。所述系统包括接地电流采集传感器和数字监控装置；所述接地电流采集传感器包括设置有间隙的聚磁环，设置在间隙中的单个TMR磁阻芯片，以及连接在TMR磁阻芯片输出端的信号调理单元；TMR磁阻芯片的敏感轴方向与聚磁环的磁通方向相同设置；所述数字监控装置的输入端连接信号调理单元的输出端，用于接收信号的监测。本发明基于隧穿磁阻效应的先进传感技术，针对电网实际应用场景，通过采用聚磁环对电流进行收集，感应转换为磁通量进行测量。

技术领域

本发明涉及变压器微弱电流测量领域，具体为一种变压器铁芯接地电流测量系统及方法。

背景技术

变压器在正常运行时要求铁芯有且仅有一点接地，但由于施工原因、运行老化、杂物沉积、绝缘受潮、铁芯移位碰到夹件等原因，使得变压器出现多点接地的情况。变压器中的多点接地故障会产生闭合回路，使得铁芯中出现涡流，增加铁损，导致铁芯和变压器出现过热、夹件碳化、铁芯烧毁、接地线烧坏等故障，进而严重威胁变压器乃至电网的运行安全。

变压器铁芯或夹件接地电流在线监测电流范围为5mA～10A；而铁芯在正常运行时，接地电流大小在0mA～100mA之间，当电流值≥100mA时，即表明铁芯发生多点接地故障，需进行就地故障处理，否则会引发严重的事故。

传统针对变压器铁芯故障的检测是人工定期巡检而非实时监测，故障发现不够及时，在一定程度上仍具有产生事故的风险。当前除定期巡检外所安装的实时监测装置，可以及时监测铁芯异常状态，在故障发生时及时报警，可以在一定程度上弥补人工定期检查的不足，降低变压器铁芯接地故障的发生率。

当前电力系统所使用的变压器铁芯接地智能在线监测装置，多采用霍尔传感器为核心敏感元件，可大幅度提高电流采样的灵敏度，但霍尔电流传感器较易受外界磁场干扰、温度漂移大、测量精度低，无法满足小电流的高精度测量需求。另外，还有使用双传感器以克服钳形电流表因开口气隙导致的精度低的问题，但这种传感器因结构限制使得装置体积过大，不利于安装与维护。现有监测系统存在价格偏高、装置体积过大且检测复杂等缺点，因此在实际应用时具有一定的局限性。

目前，电流传感器通常基于以下5种测量技术：霍耳(HALL)电流传感器；磁通门(fluxgate)电流传感器；磁电阻(magnetoresistive，MR)电流传感器，包括各向异性磁阻(AMR)，巨磁阻(GMR)，隧道磁阻(TMR)；罗氏线圈(Rogowski coil)以及电流互感器(currenttransformer)。还有其他间接测量技术的电流传感器，主要是利用磁场和其他物理学原理或效应的结合，实现电流的间接测量；包括法拉第效应磁光效应(magneto-optic)，核磁共振NMR(nuclear mag-netic resonance)，磁致伸缩效应(magnetostrictioneffect)，量子霍耳效应(quantum Hall effect)，超导量子干涉装置SQUID等。这些技术及其产品针对不同的细分市场，分别有不同的特点。例如基于NMR、量子霍耳效应和SQUID的电流传感器，对应用环境要求高，价格高，少量应用于实验室仪器设备中，到目前为止，部分技术还不成熟，处于开发或完善阶段；基于法拉第磁光效应的电流传感器，测量交流大电流(比如100kA)有较好的性能，但是测量直流时，性能问题亟待解决。

发明内容

针对现有技术中存在的问题，本发明提供一种变压器铁芯接地电流测量系统及方法，结构简单，设置合理，实现变压器铁芯接地电流监测的小型化、高精度及低成本，为保障变电设备的安全稳定运行提供技术基础。

本发明是通过以下技术方案来实现：

一种变压器铁芯接地电流测量系统，包括接地电流采集传感器和数字监控装置；