有载分接开关电流在线监测一体化系统技术方案

本发明专利技术涉及一种有载分接开关电流在线监测一体化系统，包括电流采集装置、接收装置、终端机，其特征在于：电流采集装置固定于有载分接开关侧，接收装置安装于控制室侧，电流采集装置通过光纤与接收装置相连，接收装置通过变电站网络与终端机相连；所述电流采集装置通过光纤进行电气高低压侧绝缘同时传输光数字信号给接收装置，所述接收装置将接收到的一次电流波形数据组帧发送给变电站网络，同时提供模拟信号输出。本发明专利技术通过在线实时监测有载分接开关一次电流工作波形，能有效监测有载分接开关的运行状态，对其电气故障和机械故障及时诊断，如果有载分接开关发生故障，本系统将发出报警。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种变压器有载分接开关监测装置，对有载分接开关切换电流进行在线监测。属于电力装置

技术介绍
有载调压变压器，是电力系统变电站中非常重要的输配电设备，它通过有载调压分接开关(On-load Tap Changer, 0LTC)的逐级动作,在没有断电的情况下进行电压调整，实现对高压输配电电网的有载调压，使工业供电和居民供电的系统电压保持稳定。这种调压措施，调压范围大，投资少，效果好，调压范围一般为15%及以上。调压速度快，同时又随时可调，分接开关可以手动控制，也能远程自动控制，方便实现自动化。有载调压变压器在电力系统中发挥了联络电网、调节有功与无功潮流以及稳定负荷中心电压的重要作用，在电网中得到了愈加广泛的应用，通常在高压输电变压器上和重要负载的配电变压器上均实行有载调压。有载分接开关是有载调压变压器中唯一的可动部件，也是关键部件之一。有载分接开关的制造质量和运行、检修技术水平直接关系到有载调压变压器的运行安全。随着有载调压变压器在电网应用的增多，有载分接开关的故障也在增加。因此，鉴于有载分接开关具有动作频繁和故障率高的特点，研究OLTC的状态监测技术以实现设备维修的合理化、规范化、科学化，适应国民经济发展对电力高质量、高可靠性要求的新形势，具有十分重要的现实意义。针对OLTC的运行检修技术，目前国内外仍主要采用离线的定期维修方式，在线监测和诊断系统在生产实际中的应用还非常少见。在学术研究领域，OLTC的在线监测和故障诊断技术研究起步于20世纪90年代，现仍在发展当中。迄今为止，采用一体化设计安装于OLTC内部的在线监测系统的研究成果，尚未见诸文献报道。根据目前的应用经验和实验研究结果，用于表征OTLC运行状态的物理量包括开关动作产生的机械振动、驱动电机旋转角度、驱动电机电流、电动机构负载扭矩、开关本体热噪声、切换触头间电压波形、电磁射频信号、油色谱分析等等。常见的有载分接开关故障检测方法有:1、振动事件检测:OTLC切换操作过程中伴随着一系列的振动事件，其中含有丰富的机械状态信息和振动指纹，因此对振动信号的分析和处理是OTLC状态监测和故障诊断的重要手段，如专利((201210285730.1 一种有载分接开关震动检测装置》和《201120071054.9 一种变压器有载分接开关的振动测量系统》但振动信号在传播中会发生折、反射现象，而且不同频率的振动信号其传播速度也各不相同，因此实际监测到的振动信号可能己经发生畸变。不同现场环境振动情况不同，其检测存在较大差异，不便于统计规律和研究算法。2、触头温度检测:OLTC许多故障表现为局部过热现象，如开关关合不到位或触头接触不良，使接触电阻增大，触头温度急剧升高，形成恶性循环以致引发严重故障。针对触头温度进行直接测量，利用光纤光栅温度传感器测温，采用光信号进行测量和传输，完成对温度的测量，也实现检测的电气隔离。如专利《200920230767.8基于光纤光栅温度测量的有载分接开关触头故障诊断装置》使用光栅技术来监测触电温度。该方案能直接监测温度，但一般是触头已经出故障，且发热现象明显时，才能准确判断，其故障检测不是很及时。3、机械特性监测:采集有载分接开关机械振动信号、传动轴转速信号、驱动电机电流信号等，根据采集数据进行综合判断，从而判断有载分接开关的机械故障，如专利《201110286384.4电力变压器有载分接开关机械特性在线监测装置》。此方式能够比较及时地发现有载分接开关机械故障，但仅限于对有载分接开关特点的机械故障进行监测，并不能检测触头接触等电气故障。该方式不能进行全面监测以分析有载分接开关运行状态。4、综合变量监测:对有载分接开关的机械特性、震动特性、控制电机工作电流波形等综合监测数据进行分析，如专利《201120228933.8变压器有载分接开关智能在线监测装置》。但上述的各个变量的监测都是变压器体外监测，采用非介入性量测技术，针对有载分接开关电气方面的故障比较难判断。实际运行过程中，有载分接开关的故障较多，故障原因较复杂。作为有载调压变压器中唯一的高电压大电流下运行的可动部件，切换开关触头工作状态直接反应有载分接开关运行情况。当触头接触电阻增大时，在开关切换过程中，由于切换电流是正常工作电流的几倍到数十倍，会引起局部过热，导致烧损。而上述的故障检测方案中，并没有直接针对切换开关触头工作状态进行检测，检测方法2针对触头温度的测量并不能直接反映触头的工作状态。检测方法1、3、4的测量的方式属于间接测量，只能针对特定的机械故障状态进行诊断，并不能及时准确识别有载分接开关的触头非正常工作状态。
技术实现思路
本专利技术的目的为了克服现有的监测方案不能准确有效地实时监测有载分接开关动态过程电流，并进行故障诊断和准确预警的缺陷，提供一种有载分接开关在线电流监测一体化系统，电流采集装置安装在有载分接开关内部，能够直接在线监测其切换电流波形，并通过电流波形记录来诊断有载分接开关触头的工作状况及机械部件工作状态，判断故障情况下故障源，为其检修与改进提供现场运行数据。本专利技术的技术方案为:有载分接开关电流在线监测一体化系统，包括电流采集装置、接收装置、终端机，其特征在于:电流采集装置固定于有载分接开关侧，接收装置安装于控制室侧，电流采集装置通过光纤与接收装置相连，接收装置通过变电站网络与终端机相连；所述电流采集装置通过光纤进行电气高低压侧绝缘同时传输光数字信号给接收装置，所述接收装置将接收到的一次电流波形数据组帧发送给变电站网络，同时提供模拟信号输出。所述电流采集装置由主模块和从模块组成，主模块包含取能电路、取能CT、电流检测CT、信号处理电路、电光转换电路，从模块包含取能CT、电流检测CT ;主模块的取能CT和从模块的取能CT分别与主模块的取能电路相连，主模块的电流检测CT和从模块的电流检测CT分别与主模块的信号处理电路相连后通过电光转换电路输出，从模块配合主模块取能保证供电的连续性；从模块的电流测量信号送至主模块进行处理，主模块对线路I和线路2的电流信号数据、自检数据进行串行编码，通过一根光纤发送到接收装置。所述电流采集装置的取能采用一次线路主模块、从模块CT互补取能的方式作为采集装置供电电源，其中取能CT采用铁磁式CT，设计的取能电路同时获取切换开关线路Al取能CTl和线路A2取能CT2信号，对取能CT 二次输出进行变换，得到直流电压；同时，取能电路中设计有储能单元进行储能。所述电流采集装置的信号检测CTl和信号检测CT2均采用空心线圈电流互感器，信号处理电路带有积分器，对空心线圈互感器输出进行积分，还原一次电流波形。所述接收装置包括光电转换电路、微处理器、多路D/A变换电路、网口芯片，光电转换电路输入端通过光纤与电流采集装置的电光转换电路输出端相连，光电转换电路输出端与微处理器相连，微处理器分别与多路D/A变换电路、网口芯片相连，微处理器将实时监测的各路电流波形数据按照IEC61850通讯协议进行组帧发送，通过以太网连接到变电站网络；同时，接收装置的微处理器对各路波形数据进行D\A变换，提供模拟量输出。所述终端机据实时监测的切换开关电流波形对有载分接开关进行故障诊断和预警；终端机安装的信息处理软件包含正常工作电流波形和故障工作波形数本文档来自技高网...

【技术保护点】
有载分接开关电流在线监测一体化系统，包括电流采集装置、接收装置、终端机，其特征在于：电流采集装置固定于有载分接开关侧，接收装置安装于控制室侧，电流采集装置通过光纤与接收装置相连，接收装置通过变电站网络与终端机相连；所述电流采集装置通过光纤进行电气高低压侧绝缘同时传输光数字信号给接收装置，所述接收装置将接收到的一次电流波形数据组帧发送给变电站网络，同时提供模拟信号输出。

【技术特征摘要】
1.有载分接开关电流在线监测一体化系统，包括电流采集装置、接收装置、终端机，其特征在于:电流采集装置固定于有载分接开关侧，接收装置安装于控制室侧，电流采集装置通过光纤与接收装置相连，接收装置通过变电站网络与终端机相连；所述电流采集装置通过光纤进行电气高低压侧绝缘同时传输光数字信号给接收装置，所述接收装置将接收到的一次电流波形数据组帧发送给变电站网络，同时提供模拟信号输出。2.根据权利要求1所述的有载分接开关电流在线监测一体化系统，其特征在于:所述电流采集装置由主模块和从模块组成，主模块包含取能电路、取能CT、电流检测CT、信号处理电路、电光转换电路，从模块包含取能CT、电流检测CT ;主模块的取能CT和从模块的取能CT分别与主模块的取能电路相连，主模块的电流检测CT和从模块的电流检测CT分别与主模块的信号处理电路相连后通过电光转换电路输出，从模块配合主模块取能保证供电的连续性；从模块的电流测量信号送至主模块进行处理，主模块对线路I和线路2的电流信号数据、自检数据进行串行编码，通过一根光纤发送到接收装置。3.根据权利要 求1所述的有载分接开关电流在线监测一体化系统，其特征在于:所述电流采集装置的取能采用一次线路主模块、从模块CT互补...

【专利技术属性】
技术研发人员：窦峭奇，
申请(专利权)人：武汉格蓝若光电互感器有限公司，
类型：发明
国别省市：