一种配电变压器参数监测及绕组状态评估装置及其评估方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种配电变压器参数监测及绕组状态评估装置，及该装置的绕组状态评估方法。运行参数实时采集装置和PC监测平台无线连接；运行参数实时采集装置包括控制单元、模拟量采集单元和电源单元，模拟量采集单元与控制单元连接，模拟量采集单元与电源单元连接，PC机与所述运行参数实时采集装置连接。本发明专利技术能对绕组状态进行评估，且具有“自诊断与修正”功能，可自行诊断出AD7656芯片、电压变换器和电流变换器是否出现故障、变压器、电流互感器与电压互感器是否出现故障，此外还可自动修正因器件性能衰减引起的测量误差。

A device for parameter monitoring and winding state evaluation of distribution transformer and its evaluation method

【技术实现步骤摘要】
一种配电变压器参数监测及绕组状态评估装置及其评估方法
本专利技术涉及电气工程领域，特别涉及一种配电变压器参数监测及绕组状态评估装置及其评估方法。
技术介绍
随着智能电网的快速发展，其对配电网的可靠性和供电质量提出了更高的要求。配电变压器作为配电网的重要组成设备，担负着电能变换和传输的重要作用，因此配电变压器安全可靠运行性对于配电网而言意义重大。因此对配电变压器开展运行状态监测工作，及时、全面地了解配电变压器的绕组状态(变形情况)，对于制定配电变压器检修策略和保障供电可靠性而言十分必要。目前配电变压器参数监测装置的监测对象多为变电站中的大容量变压器，且大多依赖于配电SCADA系统，这类装置无法对分布广泛且数量众多的小容量配电变压器进行监测，除此之外目前的配电变压器参数监测装置仅能实现参数监测及数据记录功能，无法对其绕组状态进行评估。
技术实现思路
专利技术目的：本专利技术提供一种配电变压器参数监测及绕组状态评估装置及其控制方法，本专利技术的目的在于克服上述现有技术的不足，提供一种利用数据采集技术和数据传输技术设计的配电变压器参数监测及绕组状态评估装置及其评估方法。技术方案：一种配电变压器参数监测及绕组状态评估装置，该装置包括运行参数实时采集装置和PC监测平台；运行参数实时采集装置和PC监测平台无线连接；运行参数实时采集装置包括控制单元、模拟量采集单元和电源单元，模拟量采集单元包括一次侧电压采集模块、一次侧电流采集模块、二次侧电压采集模块和二次侧电流采集模块，一次侧电压采集模块、一次侧电流采集模块、二次侧电压采集模块和二次侧电流采集模块与控制单元连接，一次侧电压采集模块、一次侧电流采集模块、二次侧电压采集模块和二次侧电流采集模块还与电源单元连接；控制单元包括处理单元DSP、扩展接口模块、人机交互模块、数据存储模块和通讯模块，扩展接口模块、人机交互模块、数据存储模块和通讯模块与处理单元DSP相连接，处理单元DSP、扩展接口模块、人机交互模块、数据存储模块和通讯模块与电源单元相连接；PC监测平台包括PC机和配电SCADA系统通讯接口，PC机与所述配电SCADA系统通讯接口相连接，PC机与所述运行参数实时采集装置连接。一次侧电压采集模块和二次侧电压采集模块包括电压互感器、电压变换器和AD7656芯片；一次侧电流采集模块和二次侧电流采集模块包括电流互感器、电流变换器和AD7656芯片；一次侧电压采集模块和一次侧电流采集模块共用一片第一AD7656芯片U3；二次侧电压采集模块和二次侧电流采集模块共用一片第二AD7656芯片U2；电压互感器连接电压检测线缆，电压互感器还连接电压变换器，电压变换器连接第一AD7656芯片U3或者第二AD7656芯片U2，第一AD7656芯片U3或者第二AD7656芯片U2连接处理单元DSP；电流互感器连接电流检测线缆，电流互感器还连接电流变换器，电流变换器连接第一AD7656芯片U3或者第二AD7656芯片U2，第一AD7656芯片U3或者第二AD7656芯片U2连接处理单元DSP。一次侧电压采集模块6上设置有一次侧A相电压采集电路、一次侧B相电压采集电路和一次侧C相电压采集电路，二次侧电压采集模块上设置有二次侧A相电压采集电路、二次侧B相电压采集电路和二次侧C相电压采集电路；一次侧A相电压采集电路的第一电压互感器输出的两条线缆PT1A与PT1N分别连接第一继电器K1的公共触点端，第一继电器K1的常闭触点端与第一电压变换器U4的输入端连接，第一继电器K1的常开触点端与第一电阻分压网络的输入端连接，第二继电器K2的公共触点端与第一AD7656芯片U3连接，第一AD7656芯片U3与处理单元DSP连接，第二继电器K2的常闭触点端与第一电压变换器U4输出端连接，第二继电器K2的常开触点端与第一AD7656芯片U3参考电压引脚连接；第一继电器K1的控制端与ULN2003U6连接，ULN2003U6与处理单元DSP连接，第二继电器K2的控制端与ULN2003U6连接，ULN2003U6与处理单元DSP连接；一次侧B相电压采集电路、一次侧C相电压采集电路、二次侧电压A相、二次侧电压B相和二次侧电压C相的电路连接关系与一次侧A相电压采集电路的电路连接关系相同。一次侧电流采集模块上设置有一次侧A相电流采集电路、一次侧B相电流采集电路和一次侧C相电流采集电路，二次侧电流采集模块上设置有二次侧A相电流采集电路、二次侧B相电流采集电路和二次侧C相电流采集电路；一次侧A相电流采集电路第一电流互感器输出的两条线缆CT1A与CT1N分别连接至第三继电器K3的公共触点端，第三继电器K3的常闭触点端与第一电流变换器U5输入端连接，第三继电器K3的常开触点端与第三十八电阻两端连接，第一电流变换器U5和第三十八电阻的输出端与第四继电器K4的常闭触点端连接，第四继电器K4的公共触点端与第一AD7656芯片U3连接，第一AD7656芯片U3与处理单元DSP连接，第四继电器K4的常开触点端与第一AD7656芯片U3参考电压引脚连接；第三继电器K3的控制端与ULN2003U6连接，ULN2003U6与处理单元DSP连接，第四继电器K4的控制端与ULN2003U6连接，ULN2003U6与处理单元DSP连接；一次侧B相电流采集电路、一次侧C相电流采集电路、二次侧电流A相、二次侧电流B相和二次侧电流C相的电路连接关系与一次侧A相电流采集电路的电路连接关系相同。一种配电变压器参数监测及绕组状态评估方法，步骤一、运行参数实时采集装置处于运行状态；步骤二、控制单元控制模拟量采集单元采集各模拟量并对采集到的数据进行处理，首先将离散量转化成连续量，然后通过短路电抗在线检测算法和相关的国标对变压器的状态做出绕组状态评估；步骤三、通过无线通讯模块将处理后的电参数数据及评估出的变压器状态发送至PC监测平台。步骤二中绕组状态评估采用处理单元DSP中的FIR算法设计了50Hz带通数字滤波器，AD7656采集到的数字量首先经过带通滤波器滤除杂波和非正弦信号，使采集到的数字量变为纯净的正弦信号；此外，在现有的短路电抗在线检测算法的基础上融入了三采样值积参数还原算法，以获得短路电抗在线检测算法所需的电压和电流的幅值、有效值、相位3个电参数。利用处理单元DSP的硬件FIR滤波算法设计了50Hz带通滤波器，其离散方程：Y(n)＝0.003319X(n)-0.003319X(n-1)+1.9924X(n-2)-0.9934X(n-3)(1)式中，Y为输出矩阵(AD7656采集值经滤波后的数值矩阵)；X为输入矩阵(AD7656采集值组成的数值矩阵)；n为序列号；其上、下截止频率分别45Hz为55.6Hz，品质因数Q＝5，采样速率为500Hz，因为本装置采用三采样值积参数还原算法，每个采样点采集变压器一、二次侧电压和电流数据，所以n的范围为0～35。三采样值积算法是利用3个连续的等间隔时间ΔT的采样值中两两相乘，通过适当的运算消去ωt项以求出采样的幅值和本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种配电变压器参数监测及绕组状态评估装置，其特征在于：/n该装置包括运行参数实时采集装置(1)和PC监测平台(4)；运行参数实时采集装置(1)和PC监测平台(4)无线连接；运行参数实时采集装置(1)包括控制单元(2)、模拟量采集单元(5)和电源单元(3)，模拟量采集单元(5)包括一次侧电压采集模块(6)、一次侧电流采集模块(7)、二次侧电压采集模块(8)和二次侧电流采集模块(9)，一次侧电压采集模块(6)、一次侧电流采集模块(7)、二次侧电压采集模块(8)和二次侧电流采集模块(9)与控制单元(2)连接，一次侧电压采集模块(6)、一次侧电流采集模块(7)、二次侧电压采集模块(8)和二次侧电流采集模块(9)还与电源单元(3)连接；/n控制单元(2)包括处理单元DSP(16)、扩展接口模块(10)、人机交互模块(11)、数据存储模块(12)和通讯模块(13)，扩展接口模块(10)、人机交互模块(11)、数据存储模块(12)和通讯模块(13)与处理单元DSP(16)相连接，处理单元DSP(16)、扩展接口模块(10)、人机交互模块(11)、数据存储模块(12)和通讯模块(13)与电源单元(3)相连接；/nPC监测平台(4)包括PC机(14)和配电SCADA系统通讯接口(15)，PC机(14)与所述配电SCADA系统通讯接口(15)相连接，PC机(14)与所述运行参数实时采集装置(1)连接。/n...

【技术特征摘要】
1.一种配电变压器参数监测及绕组状态评估装置，其特征在于：
该装置包括运行参数实时采集装置(1)和PC监测平台(4)；运行参数实时采集装置(1)和PC监测平台(4)无线连接；运行参数实时采集装置(1)包括控制单元(2)、模拟量采集单元(5)和电源单元(3)，模拟量采集单元(5)包括一次侧电压采集模块(6)、一次侧电流采集模块(7)、二次侧电压采集模块(8)和二次侧电流采集模块(9)，一次侧电压采集模块(6)、一次侧电流采集模块(7)、二次侧电压采集模块(8)和二次侧电流采集模块(9)与控制单元(2)连接，一次侧电压采集模块(6)、一次侧电流采集模块(7)、二次侧电压采集模块(8)和二次侧电流采集模块(9)还与电源单元(3)连接；
控制单元(2)包括处理单元DSP(16)、扩展接口模块(10)、人机交互模块(11)、数据存储模块(12)和通讯模块(13)，扩展接口模块(10)、人机交互模块(11)、数据存储模块(12)和通讯模块(13)与处理单元DSP(16)相连接，处理单元DSP(16)、扩展接口模块(10)、人机交互模块(11)、数据存储模块(12)和通讯模块(13)与电源单元(3)相连接；
PC监测平台(4)包括PC机(14)和配电SCADA系统通讯接口(15)，PC机(14)与所述配电SCADA系统通讯接口(15)相连接，PC机(14)与所述运行参数实时采集装置(1)连接。


2.根据权利要求1所述的配电变压器参数监测及绕组状态评估装置，其特征在于：
一次侧电压采集模块(6)和二次侧电压采集模块(8)包括电压互感器、电压变换器和AD7656芯片；一次侧电流采集模块(7)和二次侧电流采集模块(9)包括电流互感器、电流变换器和AD7656芯片；一次侧电压采集模块(6)和一次侧电流采集模块(7)共用一片第一AD7656芯片(U3)；二次侧电压采集模块(8)和二次侧电流采集模块(9)共用一片第二AD7656芯片(U2)；
电压互感器连接电压检测线缆，电压互感器还连接电压变换器，电压变换器连接第一AD7656芯片(U3)或者第二AD7656芯片(U2)，第一AD7656芯片(U3)或者第二AD7656芯片(U2)连接处理单元DSP(16)；
电流互感器连接电流检测线缆，电流互感器还连接电流变换器，电流变换器连接第一AD7656芯片(U3)或者第二AD7656芯片(U2)，第一AD7656芯片(U3)或者第二AD7656芯片(U2)连接处理单元DSP(16)。


3.根据权利要求1所述的配电变压器参数监测及绕组状态评估装置，其特征在于：
一次侧电压采集模块(6)上设置有一次侧A相电压采集电路、一次侧B相电压采集电路和一次侧C相电压采集电路，二次侧电压采集模块(8)上设置有二次侧A相电压采集电路、二次侧B相电压采集电路和二次侧C相电压采集电路；
一次侧A相电压采集电路的第一电压互感器输出的两条线缆PT1A与PT1N分别连接第一继电器(61)K1的公共触点端，第一继电器(61)K1的常闭触点端与第一电压变换器(U4)的输入端连接，第一继电器(61)K1的常开触点端与第一电阻分压网络的输入端连接，第二继电器(62)K2的公共触点端与第一AD7656芯片(U3)连接，第一AD7656芯片(U3)与处理单元DSP(16)连接，第二继电器(62)K2的常闭触点端与第一电压变换器(U4)输出端连接，第二继电器(62)K2的常开触点端与第一AD7656芯片(U3)参考电压引脚连接；第一继电器(61)K1的控制端与ULN2003(U6)连接，ULN2003(U6)与处理单元DSP(16)连接，第二继电器(62)K2的控制端与ULN2003(U6)连接，ULN2003(U6)与处理单元DSP(16)连接；
一次侧B相电压采集电路、一次侧C相电压采集电路、二次侧电压A相、二次侧电压B相和二次侧电压C相的电路连接关系与一次侧A相电压采集电路的电路连接关系相同。


4.根据权利要求1所述的配电变压器参数监测及绕组状态评估装置，其特征在于：
一次侧电流采集模块(7)上设置有一次侧A相电流采集电路、一次侧B相电流采集电路和一次侧C相电流采集电路，二次侧电流采集模块(9)上设置有二次侧A相电流采集电路、二次侧B相电流采集电路和二次侧C相电流采集电路；
一次侧A相电流采集电路第一电流互感器输出的两条线缆CT1A与CT1N分别连接至第三继电器(71)K3的公共触点端，第三继电器(71)K3的常闭触点端与第一电流变换器(U5)输入端连接，第三继电器(71)K3的常开触点端与第三十八电阻两端连接，第一电流变换器(U5)和第三十八电阻的输出端与第四继电器(72)K4的常闭触点端连接，第四继电器(72)K4的公共触点端与第一AD7656芯片(U3)连接，第一AD7656芯片(U3)与处理单元DSP(16)连接，第四继电器(72)K4的常开触点端与第一AD7656芯片(U3)参考电压引脚连接；第三继电器(71)K3的控制端与ULN2003(U6)连接，ULN2003(U6)与处理单元DSP(16)连接，第四继电器(72)K4的控制端与ULN2003(U6)连接，ULN2003(U6)与处理单元DSP(16)连接；
一次侧B相电流采集电路、一次侧C相电流采集电路、二次侧电流A相、二次侧电流B相和二次侧电流C相的电路连接关系与一次侧A相电流采集电路的电路连接关系相同。


5.一种如权利要求1所述的配电变压器参数监测及绕组状态评估方法，其特征在于：步骤一、运行参数实时采集装置(1)处于运行状态；步骤二、控制单元(2)控制模拟量采集单元(5)采集各模拟量并对采集到的数据进行处理，首先将离散量转化成连续量，然后通过短路电抗在线检测算法和相关的国标对变压器的状态做出绕组状态评估；步骤三、通过无线通讯模块将处理后的电参数数据及评估出的变压器状态发送至PC监测平台。


6.根据权利要求5所述的配电变压器参数监测及绕组状态评估方法，其特征在于：步骤二中绕组状态评估采用处理单元DSP中的FIR算法设计了50Hz带通数字滤波器，AD7656采集到的数字量首先经过带通滤波器滤除杂波和非正弦信号，使采集到...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭栋，黄磊，李众，李洪博，
申请(专利权)人：辽宁工业大学，
类型：发明
国别省市：辽宁;21