一种新型套管监测设备制造技术

本发明专利技术涉及一种新型套管监测设备，包括信号处理器，所述信号处理器包括顺序连接的信号采集单元、信号放大单元、信号滤波单元、AD采样单元、DSP芯片，以及与DSP芯片连接的B码对时单元；所述DSP芯片连有通信单元；所述信号采集单元与变压器套管的末屏引线、PT二次侧中的至少一种连接。通过对套管泄漏电流和两端电压的实时监测，计算得到介质损耗因数和套管电容量。采用信号采集器的设计可以屏蔽电磁干扰，避免接地不牢，使用高精度穿心式零磁通电流传感器对套管末屏泄漏电流进行获取，消除了互感器的角差提高了相位和幅值精度；采用IRIG‑B码对时提供精确的时间同步信号，实现信号采样的精确同步。

【技术实现步骤摘要】
一种新型套管监测设备
本专利技术涉及一种智能套管在线监测装置。具体地说是一种对套管末屏泄漏电流、介质损耗、电容量进行实时在线监测的装置。
技术介绍
随着国民经济的迅猛发展，整个社会对电力的需求越来越大，供电稳定性要求越来越高，对电力设备的可靠性要求越来越严格。电力变压器是电力系统的能量传输的重要节点，所有的电能都需要在变压器中流过。而在统计过程中，变压器故障里套管的故障问题居高不下。其主要问题是相对于其他电器产品套管的体积小，相对绝缘预度低，同等条件下电场分布密度高。进而导致套管产生故障后，其发展速度会比一般的电器设备要迅速。研究数据表明高压套管故障占到变压器故障的40％，其中52％的高压套管故障为严重故障，会引起火灾、大面积停电等严重事故。主变套管是变电站所有容性设备中最容易发生事故的容性设备，目前主要的故障预防手段是预防性试验和定期更换，需要电力部门投入大量的人力和物力，会延长电网检修停电时间，对电网的经济效益产生影响。进年来，套管介损和电容值监测产品开发较多，但在变电站现场工作环境中总体表现不佳。主要问题在于试验条件下介损还能够测量准确，但是在负载电磁环境下，介损测量数据偏差较大，导致较多场合下该类设备已经停用。另外套管末屏电流采集装置多数采用将末屏引线长距离引出，存在一定的运行风险。
技术实现思路
本专利技术针对变电站内套管内部绝缘特点及以往套管介损和电容值监测装置中存在的问题，设计研发一套精度高、可靠性高，可以实时监测套管运行状态的装置。通过使用微处理器及电磁传感器可对套管末屏泄漏电流、介质损耗、电容量进行实时在线监测。通过对同一电压等级的套管末屏泄露电流、介损、电容量进行比较看是否同比例变化——横向比较法，对套管当前运行状态进行分析，并可以通过通讯的方式将采集结果发送到后台系统，保证套管安全稳定运行。本专利技术考虑了介损采集的干扰源问题。为避免干扰采用数字高精度对时方案实现泄露电流和电压向量的同步采集；对末屏电流信号的采集专门设计了有效的采集器，并基于相位差的方法进行介损计算；采用DSP作为控制核心，使用了高精度测频算法，和快速傅里叶变换法，提高了数据精度；通过对套管末屏泄漏电流和两端电压信号的获取，最终计算得到反映套管绝缘状态的介质损耗因数和套管电容量。装置支持现场有线通信和无线通信两种方式，客户可以根据需要进行选择。后台服务器可对监测数据进行智能分析，给出套管当前运行状态信息，保证套管安全稳定运行。本专利技术为实现上述目的所采用的技术方案是：一种新型套管监测设备，包括信号处理器，所述信号处理器包括顺序连接的信号采集单元、信号放大单元、信号滤波单元、AD采样单元、DSP芯片，以及与DSP芯片连接的B码对时单元；所述DSP芯片连有通信单元；所述信号采集单元与变压器套管的末屏引线、PT二次侧中的至少一种连接。所述信号采集单元通过信号采集器与变压器套管的末屏引线连接；所述信号采集器包括外壳、顶针、零磁通电流传感器、压紧弹簧及盖板，其中外壳的一端与末屏出线接口中的套管接地接口螺纹连接，另一端连接有盖板，该外壳内部分别容置有顶针、零磁通电流传感器及压紧弹簧，所述压紧弹簧位于盖板与顶针一端之间、并与外壳接触，顶针的另一端由零磁通电流传感器穿过、并通过压紧弹簧的弹力作用与末屏出线接口中的末屏信号引出导体抵接；套管末屏电流由顶针引入，穿过零磁通电流传感器、经弹簧、盖板、外壳后流入到套管的接地导体。所述外壳内还安装有绝缘导向件，所述顶针的另一端由该绝缘导向件穿过后与末屏出线接口中的末屏信号引出导体抵接。所述B码对时单元与变电站的B码时钟源连接。所述信号采集单元，用于采集变压器套管的末屏泄漏电流信号、PT二次侧电压信号；所述信号放大电路，用于对采集的信号进行放大；所述信号滤波单元，用于将来自信号放大电路的信号进行滤波；所述AD采样单元，用于将滤波后的信号发送至DSP芯片；所述B码对时单元，用于根据变电站B码信号同步采样末屏泄漏电流信号和电压信号；DSP芯片，用于将接收的末屏泄漏电流、PT二次侧电压均转换成幅值和相位。一种新型套管监测设备，还包括与信号处理器连接的工控板；所述工控板连有通信模块，所述通信模块用于与通信单元通信。所述单片机，用于利用末屏泄漏电流或PT二次侧电压的相位差获得介损因数。所述工控板连有触摸屏显示单元。所述工控板连有USB单元。一种新型套管监测方法，包括以下步骤：采集变压器套管的末屏泄漏电流信号、PT二次侧电压信号，并进行放大、滤波后，与变电站B码信号同步，发送至DSP芯片；DSP芯片将接收的末屏泄漏电流、PT二次侧电压进行测频，根据测频所得频率进行傅里叶变换，得到末屏泄漏电流的幅值和相位、PT二次侧电压的幅值和相位；工控板将末屏泄漏电流的某相相位与PT二次侧电压的对应相相位做差，根据相位差得到介损角，进而得到介损；并根据PT二次侧电压的幅值和容性电流幅值、电力系统的工作频率得到套管的等效电容。本专利技术具有以下有益效果及优点：1.本专利技术通过使用微处理器及电磁传感器可对套管末屏泄漏电流、介质损耗、电容量进行实时在线监测。通过每一相套管的介损变化率，对套管当前运行状态进行分析，并认为变化率较大的一相套管存在故障。并可以通过通讯的方式将采集结果发送到后台系统，保证套管安全稳定运行。2.本专利技术通过对套管介质损耗、电容值在线实时监测，实现套管运行状态数据的科学分析和健康状态诊断，达到潜伏性故障提早发现、提早预警的目的，从而提高变电设备运行的可靠性。3.本专利技术采用B码对时单元对信号进行同步采样吧，并对被测信号进行测频，使监测信息量的准确度有了明显的提升。4.本专利技术采用了信号采集器，就进对末屏电流进行采集，并不需要将末屏接线引出，消除了套管采集设备对套管安全的影响。5.本专利技术可以实现与变电站监控后台和调度系统的接口，对变电设备运行状态的运程监控，实现对有故障隐患的设备有选择性的提早检修，减少多次停电带来的损失，节约人力和维修支出，降低运维成本，为电力运营赢得更多宝贵的时间，为变电站实现无人值守提供技术支持。6.信号采集器在与套管接地接口与其拧紧后能够保证套管安全可靠的将泄漏电流引入到零磁通电流传感器，并能够将其导引至外壳最终流入到大地。泄漏电流传感器使用的是HET小型传感器，体积小精度高，能够集成到采集装置内部。信号采集器的外壳能够为泄漏电流传感器提供有效的电磁屏蔽，使信号不受干扰。附图说明图1本专利技术信号处理器电子电路结构示意图；图2本专利技术整套装置结构图；图3本专利技术信号采集器的结构图一；图4本专利技术信号采集器的结构图二；其中，1、信号采集单元，2、信号放大单元，3、信号滤波单元4、AD采样单元，5、B码对时单元，6、FPGA单元，7、USB单元，8、无线通信单元，9、有线通信单元，10、触摸屏显示单元，11、工控板，12、信号采集器(外壳黄铜)；13、信号采集器顶针(黄铜)，14、绝缘导向本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种新型套管监测设备，其特征在于，包括信号处理器，所述信号处理器包括顺序连接的信号采集单元、信号放大单元、信号滤波单元、AD采样单元、DSP芯片，以及与DSP芯片连接的B码对时单元；所述DSP芯片连有通信单元；所述信号采集单元与变压器套管的末屏引线、PT二次侧中的至少一种连接。/n

【技术特征摘要】
1.一种新型套管监测设备，其特征在于，包括信号处理器，所述信号处理器包括顺序连接的信号采集单元、信号放大单元、信号滤波单元、AD采样单元、DSP芯片，以及与DSP芯片连接的B码对时单元；所述DSP芯片连有通信单元；所述信号采集单元与变压器套管的末屏引线、PT二次侧中的至少一种连接。


2.根据权利要求1所述的一种新型套管监测设备，其特征在于，所述信号采集单元通过信号采集器与变压器套管的末屏引线连接；所述信号采集器包括外壳、顶针、零磁通电流传感器、压紧弹簧及盖板，其中外壳的一端与末屏出线接口中的套管接地接口螺纹连接，另一端连接有盖板，该外壳内部分别容置有顶针、零磁通电流传感器及压紧弹簧，所述压紧弹簧位于盖板与顶针一端之间、并与外壳接触，顶针的另一端由零磁通电流传感器穿过、并通过压紧弹簧的弹力作用与末屏出线接口中的末屏信号引出导体抵接；套管末屏电流由顶针引入，穿过零磁通电流传感器、经弹簧、盖板、外壳后流入到套管的接地导体。


3.根据权利要求2所述的一种新型套管监测设备，其特征在于，所述外壳内还安装有绝缘导向件，所述顶针的另一端由该绝缘导向件穿过后与末屏出线接口中的末屏信号引出导体抵接。


4.根据权利要求1所述的一种新型套管监测设备，其特征在于，所述B码对时单元与变电站的B码时钟源连接。


5.根据权利要求1所述的一种新型套管监测设备，其特征在于：
所述信号采集单元，用于采集变压器套管的末屏泄漏电流信号、PT二次侧电压信号；
所述信号放大电路，用于对采集的信号进行放大；

【专利技术属性】
技术研发人员：庞佳，王红亮，王富民，曹成，佘金鑫，张鹏，富雨农，
申请(专利权)人：四方特变电工智能电气有限公司，
类型：发明
国别省市：辽宁;21