一种变压器铁心接地电流监测就地模块及监测方法技术

本发明专利技术公开一种变压器铁心接地电流监测就地模块及监测方法，属于电力领域。监测装置包括传感器、传感器接口、采样模块、控制器、通信模块、限流电阻投切控制模块接口，传感器接口包括适配不同类型传感器的RS485接口、电压输出型接口和4

【技术实现步骤摘要】
一种变压器铁心接地电流监测就地模块及监测方法


[0001]本专利技术涉及电力领域，具体是一种变压器铁心接地电流监测就地模块及监测方法。

技术介绍

[0002]变压器铁心接地电流≥100mA时，铁心可能发生了多点接地，由此可能导致铁心甚至变压器过热、夹件碳化、铁心烧毁以及接地线烧毁等故障，进而威胁变压器乃至整个电网的安全运行，因此必须对铁心接地电流加以监测。
[0003]目前，变电站中对铁心接地电流进行监测通常是采用监测IED等过程层设备，但装置种类多样、接口各异、安装尺寸及方式不同，体积也较大；现有设备通常只能适配单一类型的传感器，通用性不高；监测IED还存在硬件故障率高、软件缺陷多等问题，运行可靠性较差；监测IED与合并单元、智能终端等其他设备布置在智能控制柜中，存在与一二次设备之间的电缆或光纤布线距离长、柜中布线密集等缺陷，给调试和运维检修带来很多困难。

技术实现思路

[0004]针对现有技术的缺陷，本专利技术提供一种变压器铁心接地电流监测就地模块及监测方法，多种类型传感器接口一体化设计，适配多种输出类型的铁心接地电流传感器，具有较强的通用性；通过配置过压保护单元、智能自运维单元、传感器故障判断单元、接地电流预测单元，提高装置的运行可靠性，由被动检修变为主动防御，减少调试和运维工作量。
[0005]为了解决所述技术问题，本专利技术采用的技术方案是：一种变压器铁心接地电流监测就地模块，包括传感器、传感器接口、采样模块、控制器、通信模块、限流电阻投切控制模块接口，传感器接口与铁心接地电流传感器和/或夹件接地电力传感器相连，包括适配不同类型传感器的RS485接口、电压输出型接口和 4
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20mA输出型接口，RS485接口与控制器相连，电压输出型接口和4
‑
20mA输出型接口通过采样模块与控制器相连，控制器通过通信模块与变电站辅助设备集中监控系统相连，通信模块包括无线通信模块和IEC61850通信模块，控制器包括相连的控制器I和控制器II，控制器I内设有智能自运维单元、传感器故障判断单元，控制器II内设有接地电流预测单元，限流电阻投切控制模块接口与控制器I相连。
[0006]进一步的，采样模块包括过压保护单元、双运放信号调理电路和AD转换芯片，双运放信号调理电路包括双路运算放大器，分别适用于4
‑
20mA输出型接口和电压输出型接口，双运放信号调理电路与AD转换芯片相连，AD转换芯片与控制器相连，4
‑
20mA输出型接口与双运放信号调理电路相连，过压保护电路连接在电压输出接口与双运放信号调理电路之间。
[0007]进一步的，4
‑
20mA输出型接口与双运放信号调理电路、过压保护电路与双运放信号调理电路之间均设有负责切换的0欧姆电阻。
[0008]进一步的，过压保护电路中设有二进制乘法数模转换器，控制器根据采集信号的大小，调整二进制乘法模数转换器的输入参数，将信号调理单元的输出进行限定。
[0009]进一步的，监测就地模块还包括与控制器相连的人机交互模块，人机交互模块包括数码管、薄膜按键和LED灯，数码管用于显示就地模块的IP地址，通过薄膜按钮修改IP地址。
[0010]进一步的，IEC61850通信模块包括LC光模块和电网口，自适应和自识别 LC光口和电网口两种通信方式。
[0011]本专利技术还公开了一种变压器铁心接地电流监测方法，包括以下步骤：
[0012]S01)、将传感器安装在变压器油箱上，铁心或夹件接地铜排穿过传感器的中心孔，传感器采集铁心/夹件接地电流；
[0013]S02)、传感器的输出通过屏蔽电缆传输到就地模块的输入端，当传感器为电压输出或4
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20mA输出时，采集电流经过采样模块传输至控制器I；当传感器为RS485 输出时，采集电流直接传输至控制器I；
[0014]S03)、控制器I首先启动智能自运维单元，启动自检，进入程序主循环后启动周期自检以及对硬件的周期性监视和故障诊断，并生成运维日志；同时读取接地电流的转换结果，与预警和告警阈值进行比较，并将接地电流传输给IEC61850通信模块和控制器II；
[0015]S04)、控制器II接收来自控制器I的接地电流数据，进行存储和接地电流预测，将t1至t
n
时刻的接地电流采样值输入预测模型，n≥20，输出下一采样时刻t
n+1
的铁心/夹件接地电流预测值，并将预测值回传给控制器I；
[0016]本步骤中的接地电流预测方法为：
[0017]S41)、将t1至t
n
时刻的接地电流值构造成数列I
(0)
＝{i
(0)
(1),i
(0)
(2),
…
,i
(0)
(n)}；
[0018]S42)、将数列I
(0)
进行累加得到数列I
(1)
＝{i
(1)
(1),i
(1)
(2),
…
,i
(1)
(n)}，其中
[0019]S43)、建立预测模型的白化微分方程，并求得离散解：
[0020]其中a和b分别为模型参数；
[0021]S44)、将步骤S43)中的离散解进行累减得到接地电流预测模型为：
[0022][0023]S05)、控制器I将t
n+1
时刻的电流预测值、实际采样值、两者之间的差值传输至智能自运维单元、传感器故障判断单元和限流电阻投切控制模块，依据预测值和实际采样值作为传感器故障判断和限流电阻投切的一个判断条件，对于控制器I 内的传感器故障判断单元，输入为同一时刻三相铁心接地电流和三相夹件接地电流以及下一时刻的接地电流预测值，输出为传感器状态信号；
[0024]S06)、控制器I将接地电流值、告警信息、自运维日志、传感器故障信息通过 IEC61850通信模块或无线通信模块上传至变电站辅助设备监控系统。
[0025]进一步的，模型参数a、b的计算过程为：
[0026][a,b]T
＝(B
T
B)
‑1B
T
Y
n
，
[0027]其中Y
n
＝[i
(0)
(2),i
(0)
(3),
…
i
(0)
(n)]T
，
[0028][0029]z
(1)
(k+1)的计算方法为：
[0030]以k，k+1，k+2作为插值节点，进行拉格朗日插值，计算得到：
[0031][0032]将区间[k,k+1]进行三等分，再次进行拉格朗日插值，计算得到：
[0033][0034]进一步的，采样模块包括过压保护电路，过压保护单元连接在电压输入型信号调理电路之前，过压本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种变压器铁心接地电流监测就地模块，其特征在于：包括传感器、传感器接口、采样模块、控制器、通信模块、限流电阻投切控制模块接口，传感器接口与铁心接地电流传感器和/或夹件接地电力传感器相连，包括适配不同类型传感器的RS485接口、电压输出型接口和4
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20mA输出型接口，RS485接口与控制器相连，电压输出型接口和4
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20mA输出型接口通过采样模块与控制器相连，控制器通过通信模块与变电站辅助设备集中监控系统相连，通信模块包括无线通信模块和IEC61850通信模块，控制器包括相连的控制器I和控制器II，控制器I内设有智能自运维单元、传感器故障判断单元，控制器II内设有接地电流预测单元，限流电阻投切控制模块接口与控制器I相连。2.根据权利要求1所述的变压器铁心接地电流监测就地模块，其特征在于：采样模块包括过压保护单元、双运放信号调理电路和AD转换芯片，双运放信号调理电路包括双路运算放大器，分别适用于4
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20mA输出型接口和电压输出型接口，双运放信号调理电路与AD转换芯片相连，AD转换芯片与控制器相连，4
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20mA输出型接口与双运放信号调理电路相连，过压保护电路连接在电压输出接口与双运放信号调理电路之间。3.根据权利要求2所述的变压器接地电流监测就地模块，其特征在于：4
‑
20mA输出型接口与双运放信号调理电路、过压保护电路与双运放信号调理电路之间均设有负责切换的0欧姆电阻。4.根据权利要求2所述的变压器接地电流监测就地模块，其特征在于：过压保护电路中设有二进制乘法数模转换器，控制器根据采集信号的大小，调整二进制乘法模数转换器的输入参数，将信号调理单元的输出进行限定。5.根据权利要求1所述的变压器接地电流监测就地模块，其特征在于：还包括与控制器相连的人机交互模块，人机交互模块包括数码管、薄膜按键和LED灯，数码管用于显示就地模块的IP地址，通过薄膜按钮修改IP地址。6.根据权利要求1所述的变压器接地电流监测就地模块，其特征在于：IEC61850通信模块包括LC光模块和电网口，自适应和自识别LC光口和电网口两种通信方式。7.一种变压器铁心接地电流监测方法，其特征在于：包括以下步骤：S01)、将传感器安装在变压器油箱上，铁心或夹件接地铜排穿过传感器的中心孔，传感器采集铁心/夹件接地电流；S02)、传感器的输出通过屏蔽电缆传输到就地模块的输入端，当传感器为电压输出或4
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20mA输出时，采集电流经过采样模块传输至控制器I；当传感器为RS485输出时，采集电流直接传输至控制器I；S03)、控制器I首先启动智能自运维单元，启动自检，进入程序主循环后启动周期自检以及对硬件的周期性监视和故障诊断，并生成运维日志；同时读取接地电流的转换结果，与预警和告警阈值进行比较，并将接地电流传输给IEC61850通信模块和控制器II；S04)、控制器II接收来自控制器I的接地电流数据，进行存储和接地电流预测，将t1至t
n
时刻的接地电流采样值输入预测模型，n≥20，输出下一采样时刻t
n+1
的铁心/夹件接地电流预测值，并将预测值回传给控制器I；本步骤中的接地电流预测方法为：S41)、将t1至t
n
时刻的接地电流值构造成数列I
(0)
＝{i
(0)

【专利技术属性】
技术研发人员：平阳乐，姜良刚，张栋，张锋，温胜，赵海亮，李新丽，
申请(专利权)人：山东电工电气集团有限公司，
类型：发明
国别省市：