專利名稱：差動式電力電抗器故障在線監測儀的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種電力電抗器故障檢測裝置，尤其涉及一種差動式電力電抗器故障在線監測儀。
背景技術：
大型空心電力電抗器在無功補償和高壓絕緣配合等方面起著不可或缺的作用。多數電抗器均由數個線圈繞組疊套而成，每個繞組則由若干根相互絕緣的粗導體并聯而成。 電抗器長期工作在高電壓環境，而且電流大，發熱顯著。因此，電抗器經常出現局部放電、繞組過電流熔斷等故障。這些故障嚴重影響到電力系統的安全和穩定。已有文獻表明，電力電抗器故障檢測方法有電阻值和電抗值測量法、電流測量法、溫度測量法、紅外攝像法。測量電阻值和電抗值法比較直接。但電抗器整體的電阻在未出現故障前就已經很小，加之導體數量較多，在故障之后，電阻值變化很小；電抗器各個繞組之間由于存在磁鏈， 電抗值在故障前后的整體差異變化也很小。因此，測量電阻值和電抗值的方法和測量電抗器整體電流的方法都存在較大困難。在電抗器上端設置溫度互感器矩陣，通過測量電抗器的溫度，就可以分析出故障的位置。但是，溫度互感法有以下缺點1.溫度信號在故障前后變化差異微弱，而且在現場受到極強的電磁干擾；2.溫度信號變化緩慢，時時性很差；3.溫度還受到氣候、光照、風速等諸多因素的影響，很不準確。紅外攝像法能直觀、快速地獲得溫度熱點。但由于電抗器的疊套結構，紅外相機只能測量最外層繞組的溫度分布，而不能測量其它內部繞組的溫度分布，而且紅外相機成本高，測量時勞動強度大。因此，有必要開發反應迅速，靈敏可靠的檢測儀器，以提高電力系統的穩定性和可靠性。
發明內容
為了克服現有的時時性、準確性差等缺點，本發明提供了一種反應迅速，靈敏可靠的的差動式電力電抗器故障在線監測儀。為了解決上述技術問題，本發明采用了如下技術方案差動式電力電抗器故障在線監測儀，包括電流互感器、比例放大單元和數據采集處理單元；
所述比例放大單元包括可調電阻R1、可調電阻R2、電阻R3、電阻R4、可調電阻R5、可調電阻R6、電阻R7、可調電阻R8和運算放大器；所述可調電阻Rl的一端與可調電阻R2的一端連接，可調電阻R2的另一端接地，所述電阻R4的一端與可調電阻Rl的一端連接，電阻R4 的另一端與運算放大器的反向輸入端連接；所述可調電阻R5的一端與可調電阻R6的一端連接，可調電阻R6的另一端接地，所述電阻R7的一端與可調電阻R5的一端連接，電阻R7 的另一端與運算放大器的反向輸入端連接；所述電阻R3的一端與電阻R4和電阻R7的另一端連接，電阻R3的另一端與運算放大器的輸出端連接；所述可調電阻R8的一端與運算放大器的同向輸入端連接，可調電阻R8的另一端接地；
電抗器的每個匯流鋁排分支上各套有一個電流互感器，所有電流互感器中分別按兩種電流互感器為一組，每組中的兩個電流互感器的二次出線極性相反，各組電流互感器分別與一個比例放大單元連接；每組電流互感器中的一個電流互感器的信號輸出端與對應的比例放大單元中的可調電阻Rl的另一端連接，另一個電流互感器的信號輸出端與對應的比例放大單元中的可調電阻R5的另一端連接；
所述數據采集處理單元包括A / D轉換器和處理單元CPU;每個比例放大單元中的運算放大器的信號輸出端連接A / D轉換器，A / D轉換器的輸出信號輸入處理單元CPU進行采樣、判斷并輸出判斷結果。作為本發明的一種優選方案，所述處理單元CPU上連接一故障報警器。與現有技術(電阻、電抗、電流值檢測法和溫度分布檢測法)相比，本發明的差動式電力電抗器故障在線監測儀具有以下優點
1、本發明的差動式電力電抗器故障在線監測儀，抗電磁干擾能力極強。由于在故障前后的溫差信號本身比較微弱，而電抗器多處于變電站等強干擾區，因此受到的電磁干擾極強。然而，本發明中的電抗器線圈中的電流在正常時相互平衡抵消，在故障時直接測量差動電流值，有很高的信噪抑制比。2、本發明的差動式電力電抗器故障在線監測儀，時時性好，響應迅速。溫度檢測法中，在線圈斷線前后，線圈電流重新分配引起一定的溫度變化；但變化緩慢，時時性差。本發明中直接監測電流分配，時時性好，響應迅速。3、本發明的在線監測儀，不受環境非電干擾，可靠性高。溫度檢測法中，測量溫度與環境的溫度、風速、光照等有關，可靠性低。而本發明中直接監測電流重新分配的不平衡程度，與環境情況關系很小，可靠性高。4、在故障前，各匯流鋁排分支中的電流分配基本均衡，各電流互感器組輸出差動值接近0。在故障后，與故障對應的電流互感器組輸出差動值不再接近于0，而其余正常組別的電流差動值基本不變。因此，本發明能夠確定發生故障的組別。
圖1為差動式電力電抗器故障在線監測儀的原理圖2為差動式電力電抗器故障在線監測儀中的電流互感器安裝在電抗器的匯流鋁排分支上的結構示意圖。附圖中1 一電流互感器；2 —電流互感器；3 —電流互感器；4一電流互感器；5—電抗器引線；6—繞組；7—匯流鋁排分支；8—比例放大單元；9一數據采集處理單元；10—運算放大器。
具體實施方式
下面結合附圖和具體實施方式
對本發明作進一步說明。如圖1所示，差動式電力電抗器故障在線監測儀，包括電流互感器(本實施例中， 圖1中僅畫出了電流互感器1和電流互感器2 )、比例放大單元8和數據采集處理單元9。比例放大單元8包括可調電阻Rl、可調電阻R2、電阻R3、電阻R4、可調電阻R5、可調電阻R6、 電阻R7、可調電阻R8和運算放大器10。可調電阻Rl的一端與可調電阻R2的一端連接，可調電阻R2的另一端接地；電阻R4的一端與可調電阻Rl的一端連接，電阻R4的另一端與運算放大器10的反向輸入端連接。可調電阻R5的一端與可調電阻R6的一端連接，可調電阻 R6的另一端接地，電阻R7的一端與可調電阻R5的一端連接，電阻R7的另一端與運算放大器10的反向輸入端連接。電阻R3的一端與電阻R4和電阻R7的另一端連接，電阻R3的另一端與運算放大器10的輸出端連接。可調電阻R8的一端與運算放大器10的同向輸入端連接，可調電阻R8的另一端接地。電抗器上的所有匯流鋁排分支7上均套有電流互感器， 所有電流互感器中分別以兩個電流互感器為一組，各組電流互感器分別與一個比例放大單元8連接；每組電流互感器中的一個電流互感器的信號輸出端與對應的比例放大單元8中的可調電阻Rl的另一端連接，另一個電流互感器的信號輸出端與對應的比例放大單元8中的可調電阻R5的另一端連接。數據采集處理單元9包括A / D轉換器和處理單元CPU，每個比例放大單元8中的運算放大器信號10的輸出端連接A / D轉換器，A / D轉換器的輸出信號輸入處理單元CPU進行采樣、判斷并輸出判斷結果，處理單元CPU上連接一故障報警
ο電力電抗器上的匯流鋁排分支一般為四個或四個以上的偶數個，本實施例以電力電抗器上設置四個匯流鋁排分支7為例，如圖2所示。電抗器引線5設置在電力電抗器的中部，四個匯流鋁排分支7的內端均與電抗器引線5連接，通過該電抗器引線5將電流分配到四個匯流鋁排分支7上。可由電池供電，當然也可在匯流鋁排分支上另外加設電流互感器，對其輸出電壓進行整流、濾波從而獲得電源。電抗器各繞組6的端頭連接在匯流鋁排分支7上，四個匯流鋁排分支7上分別安裝有電流互感器(即電流互感器1、電流互感器2、電流互感器3和電流互感器4)，用于測量四個匯流鋁排分支7上的電流，使與匯流鋁排分支 7連接的電抗器繞組6電流都流過相應的電流互感器。檢測之前需調試可調電阻Rl和可調電阻R2以及可調電阻R5和可調電阻R6，使圖中的c點和d點的電流相同，電阻R4和電阻R7的阻值相同。四個電流互感器輸出信號分為兩組，電流互感器1和電流互感器2為一組，電流互感器3和電流互感器4為另一組，各組中的二次出線極性相反，將這兩組分別輸入到兩套比例放大單元8，比例放大單元8由微調電阻和運放共同產生差動信號，差動信號最終輸入到數據采集處理單元進行分析并輸出分析結果或遠傳。在電抗器未出現故障情況下，兩套比例放大單元10輸出的信號差值接近Utl=O ；而當電抗器出現繞組斷線或者匝間絕緣放電的情況下，則電流在四個匯流鋁排分支7上重新分配，故障組中的兩個電流差動信號值就會發生變化，當其值超過一預定限度，數據采樣處理單元輸出故障報警信號。本發明的差動式電力電抗器故障在線監測儀，抗電磁干擾能力極強。溫度檢測法由于溫差產生的電信號本身比較微弱，而電抗器多處于變電站等強干擾區，因此受到的電磁干擾極強。然而，由于本發明中的電抗器線圈中的平衡電流相互抵消，較小的差動電流就能獲得較大的電流差值，有很高的信噪抑制比。本發明的差動式電力電抗器故障在線監測儀，時時性好，響應迅速。溫度檢測法中，在線圈斷線前后，線圈電流重新分配引起一定的溫度變化；但變化緩慢，時時性差。本發明中直接監測電流分配，時時性好，響應迅速。本發明的在線監測儀，不受環境非電干擾，可靠性高。溫度檢測法中，測量溫度與環境的溫度、風速、光照等有關，可靠性低。而本發明中直接監測電流重新分配的不平衡程度，與環境情況關系很小，可靠性高。本發明還能夠粗略地確定發生故障的組別。最后說明的是，以上實施例僅用以說明本發明的技術方案而非限制，盡管參照較佳實施例對本發明進行了詳細說明，本領域的普通技術人員應當理解，可以對本發明的技術方案進行修改或者等同替換，而不脫離本發明技術方案的宗旨和范圍，其均應涵蓋在本發明的權利要求范圍當中。
權利要求
1.差動式電力電抗器故障在線監測儀，其特征在于包括電流互感器、比例放大單元和數據采集處理單元；所述比例放大單元包括可調電阻R1、可調電阻R2、電阻R3、電阻R4、可調電阻R5、可調電阻R6、電阻R7、可調電阻R8和運算放大器；所述可調電阻Rl的一端與可調電阻R2的一端連接，可調電阻R2的另一端接地，所述電阻R4的一端與可調電阻Rl的一端連接，電阻R4 的另一端與運算放大器的反向輸入端連接；所述可調電阻R5的一端與可調電阻R6的一端連接，可調電阻R6的另一端接地，所述電阻R7的一端與可調電阻R5的一端連接，電阻R7 的另一端與運算放大器的反向輸入端連接；所述電阻R3的一端與電阻R4和電阻R7的另一端連接，電阻R3的另一端與運算放大器的輸出端連接；所述可調電阻R8的一端與運算放大器的同向輸入端連接，可調電阻R8的另一端接地；電抗器上的每根匯流鋁排分支上均套有一個電流互感器，所有電流互感器中分別按兩個電流互感器為一組，每組中的兩個電流互感器的二次出線極性相反，各組電流互感器分別與一個比例放大單元連接；每組電流互感器中的一個電流互感器的信號輸出端與對應的比例放大單元中的可調電阻Rl的另一端連接，另一個電流互感器的信號輸出端與對應的比例放大單元中的可調電阻R5的另一端連接；所述數據采集處理單元包括A / D轉換器和處理單元CPU;每個比例放大單元中的運算放大器的信號輸出端連接A / D轉換器，A / D轉換器的輸出信號輸入處理單元CPU。
2.根據權利要求1所述的差動式電力電抗器故障在線監測儀，其特征在于所述處理單元CPU連接一故障報警器。
全文摘要
本發明公開了一種差動式電力電抗器故障在線監測儀，包括電流互感器、比例放大單元和數據采集處理單元；電抗器的每個匯流鋁排分支上均安裝有一個測量該分支電流的電流互感器，所有電流互感器以兩個為一組，每組中的兩個電流互感器的二次出線極性相反并連接比例放大單元，放大后的電流差動值輸入數據采集處理單元進行分析和判斷。在電抗器未出現故障情況下，每套比例放大單元輸出的放大差動值接近0；在電抗器出現繞組斷線或者匝間絕緣放電等故障時，與故障繞組連接的電流互感組的差動值就發生變化，當值超過某一預定值，數據采樣處理單元輸出電抗器故障報警信號。該監測儀能檢測電力電抗器斷線或匝間局部放電等故障，響應可靠、迅速。
文檔編號G01R31/06GK102495328SQ20111043799
公開日2012年6月13日 申請日期2011年12月23日 優先權日2011年12月23日
發明者古亮, 夏巖松, 張金祥, 王建偉 申請人:古亮