變壓器鐵芯接地電流在線監測設備的電流置空方法及裝置的制造方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及高電壓計量技術領域，具體是一種變壓器鐵芯接地電流在線監測設備的電流置空方法及裝置。
【背景技術】
[0002]變壓器鐵芯接地電流在線監測設備，可實時監測運行中的變壓器鐵芯接地電流，及時預警鐵芯多點接地等異常工況，目前被廣泛使用。鐵芯接地電流在線監測的基本原理是利用鉗形電流傳感器監測鐵芯接地扁鋼中流過的電流，當電流增大超過預警值時，發出警報信息，提示運行人員進一步排查隱患或故障。
[0003]按相關企業標準(Q/GDW540.1-2010《變電設備在線監測設備檢驗規范》)和行業標準(DL/T 1433-2005《變壓器鐵芯接地電流測量裝置通用技術條件》)要求，鐵芯接地電流監測裝置應進行定期的校準，以判斷其監測數據是否準確有效。由于監測裝置一旦裝用，難以停電拆裝送檢，因此，亟需有效的現場檢驗方法和裝置。
[0004]目前，國內有文獻報道對容性電流監測裝置和避雷器泄露電流監測裝置的現場檢驗，其基本思想是注入一個可調的電流，根據監測裝置對此電流的響應，來進行校準和檢測。這種方法的準確度較低，因為監測裝置本身測量到的設備狀態量，與注入的電流之間存在相位差異，會干擾注入的信號。本申請的發明人經過研究發現:前述容性電流監測裝置和避雷器泄露電流監測裝置的現場校驗技術，原理上也可移植到變壓器鐵芯接地電流在線監測裝置的現場校準中，但是，由于變壓器鐵芯接地電流很小，為毫安級，且含有豐富的諧波；對這樣微弱的混頻電流進行現場校準，監測裝置本身測量到的電流量會大大影響校準的準確度。而目前尚無對鐵芯接地電流在線監測設備現場校驗的公開學術報道。本申請的發明人進一步研究發現一種可行的新思路是將運行中的鐵芯接地電流監測裝置原有的電流抵消置空，使其回歸到實驗室校準的“零電流”狀態，然后注入電流進行校驗。這種方法下，置空的效果將直接影響校準過程的準確度，置空后電流越接近于零，準確度越高。本發明正是基于此，提出一種變壓器鐵芯接地電流在線監測設備現場校驗時的電流置空方法及
目.ο
【發明內容】
[0005]本發明提供一種變壓器鐵芯接地電流在線監測設備的電流置空方法和裝置，可將運行中的鐵芯接地電流監測裝置原有的電流抵消置空，便于鐵芯接地電流監測裝置校驗時回歸到實驗室校準的“零電流”狀態，提高校準過程的準確度。
[0006]一種變壓器鐵芯接地電流在線監測設備的電流置空裝置，包括鐵芯接地電流信號取樣調理模塊、信號諧波分離模塊、分離信號移相模塊、分離信號調幅及合成模塊、電流放大輸出模塊、信號頻率跟蹤模塊及反饋控制模塊，
[0007]所述鐵芯接地電流信號取樣調理模塊用于對現場鐵芯接地電流進行取樣、I/V變換及放大后輸出取樣信號，其輸出端與所述信號諧波分離模塊的輸入端連接；
[0008]所述信號諧波分離模塊用于實現取樣信號的基波及3，5，7次諧波分量的分離得到分離信號，其第一輸出端與所述信號頻率跟蹤模塊的輸入端連接，用于將分離出的基波信號輸出給所述信號頻率跟蹤模塊，所述信號諧波分離模塊的第二輸出端與所述分離信號移相模塊的輸入端連接，用于輸出所述分離信號；
[0009]所述信號頻率跟蹤模塊用于實時跟蹤基波信號頻率，其輸出端與所述反饋控制模塊的輸入端連接；
[0010]所述反饋控制模塊用于根據所述信號頻率跟蹤模塊獲得的基波信號頻率自動調節所述信號諧波分離模塊的參數，實現動態頻率信號的分離，保證信號經過信號諧波分離模塊時不產生相移；
[0011]所述分離信號移相模塊用于實現分離信號的相位調整，輸出調整相位后的分離信號，使調整后的各分量信號與原邊鐵芯接地電流各分量信號同相位，其輸出端與所述分離信號調幅及合成模塊的輸入端連接；
[0012]所述分離信號調幅及合成模塊用于實現調整相位后的分離信號的幅值調整及疊加，輸出合成信號，其輸出端與所述電流放大輸出模塊的輸入端連接；
[0013]所述電流放大輸出模塊用于實現所述合成信號的功率放大，并輸出電流基波及3，5，7次諧波幅值與原邊鐵芯接地電流中的基波及3，5，7次諧波幅值等幅值的電流信號，即所述與現場變壓器鐵芯接地電流同頻同相的鏡像電流，使得鐵芯接地電流在線監測設備傳感器電流置空。
[0014]進一步的，所述鐵芯接地電流信號取樣調理模塊包括由依次連接的高精度鉗形電流傳感器、I/V變換電路和運算放大器，高精度鉗形電流傳感器用于對現場鐵芯接地電流進行電流取樣，I/V變換電路用于將取樣電流信號變換為電壓信號，運算放大器用于將電壓信號進行放大后得到所述取樣信號。
[0015]一種變壓器鐵芯接地電流在線監測設備的電流置空方法，包括如下步驟:
[0016]步驟一、采用鐵芯接地電流信號取樣調理模塊對現場鐵芯接地電流進行取樣、I/V變換及放大后輸出取樣信號；
[0017]步驟二、所述取樣信號輸入到信號諧波分離模塊進行基波及3，5，7次諧波信號的分離得到分離信號，通過信號頻率跟蹤模塊實時測量基波信號頻率，反饋控制模塊用閉環負反饋的方式根據基波信號頻率自動調節所述信號諧波分離模塊的參數，實現信號諧波分離模塊中帶通濾波器的中心點頻率跟隨輸入電流信號頻率的變化，保證帶通濾波器的輸出信號與原合成信號的相應分量之間沒有相位差；
[0018]步驟三、各分離信號輸入所述分離信號移相模塊，對分離信號進行移位調整，使調整后的各分量信號與原邊鐵芯接地電流各分量信號同相位；
[0019]步驟四、將調相后的分離信號輸入所述分離信號調幅及合成模塊，分別對分離信號進行幅值調整及疊加，將疊加后得到的合成信號輸入所述電流放大輸出模塊，實現電流放大輸出；
[0020]步驟五、將所述電流放大輸出模塊輸出的電流I。以反向穿心的方式注入到現場鐵芯接地電流在線監測傳感器，以實現鐵芯接地電流在線監測傳感器的基波及3，5，7次電流置空。
[0021]本發明的有益效果在于:
[0022]1、本發明基于諧波分離和移相，實現了鐵芯接地電流的跟蹤和抵消，為現場校驗提供了電流置空的方法。
[0023]2、本發明解決了鐵芯接地電流在線監測設備現場校驗時，運行中的鐵芯接地電流對校準電流的干擾問題，提高了現場校驗的準確度。
[0024]3、本發明采用的信號取樣、抵消注入采用了完全電氣隔離的方式，不影響變壓器及在線監測設備的運行。
【附圖說明】
[0025]圖1是本發明變壓器鐵芯接地電流在線監測設備的電流置空裝置的電路原理框圖；
[0026]圖2是本發明中信號諧波分離、移相和疊加的原理圖；
[0027]圖3是某500kV變電站鐵芯接地電流原始測量數據波形圖，其中CH1為原始測量電流波形，CH2為置空注入的抵消電流波形；
[0028]圖4是變壓器鐵芯接地電流在線監測設備的傳感器置空后的電流波形圖。
[0029]圖中:1.1 一鐵芯接地電流信號取樣調理模塊，1.2—信號諧波分離模塊，1.3—分離信號移相模塊，1.4一分離信號調幅及合成模塊，1.5 —電流放大輸出模塊，1.6—信號頻率跟蹤模塊，1.7一反饋控制模塊。
【具體實施方式】
[0030]下面將結合本發明中的附圖，對本發明中的技術方案進行清楚、完整地描述。
[0031]如圖1所示，本發明提供一種變壓器鐵芯接地電流在線監測設備的電流置空裝置，包括鐵芯接地電流信號取樣調理模塊1.1、信號諧波分離模塊1.2、分離信號移相模塊1.3、分離信號調幅及合成模塊1.4、電流放大輸出模塊1.5、信號頻率跟蹤模塊1.6及反饋控制模塊1.7。
[0032]所述鐵芯接地電流信號取樣調理模塊1.1用于對現場鐵芯接地電流進行取樣、1/V變換及放大后輸出取樣信號，其輸出端與所述信號諧波分離模塊1.2的輸入端連接；
[0033]所述信號諧波分離模塊1.2用于實現取樣信號的基波及3，5，7次諧波分量的分離得到分離信號，其第一輸出端與所述信號頻率跟蹤模塊1.6的輸入端連接，用于將分離出的基波信號輸出給所述信號頻率跟蹤模塊1.6。
[0034]所述信號頻率跟蹤模塊1.6用于實時跟蹤基波信號頻率，其輸出端與所述反饋控制模塊1.7的輸入端連接；所述反饋控制模塊1.7用于根據所述信號頻率跟蹤模塊1.6獲得的基波信號頻率自動調節所述信號諧波分離模塊1.2的參數(例如信號諧波分離模塊1.2中帶通濾波器的電阻值)，實現動態頻率信號的分離，保證信號經過信號諧波分離模塊1.2時不產生相移。
[0035]請結合參考圖2，所述信號諧波分離模塊1.2的第二輸出端與所述分離信號移相模塊1.3的輸入端連接，用于輸出所述分離信號；所述分離信號移相模塊1.3用于實現分離信號(即基波及3，5，7次諧波分量)的相位調整，使調整后的各分量信號與原邊鐵芯接地電流各分量信號同相位，輸出調整相位后的分離信號，其輸出端與所述分離信號調幅及合成模塊1.4的輸入端連接；所述分離信號調幅及合成模塊1.4用于實現調整相位后的分離信號的幅值調整及疊加，輸出合成信號，其輸出端與所述電流放大輸出模塊1.5的輸入端連接；
[0036]所述電流放大輸出模塊1.5用于實現所述合成信號的功率放大，并輸出電流基波及3，5，7次諧波幅值與原邊鐵芯接地電流中的基波及3，5，7次諧波幅值等幅值的電流信號10(即與現場變壓器鐵芯接地電流同頻同相的鏡像電流)。
[0037]所述鐵芯接地電流信號取樣調理模塊1.1可包括由依次連接的高精度鉗形電流傳感器、I/V變換電路和運算放大器，首先采用高精度鉗形電流傳感器對現場鐵芯接地電流進行電流取樣，然后通過I/V變換電路將