变压器铁芯接地电流监测系统

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1、变压器铁芯接地电流监测系统(国网江苏省电力公司常熟市供电公司江苏常熟215500)变压器铁芯问题占变压器总事故的第三位，准确、实时监测变压器铁芯及夹件的接地电流，及时发现变压器的铁芯故障，对变压器的安全运行具有重要意义。木文设计了多通道、高精度的泄露电流采集系统，采用高精度传感器对泄露电流进行测量，同时采用通道复用技术解决了系统的成木问题，用线性光耦实现了系统的抗干扰设计，实验结果表明木系统具有较高的抗干扰能力和较高的精度。关键词：变压器接地电流通道复用线性光耦0引言变压器是电力系统中最重要的元件之一，是电力系统安全、稳定、可靠、经济运

2、行的重要保证。统计资料表明因铁芯问题造成故障，占变压器总事故中的第三位。正常运行时，必须将铁芯和夹件可靠接地，使其在变压器运行中始终保持接地电位，避免铁芯因悬浮电位放电，其铁芯接地电流很小，约为几毫安到几十毫安。如果变压器铁芯出现多点接地，将会在铁芯内形成短接回路，短接回路所包括面积中的磁通或漏磁通将会在回路内产生很大的环流，而且接点越多，短接回路越多，环流越大，从而会导致局部铁芯过热，引起铁芯局部过热导致绝缘油分解，还可能使接地片熔断或烧坏铁芯，导致铁芯电位悬浮，产生放电，造成轻瓦斯动作甚至重瓦斯动作跳间，甚至损坏变压器，造成主变重大

3、事故。我国在《电力设备预防性试验规程》(Q/CSG10007-2004)中5.1“油浸式电力变压器”关于“铁芯及夹件绝缘电阻”的要求：“运行中铁芯接地电流一般不应大于0.1A”。因此，准确、及时地诊断与处理变压器铁芯多点接地故障，对保证变压器的安全运行只有重要意义。对于铁芯接地故障，电力部门通常采用钳形电流表测量变压器铁芯接地下引线的电流。这样不仅测量误差大还浪费了大量的人力物力，而且对一些电压等级低的电站不能完全检测，为变电站电气设备的运行留下了安全隐患。实时、准确的对变压器铁芯接地电流的监测是行业发展的趋势。本文设计了一种多通道、低

4、成本的变压器铁芯接地电流监测系统，系统采用通道复用技术将监测通道扩展至32路，采用隔离设计，极大的提高了系统的抗干扰性能，同吋采用开启式、高精度的零磁通传感器，减少了外部磁场对泄漏电流采集精度的影响的同吋还减少了系统安装的难度。整个系统己经通过中国电科院的全部测试，结果表明本系统完全符合标准的要求。1系统恕构多通道铁芯接地电流采集系统采用通道复用技术，每一路传感器都设计有对应的信号调理电路，模拟开关根据系统需要采集不同传感器的数据，隔离10控制用于CPU设置不同的通道，隔离放人器用于信号调理电路和采集系统的隔离，AD转换器将模拟信号转化

5、成数字信号，MCU用于数据采集，分析和逻辑控制等，如图1所示。2采集系统硬件设计2.1高精度泄露电流传感器泄漏电流传感器采用夹紧铜牌的固定方式不破坏原系统任何结构，金属模具的采用大大减少了外部磁场对泄漏电流采集精度的影响。泄漏电流传感器采用有源零磁通设计原理，不仅能够满足mA级电流信号的采集，而且具奋很强的抗干扰能力并能抑制温飘。其参数指标如表1所示。2.2信号调理电路设计前置放大电路设计吋需要考虑到滤波、放大倍数、电路保护等因素，基于这些因素设计的前置放大电路如图2所示。本文设计中冇二十四路该标准信号调理电路，二十四路信号调理电路设计

6、相同，在此分析其中一路。图2中，R625为输入电流信号采样电阻，大小为150欧姆。经过采样电阻R625后,输入的4〜20mA电流信号将变为0.6〜3V的电压信号。D18为GBLC05，是一种低电容瞬态抑制二极管，当输入信号出现较人的瞬态电流吋，瞬态抑制二极管将导通接地，以保护放大电路以及后续信号调理电路。D608为稳压二极管，稳压值为3V,当输入信号电流大于20mA吋，稳压二极管D608将被反向击穿,达到保护信号调理电路的S的。C608为滤波电容，与R625共同构成低通滤波器，滤除高频信号，其截止频率计算公式为：⑴将C608电容值以及R

7、625电阻值代入上式可得，其截止频率为:10.6kHz。放大器U605A采用LM358双电源供电模式，能够减少共模干扰、温度飘移的影响，保证信号放大后的线性度。电阻R626—端接在U605A的输出引脚，一端接在其负输入引脚，与LM358构成电压跟随器。电压跟随器输出电压近似输入电压幅度，并对前级电路呈高阻状态，对后级电路呈低阻状态，因而对前后级电路起到“隔离”作用，提高信号调理电路抗干扰能力。2.3信号复选电路设计本文研制的装置硬件平台针对4〜20mA设计了32路信号调理电路，但主控MCU采用的是ARMLPC2292,受到Jt•内部A/

8、D数量限制，需要对信号采取复选的方式进行采样。由于该类传感器所监测变压器状态参量均为变化频率非常低的量，对实时性要求并非非常高，因此这种设计方式既节省了资源提高了系统工作效率和灵活性，又保证了智能电子装置性