[发明专利]变压器直流偏磁在线监测装置及其监测方法

说明书

技术领域

本发明属于变压器在线监测领域，涉及一种智能型变压器直流偏磁在线监测装置及其监测方法。

背景技术

随着经济的发展，高压直流（HVDC）输电系统在我国正得到越来越广泛的应用。与交流输电系统相比较，直流输电有着造价低、损耗小、耐压高、容量大以及可以实现电力系统非同步联网等特点。为了实现跨区域、远距离和大容量送电，将有更多超高压乃至特高压直流工程建成并投入运行。

但交、直流混合运行的电网结构使得交、直流系统之间的相互影响也越加明显。直流输电系统单极大地或双极不平衡运行时,直流电流将通过接地极注入大地,地中直流电流通过变压器中性点接地线侵入交流系统,对交流系统产生影响,其中最显著的影响就是造成变压器直流偏磁现象。另外，太阳等离子风的动态变化与地磁场相互作用产生的地磁“风暴”会引起地磁感应电流，地磁感应电流也会在中心点接地变压器中产生直流偏磁。

直流电流流经变压器绕组,在变压器铁心内部产生一定的直流磁通,使得励磁电流正负半周明显不对称,磁通发生偏移,产生直流偏磁。直流偏磁会导致变压器励磁电流急剧增加，引起磁回路发生过热和噪声及振动增大。直流偏磁情况下，变压器噪声的频谱出现明显的奇次波噪声，引起的高振动带来的问题，可能引起变压器内有关部件的松动，进而威胁变压器的安全运行。

因此需要对直流偏磁进行监视，为将来的控制消除偏磁提供基础。在有关主变压器的中性点引线上，安装中性点直流电流监测装置，监测因直流输电和太阳磁暴等因素引起的直流电流，以便及时掌握直流偏磁电流的发生情况和电流数值，并为采取限制直流偏磁电流的措施创造必要的条件。

发明内容

针对上述现有技术中存在的问题，本发明提供一种变压器直流偏磁在线监测装置及其监测方法，其目的是监测因直流输电和太阳磁暴等因素对中性点接地变压器引起的直流偏磁现象的发生状况和电流值，便于掌握直流偏磁现象发生的规律，为采取限制直流偏磁电流的措施创造必要的条件。

本发明是通过以下技术方案来实现的：

变压器直流偏磁在线监测装置，是由穿心式霍尔电流传感器设置在装置外壳的外部，滤波电路、电压信号调理电路、档位切换电路以及实时时钟系统、FLASH存储系统和控制器系统设置在装置外壳内的核心板上；显示屏设置在装置外壳上，显示屏和FLASH存储系统连接至控制器系统；

其中穿心式霍尔电流传感器通过电缆与装置外壳相连，再通过装置外壳与装置外壳内部的档位切换电路相连接，档位切换电路再连接至滤波电路和电压信号调理电路，然后与实时时钟系统连接至控制器系统。

所述的穿心式霍尔电流传感器通过电缆与装置外壳上的航空插头相连。

所述的控制器系统上还设有数据通信系统。

所述的穿心式霍尔电流传感器为开口安装形式。

所述的档位切换电路的切换量程有三种，分别为100mA-1A、1A-10A和10A-50A。

所述的穿心式霍尔电流传感器是由传感器开口紧固螺杆对两个半块结构的传感器进行紧固连接。

变压器直流偏磁在线监测方法，在于不改变变压器中性点接地方式的前提下，通过在线监测变压器中性点接地引线上流经的电流，来反映流经变压器绕组的电流，进而反映变压器的直流偏磁程度，具体步骤如下：

（1）在不断开变压器中性点接地引线的前提下，采用可以开口的穿心式霍尔电流传感器套装在变压器中性点接地引线上，来获取流经变压器中性点接地引线的电流信号；

（2）通过穿心式霍尔电流传感器将变压器中性点接地电流信号转变为电压信号；

（3）将电压信号通过滤波电路、调理电路和档位切换电路处理后，送入控制器的模数转换电路进行计算处理，得到数字化的变压器中性点接地电流；

（4）将步骤（3）中的数字信号在装置的显示屏上显示出来，并与预先设定的变压器中性点接地电流允许值进行比较，若大于允许值，显示屏上同时显示报警信号；

（5）在步骤（4）的同时，将电流测量结果和时间保存到装置的FLASH存储器，便于后续分析变压器直流偏磁状况；

（6）通过RS485总线把步骤（3）计算得到的实时数据或历史数据上传到后台监控计算机或综合监测单元或IED，计算机或IED通过通信协议对监测装置进行各种相关参数配置，以满足不同类型变压器的在线监测需求。

所述的测量流经变压器中性点接地引线直流电流的方法如下：