[发明专利]一种变压器绕组机械状态在线监测装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种变压器监测装置，具体涉及一种变压器绕组机械状态在线监测装置。

背景技术

电力变压器作为电力系统最重要的枢纽之一，它的安全运行直接关系到发电及供电系统的安全性和可靠性。若一台大型电力变压器在发电及供电系统运行时发生事故，则可能导致大面积停电，严重影响人们的生产、生活。其中，电力变压器的核心部件绕组是引发电力变压器发生故障较多的部件之一，因此对电力变压器的绕组变形进行监测，是保证电力变压器正常运行的重要手段，但是现有技术中对绕组进行监测通常采用预防性试验，定期的预防性试验不能考虑电力设备的实际运行状况，可能出现过多的维修和不必要的停机，又不能及时发现绕组缺陷。

电力变压器在运行过程中，短路电抗的变化直接反应变压器绕组的变化，即通过监测变压器短路电抗就能够避免绕组变形导致的变压器机械故障。

发明内容

为了满足现有技术的需要，本发明提供了一种变压器绕组机械状态在线监测装置，所述装置包括与变压器绕组连接的电量传感器，所述电量传感器的输出端分别与过零检测电路和抗混叠低通滤波器相连；所述抗混叠低通滤器依次通过限幅电路、A/D转换电路与控制单元相连；所述过零检测电路依次通过同步方波变换电路、改进锁相倍频电路、采样控制选择电路与所述A/D转换电路相连；所述控制单元包括通过双口RAM连接的单片机单元和数字信号处理器；

所述数字信号处理器对所述A/D转换电路发送的变压器绕组的电气参量数字信号进行有效值、相角、有功功率、无功功率和变压器短路阻抗计算，并将计算结果存储到所述双口RAM中；

所述单片机单元对所述有效值、相角、有功功率、无功功率和变压器短路阻抗进行数据存储与显示，并将其发送到电力系统监控平台。

优选的，所述抗混叠低通滤器采用二阶sallen-key低通滤波器；

优选的，所述限幅电路包括反向输入端相连的第一放大器和第二放大器；所述第一放大器的输出端与所述第二放大器的输出端之间串联连接两个二极管；第三放大器的反向输入端和输出端直接相连；

所述第三放大器的同相输入端与所述抗混叠低通滤器连接；所述第三放大器的输出端通过电阻依次与第一放大器的反相输入端、所述二极管的连接点相连后与所述A/D转换电路连接；

优选的，所述A/D转换电路包括串联连接的两个ADS8364芯片，用于实现十二路信号的同步数据转换并将转换后的数字信号发送到所述数字信号处理器；

优选的，所述单片机单元包括一个STM32微处理器和一个液晶显示器；所述双口RAM采用CY7C026芯片；

优选的，所述同步方波变换电路的输入端依次通过电阻R1、R2与放大器的反相输入端连接；所述反相输入端通过电阻R3、R4与放大器的输出端连接；所述放大器的同相输入端包括三条支路，一条支路通过电阻R6、R4与放大器的输出端连接，一条支路通过电阻R5接地，一条支路通过电阻R7与放大器的输出端连接；

优选的，所述改进锁相倍频电路包括锁相环电路和计数器；所述锁相环电路与所述同步方波变换电路连接，所述计数器与所述采样控制选择电路连接；

所述锁相环电路采用CD4046芯片；所述计数器采用CD4040芯片；所述采样控制选择电路采用CD4051B芯片；

优选的，所述数字信号处理器采用递推最小二乘法获取所述变压器短路阻抗。

与最接近的现有技术相比，本发明的优异效果是：

1、本发明技术方案中，采用递推最小二乘法对运行中变压器短路电抗进行在线辨识，能够及时发现绕组缺陷，克服了现有技术中定期停机检修带来的不便；

2、本发明技术方案中，采用DSP+STM32微处理器的双CPU结构，有效解决单一微控制器处理能力不足及资源有限的问题，可以减轻算法复杂性和系统实时性要求的矛盾；

3、本发明技术方案中，数据采集部分采用了锁相环倍频电路与双AD采集芯片相结合的同步数据采集方式，保证了采集数据的实时性与有效性，避免了由软件设置触发脉冲实时性无法保证的缺点；

4、本发明提供的一种变压器绕组机械状态在线监测装置，能够对变压器高低压侧电阻及短路电抗进行在线监测，通过短路电抗变化量作为绕组是否发生机械形变或故障的依据。

附图说明

下面结合附图对本发明进一步说明。

图1是：本发明实施例中一种变压器绕组状态在线监测装置的应用连接图；

图2是：本发明实施例中变压器绕组参数辨识模型简图；