鐵心接地電流在線監測裝置製造方法
2023-04-30 02:32:06
鐵心接地電流在線監測裝置製造方法
【專利摘要】本實用新型提供了一種鐵心接地電流在線監測裝置，它包括供電電源、控制面板、A/D測量電路、E2存儲器、主晶片電路、顯示電路、限流電路、通訊電路、報警電路，其特徵在於供電電源、控制面板、A/D測量電路、E2存儲器、顯示電路、限流電路、通訊電路、報警電路分別與主晶片電路連接。它可以同時對鐵心和夾件接地電流進行監測和限流。不改變原有電力設備的接線、接地模式，不會對一次系統造成任何幹擾和影響。
【專利說明】鐵心接地電流在線監測裝置
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種變壓器接地線監測裝置，尤其涉及一種鐵心接地電流在線監測裝置。
【背景技術】
[0002]正常運行的變壓器鐵心單點接地，如果有兩點或者兩點以上同時接地，則鐵心與大地之間將形成電流迴路，最大電流可以達到幾十安培，將會造成鐵心過熱，甚至燒毀，所以需對變壓器接地線的電流進行實時監測和控制。目前判斷變壓器鐵心是否存在多點接地的檢測手段和對電流超限的處理方式，存在以下三個問題:一、現有在線監測系統監測和限流路數少，導致隱患排查不全面和檢測系統安裝成本高；二、現有變壓器鐵心接地電流監測系統中的電流採集功能無法兼顧大量程和高精度；三、現有在線監測系統，安裝時需要將變壓器鐵心接地線打開，安裝過程複雜並且引入了對變壓器的影響。
[0003](I)、大多數情況下，220kV及以上變壓器鐵心和夾件是分別引出接地的，且它們之間有絕緣。220kV以下變壓器的鐵心和夾件共用一個接地排。現有變壓器鐵心接地電流監測系統均只對鐵心接地電流進行監測，不對夾件接地電流進行監測，或者是需要在變壓器旁安裝兩套監測系統，如此對隱患的排查不全面或者是增加了系統安裝成本。並且現有多數監測系統只能做到對電流進行測量和超限報警，不能對電流超限情況作出處理，需由人工處理，導致故障處理不及時。
[0004](2)、變壓器正常情況時，鐵心、夾件接地電流一般在10mA以下。當發生多點接地情況時，接地電流會超過100mA，有可能達到4 A、5A，個別時候可能達到10A、20A。常規帶電測量量程是ImA?10A，接地電流超過10A，測試結果就會變得不可信，無法兼顧大量程和高精度。
[0005](3)、變壓器鐵心、夾件接地電流一般是通過帶絕緣皮的電纜或者接地扁鐵，從變壓器的頂部經絕緣套管引出，沿變壓器外殼延伸到變壓器底部，直接單點接地。絕緣皮電纜直徑一般在20mm，接地扁鐵最大尺寸為10mmX80mm。現有的變壓器鐵心接地電流監測裝置中的電流互感器，無法滿足多數接地扁鐵大尺寸要求。現有監測裝置在安裝過程中，需要拆卸被測接地線，將裝置直接串接入接地線，安裝過程複雜並且引入了對變壓器的影響，一旦監測裝置故障有可能導致接地線開路等危險。
[0006]鐵心是接地線中由矽鋼片組成的磁路部分。
[0007]夾件是接地線中固定鐵心的金屬結構件。
[0008]鐵心及夾件為什麼要接地？鐵心及夾件在交變磁場作用下，會產生斷續的懸浮放電。放電會對變壓器油和固體絕緣都有不良影響。為了消除這種影響，則必須將鐵心及夾件接地，使它們同處於零電位。
[0009]為什麼要單點接地？如果鐵心及夾件有兩點或多點接地，就會在接地點之間形成閉合迴路造成環流，將引起局部過熱、導致油分解、絕緣性能下降，嚴重時會使鐵心矽鋼片燒壞，造成主變重大事故。所以鐵心及夾件只可單點接地。
[0010]變壓器鐵心和夾件接地情況？大多數情況下，220」及以上變壓器鐵心和夾件是分別引出接地的，且它們之間有絕緣。220」以下變壓器的鐵心和夾件共用一個接地排。
[0011]變壓器鐵心接地故障的危害情況？有鐵心接地缺陷的大型變壓器佔運行總臺數的2%?4%，變壓器夾件多點接地引發的事故相對較少。鐵心接地故障已成為變壓器頻發性故障之一。據運行部門統計，鐵心和夾件多點接地造成的事故佔變壓器各類故障的第三位。
【發明內容】
[0012]本實用新型的目的在於提供一種可以同時對鐵心和夾件接地電流進行監測和限流的鐵心接地電流在線監測裝置。
[0013]為了實現上述目的，本實用新型採用了下述技術方案。一種鐵心接地電流在線監測裝置，它包括供電電源、控制面板、八/0測量電路、￡2存儲器、主晶片電路、顯示電路、限流電路、通訊電路、報警電路，其特徵在於供電電源、控制面板3/0測量電路、￡2存儲器、顯示電路、限流電路、通訊電路、報警電路分別與主晶片電路連接。
[0014]所述主晶片電路包括主晶片3113281077(:丁6。
[0015]所述供電電源是撤1200-241124-^^1開關電源，輸入端連接空氣開關，輸出端連接主晶片電路。
[0016]所述控制面板包括控制鐵心在線監測、鐵心自動限流、鐵心手動限流的一刀三擲波段開關1，控制夾件在線監測、鐵心自動限流、鐵心手動限流的一刀三擲波段開關2，鐵心限流電阻檔位上升輕觸按鍵，鐵心限流電阻檔位下降輕觸按鍵，夾件限流電阻檔位上升輕觸按鍵和夾件限流電阻檔位下降輕觸按鍵。
[0017]所述八/0測量電路包括鐵心電流互感器和夾件電流互感器，鐵心電流互感器連接一個整流濾波運放0024，再連接主晶片電路的鐵心接地電流輸入腳112X111 ；夾件電流互感器連接另一個整流濾波運放]324，再連接主晶片電路的夾件接地電流輸入腳了I八了I燦II。鐵心電流互感器和夾件電流互感器採用開合式電流互感器。開合式電流互感器採用最新技術、多層屏蔽技術，幾乎不受外界磁場的影響，同時具有防水、防雨淋、防滴漏功能，確保了常年無間斷在線監測的高精度、高穩定性、高可靠性。
[0018]所述主晶片電路內部集成模擬量輸入引腳？八11、？八12與八/0測量電路的鐵心接地電流輸入腳112X1^1、夾件接地電流輸入腳了I八了I燦II。？八11引腳又與主晶片電路內部八0模塊的兩個信號採集通道(通道1、通道2)連接，當鐵心電流值小於100-時，最終電流值等於通道1的值，當鐵心電流值大於100-時，最終電流值等於通道2的值。？八12引腳又與主晶片電路內部仙模塊的兩個信號採集通道(通道3、通道4)連接，當夾件電流值小於1000八時，最終電流值等於通道3的值，當夾件電流值大於100-時，最終電流值等於通道4的值。實現對鐵心接地電流、夾件接地電流的12位八/0採樣。通道3和通道4對小電流的測量精度更高，通道1和通道2對大電流的測量精度更高。
[0019]所述限流電路包括鐵心限流電阻網絡、夾件限流電阻網絡和控制繼電器，鐵心限流電阻網絡和夾件限流電阻網絡連接控制繼電器，夾件限流電阻網絡設有夾件接地電流輸入端和夾件接地電流輸出端，鐵心限流電阻網絡設有鐵心接地電流輸入端和鐵心接地電流輸出端，控制繼電器連接主晶片電路的1(0風;2111^(1-1(10接線腳。
[0020]本實用新型的技術效果是：[0021 ] (I)雙路監測，雙路限流
[0022]對鐵心和夾件分別弓丨出油箱外接地線的變壓器進行實時雙路接地電流在線監測，當發生多點接地情況時，便於分析故障位置。如測出夾件對地電流為Ii和鐵心對地電流為12，據此可初步判斷:當Il= 12，且數值在數安以上時，上鐵軛有多點接地；當12遠遠大於
11,12數值在數安以上時，下鐵軛有多點接地；當11遠遠大於12，11數值在數安以上時，夾件碰箱殼。同時根據故障位置對鐵心、夾件接地線分別限流。
[0023]( 2 )大電流量程，高準確度
[0024]本實用新型電流量程能夠達到lmT30A，考慮了各種多點接地情況，對故障電流實現了全量程覆蓋，確保在線監測到的數據準確無誤。
[0025]( 3 )採用開合式電流互感器安裝。
[0026]本實用新型所用的外置電流互感器的內徑尺寸為20mmX 85mm，特別適合於扁鋼接地的場所，完全滿足不同變壓器等級，不同鐵心、夾件接地方式的現場安裝。由於本系統外置電流互感器採用的是可開合方式，所以進行變電站現場安裝時，變壓器不需要停運，可以在變壓器運行狀態下安裝，不用拆卸被測接地線。這大大方便了在線監測系統的推廣，可以不受時間的限制，避免了由於變壓器停運帶來的經濟損失，使日後現場檢測及維護更加安全、方便。
[0027](4)具有 GPRS、RS485、IEC61850 三種通訊方式。
[0028](5)系統具有現場聲光報警、遠程通訊報警、繼電器節點報警三種超限報警方式。
[0029]總之，可以同時對鐵心和夾件接地電流進行監測和限流。高性能可開合式電流互感器和多通道電流測量電路確保了接地電流測量範圍大(ImA?30A)，準確度高土(l%+5mA)。在線監測單元的安裝不改變原有電力設備的接線、接地模式，不會對一次系統造成任何幹擾和影響。實現實時監測，大大減少了人力、物力的投入，且保證了數據的時效性。為變壓器運行狀態的分析提供了數據支撐和判斷依據。通過密切注視其臨界狀態，確定是否需要進行檢修，能有效地預防故障狀態的轉化，減少或避免變壓器故障發展帶來的損失，提高變壓器運行的安全可靠性。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0030]圖1為本實用新型的示意圖。
[0031]圖2為本實用新型所述控制面板接線圖。
[0032]圖3為本實用新型所述A/D測量電路接線圖。
[0033]圖4為本實用新型所述E2存儲器接線圖。
[0034]圖5為本實用新型所述主晶片電路接線圖。
[0035]圖6為本實用新型所述顯示電路接線圖。
[0036]圖7為本實用新型所述限流電路接線圖。
[0037]圖8為本實用新型所述通訊電路接線圖。
[0038]圖9為本實用新型所述報警電路接線圖。
[0039]圖10為本實用新型所述供電電源接線圖。
[0040]在圖中1、供電電源2、控制面板3、A/D測量電路4、E2存儲器5、主晶片電路6、顯示電路 7、限流電路 8、通訊電路 9、報警電路 31、整流濾波運放LM324 32、鐵心電流互感器33、夾件電流互感器。
【具體實施方式】
[0041]為了便於理解，下面結合附圖對本實用新型進一步闡明。
[0042]如圖1所示，一種鐵心接地電流在線監測裝置，它包括供電電源(I)、控制面板(2)、A/D測量電路(3)、E2存儲器(4)、主晶片電路(5)、顯示電路(6)、限流電路(7)、通訊電路(8)、報警電路(9)，其特徵在於供電電源(I)、控制面板(2)、A/D測量電路(3)、E2存儲器
(4)、顯示電路(6)、限流電路(7)、通訊電路(8)、報警電路(9)分別與主晶片電路(5)連接。
[0043]如圖5所示，所述主晶片電路(5)包括主晶片STM32F107VCT6，主晶片STM32F107VCT6設有與供電電源(I)連接的+24V和OV接線腳，與控制面板(2)連接的鐵心在線監測、鐵心自動限流、鐵心手動限流、夾件在線監測、鐵心自動限流、鐵心手動限流接線腳，與A/D測量電路(3)連接的鐵心接地電流輸入腳TIEXIN_1、夾件接地電流輸入腳JIAJIAN_I，與E2存儲器(4)連接的E2-CS、E2-S1、E2-S0、E2-SCK接線腳，與顯示電路(6)連接的LCD-BUSY、LCD-DOUT、LCD-DIN接線腳，與限流電路(7)連接的K0NGZHIJQ-K10接線腳，與通訊電路(8)連接的 RS232-RX、RS232-TX、RS4851-RX、RS4851-TX、RS4851-C0N、RS232-TX、RS4852-RX、RS4852-TX、RS4852-C0N，與報警電路(9)連接的 TIEXIN_ALARM 接線腳、JIAJIAN_ALARM 接線腳。
[0044]如圖10所示，所述供電電源(I)是HAT200-24H24-NFCI開關電源，輸入端連接空氣開關，輸出端連接主晶片電路(5)。
[0045]如圖2所示，所述控制面板(2)包括控制鐵心在線監測、鐵心自動限流、鐵心手動限流的一刀三擲波段開關1，控制夾件在線監測、鐵心自動限流、鐵心手動限流的一刀三擲波段開關2，鐵心限流電阻檔位上升輕觸按鍵，鐵心限流電阻檔位下降輕觸按鍵，夾件限流電阻檔位上升輕觸按鍵和夾件限流電阻檔位下降輕觸按鍵。
[0046]如圖3所示，所述A/D測量電路(3)包括鐵心電流互感器(32)和夾件電流互感器
(33),鐵心電流互感器(32)連接一個整流濾波運放LM324 (31)，再連接主晶片電路(5)的鐵心接地電流輸入腳TIEXIN_I;夾件電流互感器(33)連接另一個整流濾波運放LM324(31)，再連接主晶片電路(5)的夾件接地電流輸入腳JIAJIAN_I。鐵心電流互感器(32)和夾件電流互感器(33)採用開合式電流互感器。開合式電流互感器採用最新CT技術、多層屏蔽技術，幾乎不受外界磁場的影響，同時具有防水、防雨淋、防滴漏功能，確保了常年無間斷在線監測的高精度、高穩定性、高可靠性。
[0047]所述主晶片STM32F107VCT6內部集成模擬量輸入引腳PA11、PA12與A/D測量電路的鐵心接地電流輸入腳TIEXIN_1、夾件接地電流輸入腳JIAJIAN_I。PAll引腳又與主晶片STM32F107VCT6內部AD模塊的兩個信號採集通道(通道1、通道2)連接，當鐵心電流值小於10mA時，最終電流值等於通道I的值，當鐵心電流值大於10mA時，最終電流值等於通道2的值。PA12引腳又與主晶片STM32F107VCT6內部AD模塊的兩個信號採集通道(通道3、通道4)連接，當夾件電流值小於10mA時，最終電流值等於通道3的值，當夾件電流值大於10mA時，最終電流值等於通道4的值。實現對鐵心接地電流、夾件接地電流的12位A/D採樣。通道3和通道4對小電流的測量精度更高，通道I和通道2對大電流的測量精度更高。
[0048]如圖4所示，所述E2存儲器(4)是FM25L512型E2存儲器，它設有E2-CS、E2-S1、E2-S0、E2-SCK 引腳，使用主晶片 STM32F107VCT6 內核集成 SPIl 口的 PB2、PB1、PB3、PBO 引腳分別與E2存儲器的CS、S1、SO、SCK引腳硬體連接。設置SPIl 口為全雙工主工作模式，實現速率為500KB/S的數據傳輸。利用E2存儲器的64k字節空間存儲AD校準係數和2000
條歷史記錄。。
[0049]如圖6所示，所述顯示電路(6 )是DMT32240T057點陣液晶，設有LCD-BUSY、LCD-DOUT、LCD-DIN腳，使用主晶片電路(5 )內部集成USART2 口的PC14、PC15引腳分別與液晶模塊的IXD-DIN、IXD-DOUT腳硬體連接，PC13配置成開路輸入方式與液晶模塊IXD-BUSY腳硬體連接。設置USART2 口為9600波特率、8數據位、I位停止位、無校驗位的半雙工狀態。實現鐵心、夾件接地電流值的實時刷新顯示和歷史數據查詢顯示。
[0050]如圖7所示，所述限流電路(7)包括鐵心限流電阻網絡、夾件限流電阻網絡和控制繼電器，鐵心限流電阻網絡和夾件限流電阻網絡連接控制繼電器，夾件限流電阻網絡設有夾件接地電流輸入端和夾件接地電流輸出端，鐵心限流電阻網絡設有鐵心接地電流輸入端和鐵心接地電流輸出端，控制繼電器連接主晶片電路(5)的K0NGZHIJQ-K10接線腳。
[0051]如圖8所示，所述通訊電路(8)包括MAX3232型的RS232電路和兩個MAX3485型的 RS485 電路，設有 RS232 電路的 RS232-RX、RS232-TX 引腳、RS485 電路的 RS4851-RX、RS4851-TX、RS4851-C0N、RS232-TX、RS4852-RX、RS4852-TX、RS4852-C0N 引腳，它們與主晶片電路(5)連接。
[0052]如圖9所示，所述報警電路(9)包括鐵心顯示燈報警、鐵心蜂鳴器報警、鐵心報警繼電器、夾件顯示燈報警、夾件蜂鳴器報警、夾件報警繼電器，鐵心顯示燈報警、鐵心蜂鳴器報警、鐵心報警繼電器連接TIEXIN_ALARM接線腳，夾件顯示燈報警、夾件蜂鳴器報警、夾件報警繼電器連接JIAJIAN_ALARM接線腳。
【權利要求】
1.一種鐵心接地電流在線監測裝置，包括供電電源、控制面板、A/D測量電路、E2存儲器、主晶片電路、顯示電路、限流電路、通訊電路、報警電路，其特徵在於供電電源、控制面板、A/D測量電路、E2存儲器、顯示電路、限流電路、通訊電路、報警電路分別與主晶片電路連接。
2.根據權利要求1所述的鐵心接地電流在線監測裝置，其特徵是所述主晶片電路包括主晶片 STM32F107VCT6。
3.根據權利要求2所述的鐵心接地電流在線監測裝置，其特徵是所述A/D測量電路包括鐵心電流互感器和夾件電流互感器，鐵心電流互感器連接一個整流濾波運放LM324，再連接主晶片電路的鐵心接地電流輸入腳TIEXIN_I;夾件電流互感器連接另一個整流濾波運放LM324，再連接主晶片電路的夾件接地電流輸入腳JIAJIAN_I。
4.根據權利要求3所述的鐵心接地電流在線監測裝置，其特徵是所述供電電源是HAT200-24H24-NFCI開關電源，輸入端連接空氣開關，輸出端連接主晶片電路。
5.根據權利要求3所述的鐵心接地電流在線監測裝置，其特徵是所述控制面板包括控制鐵心在線監測、鐵心自動限流、鐵心手動限流的一刀三擲波段開關1，控制夾件在線監測、鐵心自動限流、鐵心手動限流的一刀三擲波段開關2，鐵心限流電阻檔位上升輕觸按鍵，鐵心限流電阻檔位下降輕觸按鍵，夾件限流電阻檔位上升輕觸按鍵和夾件限流電阻檔位下降輕觸按鍵。
6.根據權利要求3所述的鐵心接地電流在線監測裝置，其特徵是所述限流電路包括鐵心限流電阻網絡、夾件限流電阻網絡和控制繼電器，鐵心限流電阻網絡和夾件限流電阻網絡連接控制繼電器，夾件限流電阻網絡設有夾件接地電流輸入端和夾件接地電流輸出端，鐵心限流電阻網絡設有鐵心接地電流輸入端和鐵心接地電流輸出端，控制繼電器連接主晶片電路的K0NGZHIJQ-K10接線腳。
7.根據權利要求3所述的鐵心接地電流在線監測裝置，其特徵是所述通訊電路包括MAX3232型的RS232電路和兩個MAX3485型的RS485電路，設有RS232電路的RS232-RX、RS232-TX 引腳、RS485 電路的 RS4851-RX、RS4851-TX、RS4851-C0N、RS232-TX、RS4852-RX、RS4852-TX、RS4852-C0N引腳，它們與主晶片電路連接。
8.根據權利要求3所述的鐵心接地電流在線監測裝置，其特徵是所述報警電路包括鐵心顯示燈報警、鐵心蜂鳴器報警、鐵心報警繼電器、夾件顯示燈報警、夾件蜂鳴器報警、夾件報警繼電器，鐵心顯示燈報警、鐵心蜂鳴器報警、鐵心報警繼電器連接TIEXIN_ALARM接線腳，夾件顯示燈報警、夾件蜂鳴器報警、夾件報警繼電器連接JIAJIAN_ALARM接線腳。
9.根據權利要求3所述的鐵心接地電流在線監測裝置，其特徵是鐵心電流互感器和夾件電流互感器採用開合式電流互感器。
【文檔編號】G01R31/02GK204116526SQ201420692402
【公開日】2015年1月21日 申請日期:2014年11月18日 優先權日:2014年11月18日
【發明者】殷傑, 張義平, 胡裕峰, 唐慶國, 周晉南, 黃鈺, 朱建武, 陳慧, 歐陽敏, 彭麗丹, 何曉, 萬磊輝, 梁爽, 周保紅 申請人:國家電網公司, 國網江西省電力公司南昌供電分公司