一、 監(jiān)測(cè)變壓器直流偏磁現(xiàn)象的目的及意義

1.1變壓器直流偏磁產(chǎn)生的機(jī)理

直流偏磁現(xiàn)象是指在變壓器的繞組中出現(xiàn)了直流電流分量，從而使變壓器磁通曲線(xiàn)發(fā)生了偏移，使變壓器處于非正常工作狀態(tài)。直流偏磁現(xiàn)象將會(huì)給變壓器及電力系統(tǒng)帶來(lái)諸多不利因素。

引起直流偏磁現(xiàn)象的原因有兩種，一種是在高壓直流輸電系統(tǒng)中，當(dāng)采用單極大地回線(xiàn)運(yùn)行方式或雙極不對(duì)稱(chēng)運(yùn)行方式時(shí)，大地中回流的直流電流就會(huì)流入到中性點(diǎn)接地的變壓器繞組；第二種是由于地磁場(chǎng)與太陽(yáng)等離子風(fēng)的動(dòng)態(tài)變化相互作用，產(chǎn)生地磁風(fēng)暴，使地磁場(chǎng)發(fā)生變化，這種變化在地球表面產(chǎn)生了電位梯度。就會(huì)有低頻感應(yīng)電流流入到變壓器繞組中，由于器頻率非常低，可近視認(rèn)為是直流電流。

1.2直流偏磁對(duì)變壓器及電力系統(tǒng)產(chǎn)生的危害

直流偏磁下使變壓器的工作點(diǎn)發(fā)生偏移，鐵芯迅速進(jìn)入飽和狀態(tài)，嚴(yán)重影響其正常工作，產(chǎn)生許多不良后果，如勵(lì)磁電流幅值明顯怎大，波形發(fā)生嚴(yán)重的崎變；諧波含量怎大，變壓器鐵芯噪聲增大，震動(dòng)加?。蛔儔浩髀┐旁黾?，損耗和溫升增大，從而引起金屬結(jié)構(gòu)件局部過(guò)熱。直流偏磁現(xiàn)象直接危害到變壓器及電力系統(tǒng)的安全運(yùn)行。嚴(yán)重時(shí)可能造成變壓器損壞及保護(hù)誤動(dòng)。變壓器中性點(diǎn)直流電流測(cè)量裝置通過(guò)測(cè)量變壓器中性點(diǎn)直流電流的大小及方向，為運(yùn)行人員掌握變壓器直流偏磁狀況及采取相應(yīng)措施提供了重要依據(jù)。因此直流偏磁現(xiàn)象倍受關(guān)注。

1.3變壓器直流偏磁在線(xiàn)監(jiān)測(cè)的目的

直流偏磁現(xiàn)象是種極其復(fù)雜的現(xiàn)象，要限制直流偏磁現(xiàn)象的產(chǎn)生，近年來(lái)在個(gè)別地區(qū)試驗(yàn)性實(shí)施了限制直流偏磁現(xiàn)象的措施方法（如：反響注入電流法；串聯(lián)電容法；串聯(lián)電阻法；），但到目前為止還沒(méi)有一種措施或方法。實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)是要對(duì)所監(jiān)測(cè)的變壓器進(jìn)行在線(xiàn)監(jiān)測(cè)，根據(jù)實(shí)際積累下的測(cè)試數(shù)據(jù)，分析判斷出直流偏磁現(xiàn)象對(duì)所檢測(cè)變壓器的危害性，是否需要實(shí)施限制措施或?qū)嵤┠欠N抑制方法才有效。為此我們研發(fā)出的《CD5030型變壓器直流偏磁在線(xiàn)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)》是為后續(xù)直流偏磁相關(guān)治理工作提供實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)，分析、評(píng)估直流偏磁現(xiàn)象對(duì)監(jiān)所測(cè)變壓器及電力系統(tǒng)的風(fēng)險(xiǎn)，從而達(dá)到防患于未然的目的，可起到故障早期預(yù)報(bào)的作用。廣泛應(yīng)用于發(fā)電廠(chǎng)、變電站作為變壓器、電抗器等變電站電氣設(shè)備的在線(xiàn)監(jiān)測(cè)。

1.4相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)依據(jù)

Q/GDW169-2008《油浸試變壓器（電抗器）狀態(tài)評(píng)價(jià)導(dǎo)則》中“A.1變壓器（電抗器）本體狀態(tài)量評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)”第31項(xiàng)“變壓器中性點(diǎn)直流電流測(cè)試，中性點(diǎn)直流電流須小于3A”。

二、 系統(tǒng)監(jiān)測(cè)功能及特點(diǎn)

Ø  該在線(xiàn)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)能自動(dòng)對(duì)流經(jīng)變壓器中性點(diǎn)的直流電流進(jìn)行在線(xiàn)監(jiān)測(cè)并對(duì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)、統(tǒng)計(jì)、分析。依據(jù)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)自動(dòng)繪制數(shù)據(jù)曲線(xiàn)的，并具有依據(jù)的時(shí)間區(qū)間查詢(xún)歷史曲線(xiàn)記錄的功能。報(bào)表打印功能可以實(shí)時(shí)打印各電流數(shù)據(jù)，日?qǐng)?bào)表功能為每天的顯示電流數(shù)據(jù)存一個(gè)報(bào)表。系統(tǒng)具備當(dāng)前報(bào)警狀態(tài)與歷史報(bào)警狀態(tài)的顯示功能，分別顯示當(dāng)前的報(bào)警情況，歷史的報(bào)警情況。

Ø  監(jiān)測(cè)系統(tǒng)分站端、地區(qū)監(jiān)測(cè)中心、省監(jiān)測(cè)中心三層結(jié)構(gòu)

   (1)站端：指安裝在變電站內(nèi)的測(cè)量裝置。為便于運(yùn)行人員監(jiān)視，在變電站控制室監(jiān)控畫(huà)面上可顯示變壓器中性點(diǎn)直流電流實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，并具有越限報(bào)警功能。

   (2)地區(qū)監(jiān)測(cè)中心：指地區(qū)供電局對(duì)所轄站端上傳變壓器中性點(diǎn)直流電流監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行監(jiān)視、存儲(chǔ)、統(tǒng)計(jì)、分析的平臺(tái)。

   (3)省監(jiān)測(cè)中心：指公司對(duì)所轄站端上傳變壓器中性點(diǎn)直流電流監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行監(jiān)視、存儲(chǔ)、統(tǒng)計(jì)、分析的平臺(tái)。

Ø  在不改變?cè)瓉?lái)變壓器中性點(diǎn)接地系統(tǒng)任何結(jié)構(gòu)條件下，可在變壓器帶電運(yùn)行狀態(tài)下安裝直流偏磁傳感器。

Ø  直流偏磁傳感器采用開(kāi)環(huán)式鐵磁回路及霍爾磁平衡式工作原理設(shè)計(jì)，不僅能夠滿(mǎn)足m*電流信號(hào)的采集，而且具有很強(qiáng)的抗*力。電流測(cè)量范圍可以根據(jù)被監(jiān)測(cè)對(duì)象確定。

Ø  智能采集裝置具有現(xiàn)場(chǎng)數(shù)字顯示功能、現(xiàn)場(chǎng)超設(shè)定電流值報(bào)警功能，方便現(xiàn)場(chǎng)xun視人員觀察。

Ø  后臺(tái)軟件可以由用戶(hù)靈活設(shè)置直流的報(bào)警值。被監(jiān)測(cè)電流值超設(shè)定值時(shí)變電站的集控中心監(jiān)控電腦系統(tǒng)界面變色警示報(bào)警。

Ø  省/地區(qū)監(jiān)測(cè)中心后臺(tái)應(yīng)具有對(duì)時(shí)間區(qū)間內(nèi)變壓器中性點(diǎn)直流電流越限持續(xù)時(shí)間及越限次數(shù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)的功能。

Ø  后臺(tái)軟件應(yīng)能對(duì)所轄站端變壓器中性點(diǎn)直流電流監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行采集存儲(chǔ)，數(shù)據(jù)采集存儲(chǔ)間隔可隨意設(shè)置，快采集時(shí)間5秒/次，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)時(shí)間隨中控機(jī)硬盤(pán)大小不受限制。

Ø  后臺(tái)應(yīng)具有依據(jù)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)自動(dòng)繪制數(shù)據(jù)曲線(xiàn)的功能，并具有依據(jù)的時(shí)間區(qū)間查詢(xún)歷史曲線(xiàn)記錄的功能。

Ø  軟件設(shè)計(jì)采用方便靈活的電力版組態(tài)軟件，使軟件具有非常強(qiáng)大的功能。

 

 

三、 系統(tǒng)方案介紹

⑴ 在線(xiàn)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)組成；本系統(tǒng)由以下三項(xiàng)組成

    變壓器中性點(diǎn)直流電流在線(xiàn)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)（標(biāo)配）；

    變壓器鐵芯震動(dòng)在線(xiàn)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)（選配）；

    變壓器噪聲在線(xiàn)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)（選配）；

⑵ 前端數(shù)據(jù)采集單元分別為：直流偏磁數(shù)據(jù)采集單元（數(shù)據(jù)采集裝置1），振動(dòng)數(shù)據(jù)采集單元（數(shù)據(jù)采集裝置2）和噪聲數(shù)據(jù)采集單元（數(shù)據(jù)采集裝置1）。數(shù)據(jù)采集裝置具有數(shù)據(jù)就地采集顯示和遠(yuǎn)程傳輸通訊功能。

⑶系統(tǒng)工作流程：傳感器將變壓器中性點(diǎn)采集到的直流偏磁模擬數(shù)據(jù)（或變壓器振動(dòng)數(shù)據(jù)、變壓器噪聲數(shù)據(jù)）傳輸給智能采集器，智能采集器將模擬數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號(hào)，經(jīng)數(shù)據(jù)處理后實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)就地監(jiān)測(cè)并顯示，同時(shí)還能通過(guò)串口RS-485將數(shù)據(jù)傳送到監(jiān)控室實(shí)現(xiàn)集中監(jiān)測(cè)并顯示。

⑷監(jiān)測(cè)軟件工作流程：實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、數(shù)據(jù)查詢(xún)、數(shù)據(jù)分析、數(shù)據(jù)自動(dòng)生成檢測(cè)報(bào)告等功能，監(jiān)測(cè)軟件還具有超過(guò)警戒線(xiàn)預(yù)先設(shè)定功能，當(dāng)測(cè)量值超出預(yù)先設(shè)定警戒值的界限值時(shí)，監(jiān)測(cè)軟件界面會(huì)自動(dòng)提示（警示）。

 

 

四、主要技術(shù)指標(biāo)

4.1 直流偏磁采集裝置技術(shù)參數(shù)

4.1.1測(cè)量范圍：DC：±30A(量程可以擴(kuò)展)；

4.1.2準(zhǔn)確度：1級(jí)；

4.1.3 絕緣耐壓：AC3KV/50Hz/1min

4.1.4 測(cè)量頻帶：任意波形

4.1.4使用條件：戶(hù)外、在線(xiàn)測(cè)量 

4.1.5測(cè)量位置：變壓器繞組中心端接地線(xiàn)上。

4.1.6通訊方式：智能集中器與監(jiān)測(cè)主站通訊采用RS485。

4.1.7工作電源：220V/AC

 

4.2 振動(dòng)采集裝置技術(shù)參數(shù)

4.2.1  頻率響應(yīng)： 5～ 1000 Hz

4.2.2  自振頻率：4.5Hz或10Hz

4.2.3  測(cè)量范圍：0～100mm/s（速度有效值），0～1000um（位移峰峰值）

4.2.4  信號(hào)輸出：4～20mA（±0.05mA）

4.2.5  輸出阻抗：≤500Ω

4.2.6  工作電壓：DC24V±10%

4.2.7  接線(xiàn)方式：二線(xiàn)制

4.2.8  測(cè)量方向：通用

4.2.9 外形尺寸：φ30×70mm

4.2.10 安裝螺紋：M10*1.5 *10mm 或M8*1.25*10mm

 

4.3 噪聲采集裝置技術(shù)參數(shù)

4.3.1測(cè)量范圍：30～130dB(A)                 

4.3.2頻率范圍：20Hz～12.5kHz

4.3.3頻率計(jì)權(quán)：A（計(jì)權(quán)）     時(shí)間計(jì)權(quán)：F（快）

4.3.4輸出接口：4-20mA/220VAC              

4.3.5大誤差：0.5dB;

4.3.6供    電：AC 220V/DC 12-24V                      

4.3.7尺寸大小：200mmx104mmx50mm（帶戶(hù)外箱及探頭）

4.3.8工作溫度：-20℃～70℃                  

4.3.9相對(duì)濕度：10% ～ 90%

4.3.10氣    壓：65KPa ～ 108KPa     

4.3.11外形材質(zhì)：鋁合金外殼，堅(jiān)固防腐,防護(hù)等級(jí)為I P52