JBTA变压器铁芯接地电流在线监测系统
变压器铁芯接地电流在线监测及控制系统设计
变压器铁芯接地电流在线监测及控制系统设计摘要：针对目前变压器铁芯接地电流检测精度、时效差的问题，研制了一种功能完善的监测及控制装置。
该文阐述了该装置的硬、软件设计情况并做了详细说明。
现场实验结果表明该装置可以实现对铁芯接地电流实时在线监测，能够判断出铁芯接地电流的变化，在发生变压器铁芯多点接地故障时，迅速做出处理，防止事故扩大。
目前，该装置已投入使用，运行情况良好。
关键词：变压器铁芯接地电流在线监测限流电阻光纤目前，现场人员惯用的检测手段是采用钳形电流表测铁芯外引接地套管的接地下引线电流，这种方法易受强电磁环境干扰，会出现同一测量点几次测量值差别迥异的情况，而且不能保证在第一时间发现铁芯两点接地，检测精度和时效性都存在一定的问题，从而不能对变压器的健康状况做出全面、精确的判断。
通过研制变压器接地电流在线监测及控制装置，将泄漏电流传感器夹装在铁芯接地线上，精确地采集接地电流，采用先进数字信号处理、分析和计算，实现铁芯接地电流实时监测，接地故障自动录波、分析判断、故障报警、趋势预测等功能。
对变压器状态进行在线评估、预警和风险分析，从而达到防患于未然的目的。
当泄漏电流超过300mA时，发出报警信号，根据泄漏电流的大小分析投入多大的串联电阻，将变压器泄漏电流降低到规定值以内，确保变压器不会在两点接地时长时间运行。
1 工作原理整个装置由上位机和下位机组成。
下位机安装在现场，完成铁芯电流信号的提取，数字化处理、监测参数的显示、历史数据的自动保存和显示，下位机将最新数据自动保存到存储器中或通过通信线路上传给上位机，上位机获得了下位机上传的数据后可以进行波形显示，历史数据的分析以及初步的故障诊断等，上位机和下位机之间通过现有强大的光纤进行数据交换。
监控装置由信号采集和处理单元、A/D 转换单元、DSP、开关量输出、限流电阻单元、显示单元、通信接口等组成。
直流电流互感器完成对泄漏电流模拟量的采集，经A/D转换后，通过SPI接口传到DSP；由DSP发出控制命令，实现对模拟开关的控制；设置通信接口模块，通过该模块可完成软件系统的调试、维护及程序的在线更新。
一种变压器铁芯接地电流无线监测系统的介绍
一种变压器铁芯接地电流无线监测系统的介绍发布时间：2021-01-18T13:31:48.987Z 来源：《中国电业》2020年27期作者：余超、梁健、王尤河、方奇、林道英、李晓骏[导读] 针对变压器铁芯接地电流的实时监测，并引入“物联网”概念，无线通信，变压器铁芯接地电流发生异常时实时告警。
余超、梁健、王尤河、方奇、林道英、李晓骏中国南方电网超高压输电公司广州局，广东，广州，510405摘要：针对变压器铁芯接地电流的实时监测，并引入“物联网”概念，无线通信，变压器铁芯接地电流发生异常时实时告警。
关键词：变压器铁芯接地电流告警 0 引言变压器的绕组和铁芯是传递、变换电磁能量的主要部件，保证它们的安全是变压器可靠运行的关键。
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，变压器铁芯需要有一点接地，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国标规定该电流不能超过100mA。
因此，准确、及时诊断变压器铁芯接地故障，并采取积极措施，这对系统的安全稳定运行意义重大[1]。
根据上述原理，应用监测铁心接地线中电流的方法设计了一套变压器铁芯接地电流无线监测系统。
1 变压器铁芯接地电流无线监测系统结构及逻辑漏电流云监测系统由钳形电流互感器、电流表、DTU透传系统、本地供电系统、机箱、云端系统组成，其中本地供电系统选用可充电时式蓄电池，一次充电可续航1年左右，电池体积较小、拆卸、搬运方便，充电器为220V常规插座；机箱起到整合、保护电流表、DTU透传系统、本地供电系统等作用，安装拆卸方便；云端系统提供了云平台供客户使用，用于实现点对点、一对多、多对多设备的组网通讯；在网页平台或手机端微信监控数据及报警信息；钳形电流互感器主要作用为将测试得到电流信号传输给本地标准毫安表、DTU透传系统；标准毫安表用于本地测量得到的实际电流值与云端系统中显示的数据比对校正、纠偏。
2、报警功能触发器提供监控数据的报警功能。
变压器铁芯接地电流在线监测系统的研制
变压器铁芯接地电流在线监测系统的研制发表时间：2019-01-04T14:46:02.143Z 来源：《科技研究》2018年10期作者：金海俊解延毅[导读] 变压器正常运行时，其铁芯应有且仅有一点可靠接地，以避免铁芯因悬浮电位放电。
（云南电网有限责任公司红河供电局云南红河 661100）摘要：变压器正常运行时，其铁芯应有且仅有一点可靠接地，以避免铁芯因悬浮电位放电。
通过对变压器铁芯接地电流不间断检测，间接的对变压器铁芯的运行状况进行反映，能及时发现变压器铁芯接地不良或多点接地的情况；故障时，运行中的变压器铁芯接地电流过大，监测系统可以自动通过短信及时告知值班人员，由值班人员进行现场检查，保证变压器铁芯接地电流过大时的处理时效性。
关键词：变压器；接地电流；铁芯引言变压器正常运行时，其铁芯应有且仅有一点可靠接地，以避免铁芯因悬浮电位放电。
当变压器发生铁芯两点或两点以上同时接地时，铁芯与大地之间将形成电流回路而产生涡流，铁芯接地电流将增大到几安培甚至数十安培，导致铁芯局部过热，铁芯过热又会使绝缘油分解而产生一些特定的故障气体，严重时烧毁铁芯，造成瓦斯保护动作，甚至损坏变压器。
目前铁芯多点接地故障检测主要使用钳形电流表进行铁芯接地电流检测，按照规定运行中的变压器铁芯接地电流不能大于0.1A[1]，而变压器铁芯接地电流的检测周期为每年进行一次。
该方法最大的缺点是发现故障不及时，存在故障进一步发展、扩大的风险。
若在检测空白期内发生故障，将无法及时检测，有可能造成故障扩大。
1 变压器铁芯接地电流在线监测的原理若要实现变压器铁芯接地电流的在线监测，首先应确保采集到的信号具有较高的真实性，并且采集器的安装不能对运行的变压器产生任何影响。
而变压器在正常运行时，其铁芯接地电流较小，当发生故障时，接地电流可能变化至数十倍甚至上百倍[2]，因此需要采集器既要满足较高精度，又要具有较宽量程。
为了实现在线实时监测，就必须对采集的信号进行传输，大部分变压器本身运行在室外，其运行环境复杂，因此必须要保证信号传输的可靠性。
变压器铁芯接地电流监测系统
变压器铁芯接地电流监测系统摘要：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。
本文设计了多通道、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本问题，用线性光耦实现了系统的抗干扰设计，实验结果表明本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闸，甚至损坏变压器，造成主变重大事故。
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具有重要意义。
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，同时采用开启式、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时还减少了系统安装的难度。
基于互联网思维的变压器铁芯接地电流在线监测系统应用
基于互联网思维的变压器铁芯接地电流在线监测系统应用摘要：介绍了一种基于互联网思维的变压器铁芯接地电流在线监测系统。
该系统能够实现对变压器铁芯接地电流的实时监控；支持就地显示、数据存储、报警节点输出；支持数据无线传输、数据上传云服务器、历史数据查看、电流曲线等；支持手机APP查看；关键词：互联网；变压器；铁芯接地电流；在线监测引言电力变压器是电力系统中最重要的电气设备，运行中一旦出现故障，将会对电力系统造成严重的后果。
电力变压器正常运行时，铁芯及夹件必须有一点可靠接地。
若没有接地，则铁芯及夹件对地的悬浮电压，会造成铁芯及夹件对地断续性击穿放电，铁芯及夹件一点接地后消除了形成铁芯悬浮电位的可能。
但当铁芯及夹件出现两点以上接地时，铁芯及夹件间的不均匀电位就会在接地点之间形成环流，并造成铁芯及夹件多点接地发热故障。
变压器的铁芯接地故障会造成铁芯局部过热，严重时，铁芯局部温升增加，轻瓦斯动作，甚至将会造成重瓦斯动作而跳闸的事故。
烧熔的局部铁芯形成铁芯片间的短路故障，使铁损变大，严重影响变压器的性能和正常工作，以至必须更换铁芯硅钢片加以修复。
目前判断变压器铁芯是否存在多点接地主要有三种方法：(1)钳形电流表定期监测铁芯接地电流的电气法；(2) 测量铁芯对地绝缘电阻法；(3) 监测变压器绝缘油特征气体的气相色谱分析；以上方法存在的不足是不能及时发现铁芯多点接地故障，一旦发生故障，也不能及时采取相应措施。
因此，对变压器铁芯接地电流的实时在线监测是十分必要的。
最近几年，物联网，大数据，云平台的概念被频繁的提及，智能家居、智慧交通、智能物流，还有近几年比较火的共享单车等等、物联网的思维对我们今后的生活起着很重要的作用，将变电站设备联网也正是体现的这种趋势！1 系统设计原理变压器铁芯多点接地时的电流会远大于单点接地的电流，正常情况下，变压器铁芯接地电流在10mA以内，根据《QDGW1894-2013变压器铁芯接地电流在线监测装置技术规范》，变压器铁芯接地电流不应超过0.1A。
变压器铁芯多点接地故障在线监测系统的研究
变压器铁芯多点接地故障在线监测系统的研究摘要：电力变压器是电能传递的关键设备，作为互联不同电压等级的电网枢纽，它的工作状态直接关系着电力系统的安全与可靠。
而变压器铁芯及其夹件多点接地是近年来变压器事故多发原因之一，且由此导致的损失也比较严重，所以及时发现这类变压器绝缘故障对电网至关重要。
为了解决变电站变压器铁芯多点接地故障检测困难的问题，本文开发了一种用于检测变压器铁芯多点接地故障的电路，在最低限度地改变变压器运行接线方式下，作为离线设备检测分析变压器套管引出接地线电流信号，检测变压器是否发生多点接地故障。
关键词：变压器铁芯；多点接地；监测系统；电路设计0 引言电力变压器是电能传递的关键设备，担负着功率交换和互联多个电压等级电网的枢纽作用，它的工作状态直接关系着电力系统的安全与可靠。
变压器作为电网的“心脏”，一旦发生故障导致停电将造成巨大的经济损失和社会影响，它的正常工作是确保电力系统优质、经济运行的保障。
所以及时发现电力变压器的故障前兆并采取相应检修措施，降低应事故造成的各类损失对电网至关重要，这不仅关系到企业的经济效益，也关系到其社会综合效益[1]。
铁芯多点接地，是近年来变压器事故多发原因之一。
变压器正常运行时，铁芯、夹件接地电流为毫安级，当铁芯、夹件发生多点接地故障时，铁芯、夹件接地电流会明显增加。
根据实际运行数据表明，在正常情况下，变压器的铁芯、夹件接地电流只有几毫安～几十毫安，按照规程要求，当铁芯、夹件接地电流达到100毫安的时候，就必须采取相应措施进行处理。
目前，现场人员惯用的检测手段是采用钳形电流表测铁芯外引接地套管的接地下引线电流，这种方法易受强电磁环境干扰，会出现同一测量点几次测量值差别迥异的情况，而且不能保证在第一时间发现铁芯两点接地，检测精度和时效性都存在一定的问题；而且浪费人力物力，对于某些无人值班的变电站做不到实时的测量，存在安全隐患。
从而不能对变压器工作接地电流状况做出全面、精确的判断。
变压器铁芯接地电流监测系统及方法探究
变压器铁芯接地电流监测系统及方法探究发布时间：2023-07-11T04:51:39.897Z 来源：《科技潮》2023年12期作者：马学林李家保张岩李东波李鹏杰肖佳[导读] 变压器处于正常运行状态时，其铁芯为一点接地，不允许铁芯存在多点接地的情况出现。
云南电网有限责任公司红河供电局云南省红河州蒙自市银河路南延段 661100摘要：电力系统数字化转型的持续推进，为解决传统运维模式难以克服的远程测量、数据传输等问题提供了新的方法。
本文对变压器铁芯接地电流远程监测适用的系统和方法进行探究，实现在线监测变压器铁芯接地电流，实时掌握变电器运行工况，保障其运行安全。
关键词：变压器铁芯；接地电流；监测1 前言变压器处于正常运行状态时，其铁芯为一点接地，不允许铁芯存在多点接地的情况出现。
变压器在正常运行时，其绕组周围存在着交变的磁场，各绕组之间、绕组与铁芯之间存在电容耦合作用，使铁芯对地产生悬浮电位，构成电位差，可能导致绝缘击穿、产生长期持续的火花放电，对变压器的安全稳定运行带来巨大隐患。
为了消除这种现象，变压器铁芯设置为一点接地，使铁芯与外壳可靠一点接地连接，实现铁芯与变压器外壳等电位，消除悬浮电位放电。
但当铁芯有两点或多点接地时，接地点就会出现闭合电流回路，形成内部环流，这一现象将导致变压器铁芯、绕组等出现局部过热，导致变压器油分解、绝缘性能下降，危及变压器安全运行。
变压器铁芯及夹件接地电流正常是毫安级的，通常为小于100mA，当发生铁芯有两点或多点接地时故障时，可能会增大至几安或数十安培级别。
测量铁芯及夹件接地电流可以辅助分析变压器铁芯是否存在两点或多点接地故障，因此，定期测量变压器铁芯接地电流成为变电运维一项重要工作。
2 研究背景智能化、数字化变电站的持续发展，多种类型、多种模型的数字化设备在电力系统得以推广使用，进一步提高现场工作的效率、安全性和智能化水平。
目前变压器铁芯接地电流的检测通常是通过采用人工定期测量的方式开展，然而这种方式受作业人员技术技能水平、测量仪器精度与性能、作业人员检测方法等因素的影响，往往导致测量结果不准确，难以支撑准确、实时分析变压器运行工况的需求。
变压器铁芯接地电流在线监测系统解决多点接地故障
变压器铁芯接地电流在线监测系统解决多点接地故障变压器的绕组和铁芯是传递、变换电磁能量的主要部件，保证它们的安全是变压器可靠运行的关键。
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,变压器铁芯需要有一点接地,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，当变压器发生铁芯多点接地故障时，会产生涡流，其铁芯接地电流将增大到几安培甚至几十安培，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闸，甚至损坏变压器，造成主变重大事故。
通过测量变压器铁芯接地电流可直接反映出变压器的故障状态——是否存在铁芯多点接地。
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具有重要意义。
一、变压器铁芯正确接地方式 在变压器正常运行中，带电的绕组及引线与油箱间构成的电场为不均匀电场，铁芯和其他金属构件就处于该电场中。
高压绕组与低压绕组之间、低压绕组与铁芯之间、铁芯与大地(变压器油箱)之间都存在着寄生电容，带电绕组将过寄生电容的耦合作用使铁芯对地产生一定的电位，通常称为悬浮电位。
由于铁芯及其他金属构件所处的位置不同，具有悬浮电位也不同，当两点之间的电位差达到能够击穿其间的绝缘时，便产生火花放电。
这种放电是断续的，放电两点电位相同，但放电立刻停止，然后再产生电位差，再放电。
断续放电的结果使变压器油分解，长期下去，逐渐使变压器固体绝缘。
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JBTA变压器铁芯接地电流在线监测系统
(固定安装型)使用说明书
1 概述
变压器运行时，经常出现因铁芯绝缘不良造成的故障，铁芯绝缘不良或多点接地时，形成金属性短路接地，会产生较大的放电脉冲，可由高频信号局放监测发现。
有时也会出现不稳定短路接地，但绝缘两点接地故障时，便形成工频短路电流。
因此利用检测接地电流工频分量来判断铁芯绝缘是否正常相当有效。
注：DL/T 596-1996《电力设备预防性试验导则》中规定：铁芯绝缘正常时，接地电流不大于0.1A。
上述情况也可用在线监测铁芯接地电流量的方法，来判断其内部绝缘的劣化，可起到故障早期预报的作用。
JBTA变压器铁芯接地电流在线测量系统就是采用此原理，采用电测法，在不改变原设备接线的情况下，将信号取样点选择在变压器铁芯接地引出线处，使用特制的线圈制作的高灵敏度传感器。
直接测量，并显示变压器运行状态下，接地电流值。
该产品应用本公司专利技术：高压电流传感器专利号：ZL02224998.2
2 主要技术指标
2.1 测量内容：运行变压器铁芯或夹件接地电流值（A）。
2.2 仪器组成：信号采集器、智能集中器（铁芯和夹件采集数据显示，
历史数据查询、通讯（RS232）数据上传、光示信号节点控制）。
2.3 测量范围：0～1.999A、精度1级。
2.4 使用条件①户内、户外、在线测量
②环境温度-20～60℃
③环境湿度< 80%
2.5 测量传感器内窗：700×15
2.6 稳定工作时间3分钟
2.7 工作电源：220V AC；50Hz；功耗：10W
2.8 外型：见机箱图；重量1.9 Kg ；
2.9 安装：见安装图
3 箱内面板布置说明：
（1）RS232插座。
（2）电源开关。
（3）液晶显示。
（4）触摸键盘。
4
以上接线端子定义见7.2集中器接线说明：
主视图
箱体内面板
5 采集器机箱外形图
互感器箱体俯视图
6 安装说明
6.1采集器安装：
6.1.1打开互感器另外半只，穿铁芯接地线或夹件接地线，用螺栓将
所带附件固定在机箱互感器安装架上。
6.1.2 箱体固定：在主变上增加支持件与箱体安装孔用M6螺栓连接。
6.2 集中器安装：
6.2.1在主变上增加支持件与箱体安装孔连接
7 接线说明：
7.1采集器接线：
打开前盖板，①将集中器上的（+5V、地）与采集器的电源接线柱上（+5V、地）连接，锁紧过线的防水头。
②将采集器输出信号接入集中器端子（J1、J2为铁芯信号，J3、J4为夹件信号），锁紧过线的防水头。
均匀的固定面板螺钉，压紧防水胶条
7.2集中器接线：
各端子定义说明：
①L、N、G市电接线端子；②J1、J2、+5V、地，接采集器1（测铁芯地线电流）；③J3、J4、+5V、地，接采集器2（测夹件地线电流）；
④J5、J6接主控屏光示回路（220V常开触点）；⑤T+、T-、R+、R-接
主控室计算机串口（通讯保护、1km内计算机点对点串口通讯）。
注1：若主变只引出铁芯地线，按②接。
注2：④、⑤可选用或不用。
8 集中器显示界面操作说明：
8.1显示界面操作：按电源开关，屏幕显示如下菜单
初始化30秒后自动进入采集界面，30秒刷屏一次
按确认键
输入密码（123456）按确认进入设置1：变电站设置
按确认
设置完后按确认返回设置1
按UP DOWN进入设置2：报警值设置
按ESC返回进入设置3：数据查询（近期I1或I2大于0.1A的50条记录）
按确认
按UP DOWN进行数据查询，删除，ESC返回进入设置4：密码修改
按确认
按ESC返回进入设置6：报警延迟
按确认
按ESC返回进入设置7：采集间隔
按确认
按ESC返回测量界面。