一、 監測變壓器直流偏磁現象的目的及意義

1.1變壓器直流偏磁產生的機理

直流偏磁現象是指在變壓器的繞組中出現了直流電流分量，從而使變壓器磁通曲線發生了偏移，使變壓器處于非正常工作狀態。直流偏磁現象將會給變壓器及電力系統帶來諸多不利因素。

引起直流偏磁現象的原因有兩種，一種是在高壓直流輸電系統中，當采用單極大地回線運行方式或雙極不對稱運行方式時，大地中回流的直流電流就會流入到中性點接地的變壓器繞組；第二種是由于地磁場與太陽等離子風的動態變化相互作用，產生地磁風暴，使地磁場發生變化，這種變化在地球表面產生了電位梯度。就會有低頻感應電流流入到變壓器繞組中，由于器頻率非常低，可近視認為是直流電流。

1.2直流偏磁對變壓器及電力系統產生的危害

直流偏磁下使變壓器的工作點發生偏移，鐵芯迅速進入飽和狀態，嚴重影響其正常工作，產生許多不良后果，如勵磁電流幅值明顯怎大，波形發生嚴重的崎變；諧波含量怎大，變壓器鐵芯噪聲增大，震動加??；變壓器漏磁增加，損耗和溫升增大，從而引起金屬結構件局部過熱。直流偏磁現象直接危害到變壓器及電力系統的安全運行。嚴重時可能造成變壓器損壞及保護誤動。變壓器中性點直流電流測量裝置通過測量變壓器中性點直流電流的大小及方向，為運行人員掌握變壓器直流偏磁狀況及采取相應措施提供了重要依據。因此直流偏磁現象倍受關注。

1.3變壓器直流偏磁在線監測的目的

直流偏磁現象是種極其復雜的現象，要限制直流偏磁現象的產生，近年來在個別地區試驗性實施了限制直流偏磁現象的措施方法（如：反響注入電流法；串聯電容法；串聯電阻法；），但到目前為止還沒有一種措施或方法。實踐經驗是要對所監測的變壓器進行在線監測，根據實際積累下的測試數據，分析判斷出直流偏磁現象對所檢測變壓器的危害性，是否需要實施限制措施或實施那種抑制方法才有效。為此我們研發出的《CD5030型變壓器直流偏磁在線監測系統》是為后續直流偏磁相關治理工作提供實測數據，分析、評估直流偏磁現象對監所測變壓器及電力系統的風險，從而達到防患于未然的目的，可起到故障早期預報的作用。廣泛應用于發電廠、變電站作為變壓器、電抗器等變電站電氣設備的在線監測。

1.4相關標準依據

Q/GDW169-2008《油浸試變壓器（電抗器）狀態評價導則》中“A.1變壓器（電抗器）本體狀態量評價標準”第31項“變壓器中性點直流電流測試，中性點直流電流須小于3A”。

二、 系統監測功能及特點

Ø  該在線監測系統能自動對流經變壓器中性點的直流電流進行在線監測并對監測數據進行存儲、統計、分析。依據監測數據自動繪制數據曲線的，并具有依據的時間區間查詢歷史曲線記錄的功能。報表打印功能可以實時打印各電流數據，日報表功能為每天的顯示電流數據存一個報表。系統具備當前報警狀態與歷史報警狀態的顯示功能，分別顯示當前的報警情況，歷史的報警情況。

Ø  監測系統分站端、地區監測中心、省監測中心三層結構

   (1)站端：指安裝在變電站內的測量裝置。為便于運行人員監視，在變電站控制室監控畫面上可顯示變壓器中性點直流電流實時監測數據，并具有越限報警功能。

   (2)地區監測中心：指地區供電局對所轄站端上傳變壓器中性點直流電流監測數據進行監視、存儲、統計、分析的平臺。

   (3)省監測中心：指公司對所轄站端上傳變壓器中性點直流電流監測數據進行監視、存儲、統計、分析的平臺。

Ø  在不改變原來變壓器中性點接地系統任何結構條件下，可在變壓器帶電運行狀態下安裝直流偏磁傳感器。

Ø  直流偏磁傳感器采用開環式鐵磁回路及霍爾磁平衡式工作原理設計，不僅能夠滿足m*電流信號的采集，而且具有很強的抗*力。電流測量范圍可以根據被監測對象確定。

Ø  智能采集裝置具有現場數字顯示功能、現場超設定電流值報警功能，方便現場xun視人員觀察。

Ø  后臺軟件可以由用戶靈活設置直流的報警值。被監測電流值超設定值時變電站的集控中心監控電腦系統界面變色警示報警。

Ø  省/地區監測中心后臺應具有對時間區間內變壓器中性點直流電流越限持續時間及越限次數進行統計的功能。

Ø  后臺軟件應能對所轄站端變壓器中性點直流電流監測數據進行采集存儲，數據采集存儲間隔可隨意設置，快采集時間5秒/次，數據存儲時間隨中控機硬盤大小不受限制。

Ø  后臺應具有依據監測數據自動繪制數據曲線的功能，并具有依據的時間區間查詢歷史曲線記錄的功能。

Ø  軟件設計采用方便靈活的電力版組態軟件，使軟件具有非常強大的功能。

 

 

三、 系統方案介紹

⑴ 在線監測系統組成；本系統由以下三項組成

    變壓器中性點直流電流在線監測系統（標配）；

    變壓器鐵芯震動在線監測系統（選配）；

    變壓器噪聲在線監測系統（選配）；

⑵ 前端數據采集單元分別為：直流偏磁數據采集單元（數據采集裝置1），振動數據采集單元（數據采集裝置2）和噪聲數據采集單元（數據采集裝置1）。數據采集裝置具有數據就地采集顯示和遠程傳輸通訊功能。

⑶系統工作流程：傳感器將變壓器中性點采集到的直流偏磁模擬數據（或變壓器振動數據、變壓器噪聲數據）傳輸給智能采集器，智能采集器將模擬數據轉化為數字信號，經數據處理后實現實時就地監測并顯示，同時還能通過串口RS-485將數據傳送到監控室實現集中監測并顯示。

⑷監測軟件工作流程：實時監測、數據存儲、數據查詢、數據分析、數據自動生成檢測報告等功能，監測軟件還具有超過警戒線預先設定功能，當測量值超出預先設定警戒值的界限值時，監測軟件界面會自動提示（警示）。

 

 

四、主要技術指標

4.1 直流偏磁采集裝置技術參數

4.1.1測量范圍：DC：±30A(量程可以擴展)；

4.1.2準確度：1級；

4.1.3 絕緣耐壓：AC3KV/50Hz/1min

4.1.4 測量頻帶：任意波形

4.1.4使用條件：戶外、在線測量 

4.1.5測量位置：變壓器繞組中心端接地線上。

4.1.6通訊方式：智能集中器與監測主站通訊采用RS485。

4.1.7工作電源：220V/AC

 

4.2 振動采集裝置技術參數

4.2.1  頻率響應： 5～ 1000 Hz

4.2.2  自振頻率：4.5Hz或10Hz

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

4.2.4  信號輸出：4～20mA（±0.05mA）

4.2.5  輸出阻抗：≤500Ω

4.2.6  工作電壓：DC24V±10%

4.2.7  接線方式：二線制

4.2.8  測量方向：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 噪聲采集裝置技術參數

4.3.1測量范圍：30～130dB(A)                 

4.3.2頻率范圍：20Hz～12.5kHz

4.3.3頻率計權：A（計權）     時間計權：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?。?00mmx104mmx50mm（帶戶外箱及探頭）

4.3.8工作溫度：-20℃～70℃                  

4.3.9相對濕度：10% ～ 90%

4.3.10氣    壓：65KPa ～ 108KPa     

4.3.11外形材質：鋁合金外殼，堅固防腐,防護等級為I P52