用于变压器状态监测数据采集系统

1.本发明属于变压器监测技术领域，尤其涉及用于变压器状态监测数据采集系统。


背景技术：

2.变压器是电力系统中的关键设备之一，其运行状态直接关系到整个电力系统的安全稳定运行，对变压器进行状态监测，可以实时掌握变压器的运行状态，及时地进行故障预警，防范于未然。
3.现有技术通常安装各种传感器，例如uhf传感器、ae传感器、电流传感器、震动传感器、红外测温传感器等在线检测，传送到监测主机，对数据处理后通过光纤或无线远传至监测服务器，监测服务器采用监测诊断软件进行分析显示，及时给出预警、告警信息，在故障发生前消除缺陷，提高变压器运行的可靠性，变压器在局部放电、过热时，会产生电磁波、超声波干扰信号，并会产生发热、泄露电流，影响传感器检测精度，特别是在20％额定电流以下，尤其影响电流传感器检测电流的精度。


技术实现要素：

4.针对上述情况，为克服现有技术之缺陷，本发明提供用于变压器状态监测数据采集系统，有效的解决了现有电流传感器受干扰、发热、震动、泄露电流的影响，检测电流有误差的问题。
5.其技术方案是，包括电流传感器、监测主机，所述电流传感器检测的变压器工作状态的工作电流、泄露电流，传输到监测主机完成信号监测，监测主机并通过网络数据通讯到监测服务器完成信号的管理、分析，还包括电磁场抑制电路、温补放大电路、噪声抵消电路，所述电磁场抑制电路采用选频接收电流传感器检测的变压器工作状态的泄露电流信号，经瞬态抑制、差分滤波后，由采样电阻转换为电压信号输出，采用对称电阻将电流传感器检测的变压器工作状态的工作电流信号转换为电压信号，经共模电容、差模电容一级滤波，再经差分滤波器二级滤波后输出；所述温补放大电路采用陷波放大器对采样电阻转换后的电压信号进行放大，对电磁场频率信号进行陷波，并采用检测的电流传感器工作时温度信号调节陷波放大器输入电压信号的幅度，采用带选频网络的放大器对二级滤波后信号进行放大，并采用检测的电流传感器工作时温度信号调节放大器放大的幅度；所述噪声抵消电路通过对称的第一差分放大器对陷波放大器输出信号、放大器放大信号进行差分消噪计算，第一差分放大器输出信号作为变压器实际运行额定信号输出到监测主机，采用第二差分放大器对第一差分放大器输出信号和带选频网络放大器反向后信号进行差分计算，第二差分放大器输出信号作为变压器泄露电流信号经移相后输出到监测主机。
6.本发明的有益效果：采用选频网络选频接收电流传感器检测的变压器工作状态的泄露电流信号，经瞬态抑制干扰、差模抗干扰 差模滤波后，由采样电阻r3、电阻r4转换为电
压信号输出到陷波放大器，对电磁场频率信号进行陷波，并采用检测的电流传感器工作时温度信号调节陷波放大器输入电压信号的幅度，具体利用单结管发射极与第一基极间阻值发射极与第一基极间电压控制、单结管基极间电阻数值随温度上升增大的特性，调节运算放大器ar1同相输入端输入电压信号的幅度，以此进行温度补偿，补偿电流传感器因温度造成的检测误差，采用对称电阻将电流传感器采集的变压器工作状态的工作电流信号转换为电压信号，经共模电容、差模电容一级滤波，再经差分滤波器二级滤波后输出到带选频网络的放大器，对二级滤波后信号进行放大，并采用检测的电流传感器工作时温度信号调节放大器放大的幅度，利用单结管发射极与第一基极间阻值发射极与第一基极间电压控制、单结管基极间电阻数值随温度上升增大的特性，将单结管的第一基极、第二基极与运算放大器ar7的反馈电阻r19并联，调节放大器放大的幅度，以此进行温度补偿，减小温度造成的误差；通过对称的第一差分放大器对陷波放大器输出信号、放大器放大信号进行差分消噪计算，第一差分放大器输出信号作为变压器实际运行额定信号输出到监测主机，以此通过将泄露电流进行差分消噪、补偿，能有效的降低检测误差，采用第二差分放大器对第一差分放大器输出信号和反向后的带选频网络放大器信号进行差分计算，作为变压器泄露电流信号经移相后输出到监测主机，移相由电磁频率信号控制、调节电位器rw2的阻值来实现，可调节信号的相位，避免输出到监测主机过程中收到谐频干扰，以此通过第二差分放大器将实际运行额定信号与运算放大器反向后的工作电流信号差分得出泄露电流，能进一步去噪，并能减小泄露电流小电流传感器测量误差大的问题。
附图说明
7.图1是本发明电路原理图。
具体实施方式
8.以下将结合附图对本发明各实施例的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。
9.以下结合说明书附图1，对本发明的具体实施方式做进一步详细说明。
10.用于变压器状态监测数据采集系统，包括电流传感器、监测主机，所述电流传感器检测的变压器工作状态的工作电流、泄露电流，传输到监测主机完成信号监测，监测主机并通过网络数据通讯到监测服务器完成信号的管理、分析，还包括电磁场抑制电路、温补放大电路、噪声抵消电路，所述电磁场抑制电路采用串联的电阻r1、电容c1和并联的电阻r2、电容c2组成的选频网络选频接收电流传感器检测的变压器工作状态的泄露电流信号，经瞬态抑制二极管ts1瞬态抑制干扰，电容c2、电感l1、电感l2、电容c3差分滤波后，具体的，由电容c2和电感l1串联组成的回路并联电感l2和电容c3串联组成的回路构成差模抗干扰回路，提高信号的差模抗干扰能力，电容c2、电容c3构成差模滤波回路，滤去差模干扰，由采样电阻r3、电阻r4转换为电压信号输出，其中电阻r3串联二极管d1，并联瞬态抑制二极管ts2，用以过压保护、抑制干扰，采用对称电阻r16、电阻r17将电流传感器采集的变压器工作状态的工作电流信号转换为电压信号，经共模电容c9和c11、差模电容c10和c12一级滤波，再经电容c12、电容c13、电感l3a、电感l3b差分滤波器二级滤波后输出；
所述温补放大电路采用陷波放大器对采样电阻转换后的电压信号进行放大输出，对电磁场频率信号进行陷波，由电磁频率信号控制调节电位器rw1的阻值，可调节陷波的中心频率，并采用检测的电流传感器工作时温度信号调节陷波放大器输入电压信号的幅度，具体的，温度信号经二极管d4单向导电、电解电容e1反向充电后与-3v耦合加到单结管t1的发射极，利用单结管发射极与第一基极间阻值发射极与第一基极间电压控制、单结管基极间电阻数值随温度上升增大的特性，调节运算放大器ar1同相输入端输入电压信号的幅度，以此进行温度补偿，补偿电流传感器因温度造成的检测误差，采用组成的带选频网络的放大器对二级滤波后信号进行放大，并采用检测的电流传感器工作时温度信号调节放大器放大的幅度，利用单结管发射极与第一基极间阻值发射极与第一基极间电压控制、单结管基极间电阻数值随温度上升增大的特性，将单结管的第一基极、第二基极与运算放大器ar7的反馈电阻r19并联，调节放大器放大的幅度，以此进行温度补偿，减小温度造成的误差；所述噪声抵消电路通过对称的第一差分放大器对陷波放大器输出信号、放大器放大信号进行差分消噪计算，第一差分放大器输出信号作为变压器实际运行额定信号输出到监测主机，以此通过将泄露电流进行差分消噪、补偿，能有效的降低检测误差，采用第二差分放大器对第一差分放大器输出信号和反向后的带选频网络的放大器信号进行差分计算，作为变压器泄露电流信号经移相后输出到监测主机，移相由电磁频率信号控制、调节电位器rw2的阻值来实现，可调节信号的相位，避免输出到监测主机过程中收到谐频干扰，以此通过第二差分放大器将实际运行额定信号与运算放大器反向后的工作电流信号差分得出泄露电流，能进一步去噪，并能减小泄露电流小电流传感器测量误差大的问题。
11.在上述技术方案中，所述电磁场抑制电路采用串联的电阻r1、电容c1和并联的电阻r2、电容c2组成的选频网络选频接收电流传感器检测的变压器工作状态的泄露电流信号，经瞬态抑制二极管ts1瞬态抑制干扰，电容c2、电感l1、电感l2、电容c3差分滤波后，具体的，由电容c2和电感l1串联组成的回路并联电感l2和电容c3串联组成的回路构成差模抗干扰回路，提高信号的差模抗干扰能力，电容c2、电容c3构成差模滤波回路，滤去差模干扰，由采样电阻r3、电阻r4转换为电压信号输出，其中电阻r3串联二极管d1，并联瞬态抑制二极管ts2，用以过压保护、抑制干扰，采用对称电阻r16、电阻r17将电流传感器采集的变压器工作状态的工作电流信号转换为电压信号，经共模电容c9和c11、差模电容c10和c12一级滤波，再经电容c12、电容c13、电感l3a、电感l3b差分滤波器二级滤波后输出，具体的，由电容c12和电感l3a串联组成的回路并联电感l3b和电容c13串联组成的回路构成差模抗干扰回路，提高信号的差模抗干扰能力，电容c12、电容c13构成差模滤波回路，滤去差模干扰，以此抑制、滤除电磁波、超声波干扰信号，包括电阻r1、电阻r16、电阻r17，电阻r1的一端连接电流互感器检测的泄露电流信号的一端，电阻r1的另一端连接电容c1的一端，电容c1的另一端分别连接电阻r2的一端、电容c2的一端、瞬态抑制二极管ts1的上端、电感l1的一端，电阻r2的另一端、电容c2的另一端、瞬态抑制二极管ts1的下端、电感l2的一端连接电流互感器检测的泄露电流信号的另一端，电感l1的另一端分别连接电容c3的一端、电阻r3的一端、瞬态抑制二极管ts2的左端，电阻r3的另一端连接二极管d1的正极，瞬态抑制二极管ts2的右端和二极管d1的负极连接运算放大器ar1的同相输入端，电阻r4的另一端连接运算放大器ar1的反相输入端，电阻r16的一端、电阻r17的一端连接电流互感器检测的工作电流信号的两端，电阻r16的另一端分别连接接地电容c9的一端、电容c10的一端、电容c12的一端、电感
l3a的一端，电阻r17的另一端分别连接接地电容c11的一端、电容c10的另一端、电容c12的另一端、电感l3b的一端，电感l3a的另一端分别连接电容c13的一端、电阻r18的一端，电感l3b的另一端分别连接电容c13的另一端、运算放大器ar7的反相输入端。
12.在上述技术方案中，所述温补放大电路采用运算放大器ar1、电阻r5-电阻r7、电容c4-电容c6、电位器rw1组成的陷波放大器对采样电阻转换后的电压信号进行放大输出，对电磁场频率信号进行陷波，其中，电阻r6、电阻r7、电容c6并联电容c4、电容c5、电位器rw1构成陷波网络，由电磁频率信号控制调节电位器rw1的阻值（电磁频率信号可由电磁信号频谱分析仪给出，此为现有技术，在此不再详述），可调节陷波的中心频率，并采用检测的电流传感器工作时温度信号（可采用温度传感器、热敏电阻检测给出）调节陷波放大器输入电压信号的幅度，具体的。温度信号经二极管d4单向导电、电解电容e1反向充电后与-3v耦合加到单结管t1的发射极，利用单结管发射极与第一基极间阻值发射极与第一基极间电压控制、单结管基极间电阻数值随温度上升增大的特性，调节运算放大器ar1同相输入端输入电压信号的幅度，以此进行温度补偿，补偿电流传感器因温度造成的检测误差，采用运算放大器ar7、电阻r18-电阻r20、电阻r21、电容c14-电容c15、单结管t2组成的带选频网络的放大器对二级滤波后信号进行放大，其中电阻r19、电容c4、电阻r22、电容c5组成选频网络，并采用检测的电流传感器工作时温度信号调节放大器放大的幅度，具体的，温度信号经二极管d4单向导电、电解电容e1反向充电后与-3v耦合加到单结管t2的发射极，利用单结管发射极与第一基极间阻值发射极与第一基极间电压控制、单结管基极间电阻数值随温度上升增大的特性，将单结管的第一基极、第二基极与运算放大器ar7的反馈电阻r19并联，调节放大器放大的幅度，以此进行温度补偿，减小温度造成的误差，包括运算放大器ar1、运算放大器ar7，运算放大器ar1的同相输入端分别连接二极管d2的负极、二极管d3的正极、二极管d1的负极、电阻r7的一端、电容c4的一端、单结管t1的第二基极，单结管t1的第二基极连接地，单结管t1发射极、单结管t2的发射极分别连接电阻r21的一端、接地电解电容e1的负极、二极管d4的负极，二极管d4的正极连接检测的温度信号，电阻r21的另一端连接电源-3v，运算放大器ar1的反相输入端分别连接电阻r4的另一端、二极管d2的正极、二极管d3的负极、接地电阻r5的一端，电阻r7的另一端分别连接电阻r6的一端、接地电容c6的一端，电容c4的另一端分别连接电容c5的一端、电位器rw1的上端，电位器rw1的下端连接地，电位器rw1的可调端连接转换为电压信号的电磁频率信号，运算放大器ar1的输出端分别连接电阻r6的另一端、电容c5的另一端、电阻r8的一端，运算放大器ar7的同相输入端分别连接电阻r18的另一端、电阻r19的一端、单结管t2的第一基极，单结管t2的第二基极分别连接电阻r19的另一端、运算放大器ar7的输出端、电容c14的一端、二极管d5的正极，二极管d5的负极分别连接电容c14的另一端、接地电阻r22的一端、接地电容c15的一端、电阻r20的一端，电阻r20的另一端分别连接接地电容c16的一端、电阻r9的一端。
13.在上述技术方案中，所述噪声抵消电路通过运算放大器ar2-运算放大器ar4、电阻r8-电阻r11、电容c7、电容c17-电容c19组成的对称的第一差分放大器对陷波放大器输出信号、放大器放大信号进行差分消噪计算，第一差分放大器输出信号作为变压器实际运行额定信号输出到监测主机，以此通过将泄露电流进行差分消噪、补偿，能有效的降低检测误差，采用运算放大器ar5、电阻r13-电阻r15组成的第二差分放大器对第一差分放大器输出信号和带选频网络放大器反向后信号进行差分计算，作为变压器泄露电流信号经移相后输
出到监测主机，第二差分放大器输出信号经电位器rw2、电容c8、运算放大器ar6组成的移相器移相，移相由电磁频率信号控制、调节电位器rw2的阻值来实现（电磁频率信号可由电磁信号频谱分析仪给出，此为现有技术，在此不再详述），可调节信号的相位，避免输出到监测主机过程中收到谐频干扰，以此通过第二差分放大器将实际运行额定信号与运算放大器反向后的工作电流信号差分得出泄露电流，能进一步去噪，并能减小泄露电流小电流传感器测量误差大的问题，包括运算放大器ar2、运算放大器ar3，运算放大器ar2同相输入端分别连接电阻r8的另一端、电容c7的一端，运算放大器ar2的反相输入端和输出端连接电容c17的一端，电容c17的另一端连接电阻r10的一端，电阻r10的另一端分别连接电容c19的一端、电阻r11的一端、运算放大器ar4的同相输入端，运算放大器ar3反相输入端分别连接电阻r9的另一端、电容c7的另一端，运算放大器ar3的同相输入端和输出端连接电容c18的一端，电容c18的另一端连接电阻r12的一端，电阻r12的另一端分别连接电容c19的另一端、运算放大器ar4的反相输入端，运算放大器ar4的输出端和电阻r11的另一端连接到监测主机，运算放大器ar4的输出端还连接二极管d6的负极、二极管d7的正极、电阻r15的一端、运算放大器ar5的同相输入端，运算放大器ar5的反相输入端分别连接二极管d6的正极、二极管d7的负极、接地电阻r14的一端、电阻r13的一端，电阻r13的另一端连接电阻r12的另一端，运算放大器ar5的输出端分别连接电阻r15的另一端、电位器rw2的左端，电位器rw2的右端分别连接接地电容c8的一端、运算放大器ar6的同相输入端，运算放大器ar6的输出端和反相输入端连接到监测主机，电位器rw2的可调端连接转换为电压信号的电磁频率信号。