黄家宝、陈哲、陈世景、韩佳、韦龙海
广西电网有限责任公司河池供电局
摘要
针对组合式互感器绝缘缺陷监测存在盲区的现状，提出基于微型功能模块的多参数综合监测，通过脉冲耦合、非接触的探测思路，实现不改变电气回路阻抗，不影响计量回路可靠性的特点解决组合互感器绝缘监测的问题。
关键词：组合互感器 功能模块 脉冲耦合 非接触探测
1引言
组合式互感器运行过程中存在一些绝缘异常的监测盲区，比如内部绝缘缺陷放电，谐振性放电，铁芯及放电导致高温，匝间短路温升，连接螺栓松动导致的异响，在运行过程中热稳定性偏差导致的相位差不稳定，油浸式的互感器绝缘不良还可能产生气泡等，采用现有的负控终端的二次回路数据很难直接反映出组合式互感器的绝缘问题。
2技术现状
由于组合互感器部分运行在户外，如果需要获得绝缘状态，一般采用红外测温，或红外热成像技术进行。这些检测手段效率不高，需要人工携带装置前往，因而不具备实时监测能力，且红外测温并不能有效的发现早期绝缘缺陷。
针对绝缘缺陷的探测主要采取放电脉冲电流、放电声学噪声测量，该两种方式都有非接触的探测方案，但通常这些技术均用于110kV以上的电力设备，传感器体积功耗均偏大，并不适合组合式互感器，因此有必要针对组合式互感器设计有高度配套性的监测装置。
3 组合式互感器监测技术需求
组合式互感器整体体积不大，尤其是车载式互感器的安装运行环境狭窄，如果存在绝缘放电并不适合在安装较大体积的监测装置，在功耗方面也应尽可能考虑节能、低发热、高可靠性的技术方案。在功能方面应尽可能避免单一的诊断参数，并考虑性价比较高，有普及应用价值的技术。
4 微型多功能模块的架构设计讨论
微型多功能模块主要技术特点是：一个微处理器，多个传感器，多个采集端口，集成通信模块的一体化SOC片上集成方案。
目前多数的监测装置通信模块与微处理器分离，各自供电并采用通信线缆连接，增加了体积和重量，安装位置极为受限。综合以上因素，硬件设计应考虑的重点：
（1）基于内置ADC的低功耗微处理及数字传感器技术集成。目前大量的声学振动、温度都采用MEMS及微型半导体技术，体积优势明显，具备数字接口，可通过I2C或I2S总线与微处理器IO端口集成，可靠性高，校准工作量小或基本无需校准。
（2）基于微型开合钳的脉冲电流探测传感器与MCU内置ADC的连接。微型开合钳可采取5-10CM内径的高频磁芯缠绕线圈而成，输出端口可直接连接ADC或经信号调理模块和ADC相连。
（3）集成片上通信芯片，考虑到户外，手车式互感器应用环境，可集成无线模块，比如433M LORA模块，具有一定的墙壁或近距离金属穿透能力，同时考虑到不同的信号传输通道，可设计TTL RS232端口，方便转接光纤、4G/5G等网络。
（4）扩展模拟量端口。可预留1-3路模拟量ADC端口，可供参考交流电压、交流电流或其他参量的采集。
嵌入式程序的设计重点：
（1）从功耗方面。可设计具有高度可配置性的周期性采集数据，比如1分钟-10分钟采集一次数据并实现主动传输。其余时间处于自动休眠状态。
（2）从性能方面。为了对缺陷进行诊断，对脉冲电流应考虑本地波形采集、本地数值计算，获得谐波量或高频量的占比。通过高频量可直接判断是否存在脉冲放电现象。
5 安装应用考虑
以上的方案完整的利用了组合互感器可接入的电气参数和可探测的振动参数，通过一体化的设计，将除探测电流用的开合CT外的多个探测功能集成在一个壳体内，可实现紧凑型的设计，灵活安装在组合式互感器的壳体外部，或端子箱空隙处。为了提升后续扩展能力，设计信号调理和扩展ADC模数转换器，该通道可用于接入其他模拟量的测试，如参考二次回路的电压或电流信号，来自其他温度变送器的电信号等，有利于更加完整的实现监测和对比。
6 小结
本篇简要讨论了组合式互感器绝缘监测的必要性，针对组合互感器自身特点及安装运行环境的特殊性，提出多功能监测的重要价值。但考虑到低功耗、高可靠、体积等因素，提出基于一个内置ADC微型处理器实现多路传感器采集控制的SOC片上系统设计方案。针对硬件和嵌入式软件的设计要点、安装运行方式进行了粗略的探讨。本篇提出的组合式互感器具有较好的功能、性价比优势，具有较好的应用前景。
7 参考文献
1. 姜连海，10kV抗铁磁谐振组合式电压互感器研究，大连理工大学硕士论文
2 喻小婷 袁兆强 陈文婕 王海蓉 吴刚 ，10kV电压互感器铁磁谐振与消谐措研究，<<陕西电力>>，2011年2期