一、 监测变压器直流偏磁现象的目的及意义

1.1变压器直流偏磁产生的机理

直流偏磁现象是指在变压器的绕组中出现了直流电流分量，从而使变压器磁通曲线发生了偏移，使变压器处于非正常工作状态。直流偏磁现象将会给变压器及电力系统带来诸多不利因素。

引起直流偏磁现象的原因有两种，一种是在高压直流输电系统中，当采用单极大地回线运行方式或双极不对称运行方式时，大地中回流的直流电流就会流入到中性点接地的变压器绕组；第二种是由于地磁场与太阳等离子风的动态变化相互作用，产生地磁风暴，使地磁场发生变化，这种变化在地球表面产生了电位梯度。就会有低频感应电流流入到变压器绕组中，由于器频率非常低，可近视认为是直流电流。

1.2直流偏磁对变压器及电力系统产生的危害

直流偏磁下使变压器的工作点发生偏移，铁芯迅速进入饱和状态，严重影响其正常工作，产生许多不良后果，如励磁电流幅值明显怎大，波形发生严重的崎变；谐波含量怎大，变压器铁芯噪声增大，震动加剧；变压器漏磁增加，损耗和温升增大，从而引起金属结构件局部过热。直流偏磁现象直接危害到变压器及电力系统的安全运行。严重时可能造成变压器损坏及保护误动。变压器中性点直流电流测量装置通过测量变压器中性点直流电流的大小及方向，为运行人员掌握变压器直流偏磁状况及采取相应措施提供了重要依据。因此直流偏磁现象倍受关注。

1.3变压器直流偏磁在线监测的目的

直流偏磁现象是种极其复杂的现象，要限制直流偏磁现象的产生，近年来在个别地区试验性实施了限制直流偏磁现象的措施方法（如：反响注入电流法；串联电容法；串联电阻法；），但到目前为止还没有一种特效措施或特效方法。实践经验是要对所监测的变压器进行在线监测，根据实际积累下的测试数据，分析判断出直流偏磁现象对所检测变压器的危害性，是否需要实施限制措施或实施那种抑制方法才有效。为此我们研发出的《CD5030型变压器直流偏磁在线监测系统》是为后续直流偏磁相关治理工作提供实测数据，分析、评估直流偏磁现象对监所测变压器及电力系统的风险，从而达到防患于未然的目的，可起到故障早期预报的作用。广泛应用于发电厂、变电站作为变压器、电抗器等变电站电气设备的在线监测。

1.4相关标准依据

Q/GDW169-2008《油浸试变压器（电抗器）状态评价导则》中“A.1变压器（电抗器）本体状态量评价标准”第31项“变压器中性点直流电流测试，中性点直流电流须小于3A”。

二、 系统监测功能及特点

Ø  该在线监测系统能自动对流经变压器中性点的直流电流进行在线监测并对监测数据进行存储、统计、分析。依据监测数据自动绘制数据曲线的，并具有依据指定的时间区间查询历史曲线记录的功能。报表打印功能可以实时打印各电流数据，日报表功能为每天的显示电流数据存一个报表。系统具备当前报警状态与历史报警状态的显示功能，分别显示当前的报警情况，历史的报警情况。

Ø  监测系统分站端、地区监测中心、省监测中心三层结构

   (1)站端：指安装在变电站内的测量装置。为便于运行人员监视，在变电站控制室监控画面上可显示变压器中性点直流电流实时监测数据，并具有越限报警功能。

   (2)地区监测中心：指地区供电局对所辖站端上传变压器中性点直流电流监测数据进行监视、存储、统计、分析的平台。

   (3)省监测中心：指公司对所辖站端上传变压器中性点直流电流监测数据进行监视、存储、统计、分析的平台。

Ø  在不改变原来变压器中性点接地系统任何结构条件下，可在变压器带电运行状态下安装直流偏磁传感器。

Ø  直流偏磁传感器采用开环式铁磁回路及霍尔磁平衡式工作原理设计，不仅能够满足mA级电流信号的采集，而且具有很强的抗干扰能力。电流测量范围可以根据被监测对象确定。

Ø  智能采集装置具有现场数字显示功能、现场超设定电流值报警功能，方便现场巡视人员观察。

Ø  后台软件可以由用户灵活设置直流的报警值。被监测电流值超设定值时变电站的集控中心监控电脑系统界面变色警示报警。

Ø  省/地区监测中心后台应具有对指定时间区间内变压器中性点直流电流越限持续时间及越限次数进行统计的功能。

Ø  后台软件应能对所辖站端变压器中性点直流电流监测数据进行采集存储，数据采集存储间隔可随意设置，最快采集时间5秒/次，数据存储时间随中控机硬盘大小不受限制。

Ø  后台应具有依据监测数据自动绘制数据曲线的功能，并具有依据指定的时间区间查询历史曲线记录的功能。

Ø  软件设计采用方便灵活的电力版组态软件，使软件具有非常强大的功能。

三、 系统方案介绍

⑴ 在线监测系统组成；本系统由以下三项组成

    变压器中性点直流电流在线监测系统（标配）；

    变压器铁芯震动在线监测系统（选配）；

    变压器噪声在线监测系统（选配）；

⑵ 前端数据采集单元分别为：直流偏磁数据采集单元（数据采集装置1），振动数据采集单元（数据采集装置2）和噪声数据采集单元（数据采集装置1）。数据采集装置具有数据就地采集显示和远程传输通讯功能。

⑶系统工作流程：传感器将变压器中性点采集到的直流偏磁模拟数据（或变压器振动数据、变压器噪声数据）传输给智能采集器，智能采集器将模拟数据转化为数字信号，经数据处理后实现实时就地监测并显示，同时还能通过串口RS-485将数据传送到监控室实现集中监测并显示。

⑷监测软件工作流程：实时监测、数据存储、数据查询、数据分析、数据自动生成检测报告等功能，监测软件还具有超过警戒线预先设定功能，当测量值超出预先设定警戒值的界限值时，监测软件界面会自动提示（警示）。

四、主要技术指标

4.1 直流偏磁采集装置技术参数

4.1.1测量范围：DC：±30A(量程可以扩展)；

4.1.2准确度：1级；

4.1.3 绝缘耐压：AC3KV/50Hz/1min

4.1.4 测量频带：任意波形

4.1.4使用条件：户外、在线测量 

4.1.5测量位置：变压器绕组中心端接地线上。

4.1.6通讯方式：智能集中器与监测主站通讯采用RS485。

4.1.7工作电源：220V/AC

4.2 振动采集装置技术参数

4.2.1  频率响应： 5～ 1000 Hz

4.2.2  自振频率：4.5Hz或10Hz

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

4.2.4  信号输出：4～20mA（±0.05mA）

4.2.5  输出阻抗：≤500Ω

4.2.6  工作电压：DC24V±10%

4.2.7  接线方式：二线制

4.2.8  测量方向：通用

4.2.9 外形尺寸：φ30×70mm

4.2.10 安装螺纹：M10*1.5 *10mm 或M8*1.25*10mm

4.3 噪声采集装置技术参数

4.3.1测量范围：30～130dB(A)                 

4.3.2频率范围：20Hz～12.5kHz

4.3.3频率计权：A（计权）     时间计权：F（快）

4.3.4输出接口：4-20mA/220VAC              

4.3.5最大误差：0.5dB;

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

4.3.7尺寸大小：200mmx104mmx50mm（带户外专用箱及探头）

4.3.8工作温度：-20℃～70℃                  

4.3.9相对湿度：10% ～ 90%

4.3.10气    压：65KPa ～ 108KPa     

4.3.11外形材质：铝合金外壳，坚固防腐,防护等级为I P52