1绪论
1.1电力变压器在线监测的目的及意义
电力变压器的故障率较高，这不仅会极大的影响电力系统的安全运行，同时也会给电力企业和电力用户造成很大的经济损失。为了提高电力系统运行的可靠性，减少由故障及事故引起的经济损失，应根据电力设备预防性试验规程的规定，定期对变压器进行绝缘预防性试验、维护和检修。目前，我国己经建立了完整的预防性维修体系，并沿用了40余年。以电力变压器为例，油中溶解气体色谱分析可视变压器的电压、容量每3(6或12)个月进行一次，绕组的绝缘电阻和吸收比测试1-3年进行一次，绕组连同套管的泄露电流测试也是3年进行一次。主变压器在投入运行后的第5年和以后每隔5-10年大修一次，在此时间范围内按照试验结果确定大修时间，既使预试不超标，到了期限也要进行大修。这一体系在防止设备事故发生，保证供电安全可靠性方面，起到了很好的作用。但长期的工作经验证明，这样的维修体系有一定的局限性。从经济角度看，定期试验和大修都需要停电，这样不仅会造成很大的直接和间接的经济损失，还增加了工作安排的难度;从技术角度分析，离线的定期预防性试验有两个方面的局限性:首先，它们的试验条件与设备运行条件不同，多数项目是在低电压下进行检查。其次，预试是定期进行的，通常不能及时准确的发现故障，有可能造成漏报、早报或误报川。在这种情况下，在线监测这一概念被适时的提出来。
对电力设备运行状态进行实时或定时的在线监测，能够及时反映绝缘的劣化程度，以便采取相应的预防措施，避免停电事故的发生。在线监测技术的发展与广泛应用是电力系统状态检修的基础，必将在电力生产中起到非常重要的作用。其优点是显而易见的，例如，可以更加有效地使用设备，提高设备的利用率;能够降低备件的库存量以及更换部件与维修所产生的费用;有目标的进行维修，可提高维修质量，使设备运行更安全、可靠;可更加系统准确地对设备制造单位反馈设备的质量信息，以提高产品的可靠性等。
1.2在线监测技术的国内外发展概况与趋势
在线监测的重要特征是监测系统凡乎不用预防性试验的相关仪器，而是采用高灵敏度的传感器对反映电气设备绝缘在运行中劣化的信息(特征量)进行采集，信息的辨识和处理依赖于具有先进软件支持的计算机网络。由于它能够迅速、准确的监测运行中设备的绝缘状态，为电力系统的安全运行提供可靠的保证，因此越来越受到国内外的普遍重视。这一技术要求对运行中电气设备的主要绝缘状态及时和连续掌握，即要研究开发能对实际运行中电气设备的主要性能参数进行实时在线和连续测量的监测技术和相应的监测设备。由于主变绝缘在线监测反映的运行电压下的电气异常信号非常微弱，变化幅度大，又易受现场电磁干扰等原因，使得信息的采集、传输、处理和诊断等要比电力系统运行参量的监控复杂得多。因此，电气设备运行状态在线监测及诊断技术比电力系统自动化技术发展得缓慢。直到最近几年，伴随着计算机、光纤、传感器、信息处理等新技术的飞速发展，在线监测及诊断技术才变成了可能和现实。目前，国内外都相继研究成功了各种单一特征量在线监测装置，并投入了现场运行。
早在1951年，美国西屋公司的JohnS.Johnson针对运行中发电机阴槽放电的加剧导致电机失效，研究出了在运行条件下监测槽放电的装置。这大概是最早提出的在线监测思想。美国从60年代起开始发展在线监测技术，日本从70年代开始。经过几十年的发展研究，国外已经成功的研制了不少在线监测装置。80年代以来，我国的在线监测技术也有了快速的发展，特别是各省电力部门都研制了电容性设备的监测装置，主要监测电容值、介质损耗、三相不平衡电流。
2变压器铁心接地电流在线监测理论分析
2.1铁心接地
目前，我国制造的大中型变压器的铁心都经过一只套管引至油箱体外部接地。这是因为电力变压器在正常运行时，绕组周围存在电场，而铁心和夹件等金属构件处于该电场中，且场强各异，若铁心不可靠接地，就会产生充放电现象，损坏其固体和油绝缘。因此铁心必须有一点可靠接地。如果铁心由于某种原因在某位置出现另一点接地时，形成闭合回路，则正常接地的引线上就会出现环流，这就是人们常说的铁心多点接地故障。变压器的铁心多点接地后，一方面会造成铁心局部短路过热，严重时，甚至会造成铁心局部烧损，酿成需更换铁心硅钢片的重大故障。另一方面，由于铁心的正常接地线产生环流，引起变压器局部过热，也可能会产生放电性故障。有关统计资料表明，因铁心多点接地造成的事故量在变压器总事故量中高居第3位。
在上文分析中提出，铁心必须有一点可靠接地。有人质疑硅钢片间有绝缘层，一点接地是否可行。由实际情况可知，硅钢片间的绝缘总阻值仅几十欧姆，其作用是隔离涡流，对于高压电荷来说相当于通路，因此，铁心只须一点接地。但有些大容量变压器的铁心直径很大，为了减少涡流损耗，一般会用纸或石棉绳将铁心硅钢片隔绝成几组，在这种情况下，每组硅钢片必须用金属片连接起来，然后再进行接地。
3 信号的提取部分 ..................16-20
3.1 电流传感器单元 ....................................16-18
3.2 限流电阻投切单元.................. 18-20
4 信号预处理部分.................. 20-25
4.1 抗电磁干扰.................. 20-21
4.2 多路模拟开关 ..................21-22
4.3 程控放大器.................. 22-23
4.4 滤波器.................. 23-25
5 数据采集部分.................. 25-40
5.1 微处理器.................. 25-28
5.2 A/D转换器.................. 28-36
5.3 键盘显示部分.................. 36-40
6 信号传输部分 ..................40-47
6.1 SIM300C模块.................. 40-42
6.2 SIM卡接口.................. 42-43
6.3 AT指令 ..................43-45
6.4 存储器AT24C16.................. 45-47
结论
本系统设计实现了一种基于GSM通信的电力变压器铁心接地电流在线监测系统。该装置是在STC89C58高性能单片机处理器基础上设计实现的，它主要由电流传感器、多量程自动切换装置、A/D转换模块、键盘显示，无线通信模块等几部分组成。从功能和技术上，本系统主要做了以下几方面的工作:
(1)选用高性能电流传感器，实现了数据的准确获取;
(2)设计使用多量程自动切换装置，调节信号幅度，保证数据的精确性;
(3)防止电磁干扰，选用屏蔽箱和屏蔽电缆;
(4)键盘显示部分设计人性化，方便用户根据自身需要定义;
(5)无线传输模块使装置能够在不建设新通信网络的情况下，保证几乎无误的传送信息。
参考文献
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