大型变压器在运转时，其铁芯接地电流很小，约为几毫安到几十毫安，但当变压器产生铁芯多点接地毛病时，其铁芯接地电流将增大到几安培乃至几十安培，然后会导致部分铁芯过热，严峻时或许形成轻瓦斯动作乃至重瓦斯动作跳闸。
现在，现场人员多选用钳形电流表夹住铁芯接地线来监测其电流，但因为变压器强磁场的搅扰，丈量值很不准确，乃至呈现同一丈量点几回丈量值不同悬殊的状况，这样丈量的参考价值值得置疑；而国内有些单位研发的主动监测设备虽能及时发现多点接地毛病，但缺少毛病后的实时监测功用。为此，规划了一种依据ＧＳＭ通讯的在线监测设备，较好地处理了变压器铁芯接地电流在线监测的问题。为了处理正常状况下接地电流很小，遭到的现场搅扰却比较严峻的问题，规划中选用了Ｍａｘｉｍ公司开发8阶接连时刻滤波器芯片ＭＡＸ２７４。实践证明ＭＡＸ２７４的滤波作用比较抱负。
１、在线监测设备的体系组成
为尽量照实反映变压器接地电流信号的状况，在图１所示的一次接线图的变压器接地线上串接了一个２Ω的无感电阻，这样就将铁芯接地电流的丈量转化为串接电阻上电压的丈量。该铁芯接地电流在线监测设备由信号处理部分、Ａ／Ｄ转化部分及输出操控部分等模块构成，图２所示是其原理框图。图中，Ａ／Ｄ转化选用ＭＡＸ１９７，该芯片的精度为１２位，带毛病维护输入多路转化器和８路模仿输入通道，具有６μｓ的改换时刻；通讯模块选用杭州爱赛德公司出产的ＧＳＭ模块；输出操控首要是指产生毛病后在接地线上串接限流电阻（这是现在常用的毛病处理办法），一起现场灯火报警；信号处理部分依据输入信号的强弱分红两路，弱信号部分的处理电路如图３所示，其间ＯＰ２７是精细运算放大器。ＭＡＸ２７４便是本文要要点介绍的有源滤波器芯片。
２、ＭＡＸ２７４芯片简介
普通运放和ＲＣ网络组成的滤波器元件较多，参数调理杂乱，杂散电容会大大影响滤波器特性。ＭＡＸ２７４是单片集成有源滤波器，它无需外接电容，只需调整外部４个电阻即可。ＭＡＸ２７４的首要参数特性如下：
●能够依据需求规划成Ｂｕｔｔｅｒｗｏｒｔｈ、Ｃｈｅｂｙｓｈｅｖ或Ｂｅｓｓｅｌ滤波器办法；
●能够完结低通或带通滤波输出；
●选用＋５Ｖ或±５Ｖ电源供电；
●每片由４个２阶滤波单元组成（共８阶），并能够完结芯片级联；
●自带规划软件，能够进行辅助规划和仿真；
●中心或截止频率ｆ０规模为１００Ｈｚ～１５０ｋＨｚ。
ＭＡＸ２７４的引脚及外部接口图如图４所示，各引脚功用如下：
ＩＮＸ（２，１１，１４，２３ ）：信号输入；
ＬＰＯＸ（１，１２，１３，２４）：低通输出；
ＢＰＯＸ（４，９，１６，２１）：带通输出；
ＦＣ：ＲＸ／ＲＹ调理端，可接到Ｖ＋、Ｖ－或ＧＮＤ。
３、ＭＡＸ２７４的运用规划与仿真完结
变压器监测现场的搅扰首要有电磁搅扰、电扇振荡（８～２５ｋＨｚ）、可控硅动作（２００～３００ｋＨｚ和７００～９００ｋＨｚ）和电台通讯信号（８００ｋＨｚ左右）等，这些信号相对都会集在较高频段。因而，滤波器应规划为低通滤波器。Ｂｕｔｔｅｒｗｏｒｔｈ滤波器在通带内具有最大平整的起伏特性，并且跟着频率升高呈现单调递减的特色，因而比较合适本规划。
其参数规划进程如下：
第一步，由公式Ｒ２＝（２×１０９／ｆ０），核算出Ｒ２；
第二步，由公式Ｒ４＝Ｒ２－５ｋΩ，核算出Ｒ４；
接下来，核算Ｒ３以决议Ｑ值，Ｒ３与Ｑ的值成正比例联系，其联系式为Ｒ３＝Ｒ２ Ｑ ＲＸ／ＲＹ，其间ＲＸ和ＲＹ是滤波器单元内的两个电阻，其比值由ＦＣ管脚连接到哪个引脚决议，详细见表１所列。
表1 FC接点与RX/RY的比值
最终核算出Ｒ１，Ｒ１首要用来设定增益。关于低通滤波器，Ｒ１的值与增益成反比。其联系式为：
Ｒ１＝（Ｒ２／ＨＯＬＰ）·（ＲＸ／ＲＹ）
滤波器的规划尽管也能够选用上述过程手算，但对高阶滤波器宜选用软件辅助规划。用滤波器规划专用软件ＭＡＸ２７４ Ｓｏｆｔｗａｒｅ进行滤波器规划十分便利，能够节约很多时刻，一起也避免了人为核算的过错。软件仿真能够完结阶数、极点、Ｑ值的核算，可生成仿真增益Ｇａｉｎ和相位Ｐｈａｓｅ的呼应曲线，并核算外接电阻的阻值。
本规划中低通Ｂｕｔｔｅｒｗｏｒｔｈ滤波器的详细要求为：通带截止频率１ｋＨｚ，通带内最大衰减０．１ｍｄＢ，阻带截止频率４ｋＨｚ，阻带最小衰减５０ｄＢ，通带增益为１。将规划要求输入ＭＡＸ２７４ Ｓｏｆｔｗａｒｅ软件，经核算得出滤波器阶数为８，软件主动调整后可得到表２所列的４级２阶滤波器的规划参数，其间的电阻值是经过１％精度调整后得到的，Ｇａｉｎ是直流状况的增益。由Ｍａｘｉｍ２７４ Ｓｏｆｔｗａｒｅ软件生成的增益曲线用Ｍａｔｌａｂ处理后如图５中的实线所示。
表2 8阶滤波器规划参数
４、试验成果及注意事项
在试验室将表２所列的电阻值依照图４所示接入，并选用ＸＤ－７低频信号产生器将正弦波信号输入滤波器的输入端，部分典型试验数据如表３所列。输出与输入的比值取对数后生成的曲线如图５中的虚线所示。比照图５中的两曲线能够看出，在小于４ｋＨｚ时，两曲线根本重合；而当大于４ｋＨｚ时，两者呈现了差错，这是因为试验时所用电压表、电阻精度缺乏及电路板自身的噪声形成的。即使如此，经过表３能够看出：在４ｋＨｚ时，输出电压现已衰减为输入电压的０。４％，完全能够满意实践工程的需求，因而，本滤波器的规划是成功的。
表3 部分试验数据
运用ＭＡＸ２７４时，市场上所能购买到的电阻和核算值之间有必定差错，因而要对电阻值进行取舍，一般差错不要超越５％，以使电阻值对滤波器的频谱影响不至于太大，然后使得到的频谱联系满意要求。别的，当Ｒ大于４ＭΩ时，寄生电容的影响将显着表现出来，此刻可用Ｔ型网络办法将其改换成小电阻。
ＭＡＸ２７４既可用单＋５Ｖ供电，又能够用±５Ｖ供电。值得注意的是，选用单＋５Ｖ供电时，必定要按图６办法进行接线。笔者曾想当然地将电源接在Ｖ＋与ＧＮＤ引脚之间，成果烧毁了一片元器件。
５、定论
在变压器铁芯在线监测项目中，铁芯接地电流很小，而现场高频搅扰相比照较严峻。本文探讨了选用ＭＡＸ２７４规划有源滤波器的办法，并给出了试验数据。实践运转成果表明，本规划达到了预期意图。
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