本實(shí)用新型屬干抗的監(jiān)測(cè)設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種多參數(shù)融合的高壓大容量干式電抗器在線監(jiān)測(cè)裝置。

背景技術(shù)：

到目前為止，許多變電站、換流站都發(fā)生過(guò)干抗嚴(yán)重?zé)龤鹿剩渲胁环Τ邏?、特高壓變電站以及特高壓換流站，這些事故嚴(yán)重影響了電站安全運(yùn)行，造成了巨大損失。

干抗燒毀的原因很多，比如：干抗線圈普遍采用圓筒式繞法，每個(gè)電抗器線圈由多個(gè)包封組成，導(dǎo)線之間的匝絕緣非常薄，導(dǎo)線表面的毛刺、金屬碎屑或其它異物很容易將匝絕緣扎穿，引起匝間短路，形成一個(gè)短路環(huán)。只要線包內(nèi)有一個(gè)點(diǎn)發(fā)生匝間短路，這臺(tái)電抗器就變成了一臺(tái)事實(shí)上的變壓器，而且，這臺(tái)變壓器的變比極大——高壓側(cè)的匝數(shù)約等于電抗器的匝數(shù)，低壓側(cè)只有一匝并且低壓側(cè)短路運(yùn)行，由安匝平衡的原理可知低壓側(cè)的電流極大，如此大的短路電流在短路環(huán)內(nèi)產(chǎn)生的巨大發(fā)熱功率可以在短時(shí)間內(nèi)將電抗器燒毀，所以，我們斷言：每一起燒毀事故的初期都發(fā)生過(guò)匝間短路。

干式并聯(lián)電抗器的故障檢測(cè)技術(shù)在世界范圍內(nèi)都屬較新的課題，截止到目前來(lái)看，國(guó)內(nèi)現(xiàn)有的高壓干式并聯(lián)電抗器匝間保護(hù)裝置在保護(hù)原理方面已不能滿足電抗器匝間故障的保護(hù)要求，同時(shí)在電抗器在線監(jiān)測(cè)及故障診斷技術(shù)方面剛剛起步，有關(guān)電抗器設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的挖掘、診斷及評(píng)估技術(shù)方面，還有大量的新技術(shù)有待進(jìn)一步研究。目前有關(guān)電抗器檢測(cè)技術(shù)及診斷技術(shù)發(fā)展趨向于智能化，監(jiān)測(cè)裝置的制造技術(shù)的發(fā)展趨向于一體化、小型化。

隨著我國(guó)超高壓、特高壓電網(wǎng)的快速發(fā)展，干式并聯(lián)電抗器以具有線性度好、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、價(jià)格低廉等優(yōu)點(diǎn)而被大量使用。同時(shí)隨著設(shè)備大量投運(yùn)， 干式并聯(lián)電抗器運(yùn)行中發(fā)生的問(wèn)題不斷暴露出來(lái)，在超高壓變電站及特高壓換流站多次發(fā)生干式并聯(lián)電抗器燒毀事故。

由于干式并聯(lián)電抗器結(jié)構(gòu)的特殊性，其運(yùn)行工況及設(shè)備管理較為復(fù)雜，缺乏必要的故障檢測(cè)手段及診斷技術(shù)，僅依靠狀態(tài)檢修及定期檢修等常規(guī)檢測(cè)方法，不可能有效發(fā)現(xiàn)運(yùn)行中干式并聯(lián)電抗器繞組短路及繞組過(guò)熱等故障。

鑒于上述原因，研究干式并聯(lián)電抗器智能化在線監(jiān)測(cè)技術(shù)，它對(duì)于及時(shí)發(fā)現(xiàn)干式空芯并聯(lián)電抗器潛伏性故障，預(yù)防事故的發(fā)生有著重要的意義。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型解決的問(wèn)題在于提供一種多參數(shù)融合的高壓大容量干式電抗器在線監(jiān)測(cè)裝置，能夠有效避免事故發(fā)生，保證變電站安全、可靠運(yùn)行。

本實(shí)用新型是通過(guò)以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)：

一種多參數(shù)融合的高壓大容量干式電抗器在線監(jiān)測(cè)裝置，包括主控室、保護(hù)室和設(shè)置在測(cè)控柜中的主控模塊；保護(hù)室中設(shè)有電氣參數(shù)監(jiān)測(cè)模塊，所述的主控室中設(shè)置有監(jiān)測(cè)服務(wù)器，所述的監(jiān)測(cè)服務(wù)器上通過(guò)通信線交互連接有光電交換機(jī)，所述的光電交換機(jī)上通過(guò)光纖通信分別交互連接有電氣參數(shù)監(jiān)測(cè)模塊和主控模塊，主控模塊上通過(guò)通信線交互連接有振動(dòng)監(jiān)測(cè)模塊、局部放電監(jiān)測(cè)模塊和不平磁通監(jiān)測(cè)模塊，主控模塊上還通過(guò)光電交換機(jī)交互連接有熱成像監(jiān)測(cè)模塊。

所述的電氣參數(shù)監(jiān)測(cè)模塊包括設(shè)置在35kV保護(hù)室中的電壓傳感器和電流傳感器，電壓傳感器和電流傳感器均通過(guò)光電交換機(jī)與監(jiān)測(cè)服務(wù)器相連。

所述的局部放電監(jiān)測(cè)模塊包括設(shè)置在干式電抗器玻璃鋼高支架上部的局放傳感器，局部放大傳感器通過(guò)通信線與測(cè)控柜中的主控模塊相連。

所述的振動(dòng)監(jiān)測(cè)模塊包括安裝在干式電抗器玻璃鋼高支架上部的振動(dòng)傳感器，振動(dòng)傳感器通過(guò)通信線與測(cè)控柜中的主控模塊相連。

所述的不平磁通監(jiān)測(cè)模塊包括安裝在品字形對(duì)稱中心線下部的漏磁場(chǎng)傳 感器，漏磁場(chǎng)傳感器通過(guò)通信線與測(cè)控柜中的主控模塊相連。

所述的熱成像監(jiān)測(cè)模塊包括安裝在電抗器附近地面處的紅外成像儀，紅外成像儀通過(guò)通信線與測(cè)控柜中的主控模塊相連。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型具有以下有益的技術(shù)效果：

本實(shí)用新型提供的多參數(shù)融合的高壓大容量干式電抗器在線監(jiān)測(cè)裝置，該裝置研究采用多參數(shù)融合的一體化故障診斷技術(shù)，在運(yùn)行狀態(tài)下實(shí)現(xiàn)對(duì)干式空芯并聯(lián)電抗器溫度場(chǎng)、電氣參數(shù)及機(jī)械振動(dòng)、局部放電、漏磁場(chǎng)特性進(jìn)行在線監(jiān)測(cè)，通過(guò)故障分析診斷系統(tǒng)對(duì)干式并聯(lián)電抗器運(yùn)行工況及故障類型進(jìn)行智能化決策和故障預(yù)警，能夠有效避免事故發(fā)生，保證變電站安全、可靠運(yùn)行。

附圖說(shuō)明

圖1為本實(shí)用新型提供的多參數(shù)融合的高壓大容量干式電抗器在線監(jiān)測(cè)裝置結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合具體的實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型做進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明，所述是對(duì)本實(shí)用新型的解釋而不是限定。

本實(shí)用新型依據(jù)干式并聯(lián)電抗器故障機(jī)理、故障特征，根據(jù)電抗器的運(yùn)行原理,可監(jiān)測(cè)內(nèi)容分為:電氣參數(shù)、溫度場(chǎng)、機(jī)械振動(dòng)、局部放電、漏磁場(chǎng)五個(gè)方向進(jìn)行設(shè)計(jì)。研制干式電抗器智能化在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)多參數(shù)融合的干式電抗器在線監(jiān)測(cè)及故障診斷。

干抗發(fā)生匝間短路故障時(shí)，電氣參數(shù)、繞組溫度場(chǎng)參數(shù)、繞組機(jī)械振動(dòng)參數(shù)、局部放電參數(shù)、漏磁場(chǎng)參數(shù)都會(huì)發(fā)生相應(yīng)的變化，電抗器發(fā)生匝間短路故障時(shí)這五種參數(shù)會(huì)相應(yīng)變化的原因分別是：

(1)電氣參數(shù)：

凡是發(fā)生匝間短路故障的電抗器其損耗值都比匝間短路故障前的損耗值 大得多。因此，根據(jù)電抗器損耗值(有功功率P)可以準(zhǔn)確判定電抗器是否發(fā)生了匝間短路故障，但是，由于功率因數(shù)cosΦ比有功功率P更穩(wěn)定，本實(shí)用新型選擇功率因數(shù)cosΦ作為判斷電抗器是否發(fā)生匝間短路故障的依據(jù)可以最大限度減少誤報(bào)和漏報(bào)的可能性。

(2)繞組溫度場(chǎng)參數(shù)：

電抗器故障多數(shù)表象是起火燒毀，而電抗器起火的原因是匝間短路引起局部高溫點(diǎn)燃絕緣材料的引起，因?yàn)橹挥性验g短路故障才會(huì)使短路環(huán)溫度超過(guò)絕緣材料的裂解溫度，造成嚴(yán)重的局部過(guò)熱并最終引燃電抗器，并聯(lián)電抗器繞組熱成像在線監(jiān)測(cè)單元能夠發(fā)現(xiàn)電抗器異常的過(guò)熱現(xiàn)象，提前預(yù)警，避免重大事故發(fā)生。

(3)繞組機(jī)械振動(dòng)參數(shù)：

根據(jù)安培環(huán)路定律可知電流是磁場(chǎng)的源，運(yùn)行中的電抗器線圈流過(guò)工頻電流在載流導(dǎo)線周圍空間感應(yīng)出工頻磁場(chǎng)，載流導(dǎo)線在工頻磁場(chǎng)中會(huì)受到電動(dòng)力的作用，該電動(dòng)力的頻率是100Hz，電動(dòng)力會(huì)使電抗器振動(dòng)，在電抗器發(fā)生匝間短路故障、結(jié)構(gòu)松動(dòng)時(shí)，振動(dòng)加劇，本實(shí)用新型實(shí)時(shí)采集電抗器振動(dòng)數(shù)據(jù)，判斷電抗器的健康狀態(tài)。

(4)局部放電參數(shù)：

電抗器發(fā)生匝間短路故障初期，必然會(huì)有局部放電現(xiàn)象發(fā)生，局部放電部位一定會(huì)向周圍發(fā)出超聲波，局部放電產(chǎn)生的超聲波信號(hào)強(qiáng)弱具有2倍工頻50Hz(即100Hz)的特征，這是因?yàn)殡娍蛊髟验g電壓的波形是工頻50Hz的，局部放電部位放電的時(shí)刻往往是在局部電場(chǎng)強(qiáng)度最大的時(shí)刻，放電時(shí)刻一般就在工頻電壓的1個(gè)周期完整正弦波的波峰和波谷時(shí)刻附近，即一個(gè)正弦周期(1/50＝0.02s)發(fā)生兩次局部放電，1秒內(nèi)局部放電100次。因此，本實(shí)用新型實(shí)時(shí)采集、分析并聯(lián)電抗器的超聲波信號(hào)，監(jiān)測(cè)信號(hào)中所包含的強(qiáng)弱變化規(guī)律符合100Hz特征的超聲波，據(jù)此判斷電抗器是否發(fā)生了局部放電故障。

(5)漏磁場(chǎng)參數(shù)：

當(dāng)并聯(lián)電抗器漏磁場(chǎng)在線監(jiān)測(cè)單元的傳感器安裝在品字形布置的三相干式電抗器的對(duì)稱中心處，且干式電抗器處于正常工作狀態(tài)時(shí)，由于三相干式電抗器的結(jié)構(gòu)完全一致、參數(shù)一致、端電壓的有效值和頻率一致，三相端電壓的初相角不同，相位差分別是120°，三相的電流的有效值和頻率一致，相位差分別是120°。由于電流是磁場(chǎng)的源，穿過(guò)上述等邊三角形重心的鉛垂線上任意一點(diǎn)的漏磁場(chǎng)(三相干式電抗器所感應(yīng)的)磁感應(yīng)強(qiáng)度矢量和必然等于零矢量，該場(chǎng)點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度矢量和的垂直分量也等于零矢量。在穿過(guò)等邊三角形重心的鉛垂線上某一高度位置水平方向安裝著漏磁場(chǎng)傳感器，通過(guò)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)漏磁場(chǎng)傳感器的輸出電壓，根據(jù)輸出電壓是否等于零，可以快速有效的對(duì)干式電抗器進(jìn)行在線監(jiān)測(cè)。

參見(jiàn)圖1，本實(shí)用新型提供了一種多參數(shù)融合的高壓大容量干式電抗器在線監(jiān)測(cè)裝置，包括主控室、保護(hù)室和設(shè)置在測(cè)控柜中的主控模塊；保護(hù)室中設(shè)有電氣參數(shù)監(jiān)測(cè)模塊，所述的主控室中設(shè)置有監(jiān)測(cè)服務(wù)器，所述的監(jiān)測(cè)服務(wù)器上通過(guò)通信線交互連接有光電交換機(jī)，所述的光電交換機(jī)上通過(guò)光纖通信分別交互連接有電氣參數(shù)監(jiān)測(cè)模塊和主控模塊，主控模塊上通過(guò)通信線交互連接有振動(dòng)監(jiān)測(cè)模塊、局部放電監(jiān)測(cè)模塊和不平磁通監(jiān)測(cè)模塊，主控模塊上還通過(guò)光電交換機(jī)交互連接有熱成像監(jiān)測(cè)模塊。

具體的，所述的電氣參數(shù)監(jiān)測(cè)模塊包括設(shè)置在35kV保護(hù)室中的電壓傳感器和電流傳感器，電壓傳感器和電流傳感器均通過(guò)光電交換機(jī)與監(jiān)測(cè)服務(wù)器相連；所述的局部放電監(jiān)測(cè)模塊包括設(shè)置在干式電抗器玻璃鋼高支架上部的局放傳感器，局部放大傳感器通過(guò)通信線與測(cè)控柜中的主控模塊相連；所述的振動(dòng)監(jiān)測(cè)模塊包括安裝在干式電抗器玻璃鋼高支架上部的振動(dòng)傳感器，振動(dòng)傳感器通過(guò)通信線與測(cè)控柜中的主控模塊相連；所述的不平磁通監(jiān)測(cè)模塊包括安裝在品字形對(duì)稱中心線下部的漏磁場(chǎng)傳感器，漏磁場(chǎng)傳感器通過(guò)通 信線與測(cè)控柜中的主控模塊相連；所述的熱成像監(jiān)測(cè)模塊包括安裝在電抗器附近地面處的紅外成像儀，紅外成像儀通過(guò)通信線與測(cè)控柜中的主控模塊相連。

本實(shí)用新型最佳的實(shí)施地點(diǎn)是安裝著35kV大容量干式空芯并聯(lián)電抗器的500kV超高壓變電站，而且電抗器的布置方式是平裝、品字形，并且電抗器安裝在玻璃鋼高支架上。

本實(shí)用新型涉及一種通過(guò)監(jiān)測(cè)高壓大容量干式電抗器的電氣參數(shù)、繞組溫度場(chǎng)參數(shù)、繞組機(jī)械振動(dòng)參數(shù)、局部放電參數(shù)、漏磁場(chǎng)參數(shù)對(duì)干抗進(jìn)行在線監(jiān)測(cè)的監(jiān)測(cè)裝置，該裝置研究采用多參數(shù)融合的一體化故障診斷技術(shù)，在運(yùn)行狀態(tài)下實(shí)現(xiàn)對(duì)干式空芯并聯(lián)電抗器溫度場(chǎng)、電氣參數(shù)及機(jī)械振動(dòng)、局部放電、漏磁場(chǎng)特性進(jìn)行在線監(jiān)測(cè)，通過(guò)故障分析診斷系統(tǒng)對(duì)干式并聯(lián)電抗器運(yùn)行工況及故障類型進(jìn)行智能化決策和故障預(yù)警，能夠有效避免事故發(fā)生，保證變電站安全、可靠運(yùn)行。

以上顯示和描述了本實(shí)用新型的基本原理和主要特征和本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)。本行業(yè)的技術(shù)人員應(yīng)該了解，本實(shí)用新型不受上述實(shí)施例的限制，上述實(shí)施例和說(shuō)明書中描述的只是說(shuō)明本實(shí)用新型的原理，在不脫離本實(shí)用新型精神和范圍的前提下，本實(shí)用新型還會(huì)有各種變化和改進(jìn)，這些變化和改進(jìn)都落入要求保護(hù)的本實(shí)用新型范圍內(nèi)。本實(shí)用新型要求保護(hù)范圍由所附的權(quán)利要求書及其等效物界定。