一种空心电力电抗器匝间绝缘故障在线监测装置制造方法及图纸

本发明专利技术是一种空心电力电抗器匝间绝缘故障在线监测装置，包括通过损耗因数值的变化来判断电力电抗器匝间绝缘故障方法；装置由信号提取部分、信号转换控制部分、计算机运算部分、显示及警报部分构成；运用电压、电流互感器提取被测电抗器的端电压、电流信号，进行缩放到符合AD转换器处理范围，单片机控制AD转换器对模拟电压、电流信号进行处理，送入计算机进行分析计算损耗因数，通过电流、电压信号计算有功功率和无功功率，算出损耗因数；实时在线监测的变化，对比正常电力电抗器运行下阈值，显示电抗器运行状况，超出阈值发出警报。本装置实现了对空心电力电抗器在线监测；提出的通过损耗因数变化的方法实现检测目的，推动和扩展了空心电力电抗器在线监测的新方向；提高了空心电力电抗器的运行可靠性。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及空心电力电抗器在线监测
，更具体地说，涉及一种用于空心电力电抗器匝间绝缘在线监测的研究。
技术介绍
随着我国经济的发展科技水平的提高，电力系统越来越向着远距离、大容量、高电压的方向发展，电抗器作为电力系统中重要的一部分，有着无功补偿、移相、限流、稳流和滤波等作用。空心电力电抗器最开始是上世纪70年代由加拿大TE公司生产成功研发，这种干式电抗器具有相对简易的结构和较好的性能，投入运行后逐步替代了从前的老式空心电抗器。因为结构简单，质量较轻等优点，在电力系统中得到了广泛的应用。空心电力电抗器在运行中由于绝缘老化、线圈受潮、投切频繁以及局部电弧等故障导致电抗器匝间短路故障，引起电抗器起火，烧毁电抗器，造成不可逆的破坏，所以需要研究一种主要针对短路故障的在线监测技术在短路初期就发现故障的装置。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种在线监测的检测装置，在绝缘故障发生初期就能通过损耗因数的变化准确发现故障。为了实现上述目标本专利技术由信号提取部分、信号转换控制部分、计算机运算部分、显示及警报部分构成。监测所用损耗因数数据为仿真实验得到的损耗因数结果。所述仿真步骤为：1)建立正常工作状态下的模拟电路通过各个支路电流、电压计算出损耗因数，2)建立匝间短路工作状态下的故障模拟电路，通过电流、电压计算出有功功率、无功功率，通过比值得到损耗因数，3)建立股间短路工作状态下的故障模拟电路，通过仿真计算出损耗因数；其中，直流电阻R，互感M，自感L均是由电抗器自身结构参数所确定，外施电压U时可以通过MATLAB运用公式计算出I的值。在正选电路中电压电流为标准正弦波形条件下，总电流,有功功率,无功功率,损耗因数。记录分析以上因数用作基准。空心电力电抗器匝间绝缘故障装置，在CT侧接一个电流互感器，PT侧接一个电压互感器提取出可测的电流信号与电压信号；电压、电流互感器将被测电抗器的端电压电流信号进行真缩放，符合AD转换器处理范围，单片机控制AD转换器对模拟电压、电流信号进行离散化处理，送入计算机进行分析计算损耗因数。通过电流、电压信号计算有功功率和无功功率，算出损耗因数，实时在线监测的变化，对比仿真正常电力电抗器运行下阈值，对空心电力电抗器匝间绝缘故障进行检测。本专利技术具有以下有益技术效果：1）提出了一种新的空心电力电抗器准确在线监测的方法，实现了空心电力电抗器准确在线监测；2）与现有技术相比，本专利技术提出的运用观察损耗因数变化的方法推动和扩展了空心电力电抗器在线监测的新方向。3）所搭建的监测平台可以有效实现对损耗因数的监测，实用性强。附图说明图1为空心电力电抗器监测原理图；图2为信号提取原理图；图3为空心电力电抗器正常工作状态下的等效电路；图4为空心电力电抗器股间工作状态下的等效电路；图5为空心电力电抗器匝间工作状态下的等效电路。具体实施方式下面结合附图及具体实施例对本专利技术做进一步描述，参照图1~5，为本实用新提供的实施例。本专利技术由信号提取部分、信号转换控制部分、计算机运算部分、显示及警报部分构成图1；监测所用损耗因数数据为仿真实验得到的损耗因数结果。所述仿真步骤为：1)建立正常工作状态下的模拟电路如图3，通过各个支路电流、电压计算出损耗因数；2)建立匝间短路工作状态下的故障模拟电路，通过电流、电压计算出有功功率、无功功率，通过比值得到损耗因数；3）建立股间短路工作状态下的故障模拟电路，通过仿真计算出损耗因数；记录分析以上因数用作基准；其中，直流电阻R，互感M，自感L均是由电抗器自身结构参数所确定，外施电压U时可以通过MATLAB计算出I的值；在模拟电路中电压电流为标准正弦波形条件下，总电流,有功功率,无功功率,损耗因数。干式空心并联电抗器短路故障初期，并不是发生整匝短路，而是发生了股间短路故障。为简化分布电流的计算过程，将非故障线圈中所有并联金属导线等效为一条支路，假设一含有N层并联线圈的电抗器在第m层绕组间短路故障，在两根导线尚未融化开断以前得到简化电路模型如图4所示。假设N层并联线圈的第m层发生匝间短路故障，在该处匝间短路故障还没有将第m层绕组烧断以前，其电路模型如图5所示。以上两种短路故障可以分别求出总电流的变化，通过计算出的总电流计算损耗因数。测量系统硬件电路主要由信号提取电路、信号转换控制电路、计算机等组成。在CT侧接一个电流互感器，PT侧接一个电压互感器提取出可测的电流信号与电压信号如图2，将被测电抗器的端电压、电流信号进行缩放，使之符合AD转换器的处理范围，单片机控制AD转换器对模拟的电压、电流信号进行离散化处理，得到采样数据，并送入计算机进行分析计算，显示测量结果。对比仿真正常电力电抗器运行下阈值，对空心电力电抗器匝间绝缘故障进行检测。上列详细说明是指对本专利技术之一可行实施例的具体说明，该实施例并非用以限制本专利技术的专利范围，凡未超出我专利精神实质的，均应包含于本案的专利范围中。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种空心电力电抗器匝间绝缘故障在线监测装置，其特征在于，一种基于损耗因数变化监测空心电抗器匝间绝缘故障方法；该装置包括信号提取部分、信号转换控制部分、计算机运算部分、显示及警报部分构。

【技术特征摘要】
1.一种空心电力电抗器匝间绝缘故障在线监测装置，其特征在于，一种基于损耗因数变化监测空心电抗器匝间绝缘故障方法；该装置包括信号提取部分、信号转换控制部分、计算机运算部分、显示及警报部分构。2.一种空心电力电抗器匝间绝缘故障在线监测装置，其特征在于，所述基于损耗因数变化监测空心电力电抗器匝间绝缘故障的方法，其特征在于，从空心电力电抗器的三相采集电流I、电压信号U，利用损耗公式算出有功功率及无功功率，通过比值算得损耗因数，将所得损耗因数与设置的阈值范围相对比，判断空心电力电抗器是否故障。3.根据权利要求1所述基于损耗因数变化检测空心电力电抗器匝间绝缘故障的方法，其特征在于，分别模拟正常工作状态、匝间短路故障状态、股间短路故障状态下空心电力电抗器的等效电路，计算电流I...

【专利技术属性】
技术研发人员：魏新劳，王瀚，
申请(专利权)人：哈尔滨理工大学，
类型：发明
国别省市：黑龙江;23