一种干式空心电抗器匝间短路故障在线检测方法技术

本发明专利技术公开了一种干式空心电抗器匝间短路故障在线检测方法,具体为：通过在线实时检测运行中电抗器等效电阻值的变化，根据运行等效电阻的变化判断电抗器是否发生匝间短路故障，并在发生匝间短路故障时给予报警。该方法可靠性、实时性高，对电抗器结构和安全性能无损，适合高压、超高压工况下服役的干式空心电抗器运行健康状态的在线监控。

On line detection method for inter turn short circuit fault of dry-type air core reactor

The invention discloses a fault detection method, dry hollow reactor interturn specific as follows: the change of the equivalent resistance of reactor operation online real-time detection value, according to whether the change of judgment reactor the equivalent resistance of the interturn short circuit fault, and give the alarm in the case of winding inter turn short circuit fault. The method has high reliability and real time, and is not harmful to the structure and safety performance of the reactor. It is suitable for on-line monitoring of the running state of the dry-type air core reactor under high voltage and ultra high pressure operation.

【技术实现步骤摘要】
一种干式空心电抗器匝间短路故障在线检测方法
本专利技术属于电力系统检测
，涉及一种干式空心电抗器匝间短路故障在线检测方法。
技术介绍
干式空心电抗器具有起始电压分布均匀、线性度好、损耗小、噪声低、安装方便、维护简单等优点，广泛应用于电力系统中，起到补偿无功功率、限制短路电流、滤除高次谐波等作用，是电力系统重要电力设备之一。由于工况严劣，干式空心电抗器事故频发。统计表明，匝间短路故障发生次数占据干式空心电抗器故障总发生次数的50％以上，如果得不到及时排除，短路电流产生的局部高温会直接将电抗器烧毁并造成停电事故，严重影响电力系统的稳定运行。因此有效检测匝间短路故障是保证干式空心电抗器稳定运行的关键。目前对干式空心电抗器匝间短路故障的诊断主要采用两类方法，离线检测方法和在线检测方法。离线检测方法是从预防性试验的角度出发，定期对电抗器进行匝间绝缘性能检测，通过分析匝间绝缘性能及早发现匝间短路故障。离线检测方法能够保证设备在两次试验期间正常运行，但它存在以下主要问题：一是设备检测期间由于停运带来会带来很大的经济损失；二是离线检测不能准确反映设备运行时的状况；三是离线检测中有些是破坏性试验，会缩短电抗器的使用寿命。在线检测方法主要有功率方向检测法和磁场探测法。功率检测法的主要原理是：干式空心电抗器正常运行时，三相电压或三相电流对称，只有正序分量，没有负序分量和零序；发生匝间短路故障时，三相电压(电流)出现不对称现象，此时可分解出零序和负序分量。根据该特点，通过检测电抗器序电压和序电流实现干式空心电抗器匝间短路故障检测的方法被称为功率方向检测法，功率方向检测法是实现电抗器匝间保护的重要手段，但对于少数匝短路，即轻微匝间短路，无法检测，其缺点是灵敏度不足。而磁场探测法的原理是：干式空心电抗器由于其结构呈上下对称，因此正常运行时其磁场分布也呈上下对称的特性；当发生匝间短路故障时，由于短路环中会产生很大的短路电流，引起电抗器局部磁场发生显著变化，破坏了原来磁场分布的对称性。根据此特点，通过在干式空心电抗器各包封外表面对称位置成对安装磁场探测线圈，通过探测线圈感应电压，提取磁场变化信号，判断电抗器运行状态，达到匝间短路故障在线实时检测的目的。该方法灵敏度高，在匝间短路故障的早期即可根据瞬态信号进行预警，但是由于该方法需要在电抗器外包封绕制对称放置的成对探测线圈，而对正在运行中的电抗器，尤其是高压端一侧绕制探测线圈难度很大，可能会造成设备的不安全性隐患，因此，对现役电抗器该方法难以实施。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种干式空心电抗器匝间短路故障在线检测方法，解决了现役干式空心电抗器匝间短路故障难以在线实时检测的问题。本专利技术所采用的技术方案是，一种干式空心电抗器匝间短路故障在线检测方法，具体按以下步骤实施：通过在线实时检测运行中电抗器等效电阻值的变化，根据运行等效电阻的变化判断电抗器是否发生匝间短路故障，并在发生匝间短路故障时给予报警。本专利技术的特点还在于，具体为：通过在线实时同步测量干式空心电抗器的端电压和流过电抗器的电流，由对应的电压相量和电流相量的比值计算电抗器运行等效阻抗，进一步取等效阻抗的实部得到电抗器的运行等效电阻，根据等效电阻值的变化判断电抗器运行状态，并在发生匝间短路故障时给予报警。具体为：在电抗器下出线端设置电压探测线圈，在电抗器下出线臂上设置电流探测线圈检测实时的电抗器电压和电流，电压和电流信号传输至实时监控处理模块，通过实时监控处理模块得到运行等效电阻经485协议的通讯电缆传输至计算机或上位机，计算机或上位机接收、存储、显示通讯数据，实时计算等效电阻值的变化判断电抗器运行状态，并进行预警。实时监控处理模块内设置有无线通信模块，实时监控处理模块得到的数据信息依次通过ZigBee无线传输和485协议的通讯电缆传输至计算机或上位机。电抗器上、下出线端均设置电压探测线圈，电抗器上、下出线臂上均设置电流探测线圈检测实时的电抗器电压和电流。具体按照以下步骤实施：步骤1，对检验合格的干式空心电抗器加载工频正弦电压u0(t)，测得流过电抗器的稳态电流i0(t)，根据对应的电压相量和电流相量的比值，得到电抗器的等效阻抗Zeq0，即：对等效阻抗取实部得到电抗器的等效电阻Req0，即：Req0＝Re[Zeq0]；将Req0作为基准值；步骤2，在线实时同步测量运行中的干式空心电抗器端电压u(t)和流过电抗器的电流i(t)，根据对应的电压相量和电流相量计算电抗器运行等效阻抗Zeq，即然后对等效阻抗取实部得到电抗器的运行等效电阻Req，即Req＝Re[Zeq]；步骤3，比较运行等效电阻Req及等效电阻基准值Req0，计算得到运行等效电阻的变化值ΔR及其变化率e，即：ΔR＝Req-Req0，e＝ΔR/Req0；根据ΔR，e来判断电抗器是否发生匝间短路故障；步骤4，当运行等效电阻变化率e超出设定阈值时，进行预警。等效电阻的变化率e的设定阈值介于10％～25％。本专利技术的有益效果是，本专利技术方法通过在线实时同步测量干式空心电抗器的端电压和流过电抗器的电流，由对应的电压相量和电流相量的比值计算电抗器运行等效阻抗，计算其与设定的基准值的变化率e，当发生e超过相应设定阈值时，启动电抗器匝间短路故障的预警、报警动作，同时通过485通讯协议传递数据到远程计算机，进行远程监控和进一步诊断等操作。该方法可靠性、实时性高，对电抗器结构和安全性能无损，适合高压、超高压工况下服役的干式空心电抗器运行健康状态的在线监控。附图说明图1是本专利技术方法的工作流程示意图；图2是本专利技术所采用的在线监测监控系统结构示意图；图3是干式空心电抗器匝间短路位置示意图；图4是本专利技术实施例2所采用的在线监测监控系统结构示意图；图5是本专利技术实施例3所采用的在线监测监控系统结构示意图。图中，1.电抗器本体，2.电压探测线圈，3.电流探测线圈，4.电抗器出线臂，5.计算机或上位机，6.485协议的通讯电缆，7.实时监控处理模块，8.无线信号发射器，9.无线信号接收器。具体实施方式下面结合附图和具体实施方式对本专利技术进行详细说明。本专利技术提供了一种干式空心电抗器匝间短路故障在线检测方法，通过在线实时同步测量干式空心电抗器的端电压和流过电抗器的电流，由对应的电压相量和电流相量的比值计算电抗器运行等效阻抗，进一步取等效阻抗的实部得到电抗器的运行等效电阻，根据等效电阻值的变化判断电抗器运行状态，达到匝间短路故障在线实时检测的目的。具体按照以下步骤实施：步骤1，对检验合格的干式空心电抗器加载工频正弦电压u0(t)，测得流过电抗器的稳态电流i0(t)，根据对应的电压相量和电流相量的比值，得到电抗器的等效阻抗Zeq0，即：进一步，对等效阻抗取实部得到电抗器的等效电阻Req0，即：Req0＝Re[Zeq0]；将Req0作为基准值。电抗器等效电阻基准值Req0为对电抗器生产厂家出厂检验合格的电抗器加载工频正弦电压，在电路达到稳态时，根据电抗器电压相量和电流相量计算的电抗器等效电阻。步骤2，在线实时同步测量运行中的干式空心电抗器端电压u(t)和流过电抗器的电流i(t)，根据对应的电压相量和电流相量计算电抗器运行等效阻抗Zeq，即然后对等效阻抗取实部得到电抗器的运行等效电阻Req，即Req＝Re[Zeq本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种干式空心电抗器匝间短路故障在线检测方法，其特征在于，通过在线实时检测运行中电抗器等效电阻值的变化，根据运行等效电阻的变化判断电抗器是否发生匝间短路故障，并在发生匝间短路故障时给予报警。

【技术特征摘要】
1.一种干式空心电抗器匝间短路故障在线检测方法，其特征在于，通过在线实时检测运行中电抗器等效电阻值的变化，根据运行等效电阻的变化判断电抗器是否发生匝间短路故障，并在发生匝间短路故障时给予报警。2.根据权利要求1所述的一种干式空心电抗器匝间短路故障在线检测方法，其特征在于，具体为：通过在线实时同步测量干式空心电抗器的端电压和流过电抗器的电流，由对应的电压相量和电流相量的比值计算电抗器运行等效阻抗，进一步取等效阻抗的实部得到电抗器的运行等效电阻，根据等效电阻值的变化判断电抗器运行状态，并在发生匝间短路故障时给予报警。3.根据权利要求1所述的一种干式空心电抗器匝间短路故障在线检测方法，其特征在于，具体为：在电抗器下出线端设置电压探测线圈，在电抗器下出线臂上设置电流探测线圈检测实时的电抗器电压和电流，电压和电流信号传输至实时监控处理模块，通过实时监控处理模块得到运行等效电阻经485协议的通讯电缆传输至计算机或上位机，计算机或上位机接收、存储、显示通讯数据，实时计算等效电阻值的变化判断电抗器运行状态，并进行预警。4.根据权利要求3所述的一种干式空心电抗器匝间短路故障在线检测方法，其特征在于，所述实时监控处理模块内设置有无线通信模块，实时监控处理模块得到数据信息依次通过ZigBee无线传输和485协议的通讯电缆传输至计算机或上位机。5.根据权利要求3所...

【专利技术属性】
技术研发人员：张卫华，赵彦珍，
申请(专利权)人：西安理工大学，
类型：发明
国别省市：陕西,61