油纸绝缘套管的介电响应不停电监测系统及方法技术方案

本发明专利技术提供了一种油纸绝缘套管的介电响应不停电监测系统及方法，包括高压母线、高压套管、变压器、电压互感器、电流互感器及数据采集与处理单元；高压套管的顶端与高压母线连接，高压套管的底端安装在变压器上；电压互感器设置在高压母线的进线侧，电压互感器一端与高压母线连接，另一端与数据采集与处理单元连接；电流互感器设置在高压套管的套管末屏内，高压套管的末屏引线穿过电流互感器的线圈设置，电流互感器的输出端与数据采集与处理单元连接。本发明专利技术不需要从外部注入激励信号，直接利用系统中的谐波电压信号作为介电响应测试的激励源，具有测量信息丰富、测试精度高、安全可靠等优点，同时具有不需停电、实时监测诊断等优势。

Dielectric Response Non-stop Monitoring System and Method for Oil-paper Insulation Bushing

The invention provides a non-stop monitoring system and method for dielectric response of oil-paper insulated bushing, including high-voltage bushing, high-voltage bushing, transformer, voltage transformer, current transformer and data acquisition and processing unit; the top of high-voltage bushing is connected with high-voltage busbar, and the bottom of high-voltage bushing is installed on transformer; the voltage transformer is set on the input side of high-voltage busbar, and the electricity transformer is installed on the bottom side of high-voltage busbar. One end of the voltage transformer is connected with the high voltage bus, the other end is connected with the data acquisition and processing unit; the current transformer is set in the bushing terminal screen of the high voltage bushing, the terminal screen lead of the high voltage bushing is set through the coil of the current transformer, and the output end of the current transformer is connected with the data acquisition and processing unit. The invention does not need to inject the excitation signal from outside, and directly uses the harmonic voltage signal in the system as the excitation source of dielectric response test. It has the advantages of abundant measurement information, high test accuracy, safety and reliability, and it also has the advantages of no power cut, real-time monitoring and diagnosis.

【技术实现步骤摘要】
油纸绝缘套管的介电响应不停电监测系统及方法
本专利技术属于油纸绝缘套管绝缘状态监测与诊断
，尤其涉及一种油纸绝缘套管的介电响应不停电监测系统及方法。
技术介绍
变压器套管是电力系统的主要设备之一，在电力系统中起着举足轻重的作用。油纸绝缘套管故障或损坏不仅会造成停电事故，甚至会引起变电站设备爆炸、酿成火灾，进一步扩大事故范围。套管的安全、稳定运行直接影响着变压器甚至整个电网的稳定，对其绝缘状态的监测与诊断意义重大。当充油设备运行时间较长时，由于外部潮气进入，可能导致充油设备的油中微水含量上升，套管绝缘老化。对于充油设备的绝缘状态诊断，传统的高压电气测试如介损、电容量测试，手段较为单一，且测试数据易受测试条件影响、反映绝缘信息较少，同时需要停电、试验周期长。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种油纸绝缘套管的介电响应不停电监测系统及方法，以解决上述存在的技术问题。本专利技术可实现变压器套管介电响应特性的不停电监测，通过在线监测数据诊断套管的绝缘和老化状态。与传统离线监测手段相比，本专利技术在线监测装置具有不需停电、监测信息丰富、实时监测诊断等优势。为达到上述目的，本专利技术采用以下技术方案：一种油纸绝缘套管的介电响应不停电监测系统，包括高压母线、高压套管、变压器、电压互感器、电流互感器及数据采集与处理单元；高压套管内部绝缘介质为油纸绝缘复合介质；电压互感器设置在高压母线的进线侧，电压互感器一端与高压母线连接，另一端与数据采集与处理单元连接；电流互感器设置在高压套管的套管末屏内，高压套管的末屏引线穿过电流互感器的线圈设置，电流互感器的输出端与数据采集与处理单元连接；数据采集与处理单元用于将电压互感器、电流互感器分别测得的电压信号、电流信号转换为不同频率谐波电压下的介损值。进一步的，还包括故障诊断与告警平台，故障诊断与告警平台通过光纤与数据采集与处理单元连接；故障诊断与告警平台用于将数据采集与处理单元传输的介损值绘制成介电响应特性曲线，并与套管的历史数据和专家库系统的模型进行比对。进一步的，不同频率谐波电压下的介损值为电压信号、电流信号相位差的正切值。进一步的，电压互感器采用电容式电压互感器。进一步的，电流互感器采用零磁通电流互感器；零磁通电流互感器内设置有补偿绕组，补偿绕组用于提供励磁电流。进一步的，电流互感器与末屏引线之间设置绝缘外壳，绝缘外壳用于将电流互感器与末屏引线绝缘。进一步的，绝缘外壳采用环氧树脂或聚四氟乙烯制作，绝缘外壳的厚度大于或等于0.5mm。进一步的，高压套管顶端与高压母线连接处设有半球形均压罩。进一步的，套管末屏设置为中空壳体，壳体采用铝材制作，壳体厚度大于等于1mm；末屏引线与壳体采用弹簧插头连接。本专利技术还提供了一种油纸绝缘套管的介电响应不停电监测方法，包括以下步骤：步骤1：将电压互感器和电流互感器采集到的高压母线的电压信号和套管末屏的电流信号传输至数据采集与处理单元，处理得到不同频率谐波电压下的介损值；步骤2：将步骤1的不同频率谐波电压下的介损值传输至故障诊断与告警平台；故障诊断与告警平台将步骤1的介损值绘制成介电响应特性曲线，并将介电响应特性曲线与高压套管的历史数据和专家库系统的模型进行比对，得出高压套管的含水量，通过含水量的大小诊断高压套管的运行和老化状态。与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：本专利技术提供了一种油纸绝缘套管的介电响应不停电监测系统，采用在高压母线上设置电压互感器，采用在套管末屏内设置电流互感器；与现有测量设备和测量方法相比，本专利技术不需要从外部注入扫频激励信号，直接利用电力系统中的谐波电压信号作为介电响应测试的激励源，具有测量信息丰富、测试精度高、安全可靠等优点，同时具有不需停电、实时监测诊断等优势。进一步的，设置故障诊断与告警平台将介损值绘制成介电响应特性曲线，将介电响应特性曲线与套管的历史数据和专家库系统的模型进行比对，得出高压套管的含水量，通过含水量的大小诊断高压套管的运行和老化状态。附图说明图1是本专利技术的一种油纸绝缘套管的介电响应不停电监测系统及方法示意图；其中，1高压母线，2高压套管，3变压器，4电压互感器，5套管末屏，6电流互感器，7数据采集与处理单元，8故障诊断与告警平台。具体实施方式下面结合附图和具体实施例对本专利技术做详细说明。参考附图1所示，本专利技术提供了一种油纸绝缘套管的介电响应不停电监测系统，包括高压母线1、高压套管2、变压器3、电压互感器4、电流互感器6、数据采集与处理单元7、故障诊断与告警平台8。高压母线1一端连接高压套管2，另一端连接在变电站其他设备上；高压套管2的顶端与高压母线1连接，高压套管2的底端与变压器3本体连接。高压套管1的套管末屏5为中空壳体，壳体为铸造结构，采用铝材质制作，厚度大于等于1mm，以满足电磁屏蔽要求，末屏外壳接地；高压套管2的末屏引线一端设置在高压套管2内部，另一端通过弹簧插接头与套管末屏5的外壳连接，运行中避免末屏引线开路，引起电压，损坏高压套管2。电流互感器6设置在套管末屏5内，末屏引线从电流互感器6的线圈中间穿过；电流互感器6与末屏引线之间设置有绝缘外壳，防止电流互感器6与末屏引线之间产生电气接触。绝缘外壳可采用环氧树脂或聚四氟乙烯制作，绝缘外壳的厚度一般不小于0.5mm。电流互感器6采用零磁通电流互感器，零磁通电流互感器内设置补偿绕组，用于提供励磁电流，消除了电流测量的比差和角差，提高测量精度。电流互感器6测试到的谐波电流信号幅值范围为0～100mA，谐波电流频率范围为1Hz～1kHz。电压互感器4设置在高压母线1的进线侧，用于监测高压母线1的电压；电压互感器4采用电容式电压互感器，通过获取其二次侧电压可计算出高压母线1上的电压信号。电压互感器4还可以采用对变电站中的电压互感器低压臂的改造装置，改造装置采用在电压互感器低压臂并联过电压和浪涌保护装置的方式实现，过电压和浪涌保护装置可优选瞬态电压抑制器，使改造后的装置测量频带满足介电响应测试要求。电压测量信号从电压互感器低压臂电容上获取，电压互感器低压臂输出的电压信号幅值不超过100V。电压互感器4测试到的谐波电压信号幅值范围为0～100V，谐波电压频率范围为1Hz～1kHz。电流互感器6通过双屏蔽电缆与数据采集与处理单元7连接；电压互感器4通过双屏蔽电缆与数据采集与处理单元7连接，数据采集与处理单元7将电压互感器4、电流互感器6分别测得的谐波电压信号、电流信号进行幅值放大，高频干扰信号滤除，转换成统一的电信号，并计算出不同频率谐波电压下的介损值；不同频率谐波电压下的介损值为电压信号、电流信号相位差的正切值。数据采集与处理单元7通过光纤与故障诊断与告警平台8连接，通过光纤将数据采集与处理单元7输出不同频率谐波电压下的介损值传输至故障诊断与告警平台8。故障诊断与告警平台8将数据采集与处理单元7传输的不同频率谐波电压下的介损值绘制成介电响应特性曲线，并将介电响应特性曲线与高压套管2的历史数据和专家库系统的模型进行比对，得出高压套管2的含水量，通过含水量的大小诊断高压套管2的运行和老化状态。本专利技术还提供了一种油纸绝缘套管的介电响应不停电监测方法，包括以下步骤：步骤1：将电压互感器4和电流互感器6采集到的高压母线1的电压信号和套管末屏5的电流信号传输至数据采集与处理单元本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种油纸绝缘套管的介电响应不停电监测系统，其特征在于，包括高压母线(1)、高压套管(2)、变压器(3)、电压互感器(4)、电流互感器(6)及数据采集与处理单元(7)；高压套管(2)内部绝缘介质为油纸绝缘复合介质；电压互感器(4)设置在高压母线(1)的进线侧，电压互感器(4)一端与高压母线(1)连接，另一端与数据采集与处理单元(7)连接；电流互感器(6)设置在高压套管(2)的套管末屏(5)内，高压套管(2)的末屏引线穿过电流互感器(6)的线圈，电流互感器(6)的输出端与数据采集与处理单元(7)连接；数据采集与处理单元(7)用于将电压互感器(4)、电流互感器(6)分别测得的电压信号、电流信号转换为不同频率谐波电压下的介损值。

【技术特征摘要】
1.一种油纸绝缘套管的介电响应不停电监测系统，其特征在于，包括高压母线(1)、高压套管(2)、变压器(3)、电压互感器(4)、电流互感器(6)及数据采集与处理单元(7)；高压套管(2)内部绝缘介质为油纸绝缘复合介质；电压互感器(4)设置在高压母线(1)的进线侧，电压互感器(4)一端与高压母线(1)连接，另一端与数据采集与处理单元(7)连接；电流互感器(6)设置在高压套管(2)的套管末屏(5)内，高压套管(2)的末屏引线穿过电流互感器(6)的线圈，电流互感器(6)的输出端与数据采集与处理单元(7)连接；数据采集与处理单元(7)用于将电压互感器(4)、电流互感器(6)分别测得的电压信号、电流信号转换为不同频率谐波电压下的介损值。2.根据权利要求1所述的一种油纸绝缘套管的介电响应不停电监测系统，其特征在于，还包括故障诊断与告警平台(8)，故障诊断与告警平台(8)通过光纤与数据采集与处理单元(7)连接；故障诊断与告警平台(8)用于将数据采集与处理单元(7)传输的介损值绘制成介电响应特性曲线，并与套管的历史数据和专家库系统的模型进行比对。3.根据权利要求1所述的一种油纸绝缘套管的介电响应不停电监测系统，其特征在于，不同频率谐波电压下的介损值为电压信号、电流信号相位差的正切值。4.根据权利要求1所述的一种油纸绝缘套管的介电响应不停电监测系统，其特征在于，电压互感器(4)采用电容式电压互感器。5.根据权利要求1所述的一种油纸绝缘套管的介电响应不停电监测系统，其特征在于，电流互...

【专利技术属性】
技术研发人员：张璐，韩彦华，孙蕾，吴经锋，王森，杨传凯，王文森，王辰曦，李高阳，惠华，
申请(专利权)人：国网陕西省电力公司电力科学研究院，国家电网有限公司，中国电建集团西北勘测设计研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：陕西,61