一种干式空心电抗器故障在线监测方法和装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种干式空心电抗器故障在线监测方法，通过测量干式空心电抗器各星臂的通过电流，并将各星臂通过电流形成比较矩阵，实现干式空心电抗器多种典型故障的准确测量，同时还公开了干式空心电抗器故障在线监测装置，由高精度低磁密电流互感器、取能电流互感器、主控装置、通信管理机、上位机组成，实现高压取能、分配电流的准确测量、强磁场下测量数据的无线传输的功能，具有故障检测灵敏度高、安全性高、电气和自然环境适应性强的特点，因此与传统的功率因数法相比，其具有故障识别灵敏度高，受系统电压、电流、环境温度等外在因素影响小的优点；与传统的磁场测量法相比具有本体参数直接测量，测量数据简单、直接，易于判定的优点。

【技术实现步骤摘要】
一种干式空心电抗器故障在线监测方法和装置
本专利技术涉及故障检测的
，特别涉及一种干式空心电抗器故障在线监测方法和装置。
技术介绍
干式空心电抗器为多包封并联结构，每个包封内由多根带有绝缘膜的小圆线并联绕制而成，运行时工作电流通过导线汇于电抗器各星臂中，最终经连接环由汇流臂流出至母线。当导线之间的绝缘膜由于放电、水解、过热等原因老化到一定程度，相邻导线直接接触，由于相邻导线之间存在电压差，因此在短路的线匝之间会形成短路环，此类故障统称为匝间绝缘故障，也是造成电抗器烧毁的主要原因。短路环一方面破坏了原有线圈的物理参数，另一方面，在短路环附近形成较强的附加磁场，进一步破坏线圈的固有物理参数，会使电抗器各并联支路的电流分配发生变化。匝间短路的主要原因如下：（1）干式空心电抗器的运行环境多为户外，长期暴露在阳光高温直射的环境下，加上电抗器本身的运行温升，造成电抗器长期处于高温的状态，而绝缘膜的寿命会随着温度的提高大大缩减；（2）空心电抗器无外壳防护，长时间的日晒雨淋会导致电抗器包封表面逐渐老化，在电抗器表面形成无数肉眼不可见的微小缝隙，使得水汽进入电抗器内部，造成电抗器包封进水，加速绝缘膜老化；（3）多数电抗器不会长时间运行，仅在需要时投切进线路中。而在投切时，会产生远高于额定运行电压的投切过电压，对电抗器产生冲击。在频繁投切下，电抗器不断受到冲击，使得绝缘膜加速老化；（4）工艺原因使得导线在生产过程中存在薄弱点。同时，运输过程中受到的的颠簸和电抗器在运行中持续受到的电动力，使得电抗器的上下端引线容易出现断线情况，造成电抗器局部温升偏高，影响电抗器安全运行。据统计，匝间故障和断线是造成电抗器故障的主要原因，在目前的干式空心电抗器烧毁事故中可占到90%以上。目前行业上已知的故障监测方法为监测电抗器运行温度，运行损耗或磁场强度变化来判断电抗器是否存在故障，但普遍存在延时性和灵敏度低等问题，无法准确及时的判别故障，因此未在市场上得到广泛推广。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种干式空心电抗器故障在线监测方法和装置，以解决上述
技术介绍
中提出的安全性差的问题，本专利技术介绍了一种干式空心电抗器故障在线监测方法和装置，通过监测各星臂电流变化判别断线或匝间故障的方法，可在断线和匝间故障的瞬间进行准确判定，防止电抗器烧毁事故的发生。为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种干式空心电抗器故障在线监测方法具体包括以下步骤：S1、获取各星臂初始测量电流，根据组合将任意两星臂间电流相除，其中Ii与Ij的比值记为aij，由所有aij按一定的规律组成矩阵[A]，该矩阵为对称矩阵，矩阵中每个数值均为不同星臂电流的比值；S2、获取干式空心电抗器在运行任一时刻各星臂的实时电流，同样，按照步骤S1的方法，获取任意两星臂之间测量电流的比值记为bij，组成实时系数矩阵[B]；S3、然后将实时对比矩阵[B]与矩阵[A]相比获得对应元素的变化率mij，组成矩阵[M]，其中所述的mij的公式如下：mij=bij/aij-1；S4、然后根据保护算法计算矩阵[M]中任意元素是否超出限值，当超出限值时均认为达到报警条件，即可判定电抗器存在故障，然后反馈给系统进行处理的过程，上述步骤中的i和j表示星臂的位数，为自然数。进一步，在步骤S4中保护算法的具体步骤如下：S4-1、预先设置输入电流的变化比例限值A；S4-2、通过高精度低磁密电流互感器以及取能电流互感器获取初始电流，横向对比任意星臂的电流比值，并保存；S4-3、实时监测各星臂的电流数据变化；即获取各星臂初始测量电流，获取任意两星臂间电流的初始比值，然后实时监控该比值作为实时比值，并获取实时比值的变化情况作为实时比值变化率，以及各星臂电流与初始电流的对比情况作为电流变化比例；S4-4、然后判断电流比值任意纵向对比变化率是否超过变化比例限值A的50%，是，进入步骤S4-6；否返回步骤S4-3，是，且超过变化比例限值A的100%，进入步骤S4-5；S4-5、说明存在故障，反馈给系统，进行跳闸处理；S4-6、反馈给系统，进行报警处理。本专利技术还公开了一种干式空心电抗器故障在线检测装置，包括设于空心电抗器正下方的本体，所述本体的上表面设有分别套于空心电抗器的各个电抗器星臂上，并用于准确测量各星臂电流的高精度低磁密电流互感器以及用于进行CT取能的取能电流互感器，所述的高精度低磁密电流互感器安装在干式空心电抗器的星臂上，采用开口式电流互感器，取能电流互感器安装在干式空心电抗器的汇流排上，装置采用在线取能，在所述本体的下表面设有与高精度低磁密电流互感器以及取能电流互感器进行电连接的主控器，在主控器上通讯连接有位于系统内的通信管理机，所述的通信管理机负责远程数据的接收与传输，所述的主控器用于将从高精度低磁密电流互感器以及取能电流互感器获取达到的数据，然后通过保护算法进行计算，并判别电抗器是否存在故障，如存在故障，将反馈给系统进行跳闸处理的控制单元，且上述的保护算法实现根据各星臂电流变化判别断线或者匝间短路故障问题，每相邻两个高精度低磁密电流互感器之间分布有一个所述取能电流互感器。为了能够有效屏蔽电磁干扰，所述的主控器外设有压铸铝材质金属外壳。作为优选，所述的高精度低磁密电流互感器选用WYCT系列开口式电流互感器，并从侧面套过电抗器星臂。为了方便传输，所述的通信管理机实现与主控器上的无线传输模块之间进行通信，同时使用USB转串口与系统的站控电脑通信连接。为了提高固定效果，所述的高精度低磁密电流互感器通过固定连接件固定在电抗器星臂上。作为优选，所述的固定连接件包括两块对称设置的L型夹板，所述L型夹板的下横板固定在本体上，所述L型夹板的纵板与对应的电抗器星臂相抵，且所述高精度低磁密电流互感器被固定连接件限位在电抗器星臂外。为了提高防水性能，所述压铸铝材质金属外壳内设有防水层。为了方便操作，使其适用不同产品需求，所述无线传输模块采用Zigbee、LoRa、4G进行兼容性，实现可根据需求选用不同无线传输方式一种干式空心电抗器故障在线检测装置，上述结构中干式空心电抗器由多根圆截面的铝导线或者铜导线并联绕制而成，运行时工作电流通过导线汇与电抗器星臂中，并最终通过汇流排流出。由于电抗器结构在经过高温固化后不再变化，因为各星臂的电流分配比例也是固定的。因此，在电抗器正常运行时，各星臂电流之比为固定值，根据电抗器的电流分配原理，分配电流不会随着工作电流等电气环境、温度等自然环境的变化而变化。而当电抗器发生匝间短路或者断线时，等效为电抗器导线匝数或者根数发生变化，导致电流分配的平衡被破坏，造成各星臂电流分配发生变化。特别的，短路匝支路由于匝数减少、短路匝感应磁场的抵消作用，其电流一般会增大，其他支路会有不同程度的增加，因此故障支路的电流和非故障支路电流的比例的变化更大，大于单支路电流本身的变化，通过检测电流比例的变化，检测灵敏本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种干式空心电抗器故障在线监测方法，其特征在于：具体包括以下步骤：/nS1、获取各星臂初始测量电流，根据组合将任意两星臂间电流相除，其中I

【技术特征摘要】
1.一种干式空心电抗器故障在线监测方法，其特征在于：具体包括以下步骤：
S1、获取各星臂初始测量电流，根据组合将任意两星臂间电流相除，其中Ii与Ij的比值记为aij，由所有aij按一定的规律组成矩阵[A]，该矩阵为对称矩阵，矩阵中每个数值均为不同星臂电流的比值；
S2、获取干式空心电抗器在运行任一时刻各星臂的实时电流，同样，按照步骤S1的方法，获取任意两星臂之间测量电流的比值记为bij，组成实时系数矩阵[B]；
S3、然后将实时对比矩阵[B]与矩阵[A]相比获得对应元素的变化率mij，组成矩阵[M]，其中所述的mij的公式如下：mij=bij/aij-1；
S4、然后根据保护算法计算矩阵[M]中任意元素是否超出限值，当超出限值时均认为达到报警条件，即可判定电抗器存在故障，然后反馈给系统进行处理的过程，上述步骤中的i和j表示星臂的位数，为自然数。


2.根据权利要求1所述的一种干式空心电抗器故障在线监测方法，其特征在于：在步骤S4中保护算法的具体步骤如下：
S4-1、预先设置输入电流的变化比例限值A；
S4-2、通过高精度低磁密电流互感器以及取能电流互感器获取初始电流，横向对比任意星臂的电流比值，并保存；
S4-3、实时监测各星臂的电流数据变化；即获取各星臂初始测量电流，获取任意两星臂间电流的初始比值，然后实时监控该比值作为实时比值，并获取实时比值的变化情况作为实时比值变化率，以及各星臂电流与初始电流的对比情况作为电流变化比例；
S4-4、然后判断电流比值任意纵向对比变化率是否超过变化比例限值A的50%，是，进入步骤S4-6；否返回步骤S4-3，是，且超过变化比例限值A的100%，进入步骤S4-5；
S4-5、说明存在故障，反馈给系统，进行跳闸处理；
S4-6、反馈给系统，进行报警处理。


3.一种干式空心电抗器故障在线检测装置，包括设于空心电抗器正下方的本体（1），其特征在于：所述本体（1）的上表面设有分别套于空心电抗器的各个电抗器星臂（2）上，并用于准确测量各星臂电流的高精度低磁密电流互感器（3）以及用于进行CT取能的取能电流互感器（4），所述的高精度低磁密电流互感器（3）安装在干式空心电抗器的星臂上，采用开口式电流互感器，取能电流互感器（4）安装在干式空心电抗器的汇流排上...

【专利技术属性】
技术研发人员：冯丽，赵雷，周广东，王恒帅，屈谛，陈志强，郭坤，商承孝，王春晨，王振虎，
申请(专利权)人：山东泰开电力电子有限公司，
类型：发明
国别省市：山东;37