干式空心电抗器在线电流监测系统及方法技术方案

本发明专利技术涉及一种干式空心电抗器在线电流监测系统及方法，系统包括：设置在电抗器吊臂上的传感器卡座、安装在传感器卡座上的光纤传感器、数据线、光纤绝缘子和信号处理器。光纤传感器采集与不同包封层相连接的吊臂上的电流值信号，通过数据线和光纤绝缘子将数据信号传输到信号处理器中，信号处理器通过预制的软件控制策略对采集到的电抗器吊臂或各包封层的电流分布状态做出判断，将判断结果向外传输到控制室，如果判断出电抗器发生故障，控制室发出指令，断开电抗器的连接，将电抗器退出系统运行。本发明专利技术实时监测电抗器的运行状态，及时做出投切响应，解决了由于电抗器局部过热而导致的烧毁事故，提升了系统监测的时效性、安全性和通用性。

【技术实现步骤摘要】
干式空心电抗器在线电流监测系统及方法
本专利技术涉及干式空心电抗器保护设备
，具体而言，涉及一种干式空心电抗器在线电流监测系统及方法。
技术介绍
随着超高压电网的快速建设和发展，变电站低压侧电抗器数量在不断增加。因频繁投切、过电压、老旧设备更替、绝缘老化、绝缘开裂等因素影响，变电站低压电抗器故障频繁发生，并呈居高不下态势，严重威胁电网安全稳定运行。近几年，多地变电站发生了多起干式空心电抗器着火事故和其它故障。低压电抗器故障是电网安全稳定运行的重大隐患，是电网亟需解决的重要问题，超高压变电站低压电抗器故障诊断及预防研究迫在眉睫。干式低压电抗器的各类问题随着运行年限增加，各类问题发展到后期，大多数会引发干式低压电抗器匝间绝缘问题。随着电网规模的不断增大和设备存量的迅速增加，传统的运检手段已不能满足现代运维的新需求，迫切需要有效提高输变电设备状态在线监管水平，全面提升设备运维工作效率、管理智能化水平、电网防灾减灾能力。现有技术文件1(不公告专利技术人.一种用于干式空心电抗器匝间绝缘故障的在线监测方法[P].CN109375076A,2019-02-22.)和现有技术文件2(朱东柏等.干式空心电抗器在线监测装置及损耗监测方法[P].CN104155556A,2014-11-19.)公开了干式空心电抗器在线监测方法/装置，通过磁场探测线圈获取电抗器磁场突变信号，进而判断电抗器匝间短路故障的发展阶段。然而，磁感应探测线圈法虽然可以快速检测出严重匝间短路故障，但无法实现电抗器不同位置匝间短路故障检测。现有技术文件3(李佳奇等.分布电流无线监测在干式空心电抗器中的应用[J].传感器与微系统,2016,35(04):154-156+160.)公开了一种分布电流监测系统，该系统对于流过电流较大、系统电压较高的空心电抗器并不适用，其使用电流互感器由于体积较大将无法安装在电抗器绕组导线上，并且根据实际故障案例，干式空心电抗器一旦出现短路故障，会在60ms内发生损毁事故，而现有技术3也未对该技术问题进行针对性的设计。综上，干式空心电抗器保护设备领域存在这样的需求：对流过电抗器绕组的电流进行在线监测，实时传输数据，通过监测电流在各个通流吊臂上的分布情况和趋势，提前预判故障；能够快速反应，降低电抗器损坏风险，保护电力系统安全；并且能够适应复杂电磁环境，便于维护。
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在线电流监测系统及方法，解决现有技术中干式空心电抗器在线电流监测系统监测的时效性、安全性和通用性等技术问题。为了实现上述设计目的，本专利技术采用的方案如下：一种干式空心电抗器在线电流监测系统，包括传感器卡座、光纤传感器、数据线、光纤绝缘子和信号处理器，传感器卡座安装在电抗器吊臂上，在传感器卡座上安装光纤传感器，光纤传感器采集吊臂上的电流值信号，在与电抗器不同包封层相连接的吊臂上设置多个传感器卡座和光纤传感器，用于采集各个包封层在电抗器吊臂上的电流值；通过数据线和光纤绝缘子将电流值信号传输到信号处理器中，信号处理器判断电抗器的电流分布状态，将电流分布状态判断结果向外传输到控制室，如果判断出电抗器发生故障，控制室发出指令，断开电抗器的连接，将电抗器退出系统运行。优选地，信号处理器判断电抗器的电流分布状态包括：通过监测系统实时采集电流分布信号，与出厂值进行实时比对，对采集到的电抗器吊臂或各包封层的电流分布状态做出实时判断，出厂值是指根据应用到不同工况下的电抗器的不同状态进行出厂试验，取得的理论条件下电抗器吊臂或各包封层的电流分布。优选地，所述传感器卡座为绝缘材质的拼接结构，采用绝缘螺栓连接。优选地，所述数据线与光纤传感器的传感元件采用同种材质和结构。优选地，所述光纤传感器的安装位置位于干式空心电抗器内径处的任意位置。本专利技术还提供了一种干式空心电抗器在线电流监测方法，其使用了上述的干式空心电抗器在线电流监测系统，包括以下步骤：步骤1，通过多个设置在与不同的包封层连接的吊臂上的光纤传感器采集吊臂上的电流值信号，获得各个包封层在电抗器吊臂上的电流值；步骤2，通过数据线和光纤绝缘子将电流值信号传输至处理器；步骤3，信号处理器根据采集到的各个包封层在电抗器吊臂上的电流值，对电抗器的电流分布状态做出判断，将判断结果向外传输至控制室；步骤4，如果判断出电抗器发生故障，控制室发出指令，断开电抗器的连接，将电抗器退出系统运行，如果判断电抗器运行正常，保持继续运行。优选地，步骤1具体包括：光纤传感器在不超过75μs的时间内采集到电抗器吊臂上的电流值。优选地，步骤2具体包括：连接多个光纤传感器的多根数据线汇集穿过光纤绝缘子后将各个包封层的电流值数据汇集至处理器。优选地，步骤3具体包括：信号处理器将采集到的各个包封层在电抗器吊臂上的电流值与出厂值进行实时比对，对采集到的电抗器吊臂或各包封层的电流分布状态做出实时判断，出厂值是指根据应用到不同工况下的电抗器的不同状态进行出厂试验，取得的理论条件下电抗器吊臂或各包封层的电流分布。优选地，步骤3还包括：控制室对电抗器电流分布状态数据进行存储，形成历史运行数据库。本专利技术的有益效果在于，本专利技术采用了实时监测电抗器吊臂上电流分布的方法判断电抗器的运行状态，光纤传感器监测手段能够在75μs监测到电抗器绕组导线上的电流值，对可能存在缺陷的电抗器可以及时做出投切响应，解决了由于电抗器过热而导致的烧毁事故。而且，本专利技术采用的光纤传感器加装到吊臂上，不会由于更换和维护监测系统对绕组导线造成损伤，特别是光纤电流传感系统可以测量直流电，特别是对于特高压直流输电线路测量而言，弥补了传统电流传感器的欠缺。同时，将实时监测到的电抗器电流分布状态数据进行保存和自对比，通过大数据共享的方式给同类型电抗器的运行状态提供数据支持，避免共性问题的重复出现。附图说明图1为按照本专利技术的干式空心电抗器在线电流监测系统的一优选实施例的结构示意图。图2为按照本专利技术的干式空心电抗器在线电流监测系统的图1所示实施例中A处的放大图。图3为按照本专利技术的干式空心电抗器在线电流监测方法流程图。图4为按照本专利技术的干式空心电抗器在线电流监测系统的光纤传感器布置示意图。图中：1-传感器卡座；2-光纤传感器；3-数据线；4-光纤绝缘子；5-信号处理器；6-电抗器吊臂；7-绝缘螺栓。具体实施方式为了更好地理解按照本专利技术的干式空心电抗器在线电流监测系统及方法，下面结合附图描述按照本专利技术的干式空心电抗器在线电流监测系统及方法的具体实施例。实施例1：干式空心电抗器在线电流监测系统参考图1所示，按照本专利技术的干式空心电抗器在线电流监测系统的结构示意图。本专利技术的干式空心电抗器在线电流监测系统，包括传感器卡座1、光纤传感器2、数据线3、光纤绝缘子4和信号处理器5。采用光纤传感器的有益效果在于，光信号具有与电磁场免疫的无相互作用特性，适应电磁本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种干式空心电抗器在线电流监测系统，包括传感器卡座(1)、光纤传感器(2)、数据线(3)、光纤绝缘子(4)和信号处理器(5)，其特征在于：/n传感器卡座(1)安装在电抗器吊臂(6)上，在传感器卡座(1)上安装光纤传感器(2)，光纤传感器(2)采集吊臂(6)上的电流值信号，在与电抗器不同包封层相连接的吊臂(6)上设置多个传感器卡座(1)和光纤传感器(2)，用于采集各个包封层在电抗器吊臂(6)上的电流值；通过数据线(3)和光纤绝缘子(4)将电流值信号传输到信号处理器(5)中，信号处理器(5)判断电抗器的电流分布状态，将电流分布状态判断结果向外传输到控制室，如果判断出电抗器发生故障，控制室发出指令，断开电抗器的连接，将电抗器退出系统运行。/n

【技术特征摘要】
1.一种干式空心电抗器在线电流监测系统，包括传感器卡座(1)、光纤传感器(2)、数据线(3)、光纤绝缘子(4)和信号处理器(5)，其特征在于：
传感器卡座(1)安装在电抗器吊臂(6)上，在传感器卡座(1)上安装光纤传感器(2)，光纤传感器(2)采集吊臂(6)上的电流值信号，在与电抗器不同包封层相连接的吊臂(6)上设置多个传感器卡座(1)和光纤传感器(2)，用于采集各个包封层在电抗器吊臂(6)上的电流值；通过数据线(3)和光纤绝缘子(4)将电流值信号传输到信号处理器(5)中，信号处理器(5)判断电抗器的电流分布状态，将电流分布状态判断结果向外传输到控制室，如果判断出电抗器发生故障，控制室发出指令，断开电抗器的连接，将电抗器退出系统运行。


2.如权利要求1所述的干式空心电抗器在线电流监测系统，其特征在于：
信号处理器(5)判断电抗器电流分布状态包括：通过监测系统实时采集电抗器吊臂或各包封层电流分布信号，与出厂值进行实时比对，对采集到的电抗器吊臂或各包封层的电流分布状态做出实时判断，出厂值是指根据应用到不同工况下的电抗器的不同状态进行出厂试验，取得的理论条件下电抗器吊臂或各包封层的电流分布。


3.如权利要求1或2任一项所述的干式空心电抗器在线电流监测系统，其特征在于：
所述传感器卡座(1)为绝缘材质的拼接结构，采用绝缘螺栓(7)连接。


4.如权利要求1或2任一项所述的干式空心电抗器在线电流监测系统，其特征在于：
所述数据线(3)与光纤传感器(2)的传感元件采用同种材质和结构。


5.如权利要求1或2任一项所述的干式空心电抗器在线电流监测系统，其特征在于：
所述光纤传感器(2)的安装位置位于干式空心电抗器内径处的任意位置。


6.一种干式空心电抗器在线电流监测...

【专利技术属性】
技术研发人员：张猛，奚晶亮，孙国华，刘成柱，王国金，李德良，夏之慧，韩艳丰，刘雪峰，王红雨，王银岭，崔旭鹏，
申请(专利权)人：北京电力设备总厂有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11