一种干式空心电抗器的绝缘故障检测方法及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的绝缘故障检测方法及装置，包括如下步骤：在干式空心电抗器的底部设置多个光学传感器，并在干式空心电抗器出线端穿套高频电流传感器；采用信号采集组件获取脉冲电压波形信号，并将脉冲电压波形信号传输给分析处理组件；分析处理组件将脉冲电压波形信号转化为光

【技术实现步骤摘要】
一种干式空心电抗器的绝缘故障检测方法及装置


[0001]本专利技术属于电抗器
，具体涉及一种干式空心电抗器的绝缘故障检测方法及装置。

技术介绍

[0002]干式空心电抗器采用轴对称结构，主要包括多个包封、上下星形架、包封间撑条和防雨帽等部分，包封、星形架和撑条整体固化成一体。干式空心电抗器是一种依靠空气绝缘、无绕组内设铁心的电抗器，结构简单，质量轻，振动和噪声的水平低，在各级电力系统中得到了广泛应用。
[0003]近年来，出现不少干式空心电抗器烧损的故障。电抗器匝间绝缘材料主要为通用的聚酯薄膜和耐热等级更高的聚酰亚胺薄膜，局部放电是一个从表面开始并缓慢向介质内部发展的过程，在外施电压下匝间绝缘气隙缺陷处首先发生局部放电，局部放电破坏匝间绝缘造成击穿。由于包封数量多、结构复杂、通道狭长，给干式空心电抗器的状态全面感知带来了一定阻碍。
[0004]目前对干式空心电抗器故障的监测分析的研究尚局限在单一因素的监测，比如温度检测法、烟雾检测法、绝缘检测法、电气量参数检测法、差动检测法等。其中，关于绝缘检测法的研究如下：
[0005]如专利CN114062879A给出了一种干式电抗器匝间绝缘检测装置及方法，绝缘检测装置，包括：干式电抗器、电压互感器、电流互感器、功率分析仪、处理系统和报警系统，干式电抗器为三相干式电抗器，干式电抗器的每一相均连接有一组电压互感器和电流互感器，三组电压互感器和电流互感器均与功率分析仪相连接，处理系统根据功率分析仪的分析结果判断干式电抗器工作状态，报警系统用于向运维人员报警。该方案可以在不停电的情况下，利用干式电抗器运行的电压和电流信号，传送至功率分析仪实时计算其交流阻抗，通过处理报警系统进行横向和纵向数据比较，准确评估干式电抗器的匝间绝缘状态。
[0006]如专利CN104515941A给出了基于脉冲振荡原理的电抗器匝间绝缘检测装置，变压器输出两端接依次串联的高压硅堆、保护电阻、电阻分压器高低压臂电阻，可控放电球隙和阻尼振荡电路两端都并联在电阻分压器高低压臂电阻两端，阻尼振荡电路由串联的阻尼电阻、主电容、电抗器试品组成，控制器单元根据电阻分压器高低压臂电阻两端电压，来可控放电球隙放电和变压器输出电压，在球隙放电的过程中电抗器试品上形成脉冲振荡，然后通过并联在电抗器试品两端的电容分压器将电抗器上所形成的脉冲振荡波信号送至示波器，实现对电抗器匝间绝缘的诊断。该方案可以解决目前对电抗器匝间绝缘长期不能监管的被动局面，对促进电抗器制造厂家产品质量提高及确保整个电网的安全运行将起到积极的作用。
[0007]然而，上述现有技术在进行干式空心电抗器的绝缘故障检测中均存在干式空心电抗器电磁干扰导致测量信号难以有效提取的问题，导致故障感知和故障定位的偏差。
[0008]因此，如何实现对干式空心电抗器包封层间区域进行精准故障信息感知，以解决
干式空心电抗器局部放电光学信号难以获取，故障信息不准确的问题是本领域技术人员亟待解决的问题。

技术实现思路

[0009]针对上述现有技术中存在的缺陷，本专利技术提供了一种干式空心电抗器的绝缘故障检测方法及装置，设置光学传感器和高频电流传感器，结合光脉冲电压信号和电磁脉冲电压信号，并针对光
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电二维脉冲序列的处理，分析得到反映干式空心电抗器故障位置信息的光
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电二维数据集，并给出干式空心电抗器绝缘故障的定位。本专利技术为了实现干式空心电抗器包封层间区域的故障信息感知，提出的基于高频法和光学检测法的局部放电联合检测方法，通过干式空心电抗器匝间绝缘故障高频磁场信号与紫外日盲光信号的采集、处理和分析，解决了干式空心电抗器局部放电光学信号难以获取的问题，实现干式空心电抗器绝缘故障的精准定位。
[0010]第一方面，本专利技术提供一种干式空心电抗器的绝缘故障检测方法，包括如下步骤：
[0011]在干式空心电抗器的底部设置多个光学传感器，并在干式空心电抗器出线端穿套高频电流传感器；
[0012]采用信号采集组件获取脉冲电压波形信号，并将脉冲电压波形信号传输给分析处理组件，其中，脉冲电压波形信号对应于光学传感器发送的光脉冲电压信号和高频电流传感器发送的电磁脉冲电压信号；
[0013]分析处理组件将脉冲电压波形信号转化为光
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电二维脉冲序列，并给出光
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电二维相基图谱，其中，光
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电二维相基图谱的光二维相基图谱和电二维相基图谱均包括电压相位
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脉冲次数分布图谱和电压相位
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脉冲幅值分布图谱两部分；
[0014]提取光
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电二维相基图谱中的特征参量，并构建反映干式空心电抗器故障位置信息的光
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电二维数据集，作为干式空心电抗器局部放电特征，分析给出干式空心电抗器绝缘故障的定位。
[0015]进一步的，干式空心电抗器底部设置圆环形支架，所有光学传感器由圆环形支架承载，且光学传感器的感光平面垂直于干式空心电抗器的中心轴线，每个光学传感器的响应波段为200nm
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280nm，增益≥105；
[0016]高频电流传感器的传输阻抗≥10Ω，电磁信号带宽覆盖10MHz
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30MHz频段。
[0017]进一步的，对应干式空心电抗器星型架的形状，将圆环形支架划分为多个圆弧形区域，在每个圆弧形区域至少放置1个光学传感器。
[0018]进一步的，信号采集组件连接光学传感器和高频电流传感器，包括依次连接的电源模块、淬灭电路模块、放大检波模块和多通道采集卡；
[0019]电源模块包括稳压管和高压芯片，稳压管为高压芯片提供电源，高压芯片为光学传感器提供偏置电压；
[0020]淬灭电路模块包括第一采样电阻和第二采样电阻，且第一采样电阻的阻值大于第二采样电阻，用于在光学传感器雪崩时，输出光脉冲电压信号；
[0021]放大检波模块用于增益并解调光脉冲电压信号；
[0022]多通道采集卡由多通道A/D模块组成，同步采集光脉冲电压信号和电磁脉冲电压信号，并将其传输至分析处理组件，其中，多通道A/D模块的通道数量为所有光学传感器数
量与高频电流传感器数量之和，各通道分别同步采集脉冲电压波形信号。
[0023]进一步的，分析处理组件将脉冲电压波形信号转化为光
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电二维脉冲序列，并给出光
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电二维相基图谱，具体包括如下步骤：
[0024]分别对光脉冲电压信号和电磁脉冲电压信号排序，形成光脉冲序列和电磁脉冲序列；
[0025]对光脉冲序列和电磁脉冲序列进行归一化处理，归一化的区间为[
‑
1,1]；
[0026]将归一化的光脉冲序列与归一化的电磁脉冲序列在同一相角处进行幅值加和；
[0027]获取光
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电二维脉冲序列，并给出光
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电二维相基图谱。
[0028]进一步的，获取光...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种干式空心电抗器的绝缘故障检测方法，其特征在于，包括如下步骤：在干式空心电抗器的底部设置多个光学传感器，并在干式空心电抗器出线端穿套高频电流传感器；采用信号采集组件获取脉冲电压波形信号，并将脉冲电压波形信号传输给分析处理组件，其中，脉冲电压波形信号对应于光学传感器发送的光脉冲电压信号和高频电流传感器发送的电磁脉冲电压信号；分析处理组件将脉冲电压波形信号转化为光
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电二维脉冲序列，并给出光
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电二维相基图谱，其中，光
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电二维相基图谱的光二维相基图谱和电二维相基图谱均包括电压相位
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脉冲次数分布图谱和电压相位
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脉冲幅值分布图谱两部分；提取光
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电二维相基图谱中的特征参量，并构建反映干式空心电抗器故障位置信息的光
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电二维数据集，作为干式空心电抗器局部放电特征，分析给出干式空心电抗器绝缘故障的定位。2.如权利要求1所述的干式空心电抗器的绝缘故障检测方法，其特征在于，干式空心电抗器底部设置圆环形支架，所有光学传感器由圆环形支架承载，且光学传感器的感光平面垂直于干式空心电抗器的中心轴线，每个光学传感器的响应波段为200nm
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280nm，增益≥105；高频电流传感器的传输阻抗≥10Ω，电磁信号带宽覆盖10MHz
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30MHz频段。3.如权利要求2所述的干式空心电抗器的绝缘故障检测方法，其特征在于，对应干式空心电抗器星型架的形状，将圆环形支架划分为多个圆弧形区域，在每个圆弧形区域至少放置1个光学传感器。4.如权利要求1
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3任一所述的干式空心电抗器的绝缘故障检测方法，其特征在于，信号采集组件连接光学传感器和高频电流传感器，包括依次连接的电源模块、淬灭电路模块、放大检波模块和多通道采集卡；电源模块包括稳压管和高压芯片，稳压管为高压芯片提供电源，高压芯片为光学传感器提供偏置电压；淬灭电路模块包括第一采样电阻和第二采样电阻，且第一采样电阻的阻值大于第二采样电阻，用于在光学传感器雪崩时，输出光脉冲电压信号；放大检波模块用于增益并解调光脉冲电压信号；多通道采集卡由多通道A/D模块组成，同步采集光脉冲电压信号和电磁脉冲电压信号，并将其传输至分析处理组件，其中，多通道A/D模块的通道数量为所有光学传感器数量与高频电流传感器数量之和，各通道分别同步采集脉冲电压波形信号。5.如权利要求1所述的干式空心电抗器的绝缘故障检测方法，其特征在于，分析处理组件将脉冲电压波形信号转化为光
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电二维脉冲序列，并给出光
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电二维相基图谱，具体包括如下步骤：分别对光脉冲电压信号和电磁脉冲电压信号排序，形成光脉冲序列和电磁脉冲序列；对光脉冲序列和电磁脉冲序列进行归一化处理，归一化的区间为[
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1,1]；将归一化的光脉冲序列与归一化的电磁脉冲序列在同一相角处进行幅值加和；获取光
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电二维脉冲序列，并给出光
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电二维相基图谱。6.如权利要求5所述的干式空心电抗器的绝缘故障检测方法，其特征在于，获取光
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电
二维脉冲序列，并给出光
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电二维相基图谱，具体包括如下步骤：以光
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电二维脉冲序列的一个工频周期为单位考察时间，计算多个单位考察时间内所有相位区间内加和的放电次数信息和加和的放电幅值信息；以加和的放电次数信息和...

【专利技术属性】
技术研发人员：缪金，黄芬，秦军，任明，吴俊锋，蒋煊，刘胤康，蒋頔，吴裕锋，
申请(专利权)人：国网江苏省电力有限公司无锡供电分公司，
类型：发明
国别省市：