專利名稱：智能保護(hù)型干式空心電抗器及其控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種電抗器及控制方法，特別是涉及一種干式空心電抗器及控制方法。
背景技術(shù)：
目前，干式空心電抗器具有噪音低、電感線性度好、無磁飽和等優(yōu)點(diǎn)，在無功補(bǔ)償及維持系統(tǒng)電壓穩(wěn)定方面發(fā)揮中重要作用，但干式空心電抗器的繼電保護(hù)一直是難以解決的問題。通過對大量事故的分析和調(diào)查，干式空心電抗 器內(nèi)部繞組運(yùn)行溫度超高和匝間短路等故障，都是在發(fā)現(xiàn)濃煙或明火后發(fā)現(xiàn)，再采取手動操作，將故障電抗器切除的，而這時整臺電抗器已經(jīng)被燒蝕的很嚴(yán)重了。為解決干式空心電抗器無法實(shí)現(xiàn)繼電保護(hù)的問題，需要對干式空心電抗器運(yùn)行溫度和繞組匝間狀況進(jìn)行實(shí)時監(jiān)測，在設(shè)備出現(xiàn)異常情況時及時作出相應(yīng)處理措施，保障設(shè)備的安全運(yùn)行，避免事故進(jìn)一步擴(kuò)大，造成更大的經(jīng)濟(jì)損失。使用傳統(tǒng)的信號采集裝置完成干式空心電抗器的運(yùn)行數(shù)據(jù)采集也有一定困難，信號采集裝置在工作時需配備單獨(dú)的供電電源，由于干式空心電抗器具有漏磁的特點(diǎn)，故普通電源無法正常工作。干式空心電抗器發(fā)生匝間短路時，由于阻抗變化很小，一般的過流保護(hù)也無法做出準(zhǔn)確判斷，及時將電抗器切除，往往造成嚴(yán)重后果。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種智能保護(hù)型干式空心電抗器，解決干式空心電抗器運(yùn)行狀態(tài)無法實(shí)時獲得導(dǎo)致不能及時對干式空心電抗器進(jìn)行繼電保護(hù)的技術(shù)問題。本發(fā)明的另一個目的是提供一種上述智能保護(hù)型干式空心電抗器的控制方法，解決匝間短路不易發(fā)現(xiàn)的技術(shù)問題。本發(fā)明的智能保護(hù)型干式空心電抗器，包括干式空心電抗器，其中還包括溫度傳感器、電壓互感器、電流互感器、信號采集裝置、電磁感應(yīng)電源和保護(hù)控制裝置；溫度傳感器，用于采集干式空心電抗器線圈包封的局部溫度信號，將溫度信號傳送至信號采集裝置；電壓互感器，用于采集干式空心電抗器線圈包封的電壓變化信號，將電壓信號傳送至信號采集裝置；電流互感器，用于采集干式空心電抗器線圈包封的電流變化信號，將電流信號傳送至信號采集裝置；信號采集裝置，用于接收傳感器傳送的各種實(shí)時信號，并將各信號轉(zhuǎn)換為預(yù)制的格式數(shù)據(jù)，傳送給保護(hù)控制裝置；電磁感應(yīng)電源，利用干式空心電抗器磁場的電磁感應(yīng)產(chǎn)生用于信號采集裝置的工作電源；保護(hù)控制裝置，用于接收信號采集裝置發(fā)送的實(shí)時數(shù)據(jù)，與預(yù)設(shè)的參考數(shù)據(jù)對比，達(dá)到臨界參數(shù)值時，向真空斷路器和風(fēng)機(jī)輸出相應(yīng)的控制信號，保存數(shù)據(jù)用于故障分析。還包括第一無線收發(fā)模塊、第二無線收發(fā)模塊，信號采集裝置的數(shù)據(jù)輸出端與第一無線收發(fā)模塊的數(shù)據(jù)輸入端連接，第二無線收發(fā)模塊的數(shù)據(jù)輸出端與保護(hù)控制裝置的數(shù)據(jù)輸入端連接。所述溫度傳感器至少包括一個，溫度傳感器分布在干式空心電抗器上，通過無堿玻纖布纏繞到電抗器絕緣層外表面內(nèi)。所述電壓互感器的兩個接線端分別并聯(lián)連接在干式空心電抗器的進(jìn)、出線端子處；將所述電流互感器串聯(lián)連接在干式空心電抗器的進(jìn)線端。根據(jù)所述的智能保護(hù)型干式空心電抗器進(jìn)行控制的方法，包括以下步驟所述干式空心電抗器開始運(yùn)行； 溫度傳感器采集各位置局部溫度信號、電壓互感器采集電抗器電壓變化信號、電流互感器采集電抗器電流變化信號；信號采集裝置將實(shí)時采集的各傳感器信號通過無線方式發(fā)送到保護(hù)控制裝置；保護(hù)控制裝置將傳感器信號轉(zhuǎn)換為干式空心電抗器運(yùn)行時的溫度數(shù)據(jù)、電壓與電流的相位差數(shù)據(jù)，與設(shè)定參數(shù)進(jìn)行比較；當(dāng)干式空心電抗器運(yùn)行溫度超過第一設(shè)定值，則保護(hù)控制裝置發(fā)送控制信號啟動風(fēng)機(jī)；當(dāng)干式空心電抗器運(yùn)行溫度超過第二設(shè)定值，則保護(hù)控制裝置發(fā)送控制信號啟動真空斷路器，將干式空心電抗器從電路中切除。還包括如下步驟保護(hù)控制裝置通過計算流經(jīng)干式空心電抗器電壓與電流的相位差，形成電抗器的損耗值，當(dāng)損耗值超過損耗設(shè)定值時，啟動真空斷路器，將干式空心電抗器從電路中切除。本發(fā)明的智能保護(hù)型干式空心電抗器可以在運(yùn)行時完成自身運(yùn)行狀態(tài)的監(jiān)控、判斷、及時向上位設(shè)備和下位設(shè)備傳遞信號和數(shù)據(jù)，減少故障損失。利用本發(fā)明的控制方法，可以針對不同的安裝環(huán)境和負(fù)荷，形成針對性的故障檢測方法，及時發(fā)現(xiàn)故障類型，確定故障發(fā)生概率，為系統(tǒng)提供必要的控制手段。采用無線數(shù)據(jù)傳輸方式，可以減少連接線纜數(shù)量和布線復(fù)雜程度，使傳感器布設(shè)位置更為合理。下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的實(shí)施例作進(jìn)一步說明。


圖I為本發(fā)明的智能保護(hù)型干式空心電抗器的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本發(fā)明的智能保護(hù)型干式空心電抗器的電路連接示意圖。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明的智能保護(hù)型干式空心電抗器利用不同的傳感器采集干式空心電抗器的實(shí)時電壓、電流變化信號，以及溫度變化趨勢，同時利用電磁感應(yīng)方式獲得傳感器的工作電源；將采集的實(shí)時信號通過信號采集裝置21集中傳送至保護(hù)控制裝置31進(jìn)行監(jiān)測處理，當(dāng)達(dá)到設(shè)定的參數(shù)臨界值時，保護(hù)控制裝置31向真空斷路器41、風(fēng)機(jī)42發(fā)送相應(yīng)的控制信號，完成干式空心電抗器的散熱和繼電保護(hù)。如圖I所示，本發(fā)明的智能保護(hù)型干式空心電抗器包括干式空心電抗器01、溫度傳感器11、電壓互感器12、電流互感器13、信號采集裝置21、電磁感應(yīng)電源22和保護(hù)控制裝置31。干式空心電抗器01，包括上、下星形架、線圈包封和環(huán)氧支架，由上、下星形架與線圈包封組成電抗器本體，通過環(huán)氧支架將信號采集裝置21和電磁感應(yīng)電源22固定于電抗器上星形架頂部；溫度傳感器11，用于采集干式空心電抗器01線圈包封的局部溫度信號，將溫度信號傳送至信號采集裝置21 ；
電壓互感器12，用于采集干式空心電抗器01線圈包封的電壓變化信號，將電壓信號傳送至信號采集裝置21 ；電流互感器13，用于采集干式空心電抗器01線圈包封的電流變化信號，將電流信號傳送至信號采集裝置21 ；信號采集裝置21，用于接收傳感器傳送的各種實(shí)時信號，并將各信號轉(zhuǎn)換為預(yù)制的格式數(shù)據(jù)，傳送給保護(hù)控制裝置31 ；電磁感應(yīng)電源22，利用干式空心電抗器01磁場的電磁感應(yīng)產(chǎn)生用于信號采集裝置21的工作電源；保護(hù)控制裝置31，用于接收信號采集裝置21發(fā)送的實(shí)時數(shù)據(jù)，與預(yù)設(shè)的參考數(shù)據(jù)對比，達(dá)到臨界參數(shù)值時，向真空斷路器41和風(fēng)機(jī)42輸出相應(yīng)的控制信號，保存數(shù)據(jù)用于故障分析。如圖2所示，本發(fā)明的智能保護(hù)型干式空心電抗器包括若干個溫度傳感器11，溫度傳感器11分布在電抗器本體上，通過無堿玻纖布(Ila)纏繞到電抗器絕緣層外表面內(nèi)，溫度傳感器11的信號輸出端通過饋線與信號采集裝置21的相應(yīng)信號輸入端連接；將電壓互感器12的兩個接線端分別并聯(lián)連接在干式空心電抗器的進(jìn)、出線端子處；將電流互感器13串聯(lián)連接在干式空心電抗器的進(jìn)線端，電壓互感器12和電流互感器13的信號輸出端通過饋線與信號采集裝置21的相應(yīng)信號輸入端連接；電磁感應(yīng)電源22安置在干式空心電抗器的的上部星形架中心，處于干式空心電抗器磁場中，電磁感應(yīng)電源22的電源輸出端連接信號采集裝置21的電源輸入端；本發(fā)明中還包括第一無線收發(fā)模塊21a、第二無線收發(fā)模塊31a，信號采集裝置21的數(shù)據(jù)輸出端與第一無線收發(fā)模塊21a的數(shù)據(jù)輸入端連接，第二無線收發(fā)模塊31a的數(shù)據(jù)輸出端與保護(hù)控制裝置31的數(shù)據(jù)輸入端連接，經(jīng)信號采集裝置21處理過的數(shù)據(jù)以無線方式發(fā)送至保護(hù)控制裝置31接收，使得保護(hù)控制裝置31可以盡量接近被控設(shè)備，信號采集裝置21盡量接近信號傳感器，提高電路可靠性，避免饋線連接混亂，出現(xiàn)意外短路造成數(shù)據(jù)混亂。真空斷路器41置于電抗器進(jìn)線側(cè)，風(fēng)機(jī)42置于電抗器線圈底部。在應(yīng)用中，本發(fā)明的智能保護(hù)型干式空心電抗器運(yùn)行時的溫度信號、電壓與電流的相位差信號通過各傳感器實(shí)時由信號采集裝置21傳送至保護(hù)控制裝置31進(jìn)行判斷，如干式空心電抗器運(yùn)行溫度超過第一設(shè)定值，則保護(hù)控制裝置31發(fā)送控制信號啟動風(fēng)機(jī)42 ；如繼續(xù)升溫超過第二設(shè)定值，則保護(hù)控制裝置31發(fā)送控制信號啟動真空斷路器41，將干式空心電抗器從電路中切除?；蛘弑Ｗo(hù)控制裝置31通過計算流經(jīng)干式空心電抗器電壓與電流的相位差，算得電抗器的損耗值，并通過損耗值的變化判斷干式空心電抗器是否發(fā)生匝 間短路，如干式空心電抗器發(fā)生匝間短路，則保護(hù)控制裝置31發(fā)送控制信號啟動真空斷路器41，將干式空心電抗器Ol從電路中切除。以上所述的實(shí)施例僅僅是對本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式進(jìn)行描述，并非對本發(fā)明的范圍進(jìn)行限定，在不脫離本發(fā)明設(shè)計精神的前提下，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員對本發(fā)明的技術(shù)方案作出的各種變形和改進(jìn)，均應(yīng)落入本發(fā)明權(quán)利要求書確定的保護(hù)范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.ー種智能保護(hù)型干式空心電抗器，包括干式空心電抗器(01)，其特征在于還包括溫度傳感器(11)、電壓互感器(12)、電流互感器(13)、信號采集裝置(21)、電磁感應(yīng)電源(22)和保護(hù)控制裝置(31)； 溫度傳感器(11)，用于采集干式空心電抗器(01)線圈包封的局部溫度信號，將溫度信號傳送至信號采集裝置(21); 電壓互感器(12)，用于采集干式空心電抗器(01)線圈包封的電壓變化信號，將電壓信號傳送至信號采集裝置(21); 電流互感器(13)，用于采集干式空心電抗器(01)線圈包封的電流變化信號，將電流信號傳送至信號采集裝置(21); 信號采集裝置(21)，用于接收傳感器傳送的各種實(shí)時信號，并將各信號轉(zhuǎn)換為預(yù)制的格式數(shù)據(jù)，傳送給保護(hù)控制裝置(31)； 電磁感應(yīng)電源(22)，利用干式空心電抗器(01)磁場的電磁感應(yīng)產(chǎn)生用于信號采集裝置(21)的工作電源； 保護(hù)控制裝置(31)，用于接收信號采集裝置(21)發(fā)送的實(shí)時數(shù)據(jù)，與預(yù)設(shè)的參考數(shù)據(jù)對比，達(dá)到臨界參數(shù)值時，向真空斷路器(41)和風(fēng)機(jī)(42)輸出相應(yīng)的控制信號，保存數(shù)據(jù)用于故障分析。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的智能保護(hù)型干式空心電抗器，其特征在于還包括第一無線收發(fā)模塊(21a)、第二無線收發(fā)模塊(31a)，信號采集裝置(21)的數(shù)據(jù)輸出端與第一無線收發(fā)模塊(21a)的數(shù)據(jù)輸入端連接，第二無線收發(fā)模塊(31a)的數(shù)據(jù)輸出端與保護(hù)控制裝置(31)的數(shù)據(jù)輸入端連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的智能保護(hù)型干式空心電抗器，其特征在于所述溫度傳感器(11)至少包括ー個，溫度傳感器(11)分布在干式空心電抗器(01)上，通過無堿玻纖布(Ila)纏繞到電抗器絕緣層外表面內(nèi)。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的智能保護(hù)型干式空心電抗器，其特征在于所述電壓互感器(12)的兩個接線端分別并聯(lián)連接在干式空心電抗器的進(jìn)、出線端子處；將所述電流互感器(13)串聯(lián)連接在干式空心電抗器(01)的進(jìn)線端。
5.根據(jù)權(quán)利要求I至4任一所述的智能保護(hù)型干式空心電抗器進(jìn)行控制的方法，其特征在于包括以下步驟 所述干式空心電抗器開始運(yùn)行； 溫度傳感器(11)采集各位置局部溫度信號、電壓互感器(12)采集電抗器電壓變化信號、電流互感器(13)采集電抗器電流變化信號； 信號采集裝置(21)將實(shí)時采集的各傳感器信號通過無線方式發(fā)送到保護(hù)控制裝置(31)； 保護(hù)控制裝置(31)將傳感器信號轉(zhuǎn)換為干式空心電抗器運(yùn)行時的溫度數(shù)據(jù)、電壓與電流的相位差數(shù)據(jù)，與設(shè)定參數(shù)進(jìn)行比較； 當(dāng)干式空心電抗器運(yùn)行溫度超過第一設(shè)定值，則保護(hù)控制裝置(31)發(fā)送控制信號啟動風(fēng)機(jī)(42)； 當(dāng)干式空心電抗器運(yùn)行溫度超過第二設(shè)定值，則保護(hù)控制裝置(31)發(fā)送控制信號啟動真空斷路器(41)，將干式空心電抗器從電路中切除。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的智能保護(hù)型干式空心電抗器的控制方法，其特征在于還包括如下步驟 保護(hù)控制裝置(31)通過計算流經(jīng)干式空心電抗器電壓與電流的相位差，形成電抗器的損耗值，當(dāng)損耗值超過損耗設(shè)定值時，啟動真空斷路器(41)，將干式空心電抗器(Ol)從電路中切除。
全文摘要
本發(fā)明智能保護(hù)型干式空心電抗器，包括干式空心電抗器、溫度傳感器、電壓互感器、電流互感器、信號采集裝置、電磁感應(yīng)電源和保護(hù)控制裝置；溫度傳感器采集干式空心電抗器線圈包封的局部溫度信號，電壓互感器采集干式空心電抗器線圈包封的電壓變化信號，電流互感器采集干式空心電抗器線圈包封的電流變化信號，信號采集裝置接收傳感器傳送的各種實(shí)時信號，并將各信號轉(zhuǎn)換為預(yù)制的格式數(shù)據(jù)，傳送給保護(hù)控制裝置；保護(hù)控制裝置接收信號采集裝置發(fā)送的實(shí)時數(shù)據(jù)，達(dá)到臨界參數(shù)值時，向真空斷路器和風(fēng)機(jī)輸出相應(yīng)的控制信號，本發(fā)明可以在運(yùn)行時完成自身運(yùn)行狀態(tài)的監(jiān)控。還包括一種所述干式空心電抗器的控制方法。
文檔編號H02H5/04GK102694371SQ20121019248
公開日2012年9月26日 申請日期2012年6月12日 優(yōu)先權(quán)日2012年6月12日
發(fā)明者宮炳文, 宮秀波, 曹克濤 申請人:山東哈大電氣有限公司