一种磁控电抗器在线监测系统的制作方法
【专利摘要】本实用新型涉及一种磁控电抗器在线监测系统，包括HFCT监测系统、局放监测系统、振动监测系统、温度监测系统以及油色谱监测系统，本实用新型利用超声波检测法判断电抗器内部局部放电；利用内置式热电阻检测磁控电抗器内部温度；利用油色谱在线监测系统、HFCT在线监测系统、振动在线监测系统、电流检测系统交叉判断磁控电抗器故障类型。
【专利说明】一种磁控电抗器在线监测系统
【技术领域】
[0001]本实用新型属于电力行业输变电【技术领域】，具体是一种磁控电抗器在线监测系统。
【背景技术】
[0002]磁控电抗器是一种较为新型的无功补偿装置，主要用于电网中的无功补偿与限制短路电流等功能，用来抑制电容器组的合闸涌流与操作过电压。现今在电网的运行过程中，人们主要把保护的重点放在诸如变压器、开关等设备上，往往忽略了电抗器的保护，当电抗器发生故障时，有可能引起整套设备的损坏，严重时甚至会影响整个电网的安全稳定运行。
[0003]磁控电抗器具有相应速度快、高效节能等优点，但国内相对诸如变压器、GIS等设备的成熟的在线监测设备而言，其故障检测与在线监测等故障预防手段还没有得到广泛应用。
[0004]本实用新型针对磁控电抗器，发明一种可以适用于磁控电抗器的在线监测设备，并对其运行状态进行判断，保证磁控电抗器的安全稳定运行，保证电网安全。
【发明内容】
[0005]本实用新型的目的是提供一种可以实时监测磁控电抗器绝缘性能、温度、振动等方面的性能的设备，从而为运维人员提供磁控电抗器运行状态数据，并判断磁控电抗器的状态的磁控电抗器在线监测系统，以克服现有技术的不足。
[0006]为了实现上述目的，本实用新型所采用的技术方案是:
[0007]一种磁控电抗器在线监测系统，包括上位机以及HFCT监测系统，其特点是:所述HFCT监测系统包括传感器本体、传感器连接处卡槽、数据输出线以及系统电路，所述传感器本体为两部分拼接而成，传感器连接处卡槽固定在控电抗器铁心接地线上，传感器本体通过传感器连接处卡槽固定并套在磁控电抗器铁心接地线上，所述系统电路输入端与传感器的输出端相连接，所述系统电路的输出端通过数据输出线与上位机相连接。
[0008]所述在线监测系统还包括局放监测系统、振动监测系统、温度监测系统以及油色谱监测系统，所述每个系统的输出均与所述上位机相连接。
[0009]所述传感器磁芯选择铁氧体磁芯。
[0010]所述系统电路包括自感线圈、等效电阻、等效杂散电容、匝间寄生电容以及积分电阻，所述传感器的输出的一端通过等效杂散电容与数据输出线的一端相连接，串联的自感线圈和等效电阻的两端并联在效杂散电容的两端；所述传感器的输出的另一端与数据输出线的另一端相连接，所述匝间寄生电容以及积分电阻分别并联在数据输出线的两端。
[0011]本实用新型的具体表现为:利用超声波检测法判断电抗器内部局部放电；利用内置式热电阻检测磁控电抗器内部温度；利用油色谱在线监测系统、HFCT在线监测系统、振动在线监测系统、电流检测系统交叉判断磁控电抗器故障类型。
【专利附图】
【附图说明】
[0012]图1是本实用新型的结构框图。
[0013]图2是本实用新型HFCT监测系统中传感器结构图。
[0014]图3是本实用新型HFCT监测系统中系统电路的电路图。
[0015]图4是本发明振动监测系统传感器结构图。
【具体实施方式】
[0016]下面结合附图对本实用新型作进一步的详细描述。
[0017]本实用新型系统结构如图1所示，分为HFCT在线监测系统、局放在线监测系统、振动在线监测系统、温度在线监测系统、油色谱在线监测系统。
[0018]本实用新型中HFCT监测系统传感器结构与系统电路如图2、图3所示。其中21为传感器本体；22为传感器连接处卡槽；23为变压器铁心接地线；24为数据输出线。31为变压器线圈自感；32为系统等效电阻；33为对屏蔽的等效杂散电容；34为匝间寄生电容；35为积分电阻；36为电流传感器。
[0019]在安装HFCT在线监测系统时需注意，21传感器为两部分拼接而成，这样可以使传感器套在23变压器铁心接地线上。传感器本体周围半米内不得诸如手机、对讲机等干扰源，必要时可以对21传感器安装屏蔽盒。22为传感器连接处卡槽，其作用为固定21传感器两部分，使其能够固定在23磁控电抗器铁心接地线上。24为数据输出线，其作用是将检测到的数据传输到上位机系统。
[0020]传感器磁芯选择铁氧体磁芯。
[0021]振动在线监测系统传感器采用光纤振动传感器，其主要讲光源发出的光经光纤送入调制区，在调制区内，外界振动参数进入调制区的光相互作用，使光的强度、频率、相位、偏振等发生变化成为被调制的信号光，再经光纤送入光探测器、解调仪而获得被测振动量。
[0022]局部放电在线监测系统使用超声波监测法。局部放电时总会伴随着声发射现象，其产生的声波在各个频段都有散射。一般认为，当局部放电发生后，由于电场力的作用或压力的作用，放电部位的气体会发生膨胀和收缩的过程，将会引起局部体积变化。这种体积的变化，在外部产生疏密波，即产生声波。通常局部放电在气体中产生的声波频率约几kHz，而在液体、固体中产生的声波频率约在几十到几百kHz。通过检测局部放电产生的超声波信号来判定局部放电的方法称为局部放电的超声波检测法。超声波局部放电的检出，应避开干扰频率范围而以高频率为对象。但频率越高，声波在传送过程中的衰减很大，因此超声波局部放电检出的频率一般在数十到数百kHz。典型的超声波传感器的中心频率大约在40kHz附近，通常固定在被检测电器设备的外壳上，利用压电晶体作为声电转化元件。当其内部发生放电时，局部放电产生的声波信号(主要是超声部分)传递到电器设备表面时，由超声波传感器将超声信号转换为电信号，并进一步放大后传到采集系统，以达到检测局部放电的目的。同时，可通过在电器设备表面布置多个声发射传感器组成定位检测阵列，通过计算声发射信号到达各个传感器的时差就可以对放电部位的三维位置进行定位，从而判断放电对电器设备的损伤程度。超声波检测最明显的优点是没有强烈的电磁干扰，但是电器设备内的游离颗粒对柜壁的碰撞可能对检测结果造成干扰；同时，由于电器设备内部绝缘结构复杂，超声波衰减严重，在绝缘内部发生的放电则有可能无法被检测到。超声局部放电传感器可以安置在磁控电抗器内部也可以是外部，放置位置为离磁控电抗器引线、夹件等位置相对较近的油箱上。一般情况下，传感器数量不能小于4个。
[0023]油色谱在线监测系统采用符合国家标准的油色谱检测装置。主要可以检测油中氢气、一氧化碳、甲烷、二氧化碳、乙烷、乙烯、乙炔等气体。
[0024]本实用新型的上位机包括数字处理器，数字处理器接有A/D转换器、CAN接口、485接口，数字处理器连接以太网接口，数字处理器通过RS485总线与总监控中心连接。
[0025]本实用新型对磁控电抗器的故障判断依据如下:
[0026]1、当局部放电模块发现磁控电抗器有局部放电信号时，对照油色谱在线监测，如发现乙炔含量增长，则可判断该电抗器有局部放电产生。如没有则分为下面两条中的两种情况:
[0027]1)当局部放电模块发现磁控电抗器有局放信号，但油色谱中乙炔含量未增长，且振动模块监测的振动数据有较大变化，则可能为电抗器内部夹持件发生松动。
[0028]2)当局部放电模块发现电抗器有局放信号，但油色谱中乙炔含量未增长，且振动模块监测的振动数据没有较大变化，则可能为外部干扰，运维人员需要在电抗器周边进行干扰排除工作
[0029]2、HFCT在线监测系统只作为局部放电监测系统与油色谱监测系统的补充与应正，不建议对其单独进行故障类型定义。且只在其他模块监控磁控电抗器发生故障时使用。
[0030]3、当温度监测系统发现磁控电抗器温度异常时，具体故障类型需要参考油色谱监测模块，主要判断依据油色谱内部碳元素含量。当碳元素含量增高时，可以确定电抗器温度异常部位处于有绝缘纸板包裹部位；如没有发现碳元素含量增高且电网负荷没有大幅度调整，则可判断为电抗器裸金属部位(如引线等)温度升高。
[0031]本说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。
【权利要求】
1.一种磁控电抗器在线监测系统，包括上位机以及HFCT监测系统，其特征在于:所述HFCT监测系统包括传感器本体、传感器连接处卡槽、数据输出线以及系统电路，所述传感器本体为两部分拼接而成，传感器连接处卡槽固定在控电抗器铁心接地线上，传感器本体通过传感器连接处卡槽固定并套在磁控电抗器铁心接地线上，所述系统电路输入端与传感器的输出端相连接，所述系统电路的输出端通过数据输出线与上位机相连接。
2.如权利要求1所述的磁控电抗器在线监测系统，其特征在于:所述在线监测系统还包括局放监测系统、振动监测系统、温度监测系统以及油色谱监测系统，所述每个系统的输出均与所述上位机相连接。
3.如权利要求1所述的磁控电抗器在线监测系统，其特征在于:所述传感器磁芯选择铁氧体磁芯。
4.如权利要求1所述的磁控电抗器在线监测系统，其特征在于:所述系统电路包括自感线圈、等效电阻、等效杂散电容、匝间寄生电容以及积分电阻，所述传感器的输出的一端通过等效杂散电容与数据输出线的一端相连接，串联的自感线圈和等效电阻的两端并联在效杂散电容的两端；所述传感器的输出的另一端与数据输出线的另一端相连接，所述匝间寄生电容以及积分电阻分别并联在数据输出线的两端。
【文档编号】G01R31/00GK204214972SQ201420741358
【公开日】2015年3月18日 申请日期:2014年12月1日 优先权日:2014年12月1日
【发明者】聂德鑫, 卢文华, 陈锋, 郑浩, 杜振波, 蔡伟, 梁嗣元 申请人:国家电网公司, 国网电力科学研究院武汉南瑞有限责任公司, 国网安徽省电力公司