一种干式电抗器匝间绝缘检测装置及方法与流程

1.本发明属于电力设备检测技术领域，具体涉及一种干式电抗器匝间绝缘检测装置及方法。


背景技术：

2.干式电抗器因其线性度好，抗饱和能力强，能够有效限制短路电流，在电力系统内得到广泛应用。但干式电抗器长期处于满载运行状态，在电、热、力等多方面因素作用下，其匝间绝缘易出现劣化破损等异常缺陷，这些缺陷将严重威胁干式电抗器的电气性能和机械强度。目前缺乏对干式电抗器匝间绝缘检测的有效手段，无法准确评估干式电抗器内部绝缘健康情况。


技术实现要素：

3.本发明克服了现有技术存在的不足，提供了一种干式电抗器匝间绝缘检测装置及方法，在不停电情况下，利用干式电抗器运行电压和电流信号，传送至后台功率分析仪实时计算其交流阻抗。通过横向和纵向数据比较，准确评估每台干式电抗器的匝间绝缘状态。
4.为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：
5.一种干式电抗器匝间绝缘检测装置，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，所述干式电抗器为三相干式电抗器，所述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所述功率分析仪相连接，所述功率分析仪用于对电压互感器和电流互感器的数据信息进行处理得到干式电抗器的交流阻抗和功率损耗，所述处理系统与所述功率分析仪相连接，所述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，所述报警系统用于向运维人员报警。
6.进一步的，所述处理系统包括：处理器、接收模块、发送模块、存储模块，所述处理器通过接收模块与所述功率分析仪相连接，所述处理器用于处理所述功率分析仪的数据信息，所述存储模块用于存储所述功率分析仪的数据信息，所述处理器通过所述发送模块与所述报警系统相连接。
7.进一步的，所述报警系统包括：处理信息接收模块、计算机终端和显示器，所述报警系统设置于电网的监控中心，所述处理信息接收模块与所述发送模块相连接，所述计算机终端根据处理器的处理结果发出预警信息，所述预警信息通过显示器显示。
8.进一步的，所述报警系统还包括：便携式报警终端，所述便携式报警终端为手机，所述计算机终端发送预警信息至所述便携式报警终端。
9.进一步的，所述报警系统还包括：数据存储云端，所述处理系统设置有多个，多个所述处理系统的存储模块均通过gprs网络与所述数据存储云端相连接，所述计算机终端可访问所述数据存储云端得到处理系统中的信息。
10.进一步的，所述功率分析仪与所述处理系统一一对应，所述处理系统设置于被监
测的干式电抗器处。
11.基于上述装置的一种干式电抗器匝间绝缘检测方法，包括以下步骤：
12.s1、将电压、电流互感器二次侧测量端子的信号提取至功率分析仪，电压、电流信号包含幅值和相位角度信息，通过电压、电流互感器变比计算可得到干式电抗器的一次电压为u∠α，干式电抗器的一次电流为i∠β；
13.s2、通过功率分析仪计算干式电抗器交流阻抗z和功率损耗p，其中交流阻抗的计算公式为功率损耗计算公式为p＝uicos(α-β)，功率损耗p在出现预警之后起到参考作用；
14.s3、根据步骤s2，计算干式电抗器的三相的交流阻抗，其值分别为z1、z2和z3，三相的交流阻抗中的最大值为z
max
、最小值为z
min
、平均值定义三相交流阻抗不平衡度为δ1，
15.干式电抗器中的一相在不同时间时刻t1、t2，其中t2晚于t1，测量得到的交流阻抗分别为z
t1
和z
t2
，定义干式电抗器中一相的纵向交流阻抗变化率为δ2，δ2＝|z
t1-z
t2
|/z
t1
；
16.s4、实时计算干式电抗器的三相交流阻抗不平衡度δ1，判断干式电抗器的横向对比预警等级；
17.s5、计算干式电抗器的每一相的纵向交流阻抗变化率δ2，判断干式电抗器的纵向对比预警等级；
18.s6、根据步骤s4和步骤s5发出的预警等级，进行综合判断，得到干式电抗器的综合预警等级。
19.进一步的，所述步骤s4中，当δ1＞8％时，定义为一级预警；当5％＜δ1≤8％时，定义为二级预警；当2％≤δ1≤5％时，定义为三级预警。
20.进一步的，所述步骤s5中，当δ2＞8％时，定义为一级预警；当5％＜δ2≤8％时，定义为二级预警；当2％≤δ2≤5％时，定义为三级预警，干式电抗器的每一相的纵向交流阻抗变化率均进行判断。
21.进一步的，所述步骤s6中，当干式电抗器的横向对比预警等级和纵向对比预警等级均为三级预警，则综合预警等级为黄色预警；当横向对比预警等级和纵向对比预警等级其中的一项为二级预警时，则综合预警等级为橙色预警；当横向对比预警等级和纵向对比预警等级其中的一项为三级预警时，则综合预警等级为红色预警。
22.当综合预警等级为黄色预警时，运维人员对该干式电抗器加强日常监测，尤其注意纵向对比预警等级发出三级预警的干式电抗器一相。
23.当综合预警等级为橙色预警时，若干式电抗器的一相发出了纵向对比预警二级预警，运维人员重点关注该相干式电抗器，结合红外测温、声学成像等检测方法密切关注该相干式电抗器运行情况，并在下次停电时开展其他诊断性试验，根据试验结果开展相应检修措施；若干式电抗器发出了横向对比预警等级二级预警，运维人员关注干式电抗器的交流阻抗实时结果，并结合干式电抗器的三相的δ2的结果，重点关注δ2值最大的一相，在下次停电时开展诊断性试验，根据试验结果开展相应检修措施。
24.当综合预警等级为红色预警时，干式电抗器已出现严重危急缺陷，需紧急申请停
电，开展现场解体检修，避免因匝间绝缘严重劣化导致非计划停电等异常事故的发生。
25.本发明与现有技术相比具有以下有益效果。
26.一、本发明在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，并向运维人员进行报警。
27.二、本发明根据三相干式电抗器的各相运行情况进行分析比较，即对比了同一时间三相之间的交流阻抗不平衡度，又对比了每一相不同时刻的纵向交流阻抗变化率，使得分析结果更加可靠。
28.三、实际的电网中具有多个电抗器，本发明可对多个电抗器进行同时在线检测，每个干式电抗器对应设置一个处理系统，采用了边缘计算，将监测数据直接与处理系统之中分析处理，只有当处理系统判断需要发出预警时，处理系统将综合预警等级及相关数据信息发送至报警系统的计算机终端，干式电抗器的正常运行信息存储在处理系统的存储模块中，可以节省平时的网络带宽。
附图说明
29.下面结合附图对本发明做进一步的说明。
30.图1为本发明的示意图。
31.图2为本发明处理系统和报警系统的连接示意图。
32.图3为本发明处理系统的示意图。
33.图4为本发明电流互感器、电压互感器的示意图。
34.图中：1为干式电抗器，2为电流互感器，3为电压互感器，4为功率分析仪，5为电网源，6为接地装置。
具体实施方式
35.以下结合具体实施例对本发明作进一步说明。
36.一种干式电抗器匝间绝缘检测装置，包括：干式电抗器1、电压互感器3、电流互感器2、功率分析仪4、处理系统和报警系统，所述干式电抗器1为三相干式电抗器，所述干式电抗器1的每一相均连接有一组电压互感器3和电流互感器2，三组电压互感器3和电流互感器2均与所述功率分析仪4相连接，所述功率分析仪4用于对电压互感器3和电流互感器2的数据信息进行处理得到干式电抗器1的交流阻抗和功率损耗，所述处理系统与所述功率分析仪4相连接，所述处理系统根据功率分析仪4的分析结果判断干式电抗器1工作状态，所述报警系统用于向运维人员报警。
37.所述处理系统包括：处理器、接收模块、发送模块、存储模块，所述处理器通过接收模块与所述功率分析仪4相连接，所述处理器用于处理所述功率分析仪4的数据信息，所述存储模块用于存储所述功率分析仪4的数据信息，所述处理器通过所述发送模块与所述报警系统相连接。
38.所述报警系统包括：处理信息接收模块、计算机终端、显示器和便携式报警终端，所述处理信息接收模块与所述发送模块相连接，所述计算机终端根据处理器的处理结果发出预警信息，所述预警信息通过显示器显示，所述便携式报警终端为手机，所述计算机终端
发送预警信息至所述便携式报警终端。
39.所述报警系统还包括：数据存储云端，所述处理系统设置有多个，多个所述处理系统的存储模块均通过gprs网络与所述数据存储云端相连接，所述计算机终端可访问所述数据存储云端。
40.所述功率分析仪4与所述处理系统一一对应，所述处理系统设置于被监测的干式电抗器处，在电网中，一个干式电抗器对应一个处理系统。
41.基于上述装置的一种干式电抗器匝间绝缘检测方法，包括以下步骤：
42.s1、将电压、电流互感器二次侧测量端子的信号提取至功率分析仪，电压、电流信号包含幅值和相位角度信息，通过电压、电流互感器变比计算可得到干式电抗器的一次电压为u∠α，干式电抗器的一次电流为i∠β；
43.s2、通过功率分析仪计算干式电抗器交流阻抗z和功率损耗p，其中交流阻抗的计算公式为功率损耗计算公式为p＝uicos(α-β)，功率损耗p在出现预警之后起到参考作用；
44.s3、根据步骤s2，计算干式电抗器的三相的交流阻抗，其值分别为z1、z2和z3，三相的交流阻抗中的最大值为z
max
、最小值为z
min
、平均值定义三相交流阻抗不平衡度为δ1，
45.干式电抗器中的一相在不同时间时刻t1、t2，其中t2晚于t1，测量得到的交流阻抗分别为z
t1
和z
t2
，定义干式电抗器中一相的纵向交流阻抗变化率为δ2，δ2＝|z
t1-z
t2
|/z
t1
；
46.s4、实时计算干式电抗器的三相交流阻抗不平衡度δ1，判断干式电抗器的横向对比预警等级；
47.s5、计算干式电抗器的每一相的纵向交流阻抗变化率δ2，判断干式电抗器的纵向对比预警等级；
48.s6、根据步骤s4和步骤s5发出的预警等级，进行综合判断，得到干式电抗器的综合预警等级。
49.所述步骤s4中，当δ1＞8％时，定义为一级预警；当5％＜δ1≤8％时，定义为二级预警；当2％≤δ1≤5％时，定义为三级预警。
50.所述步骤s5中，当δ2＞8％时，定义为一级预警；当5％＜δ2≤8％时，定义为二级预警；当2％≤δ2≤5％时，定义为三级预警，干式电抗器的每一相的纵向交流阻抗变化率均进行判断。
51.所述步骤s6中，当干式电抗器的横向对比预警等级和纵向对比预警等级均为三级预警，则综合预警等级为黄色预警；当横向对比预警等级和纵向对比预警等级其中的一项为二级预警时，则综合预警等级为橙色预警；当横向对比预警等级和纵向对比预警等级其中的一项为三级预警时，则综合预警等级为红色预警。
52.上述步骤s3、s4、s5、s6均在处理器中进行，当s6得到干式电抗器的综合预警等级后，处理器将综合预警等级及其他相关信息发送至计算机终端，计算机终端向显示器和便携式报警终端进行报警。
53.当综合预警等级为黄色预警时，运维人员对该干式电抗器加强日常监测，尤其注
意纵向对比预警等级发出三级预警的干式电抗器一相。
54.当综合预警等级为橙色预警时，若干式电抗器的一相发出了纵向对比预警二级预警，运维人员重点关注该相干式电抗器，结合红外测温、声学成像等检测方法密切关注该相干式电抗器运行情况，并在下次停电时开展其他诊断性试验，根据试验结果开展相应检修措施；若干式电抗器发出了横向对比预警等级二级预警，运维人员关注干式电抗器的交流阻抗实时结果，并结合干式电抗器的三相的δ2的结果，重点关注δ2值最大的一相，在下次停电时开展诊断性试验，根据试验结果开展相应检修措施。
55.当综合预警等级为红色预警时，干式电抗器已出现严重危急缺陷，需紧急申请停电，开展现场解体检修，避免因匝间绝缘严重劣化导致非计划停电等异常事故的发生。
56.上述实施方式仅示例性说明本发明的原理及其效果，而非用于限制本发明。对于熟悉此技术的人皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改进。因此，凡举所述技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。