空心电抗器及其匝间击穿定位方法、装置及计算机设备与流程

本发明涉及电抗器，特别涉及空心电抗器及其匝间击穿定位方法、装置及计算机设备。

背景技术：

1、空心电抗器由导线在空心绝缘筒上绕制而成，其广泛应用于电力系统中。在空心电抗器的长期运行过程中，很容易受到电场、振动、温度、湿度变化等因素的影响，导致匝间绝缘逐渐老化并发生击穿，形成较大的反向感应电流和短路电流，进而导致电抗器发生起火、短路等事故。因此针对空心电抗器匝间击穿的检测和定位是本领域技术人员需要解决的问题。

2、目前采用的电抗器匝间击穿检测方案主要有声测法、振动测量法以及线圈测量法等。其中，声测法是测量电抗器产生的噪声，当发生匝间击穿时，由于磁场分布发生了改变，电抗器产生的噪声也发生相应的变化，并以此作为判断依据；振动法是通过激光测振仪测量电抗器不同位置发生的振动，当发生匝间击穿时，由于磁场力发生变化，电抗器振动分布也发生变化，并以此作为判断依据；线圈法是在电抗器上侧和下侧分别安装一个感应线圈，并采用差分接法连接，由于电抗器的对称性，故在正常情况下线圈输出为0，而当发生匝间击穿时，电抗器内部磁场不再对称，差分信号变大，然后以此作为判断依据。

3、但是上述各方案均有一定的缺陷，例如声测法容易受到外部环境的干扰，导致检测结果不够准确；振动测量法成本很高，并且容易受到天气的影响；线圈测量法的成本也很高，施工复杂，而且会影响电抗器的外绝缘。

技术实现思路

1、本发明实施例提供了一种空心电抗器及其匝间击穿定位方法、装置及计算机设备，旨在在低成本的条件下实现匝间击穿检测，并保证匝间击穿的检测精度。

2、第一方面，本发明实施例提供了一种空心电抗器，包括：

3、电抗器本体；

4、设置于所述电抗器本体中间位置的磁场传感器；

5、其中，所述磁场传感器在正常状态下的输出电压为0，在匝间击穿状态下的输出电压不为0；所述电抗器在正常状态下具有轴线磁场，在匝间击穿状态下轴线磁场具有径向分量。

6、第二方面，本发明实施例提供了一种匝间击穿定位方法，采用如第一方面所述的空心电抗器，包括：

7、在空心电抗器发生匝间击穿后，获取所述磁场传感器的输出电压，以及空心电抗器轴线磁场的径向分量；

8、根据所述磁场传感器构建柱坐标系，并在所述柱坐标系中建立所述径向分量对于所述磁场传感器的入射角以及匝间击穿的击穿区域相对于所述磁场传感器的方位角；

9、基于电磁场理论，获取所述入射角与方位角的角度关系，以及结合磁场传感器的输出电压和空心电抗器的径向分量构造关于方位角的复数运算公式；

10、基于所述复数运算公式和角度关系计算得到匝间击穿在所述柱坐标系中的方位角，并根据所述方位角确认匝间击穿的击穿区域。

11、第三方面，本发明实施例提供了一种匝间击穿定位装置，包括：

12、电压获取单元，用于在空心电抗器发生匝间击穿后，获取所述磁场传感器的输出电压，以及空心电抗器轴线磁场的径向分量；

13、坐标系构建单元，用于根据所述磁场传感器构建柱坐标系，并在所述柱坐标系中建立所述径向分量对于所述磁场传感器的入射角以及匝间击穿的击穿区域相对于所述磁场传感器的方位角；

14、复数构造单元，用于基于电磁场理论，获取所述入射角与方位角的角度关系，以及结合磁场传感器的输出电压和空心电抗器的径向分量构造关于方位角的复数运算公式；

15、区域确认单元，用于基于所述复数运算公式和角度关系计算得到匝间击穿在所述柱坐标系中的方位角，并根据所述方位角确认匝间击穿的击穿区域。

16、第四方面，本发明实施例提供了一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现如第二方面所述的匝间击穿定位方法。

17、本发明实施例提供了一种空心电抗器及其匝间击穿定位方法、装置及计算机设备，该方法包括：在空心电抗器发生匝间击穿后，获取所述磁场传感器的输出电压，以及空心电抗器轴线磁场的径向分量；根据所述磁场传感器构建柱坐标系，并在所述柱坐标系中建立所述径向分量对于所述磁场传感器的入射角以及匝间击穿的击穿区域相对于所述磁场传感器的方位角；基于电磁场理论，获取所述入射角与方位角的角度关系，以及结合磁场传感器的输出电压和空心电抗器的径向分量构造关于方位角的复数运算公式；基于所述复数运算公式和角度关系计算得到匝间击穿在所述柱坐标系中的方位角，并根据所述方位角确认匝间击穿的击穿区域。本发明实施例通过在空心电抗器中间布设磁场传感器，然后基于空心电抗器轴线中心的磁场变化，来实现匝间击穿的检测与定位，如此便能够实现在低成本且不改变空心电抗器绝缘状态的条件下完成匝间击穿检测，并保证匝间击穿的检测精度。

技术特征：

1.一种空心电抗器，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的空心电抗器，其特征在于，所述磁场传感器包括第一子磁场传感器和第二子磁场传感器，所述第一子磁场传感器与所述第二子磁场传感器的磁场方向与磁场法线方向组成为柱坐标系。

3.一种匝间击穿定位方法，采用如权利要求1或2所述的空心电抗器，其特征在于，包括：

4.根据权利要求1所述的匝间击穿定位方法，采用如权利要求2所述的空心电抗器，其特征在于，所述根据所述磁场传感器构建柱坐标系，并在所述柱坐标系中建立所述径向分量对于所述磁场传感器的入射角以及匝间击穿的击穿区域相对于所述磁场传感器的方位角，包括：

5.根据权利要求4所述的匝间击穿定位方法，其特征在于，所述入射角与方位角的角度关系为：

6.根据权利要求5所述的匝间击穿定位方法，其特征在于，所述基于所述复数运算公式计算得到匝间击穿在所述柱坐标系中的方位角，并根据所述方位角确认匝间击穿的击穿区域，包括：

7.根据权利要求6所述的匝间击穿定位方法，其特征在于，所述根据所述电压与角度关系，通过所述第一输出电压与第二输出电压获取得到所述方位角在所述柱坐标系中的角度区域，并将所述角度区域作为所述击穿区域输出，包括：

8.根据权利要求7所述的匝间击穿定位方法，其特征在于，所述根据所述电压与角度关系，通过所述第一输出电压与第二输出电压获取得到所述方位角在所述柱坐标系中的角度区域，并将所述角度区域作为所述击穿区域输出，还包括：

9.一种匝间击穿定位装置，其特征在于，包括：

10.一种计算机设备，其特征在于，包括存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现如权利要求3至8任一项所述的匝间击穿定位方法。

技术总结
本发明公开了空心电抗器及其匝间击穿定位方法、装置及计算机设备，该方法包括：在空心电抗器发生匝间击穿后，获取磁场传感器的输出电压，以及空心电抗器轴线磁场的径向分量；根据磁场传感器构建柱坐标系，并建立径向分量对于磁场传感器的入射角以及匝间击穿的击穿区域相对于磁场传感器的方位角；获取入射角与方位角的角度关系，结合磁场传感器的输出电压和空心电抗器的径向分量构造关于方位角的复数运算公式；计算得到匝间击穿在柱坐标系中的方位角，并根据方位角确认匝间击穿的击穿区域。本发明基于空心电抗器轴线中心的磁场变化，实现在低成本且不改变空心电抗器绝缘状态的条件下完成匝间击穿检测，并保证匝间击穿的检测精度。

技术研发人员：石森,杨晓望,李良书,王珏,曹鑫,吴延超,郭帅,杨阳,马启月,马俊
受保护的技术使用者：国网陕西省电力有限公司西咸新区供电公司
技术研发日：
技术公布日：2024/4/29