专利名称：智能保护型干式空心电抗器及其控制方法
技术领域：
本发明涉及一种电抗器及控制方法，特别是涉及一种干式空心电抗器及控制方法。
背景技术：
目前，干式空心电抗器具有噪音低、电感线性度好、无磁饱和等优点，在无功补偿及维持系统电压稳定方面发挥中重要作用，但干式空心电抗器的继电保护一直是难以解决的问题。通过对大量事故的分析和调查，干式空心电抗 器内部绕组运行温度超高和匝间短路等故障，都是在发现浓烟或明火后发现，再采取手动操作，将故障电抗器切除的，而这时整台电抗器已经被烧蚀的很严重了。为解决干式空心电抗器无法实现继电保护的问题，需要对干式空心电抗器运行温度和绕组匝间状况进行实时监测，在设备出现异常情况时及时作出相应处理措施，保障设备的安全运行，避免事故进一步扩大，造成更大的经济损失。使用传统的信号采集装置完成干式空心电抗器的运行数据采集也有一定困难，信号采集装置在工作时需配备单独的供电电源，由于干式空心电抗器具有漏磁的特点，故普通电源无法正常工作。干式空心电抗器发生匝间短路时，由于阻抗变化很小，一般的过流保护也无法做出准确判断，及时将电抗器切除，往往造成严重后果。
发明内容
本发明的目的是提供一种智能保护型干式空心电抗器，解决干式空心电抗器运行状态无法实时获得导致不能及时对干式空心电抗器进行继电保护的技术问题。本发明的另一个目的是提供一种上述智能保护型干式空心电抗器的控制方法，解决匝间短路不易发现的技术问题。本发明的智能保护型干式空心电抗器，包括干式空心电抗器，其中还包括温度传感器、电压互感器、电流互感器、信号采集装置、电磁感应电源和保护控制装置；温度传感器，用于采集干式空心电抗器线圈包封的局部温度信号，将温度信号传送至信号采集装置；电压互感器，用于采集干式空心电抗器线圈包封的电压变化信号，将电压信号传送至信号采集装置；电流互感器，用于采集干式空心电抗器线圈包封的电流变化信号，将电流信号传送至信号采集装置；信号采集装置，用于接收传感器传送的各种实时信号，并将各信号转换为预制的格式数据，传送给保护控制装置；电磁感应电源，利用干式空心电抗器磁场的电磁感应产生用于信号采集装置的工作电源；保护控制装置，用于接收信号采集装置发送的实时数据，与预设的参考数据对比，达到临界参数值时，向真空断路器和风机输出相应的控制信号，保存数据用于故障分析。还包括第一无线收发模块、第二无线收发模块，信号采集装置的数据输出端与第一无线收发模块的数据输入端连接，第二无线收发模块的数据输出端与保护控制装置的数据输入端连接。所述温度传感器至少包括一个，温度传感器分布在干式空心电抗器上，通过无碱玻纤布缠绕到电抗器绝缘层外表面内。所述电压互感器的两个接线端分别并联连接在干式空心电抗器的进、出线端子处；将所述电流互感器串联连接在干式空心电抗器的进线端。根据所述的智能保护型干式空心电抗器进行控制的方法，包括以下步骤所述干式空心电抗器开始运行； 温度传感器采集各位置局部温度信号、电压互感器采集电抗器电压变化信号、电流互感器采集电抗器电流变化信号；信号采集装置将实时采集的各传感器信号通过无线方式发送到保护控制装置；保护控制装置将传感器信号转换为干式空心电抗器运行时的温度数据、电压与电流的相位差数据，与设定参数进行比较；当干式空心电抗器运行温度超过第一设定值，则保护控制装置发送控制信号启动风机；当干式空心电抗器运行温度超过第二设定值，则保护控制装置发送控制信号启动真空断路器，将干式空心电抗器从电路中切除。还包括如下步骤保护控制装置通过计算流经干式空心电抗器电压与电流的相位差，形成电抗器的损耗值，当损耗值超过损耗设定值时，启动真空断路器，将干式空心电抗器从电路中切除。本发明的智能保护型干式空心电抗器可以在运行时完成自身运行状态的监控、判断、及时向上位设备和下位设备传递信号和数据，减少故障损失。利用本发明的控制方法，可以针对不同的安装环境和负荷，形成针对性的故障检测方法，及时发现故障类型，确定故障发生概率，为系统提供必要的控制手段。采用无线数据传输方式，可以减少连接线缆数量和布线复杂程度，使传感器布设位置更为合理。下面结合附图对本发明的实施例作进一步说明。
图I为本发明的智能保护型干式空心电抗器的结构示意图；图2为本发明的智能保护型干式空心电抗器的电路连接示意图。
具体实施例方式本发明的智能保护型干式空心电抗器利用不同的传感器采集干式空心电抗器的实时电压、电流变化信号，以及温度变化趋势，同时利用电磁感应方式获得传感器的工作电源；将采集的实时信号通过信号采集装置21集中传送至保护控制装置31进行监测处理，当达到设定的参数临界值时，保护控制装置31向真空断路器41、风机42发送相应的控制信号，完成干式空心电抗器的散热和继电保护。如图I所示，本发明的智能保护型干式空心电抗器包括干式空心电抗器01、温度传感器11、电压互感器12、电流互感器13、信号采集装置21、电磁感应电源22和保护控制装置31。干式空心电抗器01，包括上、下星形架、线圈包封和环氧支架，由上、下星形架与线圈包封组成电抗器本体，通过环氧支架将信号采集装置21和电磁感应电源22固定于电抗器上星形架顶部；温度传感器11，用于采集干式空心电抗器01线圈包封的局部温度信号，将温度信号传送至信号采集装置21 ；
电压互感器12，用于采集干式空心电抗器01线圈包封的电压变化信号，将电压信号传送至信号采集装置21 ；电流互感器13，用于采集干式空心电抗器01线圈包封的电流变化信号，将电流信号传送至信号采集装置21 ；信号采集装置21，用于接收传感器传送的各种实时信号，并将各信号转换为预制的格式数据，传送给保护控制装置31 ；电磁感应电源22，利用干式空心电抗器01磁场的电磁感应产生用于信号采集装置21的工作电源；保护控制装置31，用于接收信号采集装置21发送的实时数据，与预设的参考数据对比，达到临界参数值时，向真空断路器41和风机42输出相应的控制信号，保存数据用于故障分析。如图2所示，本发明的智能保护型干式空心电抗器包括若干个温度传感器11，温度传感器11分布在电抗器本体上，通过无碱玻纤布(Ila)缠绕到电抗器绝缘层外表面内，温度传感器11的信号输出端通过馈线与信号采集装置21的相应信号输入端连接；将电压互感器12的两个接线端分别并联连接在干式空心电抗器的进、出线端子处；将电流互感器13串联连接在干式空心电抗器的进线端，电压互感器12和电流互感器13的信号输出端通过馈线与信号采集装置21的相应信号输入端连接；电磁感应电源22安置在干式空心电抗器的的上部星形架中心，处于干式空心电抗器磁场中，电磁感应电源22的电源输出端连接信号采集装置21的电源输入端；本发明中还包括第一无线收发模块21a、第二无线收发模块31a，信号采集装置21的数据输出端与第一无线收发模块21a的数据输入端连接，第二无线收发模块31a的数据输出端与保护控制装置31的数据输入端连接，经信号采集装置21处理过的数据以无线方式发送至保护控制装置31接收，使得保护控制装置31可以尽量接近被控设备，信号采集装置21尽量接近信号传感器，提高电路可靠性，避免馈线连接混乱，出现意外短路造成数据混乱。真空断路器41置于电抗器进线侧，风机42置于电抗器线圈底部。在应用中，本发明的智能保护型干式空心电抗器运行时的温度信号、电压与电流的相位差信号通过各传感器实时由信号采集装置21传送至保护控制装置31进行判断，如干式空心电抗器运行温度超过第一设定值，则保护控制装置31发送控制信号启动风机42 ；如继续升温超过第二设定值，则保护控制装置31发送控制信号启动真空断路器41，将干式空心电抗器从电路中切除。或者保护控制装置31通过计算流经干式空心电抗器电压与电流的相位差，算得电抗器的损耗值，并通过损耗值的变化判断干式空心电抗器是否发生匝 间短路，如干式空心电抗器发生匝间短路，则保护控制装置31发送控制信号启动真空断路器41，将干式空心电抗器Ol从电路中切除。以上所述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。
权利要求
1.ー种智能保护型干式空心电抗器，包括干式空心电抗器(01)，其特征在于还包括温度传感器(11)、电压互感器(12)、电流互感器(13)、信号采集装置(21)、电磁感应电源(22)和保护控制装置(31)； 温度传感器(11)，用于采集干式空心电抗器(01)线圈包封的局部温度信号，将温度信号传送至信号采集装置(21); 电压互感器(12)，用于采集干式空心电抗器(01)线圈包封的电压变化信号，将电压信号传送至信号采集装置(21); 电流互感器(13)，用于采集干式空心电抗器(01)线圈包封的电流变化信号，将电流信号传送至信号采集装置(21); 信号采集装置(21)，用于接收传感器传送的各种实时信号，并将各信号转换为预制的格式数据，传送给保护控制装置(31)； 电磁感应电源(22)，利用干式空心电抗器(01)磁场的电磁感应产生用于信号采集装置(21)的工作电源； 保护控制装置(31)，用于接收信号采集装置(21)发送的实时数据，与预设的參考数据对比，达到临界參数值时，向真空断路器(41)和风机(42)输出相应的控制信号，保存数据用于故障分析。
2.根据权利要求I所述的智能保护型干式空心电抗器，其特征在于还包括第一无线收发模块(21a)、第二无线收发模块(31a)，信号采集装置(21)的数据输出端与第一无线收发模块(21a)的数据输入端连接，第二无线收发模块(31a)的数据输出端与保护控制装置(31)的数据输入端连接。
3.根据权利要求2所述的智能保护型干式空心电抗器，其特征在于所述温度传感器(11)至少包括ー个，温度传感器(11)分布在干式空心电抗器(01)上，通过无碱玻纤布(Ila)缠绕到电抗器绝缘层外表面内。
4.根据权利要求2所述的智能保护型干式空心电抗器，其特征在于所述电压互感器(12)的两个接线端分别并联连接在干式空心电抗器的进、出线端子处；将所述电流互感器(13)串联连接在干式空心电抗器(01)的进线端。
5.根据权利要求I至4任一所述的智能保护型干式空心电抗器进行控制的方法，其特征在于包括以下步骤 所述干式空心电抗器开始运行； 温度传感器(11)采集各位置局部温度信号、电压互感器(12)采集电抗器电压变化信号、电流互感器(13)采集电抗器电流变化信号； 信号采集装置(21)将实时采集的各传感器信号通过无线方式发送到保护控制装置(31)； 保护控制装置(31)将传感器信号转换为干式空心电抗器运行时的温度数据、电压与电流的相位差数据，与设定參数进行比较； 当干式空心电抗器运行温度超过第一设定值，则保护控制装置(31)发送控制信号启动风机(42)； 当干式空心电抗器运行温度超过第二设定值，则保护控制装置(31)发送控制信号启动真空断路器(41)，将干式空心电抗器从电路中切除。
6.根据权利要求5所述的智能保护型干式空心电抗器的控制方法，其特征在于还包括如下步骤 保护控制装置(31)通过计算流经干式空心电抗器电压与电流的相位差，形成电抗器的损耗值，当损耗值超过损耗设定值时，启动真空断路器(41)，将干式空心电抗器(Ol)从电路中切除。
全文摘要
本发明智能保护型干式空心电抗器，包括干式空心电抗器、温度传感器、电压互感器、电流互感器、信号采集装置、电磁感应电源和保护控制装置；温度传感器采集干式空心电抗器线圈包封的局部温度信号，电压互感器采集干式空心电抗器线圈包封的电压变化信号，电流互感器采集干式空心电抗器线圈包封的电流变化信号，信号采集装置接收传感器传送的各种实时信号，并将各信号转换为预制的格式数据，传送给保护控制装置；保护控制装置接收信号采集装置发送的实时数据，达到临界参数值时，向真空断路器和风机输出相应的控制信号，本发明可以在运行时完成自身运行状态的监控。还包括一种所述干式空心电抗器的控制方法。
文档编号H02H5/04GK102694371SQ20121019248
公开日2012年9月26日 申请日期2012年6月12日 优先权日2012年6月12日
发明者宫炳文, 宫秀波, 曹克涛 申请人:山东哈大电气有限公司