CN103675587A

CN103675587A - 一种漏磁场测量型干式电抗器在线监测装置及方法

Info

Publication number: CN103675587A
Application number: CN201310508182.9A
Authority: CN
Inventors: 陈军潮; 董捷; 董彪
Original assignee: XI'AN XINDONGYUAN ELECTRIC Co Ltd
Current assignee: XI'AN XINDONGYUAN ELECTRIC Co Ltd
Priority date: 2013-10-24
Filing date: 2013-10-24
Publication date: 2014-03-26

Abstract

本发明公开了一种漏磁场测量型干式电抗器在线监测装置及方法，包括高斯计和安装在品字形布置的三台干式电抗器对称中心的立柱，立柱顶端安装高斯计的传感器，传感器，用于实时采集干式电抗器的漏磁场；立柱上安装有高斯计表头，高斯计表头通过信号线连接到控制室计算机上，计算机，用于接收经高斯计转换后的电流信号，并将接收到的电流信号与其内部存储的阀值进行对比分析，若电流信号的电流值大于预设定阀值，则发送报警信息；高斯计的电源线接入控制室。由于高斯计安装于干式电抗器组成的等边三角形重心的铅垂线上，而铅垂线上任意一点的漏磁场矢量和等于零矢量，通过判断该处漏磁场量能够对干式电抗器进行在线监测，有效避免事故发生。

Description

一种漏磁场测量型干式电抗器在线监测装置及方法

技术领域

本发明属于干式电抗器的监测设备技术领域，尤其涉及一种漏磁场测量型干式电抗器在线监测装置及方法。

背景技术

到目前为止，许多变电站、换流站都发生过干式空芯电抗器或干式半芯电抗器等干式电抗器严重烧毁事故，其中不乏超高压、特高压变电站以及特高压换流站，这些事故严重影响了电站安全运行，造成了巨大损失。

干式电抗器烧毁的原因很多，比如：干式电抗器线圈普遍采用圆筒式绕法，每个电抗器线圈由多个包封组成，导线之间的匝绝缘非常薄，导线表面的毛刺、金属碎屑或其它异物很容易将匝绝缘扎穿，引起匝间短路，形成一个短路环。只要线包内有一个点发生匝间短路，这台电抗器就变成了一台事实上的变压器，而且，这台变压器的变比极大——高压侧的匝数约等于电抗器的匝数，低压侧只有一匝并且低压侧短路运行，由安匝平衡的原理可知低压侧的电流极大，如此大的短路电流在短路环内产生的巨大发热功率可以在短时间内将电抗器烧毁，所以，每一起烧毁事故的初期都发生过匝间短路。

磁场是管量场，干式电抗器线圈中的电流所感应的磁场一定要围绕着产生磁场的电流形成闭环，由于干式电抗器的磁路是开放的，线圈中的交变电流感应的磁场要通过干式电抗器线圈以外的区域闭环，干式电抗器线圈以外的磁场称为干式电抗器的漏磁场。

干式电抗器线圈外一个固定场点的磁感应强度矢量的大小和方向与干式电抗器线圈内的电流场有关，一旦电流场变化，那个固定场点的磁感应强度矢量会同时变化，而且，这个固定场点的磁感应强度矢量遵循矢量叠加原理，即一组三相干式电抗器产生磁场在该场点要叠加。

因此，通过监测该场点的磁场变化可以发现干式电抗器内部的匝间短路故障。

发明内容

本发明解决的问题在于提供一种漏磁场测量型干式电抗器在线监测装置及方法，实现了对干式电抗器的在线监测，能够有效避免事故发生，保证变电站安全、可靠运行。

本发明是通过以下技术方案来实现：

一种漏磁场测量型干式电抗器在线监测装置，包括高斯计和安装在品字形布置的三台干式电抗器对称中心的立柱，所述立柱顶端安装高斯计的传感器，传感器用于实时采集干式电抗器的漏磁场；立柱上安装有高斯计表头，高斯计表头通过信号线连接到控制室计算机上，计算机用于接收经高斯计转换后的电流信号，并将接收到的电流信号与其内部故障报警系统中存储的阀值进行对比分析，若电流信号的电流值大于预先设定的阀值，则发送报警信息；高斯计的电源线由控制室接入。

所述装置还包括用于接收计算机发出的报警信息的手机。

所述的传感器为霍尔元件。

所述的计算机，还用于将接收到的电流信号自动造表、绘制曲线，以便直观显示故障发展趋势。

高斯计，用于将传感器采集到的漏磁场的磁场量转化成4-20mA电流信号，并通过信号线将转化后的电流信号传输到控制室计算机上。

一种漏磁场测量型干式电抗器在线监测方法，包括以下步骤：

a）通过安装在品字形布置的三台干式电抗器对称中心立柱上的高斯计传感器实时采集干式电抗器的漏磁场；

b）高斯计将传感器采集到的漏磁场的磁场量转化成4-20mA电流信号，通过信号线将转化后的电流信号传输到控制室计算机上；

c）控制室计算机接收到电流信号后，将电流信号中的电流值与其上安装的分析报警系统中存储的阀值对应的电流值进行对比分析，若电流信号的电流值大于预先设定的阀值，则发送报警消息。

所述的计算机接收到电流信号后，自动造表、绘制曲线，以便直观显示故障发展趋势。

所述的计算机通过网络将报警消息发送到手机上。

所述方法还包括，将高斯计传感器实时采集的干式电抗器的漏磁场显示在安装于立柱上的高斯计表头。

所述的高斯计传感器为霍尔元件。

与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：

a.由于该发明的高斯计安装于品字形布置的干式电抗器的对称中心处，而当这组干式电抗器处于正常状态时，由于三相干式电抗器的结构完全一致、参数一致、端电压的有效值和频率一致，但三相端电压的初相角不同，相位差分别是120°，因此，三相的电流的有效值和频率一致，相位差分别是120°。由于电流是磁场的源，穿过上述等边三角形重心的铅垂线上任意一点的漏磁场（三相干式电抗器所感应的）磁感应强度矢量和必然等于零矢量，当然，该场点的磁感应强度矢量和的垂直分量也等于零矢量。在穿过等边三角形重心的铅垂线上某一高度位置水平方向安装着高斯计的传感器（霍尔元件），可以通过判断高斯计的读数是否等于零，来快速有效的对干式电抗器进行在线监测。

b.该发明通过观察控制室计算机上的绘制曲线，能有效避免干式电抗器发生严重烧毁事故、危及电站安全运行；当干式电抗器出现事故隐患，为处理问题争取时间，安装漏磁场测量型干式电抗器在线监测装置后，一旦高斯计的读数不等于零，并且超过设定的阀值，值班人员会立即收到报警信号，接下来，值班人员在密切关注这台电抗器的同时，再按相关故障处理文件规定通知调度和上级领导、电抗器生产厂家，各方共同协商、制定故障处理方案，在这种情况下制定出的处理方案一定是比较完善的。

c.在收到报警信号后，值班人员会迅速赶往电抗器安装现场近距离观察故障电抗器，他们对现场情况描述、记录资料可以为下一步寻找故障点、制定故障电抗器维修方案提供非常有价值的信息，缩短维修时间，减少附带损伤。

d.漏磁场测量型干式电抗器在线监测装置是智能型全自动设备，具有实时数据上传功能，可以全天候、24小时连续工作，能够自动在线监测干式电抗器，大大降低了工作人员的工作强度和工作难度。

附图说明

图1为本发明提供的漏磁场测量型干式电抗器在线监测装置的结构示意图一；

图2为本发明提供的漏磁场测量型干式电抗器在线监测装置的结构示意图二。

其中，1为立柱；2为高斯计的传感器；3为高斯计表头；4为信号线；5为计算机。

具体实施方式

下面结合具体的实施例对本发明做进一步的详细说明，所述是对本发明的解释而不是限定。

参见图1，图2，一种漏磁场测量型干式电抗器在线监测装置，包括高斯计和安装在品字形布置的三台干式电抗器对称中心的立柱1，所述立柱1顶端安装高斯计的传感器2，传感器2用于实时采集干式电抗器漏磁场中该场点的磁感应强度矢量大小；所述的传感器为霍尔元件；立柱1上安装有高斯计表头3，高斯计表头3通过信号线4连接到控制室计算机5上，计算机5用于接收经高斯计转换后的电流信号，并将接收到的电流信号与其内部故障报警系统中存储的阀值进行对比分析，若电流信号的电流值大于预先设定的阀值，则发送报警信息；所述装置还包括用于通过网络接收计算机发出的报警信息的手机。同时，计算机5还用于将接收到的电流信号自动造表、绘制曲线，以便直观显示故障发展趋势。高斯计的电源线由控制室接入。

a）通过安装在品字形布置的三台干式电抗器对称中心立柱1上的高斯计传感器2实时采集干式电抗器的漏磁场；其中，所述的高斯计传感器2为霍尔元件。

b）高斯计将采集到的漏磁场的磁场量转化成4-20mA电流信号，通过信号线4将转化后的电流信号传输到控制室计算机5上；

c）控制室计算机5接收到电流信号后，将电流信号中的电流值与其上安装的故障预警系统分析报警软件中存储的阀值对应的电流值进行对比分析，若电流信号的电流值大于预先设定的阀值，则发送报警消息，并通过网络将报警消息发送到手机上。同时，所述的计算机5接收到电流信号后，自动造表、绘制曲线，以便直观显示故障发展趋势。

此外，高斯计传感器2实时采集干式电抗器的漏磁场中该场点的磁感应强度矢量大小，采集到的数据显示在安装于立柱1上的高斯计表头3。

该发明主要应用于一组三相、平装、品字形布置电抗器（俯视一组干式电抗器，A、B、C三相线圈的圆心分别位于等边三角形的三个顶点处）的匝间短路故障，当这组干式电抗器处于正常状态时，由于三相干式电抗器的结构完全一致、参数一致、端电压的有效值和频率一致，但三相端电压的初相角不同，相位差分别是120°，因此，三相的电流的有效值和频率一致，相位差是分别120°。由于电流是磁场的源，穿过上述等边三角形重心的铅垂线上任意一点的漏磁场（三相干式电抗器所感应的）磁感应强度的矢量和必然等于零矢量，当然，漏磁场矢量和的垂直分量也等于零矢量。在穿过等边三角形重心的铅垂线上某一高度位置水平方向安装着高斯计的传感器（霍尔元件），当电抗器正常时，高斯计的读数等于零。

如果三相干式电抗器中的某一相发生了匝间短路，短路环中巨大的短路电流将破坏正常情况下的三相磁场平衡，使得高斯计的读数不再等于零，由于高斯计与控制室计算机有信号线相连，当高斯计的读数超过设定的阀值，控制室内安装了漏磁场分析报警软件的计算机将会发出报警信号，通知值班人员采取措施。

具体的，a.根据该发明的接线图在一组平装、品字形布置的干式电抗器对称中心位置安装一根立柱，在立柱顶端安装霍尔元件，在立柱上相当于人身高的位置安装高斯计表头。

b.高斯计的电源线由控制室接入，用信号线连接高斯计表头与控制室，高斯计将监测到的磁场量转化成4-20mA电流信号，通过信号线上传到控制室计算机5，控制室计算机5将电流信号中的电流值与其上安装的故障预警系统中的分析报警软件中存储的阀值对应的电流值进行比较，并自动造表、绘制曲线，可以直观显示故障发展趋势，当阀值的数值大于零时，发送报警信息，并通过网络将报警信息发送到与干式电抗器在线监测装置故障预警系统绑定的相关部门负责人手机上。

本发明是一种通过监测干式空芯电抗器或干式半芯电抗器的漏磁场对干式电抗器进行在线监测的装置，可以用于干式电抗器状态监测，一旦发现干式电抗器存在匝间短路故障，可以在第一时间发出故障预警，将事故消除在萌芽状态，避免更大的损失。

Claims

1.一种漏磁场测量型干式电抗器在线监测装置，其特征在于，包括高斯计和安装在品字形布置的三台干式电抗器对称中心的立柱（1），所述立柱（1）顶端安装高斯计的传感器（2），传感器（2）用于实时采集干式电抗器的漏磁场；立柱（1）上安装有高斯计表头（3），高斯计表头（3）通过信号线（4）连接到控制室计算机（5）上，计算机（5）用于接收经高斯计转换后的电流信号，并将接收到的电流信号与其内部故障报警系统中存储的阀值进行对比分析，若电流信号的电流值大于预先设定的阀值，则发送报警信息；高斯计的电源线由控制室接入。

2.根据权利要求1所述的漏磁场测量型干式电抗器在线监测装置，其特征在于，所述装置还包括用于接收计算机发出的报警信息的手机。

3.根据权利要求1所述的漏磁场测量型干式电抗器在线监测装置，其特征在于，所述的传感器为霍尔元件。

4.根据权利要求1所述的漏磁场测量型干式电抗器在线监测装置，其特征在于，所述的计算机（5），还用于将接收到的电流信号自动造表、绘制曲线，以便直观显示故障发展趋势。

5.根据权利要求1所述的漏磁场测量型干式电抗器在线监测装置，其特征在于，高斯计，用于将传感器（2）采集到的漏磁场的磁场量转化成4-20mA电流信号，并通过信号线（4）将转化后的电流信号传输到控制室计算机（5）上。

6.一种漏磁场测量型干式电抗器在线监测方法，其特征在于，包括以下步骤：

a）通过安装在品字形布置的三台干式电抗器对称中心立柱（1）上的高斯计传感器（2）实时采集干式电抗器的漏磁场；

b）高斯计将传感器（2）采集到的漏磁场的磁场量转化成4-20mA电流信号，通过信号线（4）将转化后的电流信号传输到控制室计算机（5）上；

c）控制室计算机（5）接收到电流信号后，将电流信号中的电流值与其上安装的分析报警系统中存储的阀值对应的电流值进行对比分析，若电流信号的电流值大于预先设定的阀值，则发送报警消息。

7.根据权利要求6所述的漏磁场测量型干式电抗器在线监测方法，其特征在于，所述的计算机（5）接收到电流信号后，自动造表、绘制曲线，以便直观显示故障发展趋势。

8.根据权利要求6所述的漏磁场测量型干式电抗器在线监测方法，其特征在于，所述的计算机（5）通过网络将报警消息发送到手机上。

9.根据权利要求6所述的漏磁场测量型干式电抗器在线监测方法，其特征在于，所述方法还包括，将高斯计传感器（2）实时采集的干式电抗器的漏磁场显示在安装于立柱（1）上的高斯计表头（3）。

10.根据权利要求6所述的漏磁场测量型干式电抗器在线监测方法，其特征在于，所述的高斯计传感器（2）为霍尔元件。