CN105698959A - 基于tvoc和温度检验的干式空心电抗器过热故障预警系统 - Google Patents

基于tvoc和温度检验的干式空心电抗器过热故障预警系统 Download PDF

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Abstract

基于TVOC和温度检验的干式空心电抗器过热故障预警系统,其中两个或两个以上的无线TVOC气体传感器分别布置在干式空心电抗器包封外表面,两个或两个以上的无线温度传感器分别布置在干式空心电抗器包封外表面,两个或两个以上的无线TVOC气体传感器分别与无线气体数据采集装置通过无线网络相连接,两个或两个以上的无线温度传感器分别与无线温度数据采集装置通过无线网络相连接,无线气体数据采集装置和无线温度数据采集装置分别与远程客户端相连接,远程客户端与报警系统相连接。能够进行实时在线自动化监测干式空心电抗器的过热故障情况,具有更高的准确性和精确性。

Description

基于TVOC和温度检验的干式空心电抗器过热故障预警系统
技术领域
本发明涉及一种干式空心电抗器过热故障预警系统,更具体的说涉及一种基于TVOC和温度检验的干式空心电抗器过热故障预警系统,属于电力设备干式空心电抗器过热故障监测技术领域。
背景技术
国内外干式空心电抗器的实际运行经验和大量资料表明:造成干式空心电抗器烧毁的主要原因是匝间绝缘短路故障。IEEE以及国内相关部门已经制定了干式空心电抗器的匝间绝缘故障监测试验标准,但是,目前国内外对匝间绝缘故障监测理论的研究进行得不多,对匝间绝缘监测设备的研究也较少,基本处于软件模拟仿真阶段,未能开发实用产品。
电抗器的包封温度能够用于判别电抗器是否发生过热故障。近年来,随着红外监测技术不断成熟和日臻完善,电力设备的红外监测诊断技术作为一项简便快捷的设备状态在线监测技术得到了快速发展,目前已广泛使用红外成像仪对干式空心电抗器进行温度监测。但红外成像仪只能对电抗器暴露在最外层的包封进行测温,对内包封的温升情况无法详细监测,且由于红外成像仪探头扫描点的位置限制,只能监测到电抗器包封下部,而电抗器温度最高点一般出现在各包封的中上部,红外成像仪只能监测到电抗器温度最低点的部分,所以非接触式远红外在线测量方法无法监测到电抗器的温度最高点部位,对干式空心电抗器内部绝缘性能的监测亟需研究一种新的简单有效的方法。
发明内容
本发明的目的在于针对现有的对干式空心电抗器绝缘故障监测实用产品较少、或者红外监测技术不准确等缺陷,提供基于TVOC和温度检验的干式空心电抗器过热故障预警系统。
为实现上述目的,本发明的技术解决方案是:.基于TVOC和温度检验的干式空心电抗器过热故障预警系统,包括一个无线气体数据采集装置、一个无线温度数据采集装置、两个或两个以上的无线TVOC气体传感器、两个或两个以上的无线温度传感器、远程客户端和报警系统,所述的两个或两个以上的无线TVOC气体传感器分别布置在干式空心电抗器包封外表面,所述的两个或两个以上的无线温度传感器分别布置在干式空心电抗器包封外表面,两个或两个以上的无线TVOC气体传感器分别与无线气体数据采集装置通过无线网络相连接,两个或两个以上的无线温度传感器分别与无线温度数据采集装置通过无线网络相连接,所述的无线气体数据采集装置和无线温度数据采集装置分别与远程客户端相连接,所述的远程客户端与报警系统相连接。
所述的两个或两个以上的无线TVOC气体传感器分别布置在干式电抗器的顶部和底部的风道口,所述的两个或两个以上的无线温度传感器分别布置在干式电抗器的顶部和底部的风道口。
所述的无线气体数据采集装置和无线温度数据采集装置通过RS485总线分别与远程客户端相连接。
所述的无线温度传感器包括温度传感器、单片微处理系统、无线收发模块和电源单元,所述的温度传感器与单片微处理系统相连接,所述的单片微处理系统与无线收发模块通过无线网络相连接,所述的电源单元分别与温度传感器和单片微处理系统相连接。
所述的温度传感器为数字化温度传感器。
所述的无线TVOC气体传感器包括气体传感器、单片微处理系统、无线收发模块和电源单元,所述的气体传感器与单片微处理系统相连接,所述的单片微处理系统与无线收发模块通过无线网络相连接,所述的电源单元分别与温度传感器和单片微处理系统相连接。
所述的电源单元包括太阳能板、电池单元和电源控制单元,所述的太阳能板和电源控制单元分别与电池单元相连接。
与现有技术相比较,本发明的有益效果是:
1、本发明中两个或两个以上的无线TVOC气体传感器分别布置在干式空心电抗器包封外表面,两个或两个以上的无线温度传感器分别布置在干式空心电抗器包封外表面,两个或两个以上的无线TVOC气体传感器分别与无线气体数据采集装置通过无线网络相连接,两个或两个以上的无线温度传感器分别与无线温度数据采集装置通过无线网络相连接,无线气体数据采集装置和无线温度数据采集装置分别与远程客户端相连接,远程客户端与报警系统相连接;即本发明提出了一种基于TVOC含量和温度共同检验的方法来在线监测干式空心电抗器的过热故障情况,并在电抗器过热故障达到一定程度时进行报警,与现有干式空心电抗器的匝间绝缘监测或者温度监测的方法相比,本发明能够进行实时在线自动化监测干式空心电抗器的过热故障情况,具有更高的准确性和精确性。
2、本发明适应性强,成本低;同时在干式空心电抗器发生过热故障时能有效预警,减少电力系统的损失。
附图说明
图1是本发明结构框图。
图2是本发明中无线温度传感器的结构框图。
图3是本发明中无线TVOC气体传感器的结构框图。
具体实施方式
以下结合附图说明和具体实施方式对本发明作进一步的详细描述。
基于TVOC和温度检验的干式空心电抗器过热故障预警系统,其中当干式空心电抗器内部绝缘发生局部过热时,局部温度会升至较高水平,绝缘材料环氧树脂因过热会分解产生TVOC;而干式空心电抗器中其他部分的组成材料如线圈、玻璃纤维及聚酯薄膜等耐高温性能较强且不会产生气体成分,预警系统可通过监测环氧树脂在高温燃烧前分解产生的TVOC来判断干式空心电抗器是否发生过热故障。
参见图1,本基于TVOC和温度检验的干式空心电抗器过热故障预警系统,括一个无线气体数据采集装置、一个无线温度数据采集装置、两个或两个以上的无线TVOC气体传感器、两个或两个以上的无线温度传感器、远程客户端和报警系统。所述的两个或两个以上的无线TVOC气体传感器分别布置在干式空心电抗器包封外表面,无线TVOC气体传感器用于监测干式空心电抗器的绝缘材过热后分解产生的TVOC含量并将数据进行无线传输;所述的两个或两个以上的无线温度传感器分别布置在干式空心电抗器包封外表面,无线温度传感器用于监测干式空心电抗器包封外表面的温度并将数据进行无线传输。
参见图1,两个或两个以上的无线TVOC气体传感器分别与无线气体数据采集装置通过无线网络相连接,所述无线气体数据采集装置用于接收无线TVOC气体传感器发出的信号,无线TVOC气体传感器监测到的数据由无线气体数据采集装置采集。两个或两个以上的无线温度传感器分别与无线温度数据采集装置通过无线网络相连接,所述无线温度数据采集装置用于接收无线温度传感器发出的信号,无线温度传感器监测到的数据由无线温度数据采集装置采集。
参见图1,所述的无线气体数据采集装置和无线温度数据采集装置分别与远程客户端相连接,所述的远程客户端与报警系统相连接;具体的,所述的无线气体数据采集装置和无线温度数据采集装置通过RS485总线分别与远程客户端相连接。无线温度数据采集装置和无线气体数据采集装置采到的数据信号通过RS485总线传递给远程客户端,所述远程客户端用于显示无线TVOC气体传感器监测到的TVOC含量值和无线温度传感器监测到的温度值,即程客户端将处理后的无线数据显示到屏幕上;远程客户端并与报警装置相连,所述报警装置用于在接收到远程客户端发出的报警命令时进行报警,程客户端在TVOC含量值或者温度值超过设定阈值时控制报警装置进行报警。
干式空心电抗器散热、温度传递,主要由层间的风道完成,任何部位发热都将通过辐射形式顶部温度上升,电抗器运行时空气开启自下而上,或者自下而上,发热产生的气体也会通过风道散出,因此,电抗器发生故障时,温度升高,产生TVOC气体,会通过检查风道温度及TVOC气体含量,进而监测整台电抗器运行情况。因此,具体的,所述的两个或两个以上的无线TVOC气体传感器分别布置在干式电抗器的顶部和底部的风道口,所述的两个或两个以上的无线温度传感器分别布置在干式电抗器的顶部和底部的风道口,具体布置位置如表1所示。
表1无线TVOC气体传感器和无线温度传感器布置位置
参见图2,所述的无线温度传感器包括温度传感器、单片微处理系统、无线收发模块和电源单元,所述的温度传感器与单片微处理系统相连接,所述的单片微处理系统与无线收发模块通过无线网络相连接,所述的电源单元分别与温度传感器和单片微处理系统相连接。具体的,所述的温度传感器为数字化温度传感器,其温度测量范围为-25℃~+125℃,在-10℃~+85℃范围内精度为+0.5℃。所述的无线收发模块采用高性能嵌入式无线模块,其特点为:2.4GHz高频,3.6V低电压工作,待机功耗2μA;超小体积、天线,性能稳定且不受外界影响,对电源不敏感;最大发射功率+10dm,高抗干扰GFSK调制,可调频,数据速率50kbps,独特的载波监测输出,地址匹配输出,数据就绪输出;内置完整的通讯协议和CRC,只需通过SPI即可完成所有的无线收发传输。
参见图2,所述的温度传感器性能指标如下:
频率范围:2.4GHz,
传输距离:50m,
发射电流:11mA,
睡眠电流:2μA,
测量温度:-55℃~+125℃,
测量精度:+0.05℃,
测量时间间隔:60秒~1小时可设。
参见图3,所述的无线TVOC气体传感器包括气体传感器、单片微处理系统、无线收发模块和电源单元,所述的气体传感器与单片微处理系统相连接,所述的单片微处理系统与无线收发模块通过无线网络相连接,所述的电源单元分别与温度传感器和单片微处理系统相连接。具体的,所述的无线TVOC气体传感器选择型号为YT-95H-VOC的传感器,该传感器响应快速,测量精准可二十四小时连续监测环境中或管道中气体浓度,软件自动校准功能,零点标定功能,使气体监测更精准,带温度补偿,可完美实现不同温度环境下对气体浓度的补偿。
参见图3,所述的无线TVOC传感器传感器性能指标如下:
产品型号:YT-95H-VOC,
监测气体:TVOC,
工作电压:4.5~5.5VDC,
平均电流:<100mA,
接口电平:3.3V,
测量范围:0~5mg/m3
输出信号:0~5V,
预热时间:3min,
响应时间:T90<30s,
工作温度:-40~70℃,
工作湿度:0~95%RH(无凝结)。
参见图2和图3,所述的电源单元包括太阳能板、电池单元和电源控制单元,所述的太阳能板和电源控制单元分别与电池单元相连接。太阳能板提供充电量,功率大小为3W;电源控制单元对电池单元进行充电控制,防止过充;电池单元采用蓄电池;电源控制单元一方面达到节省电能的目的,另一方面电池单元电池电压下降到一定水平时,断开供电回路,对电池起保护作用。
参见图1,当本干式空心电抗器正常运行时,无线TVOC气体传感器实时监测干式空心电抗器周围的TVOC含量并将数据转换为无线信号传输,无线温度传感器实时监测干式空心电抗器包封表面的温度并将数据转换为无线信号传;无线气体数据采集装置接收无线TVOC气体传感器发出的信号,无线温度数据采集装置接收无线温度传感器发出的信号;无线数据采集装置将数据信号通过RS485总线传递到远程客户端;当干式空心电抗器发生过热故障时,干式空心电抗器表面温度升高,绝缘材料环氧树脂分解产生TVOC,温度传感器监测到的温度升高,气体传感器监测到的TVOC含量值增加;远程客户端将监测到的TVOC含量值和温度值显示在屏幕上,通常情况下远程客户端预设TVOC含量阈值为0.5mg/m3,预设温度阈值为90℃;远程客户端将TVOC含量值和温度值分别与设定的阈值相比较,当远程客户端接收的TVOC含量值或者温度值超过预设的阈值时,远程客户端发出报警命令,实时控制报警装置进行报警。
所述的无线气体数据采集装置和无线温度数据采集装置分别与远程客户端相连接,所述的远程客户端与报警系统相连接;具体的,所述的无线气体数据采集装置和无线温度数据采集装置通过RS485总线分别与远程客户端相连接。无线温度数据采集装置和无线气体数据采集装置采到的数据信号通过RS485总线传递给远程客户端,远程客户端将处理后的无线数据显示到屏幕上,并与报警装置相连,当数据达到报警阈值时,报警装置进行报警。
以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明,不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明构思的前提下,还可以做出若干简单推演或替换,上述结构都应当视为属于本发明的保护范围。

Claims (7)

1.基于TVOC和温度检验的干式空心电抗器过热故障预警系统,其特征在于:包括一个无线气体数据采集装置、一个无线温度数据采集装置、两个或两个以上的无线TVOC气体传感器、两个或两个以上的无线温度传感器、远程客户端和报警系统,所述的两个或两个以上的无线TVOC气体传感器分别布置在干式空心电抗器包封外表面,所述的两个或两个以上的无线温度传感器分别布置在干式空心电抗器包封外表面,两个或两个以上的无线TVOC气体传感器分别与无线气体数据采集装置通过无线网络相连接,两个或两个以上的无线温度传感器分别与无线温度数据采集装置通过无线网络相连接,所述的无线气体数据采集装置和无线温度数据采集装置分别与远程客户端相连接,所述的远程客户端与报警系统相连接。
2.根据权利要求1所述的基于TVOC和温度检验的干式空心电抗器过热故障预警系统,其特征在于:所述的两个或两个以上的无线TVOC气体传感器分别布置在干式电抗器的顶部和底部的风道口,所述的两个或两个以上的无线温度传感器分别布置在干式电抗器的顶部和底部的风道口。
3.根据权利要求2所述的基于TVOC和温度检验的干式空心电抗器过热故障预警系统,其特征在于:所述的无线气体数据采集装置和无线温度数据采集装置通过RS485总线分别与远程客户端相连接。
4.根据权利要求1所述的基于TVOC和温度检验的干式空心电抗器过热故障预警系统,其特征在于:所述的无线温度传感器包括温度传感器、单片微处理系统、无线收发模块和电源单元,所述的温度传感器与单片微处理系统相连接,所述的单片微处理系统与无线收发模块通过无线网络相连接,所述的电源单元分别与温度传感器和单片微处理系统相连接。
5.根据权利要求4所述的基于TVOC和温度检验的干式空心电抗器过热故障预警系统,其特征在于:所述的温度传感器为数字化温度传感器。
6.根据权利要求1所述的基于TVOC和温度检验的干式空心电抗器过热故障预警系统,其特征在于:所述的无线TVOC气体传感器包括气体传感器、单片微处理系统、无线收发模块和电源单元,所述的气体传感器与单片微处理系统相连接,所述的单片微处理系统与无线收发模块通过无线网络相连接,所述的电源单元分别与温度传感器和单片微处理系统相连接。
7.根据权利要求4或6所述的基于TVOC和温度检验的干式空心电抗器过热故障预警系统,其特征在于:所述的电源单元包括太阳能板、电池单元和电源控制单元,所述的太阳能板和电源控制单元分别与电池单元相连接。
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