CN114838840A - 一种运行温度分布实时监测的直流分压器 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种运行温度分布实时监测的直流分压器，包括多级阻容分压芯体、多个光栅温度传感器、耦合器、光纤、光纤密封法兰、光缆、光栅解调仪以及显示模块；每一级阻容分压芯体高压电阻、高压电容及法兰处设置光栅温度传感器；m个光栅温度传感器为一组，耦合器一组光栅温度传感器检测温度信号进行耦合，并通过光纤传输；每根光纤连接至所述光纤密封法兰；所述光纤密封法兰通过光缆连接至所述光栅解调仪，所述光栅解调仪解调根据不同测点光波长与温度变化关系进行解调，输出至显示模块显示各个测点的温度。
Description
技术领域
本发明涉及直流输电技术领域，尤其涉及一种运行温度分布实时监测的直流分压器。
背景技术
目前直流工程中应用的直流分压器采用阻容分压器原理，由高阻值的高压电阻实现一次直流电压的分压，电容起均压作用，并保证暂态及阶跃等响应特性，其中高压电阻、高压电容均安装固定在充满SF6气体的环氧绝缘套管内部，即直流分压器内部高压电阻、高压电容部件处于密封的SF6气室内。在额定直流工况下高压电阻持续发热，在密封气室内部产生高温会对高压电阻、高压电容等核心部件的寿命及可靠性造成影响。
直流分压器应用于特高压直流工程一次电压测量，正常运行时工作电压较高，如±800kV，考虑到在直流分压器内部的高压电阻、高压电容等核心部件位置安装测温传感器可能会对产品绝缘可靠性产生影响，目前直流工程应用的直流分压器产品均无配备内部温度在线实时监测功能。
无线测温传感器方案，将测温单元内置固定于直流分压器密封SF6气室内部高压电阻、高压电容部件上，通过Rola无线通信技术将实时监测温度信号传输到直流分压器绝缘套管外部的接收装置。该方案中无线测温单元需要使用电池供电，因此电池使用寿命、电池更换及传感器对绝缘的影响是本方案的技术难点及缺陷。
荧光式光纤测温方案，该方案采用荧光光纤测温原理，基于附着在光纤尾端的一种温度敏感荧光材料实现温度测量，该种方案测温光纤信号传变距离较短，无法满足直流工程中300m-500m的远距离传输需求。
发明内容
针对现有技术存在的问题，本发明提供一种运行温度分布实时监测的直流分压器，通过在核心部件处安装光栅式温度传感器进行气室内部实时温度监测，在不影响直流分压器内部绝缘可靠性前提下可实时对直流分压器运行温度实时监测。采用光栅式温度传感器解决了信号远距离传变可靠性及直流分压器内部SF6气室内高压绝缘问题，采用光纤法兰解决了绝缘气体密封和光信号转接传输问题。
为达到上述目的，本发明提供了一种运行温度分布实时监测的直流分压器，包括多级阻容分压芯体、多个光栅温度传感器、耦合器、光纤、光纤密封法兰、光缆、光栅解调仪以及显示模块；
每一级阻容分压芯体高压电阻、高压电容及高压电阻、高压电容紧固连接法兰处设置光栅温度传感器；光栅温度传感器检测温度，m个光栅温度传感器为一组，耦合器一组光栅温度传感器检测温度信号进行耦合，并通过光纤传输；每根光纤连接至所述光纤密封法兰；所述光纤密封法兰通过光缆连接至所述光栅解调仪，所述光栅解调仪解调根据不同测点光波长与温度变化关系进行解调，输出至显示模块显示各个测点的温度。
进一步地，所述光栅解调仪光波长解析范围为1525～1565nm，支持16通道扩展，每个通道最大温度测量点数为80个，光波长测量精度满足1pm，能够实现±0.1℃的温度监测精度。
进一步地，光栅温度传感器通过耐高温胶带或者绝缘胶粘接在待检测部位。
进一步地，实时监测温度超过+85℃后发出信号告警，提醒直流分压器运行温度处于异常状态，应及时检查或维修。
本发明的上述技术方案具有如下有益的技术效果：
(1)本发明采用光栅式温度传感器方案，通过解析光纤布拉格光栅反射波长变化得到环境温度值，该方案具有准确度高、传输距离远及多通道可扩展等优势，适用于直流分压器内部多温度点的实时监测，同时不影响直流分压器内部绝缘可靠性。
(2)本发明光栅式温度监测系统采用大功率激光光源和高速多通道并行光探测技术，集成于直流分压器SF6绝缘气室内部，可实现对直流分压器高压电阻、高压电容多级结构运行温度的高精度测量，具有传输距离远、测量精度高、不影响绝缘可靠性，并具有实时温度监测和存储等功能。
附图说明
图1是光栅式温度监测系统示意图；
图2为直流分压器结构示意图；
图3为实施例中8级分压直流分压器结构示意图；
图4为8级测段示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面结合具体实施方式并参照附图，对本发明进一步详细说明。应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本发明的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本发明的概念。
直流分压器，一般为阻容分压器原理，由电阻分压实现一次直流电压的传变和信号采集、处理，输出符合要求的信号，其中电容起均压作用并保证暂态及阶跃等响应特性。
本发明涉及一种运行温度分布实时监测的直流分压器，包括：光栅式温度监测系统、多级分压结构的直流分压器、光纤密封法兰等主要部件。
光栅式温度监测系统主要由：光栅传感器、耦合器、光栅解调仪及传输光纤构成。其中：光栅传感器实现温度变量传感，根据需求配置n个测段的传感器，每个测段采用m个光栅传感器并联的方式，m根据需求可取不同值；耦合器实现对不同路光栅传感器信号的耦合；光栅解调仪实现对光栅传感器信号的解调，解调不同测点光波长与温度变化关系，实时动态显示温度监测数据，具有数据处理、分析及存储功能。如图1所示。可以每级芯体设置为一个测段，也可以多个芯体设置为一个测段。
光纤法兰，在保证气密性条件下实现将光纤媒质在直流分压器SF6气室内外的物理连接的过渡法兰。
直流分压器为阻容分压原理，高压电阻、高压电容组成分压芯体，分压芯体内置于SF6密封绝缘气室，其中光纤法兰实现绝缘气室密封和光纤信号传输的过渡器件。根据电压等级由n级分压芯体构成，实现将一次高压转为低压信号。由于高压电阻在额定直流工况下长期处于发热状态，为实时监测直流分压器内部温度分布，提高产品运行可靠性，本发明在每一级阻容分压芯体的高压电阻、电容及法兰等部件布置光栅温度传感器进行实时温度监测。如图2所示。
采用光栅式温度传感器实现温度信号的实时监测，根据直流分压器芯体数配置n个测段的温度监测点，每个测段共有m个光栅温度传感器，m根据需求可取不同值，每个测段的光栅温度传感器经过耦合器由1根单模光纤传输到光栅解调仪内实现温度信号的解调。
直流分压器为阻容分压原理结构，光栅传感器实现对每一级分压单元的高压电阻、高压电容等部件运行温度进行实时监测。根据工程需求分压单元级数n可进行调整，如±800kV直流分压器可设计为8级分压单元组成。
使用光纤法兰实现气室密封和光信号转接传输，最大可耐受SF6压强0.4MPa，根据需求法兰盘两端可制成如8光通道的FC/APC光纤接口。
实施例一：
±800kV直流分压器采用8级分压单元，每一级分压单元，即每个测段布置4个光栅传感器，共8个测段，32个光栅传感器。光栅传感器分布方案示意如图3所示，每一级分压器单元的金属法兰、高压电阻(共2支)、高压电容(共1支)均布置光栅传感器，采用高温胶带将光栅传感器固定在以上相应部件上。
如图4所示，每一级芯体布置的4个光栅传感器分别通过4段尾纤连接到一分四耦合器后，通过1根单模光纤经光纤法兰转接后传输到光栅解调仪，实现光波长信号的解调和温度实时监测和显示。
光栅解调仪光波长解析范围为1525～1565nm，支持16通道扩展，每个通道最大温度测量点数为80个，光波长测量精度满足1pm，能够实现±0.1℃的温度监测精度。
±800kV直流分压器共8个测段，光纤法兰选用8光通道FC/APC接口，可耐受SF6压强0.4MPa，泄漏率小于5*10-9Pa*m3/s。
实时监测温度超过+85℃后发出信号告警，提醒直流分压器运行温度处于异常状态，应及时检查或维修。
综上所述，本发明涉及一种运行温度分布实时监测的直流分压器，包括多级阻容分压芯体、多个光栅温度传感器、耦合器、光纤、光纤密封法兰、光缆、光栅解调仪以及显示模块；每一级阻容分压芯体高压电阻、高压电容及法兰处设置光栅温度传感器；m个光栅温度传感器为一组，耦合器一组光栅温度传感器检测温度信号进行耦合，并通过光纤传输；每根光纤连接至所述光纤密封法兰；所述光纤密封法兰通过光缆连接至所述光栅解调仪，所述光栅解调仪解调根据不同测点光波长与温度变化关系进行解调，输出至显示模块显示各个测点的温度。
应当理解的是，本发明的上述具体实施方式仅仅用于示例性说明或解释本发明的原理，而不构成对本发明的限制。因此，在不偏离本发明的精神和范围的情况下所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。此外，本发明所附权利要求旨在涵盖落入所附权利要求范围和边界、或者这种范围和边界的等同形式内的全部变化和修改例。
Claims (4)
1.一种运行温度分布实时监测的直流分压器，其特征在于，包括多级阻容分压芯体、多个光栅温度传感器、耦合器、光纤、光纤密封法兰、光缆、光栅解调仪以及显示模块；
每一级阻容分压芯体高压电阻、高压电容及高压电阻、高压电容紧固连接法兰处设置光栅温度传感器；光栅温度传感器检测温度，m个光栅温度传感器为一组，耦合器一组光栅温度传感器检测温度信号进行耦合，并通过光纤传输；每根光纤连接至所述光纤密封法兰；所述光纤密封法兰通过光缆连接至所述光栅解调仪，所述光栅解调仪解调根据不同测点光波长与温度变化关系进行解调，输出至显示模块显示各个测点的温度。
2.根据权利要求1所述的运行温度分布实时监测的直流分压器，其特征在于，所述光栅解调仪光波长解析范围为1525～1565nm，支持16通道扩展，每个通道最大温度测量点数为80个，光波长测量精度满足1pm，能够实现±0.1℃的温度监测精度。
3.根据权利要求1或2所述的运行温度分布实时监测的直流分压器，其特征在于，光栅温度传感器通过耐高温胶带或者绝缘胶粘接在待检测部位。
4.根据权利要求1或2所述的运行温度分布实时监测的直流分压器，其特征在于，实时监测温度超过+85℃后发出信号告警，提醒直流分压器运行温度处于异常状态，应及时检查或维修。
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| CN116295916A (zh) * | 2023-05-22 | 2023-06-23 | 常州博瑞电力自动化设备有限公司 | 一种分压器温度在线监测装置及监测方法 |
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2021
- 2021-11-16 CN CN202111356536.3A patent/CN114838840A/zh active Pending
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