CN116773987B - 一种绝缘水平监控的在线控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种绝缘水平监控的在线控制系统，涉及电力控制技术领域。检测模块周期性的向变压器发送绝缘检测信号，并检测绝缘检测信号对应的检测反馈信号；绝缘水平评估模块根据检测反馈信号计算变压器的绝缘油的目标湿度，根据目标湿度评估变压器当前周期的绝缘老化速率；在线控制模块根据绝缘老化速率调节变压器的散热设备在下一周期的工作功率，使绝缘老化速率保持在预设范围内。通过线上周期性的检测变压器绝缘油的目标湿度，评估变压器当前周期的绝缘老化速率，然后调整散热设备功率进而调整变压器内的温度，可以降低目标湿度进而减小绝缘老化速率，达到了对于变压器的绝缘水平进行实时检测控制，增加电力系统的使用寿命的目的。

Description

一种绝缘水平监控的在线控制系统

技术领域

本发明涉及电力控制技术领域，具体涉及一种绝缘水平监控的在线控制系统。

背景技术

对于电力系统电力绝缘水平的精确测量可以更及时更精确地维护电力系统，保障电力系统的使用寿命。

电力系统中变压器是输送电能的关键元件之一。该设备的持续运行主要取决于其绝缘系统的状况，现有的变压器的绝缘系统通常由纤维纸和绝缘油组成。随着变压器温度的变化，水分会在纤维纸和绝缘油之间迁移。绝缘油若保持高湿度可导致绝缘系统的击穿电压降低,介质损耗因数增大,促进绝缘油老化,使绝缘性能降低,导致电力设备的运行可靠性和寿命降低甚至损坏设备和危及人身安全。

目前，对于变压器的绝缘油的湿度检测和控制通常需要由人工拆卸变压器进行测量，导致对于变压器的绝缘水平检测控制不及时，影响电力系统的使用寿命。

发明内容

本发明的目的就在于解决上述背景技术的问题，而提出一种绝缘水平监控的在线控制系统。

本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

本发明实施例提供了一种绝缘水平监控的在线控制系统，包括检测模块、绝缘水平评估模块和在线控制模块，其中：

所述检测模块，用于周期性地向变压器发送绝缘检测信号，并检测所述绝缘检测信号对应的检测反馈信号；

所述绝缘水平评估模块，用于根据所述检测反馈信号计算所述变压器的绝缘油的目标湿度，根据所述目标湿度评估所述变压器当前周期的绝缘老化速率；

所述在线控制模块，用于根据所述绝缘老化速率调节所述变压器的散热设备在下一周期的工作功率，使所述绝缘老化速率保持在预设范围内。

可选地，所述检测模块包括温度检测模块、光检测模块和上传模块；所述变压器安装有温度传感器和布拉格光栅传感器；所述布拉格光栅传感器表面涂有亲水聚合物；所述绝缘检测信号包括温度检测信号和光检测信号；

所述温度检测模块，用于根据所述温度检测信号通过温度传感器检测所述布拉格光栅传感器附近的环境温度；

所述光检测模块，用于向所述布拉格光栅传感器发送预设频率波段的检测光信号，并检测所述布拉格光栅传感器反射的反馈光信号。

所述上传模块，用于将所述环境温度和所述反馈光信号的波长作为检测反馈信号发送给所述绝缘水平评估模块。

可选地，亲水聚合物可以为聚乙烯醇PVA、丙烯酸钠聚合物PAAS、羟丙基甲基纤维素HPMC和聚酰亚胺PI中的任意一种。

可选地，所述绝缘水平评估模块包括湿度计算模块；

所述湿度计算模块计算目标湿度的具体方法为：其中，/>为目标湿度、/>为所述反馈光信号的波长、/>和/>分别为所述亲水聚合物对应的温度灵敏度和湿度灵敏度，/>为所述环境温度。

可选地，所述绝缘水平评估模块还包括绝缘老化评估模块；

所述绝缘老化评估模块计算当前周期的绝缘老化速率的具体方法为：其中，/>为当前周期的绝缘老化速率，/>为所述变压器的基础老化速率，/>为所述变压器的所述变压器在额定工作功率且额定工作温度下绝缘油的湿度，/>为自然常数；所述基础老化速率为所述变压器在额定工作功率且额定工作温度下的绝缘老化速率。

可选地，所述在线控制模块包括步长调整模块和功率控制模块；

所述步长调整模块，用于根据当前周期的所述绝缘老化速率动态调整功率补偿步长；

所述功率控制模块，用于将散热设备当前的工作功率加上功率补偿步长作为下一周期的工作功率。

可选地，所述步长调整模块具体用于：

若所述绝缘老化速率不大于，则功率补偿步长为零；

若所述绝缘老化速率大于，则功率补偿步长为零；

若所述绝缘老化速率大于，且当前周期相对于上一周期的绝缘老化速率的增量大于预设阈值，则功率补偿步长为零；

若所述绝缘老化速率大于，且当前周期相对于上一周期的绝缘老化速率的增量不大于预设阈值，则以/>乘以预设步长作为功率补偿步长；

所述功率控制模块，用于以功率补偿步长对散热设备当前的工作功率进行多次渐进补偿。

本发明的有益效果：

本发明实施例提供了一种绝缘水平监控的在线控制系统，包括检测模块、绝缘水平评估模块和在线控制模块，其中：检测模块，用于周期性的向变压器发送绝缘检测信号，并检测绝缘检测信号对应的检测反馈信号；绝缘水平评估模块，用于根据检测反馈信号计算变压器的绝缘油的目标湿度，根据目标湿度评估变压器当前周期的绝缘老化速率；在线控制模块，用于根据绝缘老化速率调节变压器的散热设备在下一周期的工作功率，使绝缘老化速率保持在预设范围内。通过线上周期性的检测变压器绝缘油的目标湿度，评估变压器当前周期的绝缘老化速率，然后调整散热设备功率进而调整变压器内的温度，可以降低目标湿度进而减小绝缘老化速率，达到了对于变压器的绝缘水平进行实时检测控制，增加电力系统的使用寿命的目的。

附图说明

下面结合附图对本发明作进一步的说明。

图1为本发明实施例提供的一种绝缘水平监控的在线控制系统的系统框图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明实施例提供了一种绝缘水平监控的在线控制系统，参见图1，图1为本发明实施例提供的一种绝缘水平监控的在线控制系统的系统框图。包括检测模块、绝缘水平评估模块和在线控制模块，其中：

检测模块，用于周期性地向变压器发送绝缘检测信号，并检测绝缘检测信号对应的检测反馈信号；

绝缘水平评估模块，用于根据检测反馈信号计算变压器的绝缘油的目标湿度，根据目标湿度评估变压器当前周期的绝缘老化速率；

在线控制模块，用于根据绝缘老化速率调节变压器的散热设备在下一周期的工作功率，使绝缘老化速率保持在预设范围内。

基于本发明实施例提供的一种绝缘水平监控的在线控制系统，通过线上周期性的检测变压器绝缘油的目标湿度，评估变压器当前周期的绝缘老化速率，然后调整散热设备功率进而调整变压器内的温度，可以降低目标湿度进而减小绝缘老化速率，达到了对于变压器的绝缘水平进行实时检测控制，增加电力系统的使用寿命的目的。

一种实现方式中，变压器的绝缘老化速率可以由多个变量影响，但其中影响最大的是绝缘油的目标湿度，因此本发明仅考虑对目标湿度进行检测控制来减慢变压器的绝缘老化速率。

一种实现方式中，绝缘老化速率的预设范围可以由技术人员根据经验进行设置，在此不作限定。

一种实现方式中，温度可以改变水分子在纤维纸和绝缘油之间的流向，随着温度升高绝缘油的湿度升高，当绝缘油的湿度过高时通过加大散热设备的功率即可降低绝缘油的温度，进而降低湿度。

在一个实施例中，检测模块包括温度检测模块、光检测模块和上传模块；变压器安装有温度传感器和布拉格光栅传感器；布拉格光栅传感器表面涂有亲水聚合物；绝缘检测信号包括温度检测信号和光检测信号；

温度检测模块，用于根据温度检测信号通过温度传感器检测布拉格光栅传感器附近的环境温度；

光检测模块，用于向布拉格光栅传感器发送预设频率波段的检测光信号，并检测布拉格光栅传感器反射的反馈光信号。

上传模块，用于将环境温度和反馈光信号的波长作为检测反馈信号发送给绝缘水平评估模块。

一种实现方式中，本发明实施例采用布拉格光栅传感器和温度传感器结合的方式测量绝缘油的目标湿度，由于布拉格光栅传感器和温度传感器均可以在高压环境中实时工作，且不受电磁场的影响。因此，本发明方案可以实现实时测量，而不用由人工拆卸变压器进行测量，极大提高了检测的效率和时效性。

在一个实施例中，亲水聚合物可以为聚乙烯醇PVA、丙烯酸钠聚合物PAAS、羟丙基甲基纤维素HPMC和聚酰亚胺PI中的任意一种。

一种实现方式中，在布拉格光栅传感器表面涂抹亲水聚合物，水分子被亲水聚合物涂层吸收，并对布拉格光栅传感器施加压力，进而改变光栅间距，改变布拉格光栅传感器反射光波的波长，因此测量反射光波的波长可以确定绝缘油中的湿度。

在一个实施例中，绝缘水平评估模块包括湿度计算模块；

湿度计算模块计算目标湿度的具体方法为：其中，/>为目标湿度、/>为反馈光信号的波长、/>和/>分别为亲水聚合物对应的温度灵敏度和湿度灵敏度，/>为环境温度。

一种实现方式中，温度灵敏度和湿度灵敏度均与亲水聚合物的材料属性相关，确定了亲水聚合物的种类，则温度灵敏度和湿度灵敏度可视为常数。

在一个实施例中，绝缘水平评估模块还包括绝缘老化评估模块；

绝缘老化评估模块计算当前周期的绝缘老化速率的具体方法为：

其中，为当前周期的绝缘老化速率，/>为变压器的基础老化速率，/>为变压器的变压器在额定工作功率且额定工作温度下绝缘油的湿度，/>为自然常数；基础老化速率为变压器在额定工作功率且额定工作温度下的绝缘老化速率。

在一个实施例中，在线控制模块包括步长调整模块和功率控制模块；

步长调整模块，用于根据当前周期的绝缘老化速率动态调整功率补偿步长；

功率控制模块，用于将散热设备当前的工作功率加上功率补偿步长作为下一周期的工作功率。

在一个实施例中，步长调整模块具体用于：若绝缘老化速率不大于则功率补偿步长为零；

若绝缘老化速率大于，且当前周期相对于上一周期的绝缘老化速率的增量大于预设阈值，则功率补偿步长为零；

若绝缘老化速率大于，且当前周期相对于上一周期的绝缘老化速率的增量不大于预设阈值，则以/>乘以预设步长作为功率补偿步长；

功率控制模块，用于以功率补偿步长对散热设备当前的工作功率进行多次渐进补偿。

一种实现方式中，若绝缘老化速率不大于，则说明变压器当前的工作正常无需调整；当若绝缘老化速率大于/>，且当前周期相对于上一周期的绝缘老化速率的增量大于预设阈值，则说明变压器当前的工作异常，仅通过调整散热设备无法修复异常，此时可以进行报警无需调整；若绝缘老化速率大于/>，且当前周期相对于上一周期的绝缘老化速率的增量不大于预设阈值，则说明变压器当前的工作异常，可以通过调整散热设备修复异常。

在上述实施例中，可以全部或部分地通过软件、硬件、固件或者其任意组合来实现。当使用软件实现时，可以全部或部分地以计算机程序产品的形式实现。所述计算机程序产品包括一个或多个计算机指令。在计算机上加载和执行所述计算机程序指令时，全部或部分地产生按照本发明实施例所述的流程或功能。所述计算机可以是通用计算机、专用计算机、计算机网络、或者其他可编程装置。所述计算机指令可以存储在计算机可读存储介质中，或者从一个计算机可读存储介质向另一个计算机可读存储介质传输，例如，所述计算机指令可以从一个网站站点、计算机、服务器或数据中心通过有线（例如同轴电缆、光纤、数字用户线（DSL））或无线（例如红外、无线、微波等）方式向另一个网站站点、计算机、服务器或数据中心进行传输。所述计算机可读存储介质可以是计算机能够存取的任何可用介质或者是包含一个或多个可用介质集成的服务器、数据中心等数据存储设备。所述可用介质可以是磁性介质，(例如，软盘、硬盘、磁带)、光介质(例如，DVD)、或者半导体介质（例如固态硬盘Solid State Disk (SSD)）等。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上对本发明的一个实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本发明的较佳实施例，不能被认为用于限定本发明的实施范围。凡依本发明申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本发明的专利涵盖范围之内。

Claims (6)

1.一种绝缘水平监控的在线控制系统，其特征在于，包括检测模块、绝缘水平评估模块和在线控制模块，其中：

所述检测模块，用于周期性地向变压器发送绝缘检测信号，并检测所述绝缘检测信号对应的检测反馈信号；

所述绝缘水平评估模块，用于根据所述检测反馈信号计算所述变压器的绝缘油的目标湿度，根据所述目标湿度评估所述变压器当前周期的绝缘老化速率；

所述在线控制模块，用于根据所述绝缘老化速率调节所述变压器的散热设备在下一周期的工作功率，使所述绝缘老化速率保持在预设范围内；

所述检测模块包括温度检测模块、光检测模块和上传模块；所述变压器安装有温度传感器和布拉格光栅传感器；所述布拉格光栅传感器表面涂有亲水聚合物；所述绝缘检测信号包括温度检测信号和光检测信号；

所述温度检测模块，用于根据所述温度检测信号通过温度传感器检测所述布拉格光栅传感器附近的环境温度；

所述光检测模块，用于向所述布拉格光栅传感器发送预设频率波段的检测光信号，并检测所述布拉格光栅传感器反射的反馈光信号；

所述上传模块，用于将所述环境温度和所述反馈光信号的波长作为检测反馈信号发送给所述绝缘水平评估模块。

2.根据权利要求1所述的一种绝缘水平监控的在线控制系统，其特征在于，亲水聚合物可以为聚乙烯醇PVA、丙烯酸钠聚合物PAAS、羟丙基甲基纤维素HPMC和聚酰亚胺PI中的任意一种。

3.根据权利要求1所述的一种绝缘水平监控的在线控制系统，其特征在于，所述绝缘水平评估模块包括湿度计算模块；

所述湿度计算模块计算目标湿度的具体方法为：

其中，/>为目标湿度、/>为所述反馈光信号的波长、/>和/>分别为所述亲水聚合物对应的温度灵敏度和湿度灵敏度，/>为所述环境温度。

4.根据权利要求3所述的一种绝缘水平监控的在线控制系统，其特征在于，所述绝缘水平评估模块还包括绝缘老化评估模块；

所述绝缘老化评估模块计算当前周期的绝缘老化速率的具体方法为：

其中，/>为当前周期的绝缘老化速率，/>为所述变压器的基础老化速率，为所述变压器在额定工作功率且额定工作温度下绝缘油的湿度，/>为自然常数；所述基础老化速率为所述变压器在额定工作功率且额定工作温度下的绝缘老化速率。

5.根据权利要求4所述的一种绝缘水平监控的在线控制系统，其特征在于，所述在线控制模块包括步长调整模块和功率控制模块；

所述步长调整模块，用于根据当前周期的所述绝缘老化速率动态调整功率补偿步长；

所述功率控制模块，用于将散热设备当前的工作功率加上功率补偿步长作为下一周期的工作功率。

6.根据权利要求5所述的一种绝缘水平监控的在线控制系统，其特征在于，所述步长调整模块具体用于：

若所述绝缘老化速率不大于，则功率补偿步长为零；

若所述绝缘老化速率大于，且当前周期相对于上一周期的绝缘老化速率的增量大于预设阈值，则功率补偿步长为零；

若所述绝缘老化速率大于，且当前周期相对于上一周期的绝缘老化速率的增量不大于预设阈值，则以/>乘以预设步长作为功率补偿步长；

所述功率控制模块，用于以功率补偿步长对散热设备当前的工作功率进行多次渐进补偿。