CN208580163U - 电力高压干式空心电抗器在线智能监测系统 - Google Patents

Abstract

本专利申请提供了一种电力高压干式空心电抗器在线智能监测系统，本系统包括数据处理主控组成、电抗器电压采集部、电抗器电流采集部、电抗器温度采集部和取能供电部；数据处理主控组成设置于组装在高压接线端子上的屏蔽壳体内，电抗器电流采集部的感应前端嵌套于被测电抗器高压接线端子上，电抗器电压采集部的采集前端并接于电抗器两高压端子之间，采集前端的采样节点电压连接至数据处理主控组成；所述的取能供电部的取能前端为嵌套设置于电抗器高压接线端子上取能互感线圈。本技术方案采用非侵入式、集中高压侧的安装结构，避免了繁琐组成布线结构，保证了本在线智能监测系统对地可靠绝缘，具有优良的安全性、稳定性和可靠性的工作性能。

Description

电力高压干式空心电抗器在线智能监测系统

技术领域

本发明专利申请涉及电力设备在线监测装置，尤其涉及电力电抗器的在线智能监测保护装置。

背景技术

电力高压电抗器是电力系统中应用广泛的电气设备之一，电力高压电抗器也是电力系统组成中运行最为薄弱的环节之一。电力高压电抗器长期运行中易出现局部过热的状况，会造成局部快速老化，或因外界环境因素引起沿面放电，致使线匝电流急增，损坏线匝绝缘，引发匝间短路、甚至放电燃烧，是电网运行的重要安全隐患。另外，电力高压电抗器运行中承受合闸涌流和过电压以及抑制、吸收电网中的高次谐波成份，器件故障率比较高，若能够通过相应的技术手段实现对高压电抗器工作状态的实时监测，特别是掌握其运行温度、工作电压、工作电流等工作状况等信息，以便及时发现缺陷或发生故障的电抗器，有效防止电力高压电抗器长时间过热下工作或过流下运行，降低电抗器故障率，减少事故的发生，具有极其重要的现实意义。但现有技术中相关监测手段存在组成复杂，特别是电力线路上附加监测面临的是高压绝缘防护，而现有的电抗器监测装置理论上可行，但在高压绝缘防护方面技术薄弱，导致所采用的监测保护装置安全隐患高、故障率高，难以在实际当中发挥积极、有效的作用。

发明内容

本专利申请的发明目的在于提高在电网高压运行环境中的安全性、稳定性和可靠性，同时简化电路组成和线路布局及接线处理结构，提供一种适合运行在电网高压环境中的电力高压干式空心电抗器在线智能监测系统。

本专利申请提供的电力高压干式空心电抗器在线智能监测系统技术方案，其主要技术内容是：一种电力高压干式空心电抗器在线智能监测系统，包括数据处理主控组成、电抗器电压采集部、电抗器电流采集部、电抗器温度采集部和取能供电部；数据处理主控组成设置于屏蔽的壳体内，壳体内还设有无线通讯部，壳体固定组装在高压接线端子上；所述的电抗器电流采集部用于获取被测电抗器工作电流，其感应前端嵌套于被测电抗器高压接线端子上，由电流变送通道连接至数据处理主控组成；所述的电抗器电压采集部用于获取被测电抗器工作电压，其采集前端并接于电抗器两高压端子之间，采集前端的采样节点电压采集信号经电压变送通道连接至数据处理主控组成；所述的电抗器温度采集部用于获取被测电抗器工作温度，其感温前端的温度传送信道连接至数据处理主控组成，所述的感温前端为多个，布置绝缘固定于被测电抗器包封气道近上端口的气道中；所述的取能供电部包括输入输出连接的抗冲击保护电路、整流滤波电路和DC-DC电源电路，其取能前端为嵌套设置于电抗器高压接线端子上取能互感线圈。

本专利申请公开的电力高压干式空心电抗器在线智能监测系统技术方案，采用非侵入式的感应检测、电源取能及安装结构形式，系统各组成部份集中安装在高压侧，避免了繁琐组成布线结构，更重要的是系统各组成部份均处于高压侧的等电位环境中，保证了本在线智能监测系统对地可靠绝缘，具有优良的安全性、稳定性和可靠性的工作性能；再者，本在线智能监测系统全面监测、掌握电力高压电抗器运行数据，将在线温度、工作电压和工作电流等获得的实际数据由曲线直观显示再现，还为软件换算取得电力电抗器谐波电压、谐波电流、有功损耗信息，通过分析、判断、评估被测电抗器运行状态，实现预警等提供了可行的硬件环境，为电力高压电抗器提供了实时安全及远程监控保障。本技术方案还具有体积小巧的技术优点。

附图说明

图1为本专利申请的电气组成框图。

图2为本专利申请的总装结构图。

图3为取能供电部的构成框图。

图4为取能供电部中的DC-DC电源电路的一实施电路原理图。

图5为取能供电部中的抗冲击保护电路的一实施电路原理图。

具体实施方式

以下结合附图展示的实施示例构成进一步说明本专利申请的技术内容。本申请方案可以用更多的不同形式来实现，其保护范围不局限于所给出的实施例，特别是不应局限于实施例中的具体电路组成上。

如图1所示，本高压干式空心电抗器在线智能监测系统，包括数据处理主控组成105、电抗器电流采集部102、电抗器电压采集部103、电抗器温度采集部104和取能供电部101。数据处理主控组成105以中央控制芯片为核心，在本实施例中，以MSP430单片机处理器为中央控制核心，其各数据总线分别连接电抗器电压采集部、电抗器电流采集部和电抗器温度采集部，获取检测数据及予以存储，并为了能够将获得的运行数据按需求向上级主监测平台无线传送，数据处理主控组成105的传送接口还设置连接有无线组网通讯部106。所述的无线组网通讯部106包括组网模块、4G透传模块和物联网透传云平台，实现短距离组网无线通讯、移动网络数据通讯和微信小程序平台传送监测数据的多种无线通讯功能，方便多种形式及时、全方位的掌握被测电力高压电抗器的运行状态。

如图2所示，数据处理主控组成105的电路组成设置于屏蔽壳体2内，壳体2固定组装在高压进线端子7上。

所述的电抗器电流采集部102为获取被测电抗器6工作电流，其感应前端为电流互感器1位于壳体2一侧，感应固定嵌套设置在电抗器高压进线端子7上，电流互感器1感应获得与被测电抗器工作电流相应的电流变送信号，经信号线近距离连接至壳体2内的电流变送通道，该电流变送通道由输入输出依次连接的滤波部、放大部和实现模数转换的信号转换部连接构成，数据处理主控组成105由其一数据总线获取被测电抗器工作电流数据，存储并程序控制，与其它检测数据组成数据包，向上级主监测平台107无线传送。

所述的电抗器电压采集部103为获取被测电抗器6工作电压，其采集前端为分压器4，如图2所示，分压器4并联于被测电抗器的高压进线端子7和高压出线端子8之间，取样线由分压器4的高压线端子与采样节点A取得与被测电抗器6工作电压相对应的感应电压，近距离连接至由壳体2内的电压变送通道，该电压变送通道由输入输出依次连接的滤波部、放大部和实现模数转换的信号转换部连接构成，数据处理主控组成105由另一数据总线获取被测电抗器工作电压数据，存储并程序控制，与其它检测数据组成数据包，向上级主监测平台107无线传送。

所述的电抗器温度采集部104协助数据处理主控组成105获取被测电抗器6的工作温度，其感温前端5的温度传送信道连接至数据处理主控组成105。为简化线路结构，本实施例中的感温前端为绝缘外封处理的测温度芯片DS18B20，各测温度芯片DS18B20通过单总线协议由一单线端口与数据处理主控组成105通讯连接，数据处理主控组成105获取被测电抗器上部区域工作温度，存储并程序控制，与其它检测数据组成数据包，向上级主监测平台107无线传送。本构成中，感温前端5的数量为多个，套装绝缘垫套10卡装固定在被测电抗器最外层包封气道近上端口处的气道中。

所述的取能供电部101为本在线智能监测系统的供电电源，其取能前端为开合式电流互感器的取能互感线圈3，以嵌套方式设置于被测电抗器的高压进线端子7或高压出线端子8上，如10KV、480A的电力电抗器。本实施结构中，该取能互感线圈3位于壳体2另一侧、嵌套设置于电抗器高压进线端子7上，获得能量，再经抗冲击保护电路1-2、整流滤波电路1-3和DC-DC电源电路1-4，为系统提供工作电源。所述的抗冲击保护电路，如图5所示，包括共同跨接于取能互感线圈3两端的第一压敏保护电路和第二压敏保护电路组成，第一压敏保护电路由双向可控硅Q1构成，双向可控硅Q1的控制端为连接于取能互感线圈3输出端的压敏电阻RV2和限压负荷电阻R1串联支路，第二压敏保护电路由另一压敏电阻RV1构成。当被测电抗器过流时，取能互感线圈3饱和，压敏电阻RV2保护使得双向可控硅Q1导通短路，并通过限压负荷电阻R1避免取能互感线圈3二次侧出现过电压；当第一压敏保护电路出现故障时，第二压敏保护电路仍可实施保护，限制取能供电部101输入端侧过电压。

为避免取能的互感线圈3的铁心因一次侧电流较大时的饱和问题，同时也简化后部处理电路，本取能互感线圈3的铁芯设置有气隙9，以增加磁阻作用，如图3所示。由于电力网在用电高峰时、低谷时变化很大，因此由取能互感线圈3获得的取能电压的变化幅度低则只有几伏、高则会有一百多伏，本实施例DC-DC电源电路选用宽输入DC-DC芯片LM5576及其外围电路组成，如图4所示，解决取能互感线圈3感应电势变化范围大的技术难题，其输出电压在1.225V 至 70V 范围内可调， 最大输出电流为 3A，工作频率在 50kHz 到 500kHz 范围内可调，具有可调节的软启动功能。

Claims (5)

1.一种电力高压干式空心电抗器在线智能监测系统，包括数据处理主控组成（105）、电抗器电压采集部（103）、电抗器电流采集部（102）、电抗器温度采集部（104）和取能供电部（101）；其特征在于，数据处理主控组成（105）设置于屏蔽的壳体（2）内，壳体（2）内还设有无线组网通讯部（106），壳体（2）固定组装在高压接线端子上；所述的电抗器电流采集部（102）用于获取被测电抗器工作电流，其感应前端嵌套于被测电抗器高压接线端子上，由电流变送通道连接至数据处理主控组成（105）；所述的电抗器电压采集部（103）用于获取被测电抗器工作电压，其采集前端并接于电抗器两高压端子之间，采集前端的采样节点电压采集信号经电压变送通道连接至数据处理主控组成（105）；所述的电抗器温度采集部（104）用于获取被测电抗器工作温度，其感温前端（5）的温度传送信道连接至数据处理主控组成，所述的感温前端为多个，布置绝缘固定于被测电抗器包封气道近上端口的气道中；所述的取能供电部包括输入输出连接的抗冲击保护电路、整流滤波电路和DC-DC电源电路，其取能前端为嵌套设置于电抗器高压接线端子上取能互感线圈（3）。

2.根据权利要求1所述的电力高压干式空心电抗器在线智能监测系统，其特征在于，所述的无线组网通讯部（106）包括组网模块、4G透传模块和物联网透传云平台。

3.根据权利要求1所述的电力高压干式空心电抗器在线智能监测系统，其特征在于，感温前端为绝缘外封处理的测温芯片DS18B20。

4.根据权利要求1所述的电力高压干式空心电抗器在线智能监测系统，其特征在于，抗冲击保护电路包括共同跨接于取能互感线圈（3）两端的第一压敏保护电路和第二压敏保护电路组成，第一压敏保护电路由双向可控硅（Q1）构成，双向可控硅（Q1）的控制端为连接于取能互感线圈（3）输出端的压敏电阻（RV2）和限压负荷电阻（R1）串联支路，第二压敏保护电路由另一压敏电阻（RV1）构成。

5.根据权利要求1所述的电力高压干式空心电抗器在线智能监测系统，其特征在于，DC-DC电源电路宽输入DC-DC芯片LM5576及其外围电路组成。