CN208999492U - 干式空心电抗器有功功率损耗的在线监测装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及高压电气设备在线监测技术领域，具体涉及一种干式空心电抗器有功功率损耗的在线监测装置,包括电流测量模块、电压测量模块、数据处理模块以及数据分析模块，电流测量模块和电压测量模块将测量的数据输送到数据处理模块，数据处理模块处理后的数据输送到数据分析模块；本实用新型能够实时在线监测干式空心电抗器实际运行中产生的功率损耗，并且能够实时在线监测干式空心电抗器的运行状态，判断干式空心电抗器是否处于危险状态，测量技术测量结果更为精确，同时可以根据其有功功率损耗的变化趋势，发现干式空心电抗器运行产生的潜在绝缘缺陷，保证干式空心电抗器安全稳定的运行。

Description

干式空心电抗器有功功率损耗的在线监测装置

技术领域

本实用新型涉及高压电气设备在线监测技术领域，具体涉及一种干式空心电抗器有功功率损耗的在线监测装置。

背景技术

电力系统正常稳定地运行，需要并联大量的无功补偿设备。国内外通常采用电容器组作为无功补偿设备，无功补偿设备向电网提供无功功率，用来补偿输变电设备及阻感性负载所需的感性无功功率，使得电力系统中的无功功率在供需之间达到平衡，以减少无功功率在电网网络中流动所产生的有功功率损耗和电压降，从而保证供电电压质量，提高电力系统的功率因数。为使电容器组安全稳定的运行，需要串联电抗器来抑制电容器的合闸涌流并防止电网高次谐波放大。

现行中，由于干式空心电抗器具有结构简单、机械强度较高、维护方便、价格低等优点，在高压电网中大量应用。但现存电力监测设备不足以对干式空心电抗器实现在线监测，干式空心电抗器由于接头发热、电抗器故障等造成的电力电容器成套装置不能正常投入的故障屡见不鲜。现在迫切需要一种在线监测方法以实现对干式空心电抗器在线监测，以便及时发现其绝缘故障，使其退出运行，避免事故的进一步扩大。

实用新型内容

为了解决上述技术问题中的不足，本实用新型的目的在于：提供一种干式空心电抗器有功功率损耗的在线监测装置，可以在线精确测量干式空心电抗器的有功功率损耗，判断干式空心电抗器工作状态有无异常，并且可以通过有功功率损耗的变化趋势判断其绝缘是否恶化。

本实用新型为解决其技术问题所采用的技术方案为：

所述干式空心电抗器有功功率损耗的在线监测方法，包括以下步骤：

步骤1001，开始进行干式空心电抗器有功功率损耗在线检测；

步骤1002，通过电流测量模块从电流互感器TA获取通过干式空心电抗器的电流信号I；

步骤1003，通过电压测量模块从干式空心电抗器所在母线电压互感器TV1的二次侧获取电压信号U1；

步骤1004，通过电压测量模块从干式空心电抗器出线侧电压互感器TV2的二次侧(或放电线圈的二次侧)获取电压信号U2；

步骤1005，数据处理模块依据公式U＝U1-U2计算得到干式空心电抗器的运行电压U；

步骤1006，数据处理模块将干式空心电抗器的运行电压U进行傅里叶变换得到其阻性电压分量U2r和感性电压分量U2l；

步骤1007，数据处理模块依据公式P＝U2r×I计算得到干式空心电抗器消耗的有功功率P；

步骤1008，数据分析模块根据异常状态判定规则对已获取的干式空心电抗器消耗的有功功率P与其额定有功功率损耗P1进行比较，判断干式空心电抗器消耗的有功功率P是否处于异常状态，如果未处于异常状态，执行步骤1009，如果处于异常状态，则执行步骤1010；

步骤1009，显示单元正常显示干式空心电抗器消耗的有功功率P；

步骤1010，数据分析模块根据严重异常状态判定规则判断干式空心电抗器异常状态下消耗的有功功率P2是否处于严重状态，如果未处于严重状态，执行步骤1011，如果处于严重状态，则执行步骤1014；

步骤1011，数据处理模块对干式空心电抗器消耗的有功功率P进行持续跟踪并记录，同时计算得到其周期平均功率P3；

步骤1012，数据分析模块根据轻度异常状态判定规则判断干式空心电抗器在异常状态下消耗的有功功率P2是否处于轻度异常状态，如果未处于轻度异常状态，执行步骤1009，如果处于轻度异常状态，则执行步骤1013；

步骤1013，数据处理模块对其周期平均功率P3进行持续跟踪；

步骤1014，数据分析模块根据绝缘状态恶化判定规则判断干式空心电抗器的绝缘是否恶化，如果绝缘未恶化，执行步骤1015，否则执行步骤1016；

步骤1015，启动数据异常提示系统；

步骤1016，发出跳闸指令。

进一步优选，步骤1002中电流互感器TA安装在干式电抗器的出线侧。

进一步优选，步骤1008中数据异常状态判定规则为，将步骤1007中测得的干式空心电抗器消耗的有功功率P与其额定有功功率损耗P1相比较，如果测得的干式空心电抗器消耗的有功功率P大于其额定有功功率损耗P1则判断为异常状态，否则未处于异常状态。

进一步优选，步骤1010中严重异常状态判定规则：将干式空心电抗器异常状态下消耗的有功功率P2与现有标准规定的干式空心电抗器最大有功功率损耗P4(大于其额定有功功率损耗P1的15％)进行比较，如果干式空心电抗器异常状态下消耗的有功功率P2大于干式空心电抗器最大有功功率损耗P4则判断为严重状态。

进一步优选，步骤1012中轻度异常状态判定规则：将步骤1011中求得的周期平均功率P3与额定有功功率损耗P1进行比较，如果周期平均功率P3大于额定有功功率损耗P1则判定为轻度异常状态。

进一步优选，步骤1014中绝缘状态恶化判定规则：将步骤1013中连续时间段T1与T2记录的周期平均功率P3(T1)和P3(T2)进行比较，若在T1到T2时间段内满足P3(T1)<P3(T2)，则判断干式空心电抗器的绝缘恶化，否则不恶化。

所述的干式空心电抗器有功功率损耗的监测装置，包括电流测量模块、电压测量模块、数据处理模块、判断分析模块、无线通信模块、显示与报警模块，电流测量模块和电压测量模块将测量的数据输送到数据处理模块，数据处理模块处理后的数据输送到判断分析模块，判断分析模块包括趋势分析模块和逻辑分析模块。

进一步优选，数据处理模块的输出端与无线通信模块的输入端相连，逻辑分析模块的输入端以及趋势分析模块的输入端与无线通信模块的输出端相连接，所述趋势分析模块的输出端以及逻辑分析模块的输出端同时接入显示与报警模块的输入端。

进一步优选，无线通信模块为Zigbee无线通信模块，包含无线主机收发子模块和无线主机收发模块。

进一步优选，所述电压测量模块为电压互感器，电流测量模块为电流互感器，所述数据计处理模块为单片机控制器或DSP数据处理器。

与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果：

1、本实用新型能够实时在线监测干式空心电抗器实际运行中产生的功率损耗，并且能够实时在线监测干式空心电抗器的运行状态，判断干式空心电抗器是否处于危险状态，测量技术测量结果更为精确，同时可以根据其有功功率损耗的变化趋势，发现干式空心电抗器运行产生的潜在绝缘缺陷，保证干式空心电抗器安全稳定的运行，降低由于干式空心电抗器故障而引起的电网事故的风险。

2、通过正确设定干式空心电抗器正常运行的额定参数，对比在线测量得到的实际参数与额定参数，判断干式空心电抗器的运行状态是否正常。若干式空心电抗器有功功率损耗比较大，发热比较严重，则会导致干式空心电抗器绝缘受损，此时应立即跳闸，使干式空心电抗器退出运行状态。根据其周期平均功率的变化趋势，判断实际运行中的干式空心电抗器绝缘是否存在恶化的风险，若判断出电抗器绝缘恶化，应立即发出跳闸指令，避免进一步演变成事故。

3、由于本电力电容器成套装置电抗器回路故障监测系统是在电抗器回路的实时运行中实现的在线监测，因此可以对电抗器回路消耗的有功功率、无功功率、电流、电抗器电感等数据进行实时监测并分析，及时有效的发现设备缺陷。

4、通过趋势分析模块准确对测量得到数据进行趋势分析，准确对电抗器回路的运行状态进行评估，及时预见并发现电抗器回路的潜在缺陷。

5、通过设置无线通信模块，准确把计算结果上传至后台，为趋势分析模块与逻辑分析模块提供判据支撑，方便运维人员实时准确把握电抗器回路运行信息。

6、通过显示与报警模块，准确显示电抗器回路的运行参数，及时对电抗器回路故障进行报警。

附图说明

图1本实用新型在线监测流程图；

图2本实用新型在线监测装置结构框图；

图3本实用新型高压电力电容器成套装置应用本技术的原理接线图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型实施例做进一步描述：

实施例1

如图1-3所示，本实用新型所述干式空心电抗器有功功率损耗的在线监测方法，包括以下步骤：

步骤1001，开始进行干式空心电抗器有功功率损耗在线检测；

步骤1002，通过电流测量模块从电流互感器TA获取通过干式空心电抗器的电流信号I；电流互感器TA安装在干式电抗器的出线侧，此方法能够显著提高干式空心电抗器有功功率损耗的计算准确度；

步骤1003，通过电压测量模块从干式空心电抗器所在母线电压互感器TV1的二次侧获取电压信号U1；

步骤1004，通过电压测量模块从干式空心电抗器出线侧电压互感器TV2的二次侧(或放电线圈的二次侧)获取电压信号U2；

步骤1005，数据处理模块依据公式U＝U1-U2计算得到干式空心电抗器的运行电压U；

步骤1006，数据处理模块将干式空心电抗器的运行电压U进行傅里叶变换得到其阻性电压分量U2r和感性电压分量U2l；干式空心电抗器是电感性高压器件，需要一部分电压分量参与励磁，所以可以通过傅里叶变换得到阻性电压分量U2r和感性电压分量U2l，进而准确得到干式空心电抗器消耗的有功功率；

步骤1007，数据处理模块依据公式P＝U2r×I计算得到干式空心电抗器消耗的有功功率P；其中I为步骤1002中从干式空心电抗器出线侧获取的电流，U2r为步骤1006分解出来的干式空心电抗器运行电压阻性电压分量U2r；

步骤1008，数据分析模块根据异常状态判定规则对已获取的干式空心电抗器消耗的有功功率P与其额定有功功率损耗P1进行比较，判断干式空心电抗器消耗的有功功率P是否处于异常状态，如果未处于异常状态，执行步骤1009，如果处于异常状态，则执行步骤1010；异常状态判定规则为，将步骤1007中测得的干式空心电抗器消耗的有功功率P与其额定有功功率损耗P1相比较，如果测得的干式空心电抗器消耗的有功功率P大于其额定有功功率损耗P1则判断为异常状态，否则未处于异常状态。

步骤1009，显示单元正常显示干式空心电抗器消耗的有功功率P；

步骤1010，数据分析模块根据严重异常状态判定规则判断干式空心电抗器异常状态下消耗的有功功率P2是否处于严重状态，如果未处于严重状态，执行步骤1011，如果处于严重状态，则执行步骤1014；严重异常状态判定规则：将干式空心电抗器异常状态下消耗的有功功率P2与现有标准规定的干式空心电抗器最大有功功率损耗P4(大于其额定有功功率损耗P1的15％)进行比较，如果干式空心电抗器异常状态下消耗的有功功率P2大于干式空心电抗器最大有功功率损耗P4则判断为严重状态。

步骤1011，数据处理模块对干式空心电抗器消耗的有功功率P进行持续跟踪并记录，同时计算得到其周期平均功率P3；

步骤1012，数据分析模块根据轻度异常状态判定规则判断干式空心电抗器在异常状态下消耗的有功功率P2是否处于轻度异常状态，如果未处于轻度异常状态，执行步骤1009，如果处于轻度异常状态，则执行步骤1013；轻度异常状态判定规则：将步骤1011中求得的周期平均功率P3与额定有功功率损耗P1进行比较，如果周期平均功率P3大于额定有功功率损耗P1则判定为轻度异常状态。

步骤1013，数据处理模块对其周期平均功率P3进行持续跟踪；

步骤1014，数据分析模块根据绝缘状态恶化判定规则判断干式空心电抗器的绝缘是否恶化，如果绝缘未恶化，执行步骤1015，否则执行步骤1016；绝缘状态恶化判定规则：将步骤1013中连续时间段T1与T2记录的周期平均功率P3(T1)和P3(T2)进行比较，若在T1到T2时间段内满足P3(T1)<P3(T2)，则判断干式空心电抗器的绝缘恶化，否则不恶化。

步骤1015，启动数据异常提示系统；

步骤1016，发出跳闸指令。

所述的干式空心电抗器有功功率损耗的监测装置，包括电流测量模块、电压测量模块、数据处理模块、判断分析模块、无线通信模块、显示与报警模块，电流测量模块和电压测量模块将测量的数据输送到数据处理模块，数据处理模块处理后的数据输送到判断分析模块，判断分析模块包括趋势分析模块和逻辑分析模块；数据处理模块的输出端与无线通信模块的输入端相连，逻辑分析模块的输入端以及趋势分析模块的输入端与无线通信模块的输出端相连接，所述趋势分析模块的输出端以及逻辑分析模块的输出端同时接入显示与报警模块的输入端；无线通信模块为Zigbee无线通信模块，包含无线主机收发子模块和无线主机收发模块；所述电压测量模块为电压互感器，电流测量模块为电流互感器，所述数据计处理模块为单片机控制器或DSP数据处理器。

在本电力电容器成套装置电抗器回路故障监测系统中，电抗器回路包括的区域为电力电容器成套装置中除电力电容器之外的回路，包含电抗器、隔离开关、断路器等电力器件。

本实用新型的工作过程及工作原理如下：

在电力电容器成套装置干式空心电抗器功率损耗在线监测过程中，需同时采集干式空心电抗器入端电压，干式空心电抗器出线端电压，干式空心电抗器出线端电流三个变量。利用干式空心电抗器入端电压和出线端电压得到电抗器的运行电压，采用傅里叶变换对其运行电压信号进行分解得到其阻性电压分量U2r和感性电压分量U2l。将其阻性电压分量U2r与出线端电流相乘后得到其有功功率损耗。

将计算得到的有功功率损耗与其额定损耗按照已设定的判定规则进行比较，判定规则分为数据异常，严重异常，轻度异常，绝缘状态恶化四种规则，此方法能够使电力电容器成套装置干式空心电抗器的运行状态明细化。当电力电容器成套装置干式空心电抗器处在严重异常状态下，直接发出跳闸指令。当电力电容器成套装置干式空心电抗器处在轻度异常状态下，根据电力电容器成套装置干式空心电抗器有功功率损耗的趋势判断其绝缘状态是否进一步恶化，如未恶化则启动数据异常提示系统。如已恶化则直接发出跳闸指令。

Claims (4)

1.一种干式空心电抗器有功功率损耗的监测装置，其特征在于，包括电流测量模块、电压测量模块、数据处理模块、判断分析模块、无线通信模块、显示与报警模块，电流测量模块和电压测量模块将测量的数据输送到数据处理模块，数据处理模块处理后的数据输送到判断分析模块，判断分析模块包括趋势分析模块和逻辑分析模块。

2.一种根据权利要求1所述的干式空心电抗器有功功率损耗的监测装置，其特征在于，数据处理模块的输出端与无线通信模块的输入端相连，逻辑分析模块的输入端以及趋势分析模块的输入端与无线通信模块的输出端相连接，所述趋势分析模块的输出端以及逻辑分析模块的输出端同时接入显示与报警模块的输入端。

3.一种根据权利要求1所述的干式空心电抗器有功功率损耗的监测装置，其特征在于，无线通信模块为Zigbee无线通信模块，包含无线主机收发子模块和无线主机收发模块。

4.一种根据权利要求1所述的干式空心电抗器有功功率损耗的监测装置，其特征在于，所述电压测量模块为电压互感器，电流测量模块为电流互感器，所述数据计处理模块为单片机控制器或DSP数据处理器。