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干式电抗器温感监测方法研究

发布时间:2021-3-18

摘 要:本文主要研究干式电抗器的温度在线监测方法,在电抗器发生故障时能可靠监测到,提前采取措施处理。干式电抗器一般只有以电流为特征量的保护,经过研究,当干式电抗器发生异常或故障时,电抗器的故障区域发热,温度上升,通过对温度进行监测可以判断电抗器的运行状态。本文比较了各种传感器性能并考虑到高电压环境下信号传输问题,选择了无线温度传感器作为传感元件,采用先进的计算机网络通信技术传输传感器数据,并用测温工作站进行综合管理,现场实施的可扩展性很好。最终实现了干式电抗器在线监测功能,对电抗器和电网安全稳定运行意义重大。


  一、项目内容及研究意义

  本项目研究干式电抗器的温度监测方法,在电抗器发生故障时能可靠监测到,以便作出处理措施。干式电抗器除了线圈及附件,没有其它元件和介质,冷却靠自然空气完成。除了电气上有以电流为特征量的保护外,干式电抗器无其它继电保护和监测功能。即使工程设计配置的继电保护也仅在电抗器发生故障后,通过判断电流量的大小判定电抗器发生了故障,并立即跳开开关切除故障,不能对故障进行监测和事前控制,使损失控制到最小程度。对干式电抗器故障监测方法进行研究,并实现在线监测功能,对电抗器和电网安全稳定运行意义重大。


  二、技术方案选择

  1、干式电抗器及其运行特点

  干式电抗器的故障监测由于没有绝缘油介质的间接信息载体,必须在电抗器本身和电气量上寻求故障信息。非故障状态下干式电抗器电气量的变化随着电力系统运行方式的变化而变化,电气量保护在一旦发生电气量快速变化至一定程度,则保护装置动作,切除故障电流,所以对电气量进行监测不能达到预警的目的。


  2、烟感监测方法

  如果干式电抗器发生过热而燃烧,产生的烟气可以被烟感探测器检测到,可实现监测的目的,很多室内消防系统就是基于该特征建立的。但是,电力电抗器一般被安装于户外运行,发热产生的烟气很容易被风吹散,不易集中成一定浓度,起码在产生烟气初期难以准确检测得到。


  由于烟气产生于发热,对发热的监测是更早且更准确的监测方法。所以,干式电抗器本身的监测最好的方法是发热监测。


  3、温感监测方法

  正常运行时,干式电抗器的发热仅仅是运行电流造成,电抗器的温度仅随着环境温度和运行电流变化而变化,特别是受环境温度影响较大。当干式电抗器发生异常或故障时,电抗器的故障区域发热,温度上升。通过对温度进行监测可以判断电抗器的运行状态。


  通过以上分析和比较,本项目选择温感监测方法作为干式电抗器的故障监测方法。


  三、监测系统设计及现场实施  

  1、需突破的技术难题

  使用温感监测方法对干式电抗器进行监测有以下主要困难:  

  A电抗器的发热点通常处于高电压、强磁场的区域,因信号传输线缆的限制,普通的温度传感方法难以使用,需专门设计制造高绝缘强度的电缆传输温度信号,技术非常复杂且可靠性将降低。传感器的准确性和可靠性也必须满足电抗器的要求。


  B电抗器可能的发热点多,遍及电抗器线圈几乎所有部位,但传感器布置受电抗器结构和经济性,以及电抗器本身安全运行的限制,不可能安装大量的传感器。


  基于上述困难,在传感器的选择和布置上必须有技术突破。


  四、监测系统设计与组建  

  1、传感器的选择

  对高压电力设备温度测量,目前普遍使用的方法为对设备连接点用示温蜡片或定期用红外测温仪逐点测温。示温蜡片可靠性和精确性不足,而用红外测温仪逐点测温的方法又必须避开太阳光的背景干扰,一般需在夜间或阴雨天到现场实测,测量误差较大,且需大量人力物力。而这种方法也只能定期巡测,周期较长,因漏检而发生故障的机率非常大,安装在线温度监测装置经济性差且环境要求高。经过传感器性能比较并解决高电压环境下信号传输问题,选择了无线温度传感器作为传感元件。需要监测温度的节点上安装无线温度传感器,该传感器自动测量所在位置的温度,并将测得的温度数据用无线信号发送输出。


  2、监测系统组建

  确定传感器之后,传感器数据传递与后台分析是关键。无线数据发射、接收和分析是当今网络技术可以解决的问题,后台分析使用计算机应用程序更为便捷且技术上很成熟。


  由于无线温度传感器的无线信号发送受功率和障碍物影响,不能远距离传输,需要信号接收终端处理并转换成有线信号远传至后台计算机(或工作站)。


  A无线温度传感器。在每一个需要监测温度的节点上安装一个无线温度传感器,该传感器每隔设定时间自动测量所在位置的温度,并将测得的温度数据用无线信号发送输出。每个无线温度传感器具有唯一的32bits编号(ID号),实际使用时需要分配、记录每个传感器的安装地点,并与编号一起存入测温工作站的配置文件中。


  B测温通信终端。自动接收无线温度传感器发送的温度数据,并在收到测温工作站的读取命令后把收到的温度数据上传测温工作站。


  由于受现场环境的限制,无线传输距离理论上可以为几百米,实际只有几十米,每个测温通信终端只管理一组无线温度传感器,这些传感器的ID号需要事先配置保存到终端的flash存储器中。


  C测温工作站。测温工作站为一台工控计算机,在该计算机上运行专用软件,用来定时循环地读取通信终端中收集的温度数据,并写入本地硬盘中作长期保存。


  五、结束语

  使用无线温度传输器技术,是该技术在干式电抗器监测的首次应用。对传感器数据传输采用先进的计算机网络通信技术,对现场传来的温度数据使用了专用计算机软件进行分析和处理。监测数据的测温通信终端可以管理更多的传感器,而且通信终端可将多个通过总线连接成网络,共用测温工作站,所以项目现场实施的可扩展性很好。


上海豫程电气有限公司(http://www.yucheng-sh.com)是一家集电抗器, 高压电抗器,高压空心电抗器, 输入输出电抗器,输入输出滤波器产品研发、制造、销售、服务为一体的高科技企业。我公司专业生产各种型号的高低压电抗器及变频器周边配套产品。



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干式电抗器温感监测方法研究

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