專利名稱：智能保護型干式空心電抗器及其控制方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種電抗器及控制方法，特別是涉及一種干式空心電抗器及控制方法。
背景技術：
目前，干式空心電抗器具有噪音低、電感線性度好、無磁飽和等優(yōu)點，在無功補償及維持系統(tǒng)電壓穩(wěn)定方面發(fā)揮中重要作用，但干式空心電抗器的繼電保護一直是難以解決的問題。通過對大量事故的分析和調(diào)查，干式空心電抗 器內(nèi)部繞組運行溫度超高和匝間短路等故障，都是在發(fā)現(xiàn)濃煙或明火后發(fā)現(xiàn)，再采取手動操作，將故障電抗器切除的，而這時整臺電抗器已經(jīng)被燒蝕的很嚴重了。為解決干式空心電抗器無法實現(xiàn)繼電保護的問題，需要對干式空心電抗器運行溫度和繞組匝間狀況進行實時監(jiān)測，在設備出現(xiàn)異常情況時及時作出相應處理措施，保障設備的安全運行，避免事故進一步擴大，造成更大的經(jīng)濟損失。使用傳統(tǒng)的信號采集裝置完成干式空心電抗器的運行數(shù)據(jù)采集也有一定困難，信號采集裝置在工作時需配備單獨的供電電源，由于干式空心電抗器具有漏磁的特點，故普通電源無法正常工作。干式空心電抗器發(fā)生匝間短路時，由于阻抗變化很小，一般的過流保護也無法做出準確判斷，及時將電抗器切除，往往造成嚴重后果。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種智能保護型干式空心電抗器，解決干式空心電抗器運行狀態(tài)無法實時獲得導致不能及時對干式空心電抗器進行繼電保護的技術問題。本發(fā)明的另一個目的是提供一種上述智能保護型干式空心電抗器的控制方法，解決匝間短路不易發(fā)現(xiàn)的技術問題。本發(fā)明的智能保護型干式空心電抗器，包括干式空心電抗器，其中還包括溫度傳感器、電壓互感器、電流互感器、信號采集裝置、電磁感應電源和保護控制裝置；溫度傳感器，用于采集干式空心電抗器線圈包封的局部溫度信號，將溫度信號傳送至信號采集裝置；電壓互感器，用于采集干式空心電抗器線圈包封的電壓變化信號，將電壓信號傳送至信號采集裝置；電流互感器，用于采集干式空心電抗器線圈包封的電流變化信號，將電流信號傳送至信號采集裝置；信號采集裝置，用于接收傳感器傳送的各種實時信號，并將各信號轉(zhuǎn)換為預制的格式數(shù)據(jù)，傳送給保護控制裝置；電磁感應電源，利用干式空心電抗器磁場的電磁感應產(chǎn)生用于信號采集裝置的工作電源；保護控制裝置，用于接收信號采集裝置發(fā)送的實時數(shù)據(jù)，與預設的參考數(shù)據(jù)對比，達到臨界參數(shù)值時，向真空斷路器和風機輸出相應的控制信號，保存數(shù)據(jù)用于故障分析。還包括第一無線收發(fā)模塊、第二無線收發(fā)模塊，信號采集裝置的數(shù)據(jù)輸出端與第一無線收發(fā)模塊的數(shù)據(jù)輸入端連接，第二無線收發(fā)模塊的數(shù)據(jù)輸出端與保護控制裝置的數(shù)據(jù)輸入端連接。所述溫度傳感器至少包括一個，溫度傳感器分布在干式空心電抗器上，通過無堿玻纖布纏繞到電抗器絕緣層外表面內(nèi)。所述電壓互感器的兩個接線端分別并聯(lián)連接在干式空心電抗器的進、出線端子處；將所述電流互感器串聯(lián)連接在干式空心電抗器的進線端。根據(jù)所述的智能保護型干式空心電抗器進行控制的方法，包括以下步驟所述干式空心電抗器開始運行； 溫度傳感器采集各位置局部溫度信號、電壓互感器采集電抗器電壓變化信號、電流互感器采集電抗器電流變化信號；信號采集裝置將實時采集的各傳感器信號通過無線方式發(fā)送到保護控制裝置；保護控制裝置將傳感器信號轉(zhuǎn)換為干式空心電抗器運行時的溫度數(shù)據(jù)、電壓與電流的相位差數(shù)據(jù)，與設定參數(shù)進行比較；當干式空心電抗器運行溫度超過第一設定值，則保護控制裝置發(fā)送控制信號啟動風機；當干式空心電抗器運行溫度超過第二設定值，則保護控制裝置發(fā)送控制信號啟動真空斷路器，將干式空心電抗器從電路中切除。還包括如下步驟保護控制裝置通過計算流經(jīng)干式空心電抗器電壓與電流的相位差，形成電抗器的損耗值，當損耗值超過損耗設定值時，啟動真空斷路器，將干式空心電抗器從電路中切除。本發(fā)明的智能保護型干式空心電抗器可以在運行時完成自身運行狀態(tài)的監(jiān)控、判斷、及時向上位設備和下位設備傳遞信號和數(shù)據(jù)，減少故障損失。利用本發(fā)明的控制方法，可以針對不同的安裝環(huán)境和負荷，形成針對性的故障檢測方法，及時發(fā)現(xiàn)故障類型，確定故障發(fā)生概率，為系統(tǒng)提供必要的控制手段。采用無線數(shù)據(jù)傳輸方式，可以減少連接線纜數(shù)量和布線復雜程度，使傳感器布設位置更為合理。下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的實施例作進一步說明。


圖I為本發(fā)明的智能保護型干式空心電抗器的結(jié)構示意圖；圖2為本發(fā)明的智能保護型干式空心電抗器的電路連接示意圖。
具體實施例方式本發(fā)明的智能保護型干式空心電抗器利用不同的傳感器采集干式空心電抗器的實時電壓、電流變化信號，以及溫度變化趨勢，同時利用電磁感應方式獲得傳感器的工作電源；將采集的實時信號通過信號采集裝置21集中傳送至保護控制裝置31進行監(jiān)測處理，當達到設定的參數(shù)臨界值時，保護控制裝置31向真空斷路器41、風機42發(fā)送相應的控制信號，完成干式空心電抗器的散熱和繼電保護。如圖I所示，本發(fā)明的智能保護型干式空心電抗器包括干式空心電抗器01、溫度傳感器11、電壓互感器12、電流互感器13、信號采集裝置21、電磁感應電源22和保護控制裝置31。干式空心電抗器01，包括上、下星形架、線圈包封和環(huán)氧支架，由上、下星形架與線圈包封組成電抗器本體，通過環(huán)氧支架將信號采集裝置21和電磁感應電源22固定于電抗器上星形架頂部；溫度傳感器11，用于采集干式空心電抗器01線圈包封的局部溫度信號，將溫度信號傳送至信號采集裝置21 ；
電壓互感器12，用于采集干式空心電抗器01線圈包封的電壓變化信號，將電壓信號傳送至信號采集裝置21 ；電流互感器13，用于采集干式空心電抗器01線圈包封的電流變化信號，將電流信號傳送至信號采集裝置21 ；信號采集裝置21，用于接收傳感器傳送的各種實時信號，并將各信號轉(zhuǎn)換為預制的格式數(shù)據(jù)，傳送給保護控制裝置31 ；電磁感應電源22，利用干式空心電抗器01磁場的電磁感應產(chǎn)生用于信號采集裝置21的工作電源；保護控制裝置31，用于接收信號采集裝置21發(fā)送的實時數(shù)據(jù)，與預設的參考數(shù)據(jù)對比，達到臨界參數(shù)值時，向真空斷路器41和風機42輸出相應的控制信號，保存數(shù)據(jù)用于故障分析。如圖2所示，本發(fā)明的智能保護型干式空心電抗器包括若干個溫度傳感器11，溫度傳感器11分布在電抗器本體上，通過無堿玻纖布(Ila)纏繞到電抗器絕緣層外表面內(nèi)，溫度傳感器11的信號輸出端通過饋線與信號采集裝置21的相應信號輸入端連接；將電壓互感器12的兩個接線端分別并聯(lián)連接在干式空心電抗器的進、出線端子處；將電流互感器13串聯(lián)連接在干式空心電抗器的進線端，電壓互感器12和電流互感器13的信號輸出端通過饋線與信號采集裝置21的相應信號輸入端連接；電磁感應電源22安置在干式空心電抗器的的上部星形架中心，處于干式空心電抗器磁場中，電磁感應電源22的電源輸出端連接信號采集裝置21的電源輸入端；本發(fā)明中還包括第一無線收發(fā)模塊21a、第二無線收發(fā)模塊31a，信號采集裝置21的數(shù)據(jù)輸出端與第一無線收發(fā)模塊21a的數(shù)據(jù)輸入端連接，第二無線收發(fā)模塊31a的數(shù)據(jù)輸出端與保護控制裝置31的數(shù)據(jù)輸入端連接，經(jīng)信號采集裝置21處理過的數(shù)據(jù)以無線方式發(fā)送至保護控制裝置31接收，使得保護控制裝置31可以盡量接近被控設備，信號采集裝置21盡量接近信號傳感器，提高電路可靠性，避免饋線連接混亂，出現(xiàn)意外短路造成數(shù)據(jù)混亂。真空斷路器41置于電抗器進線側(cè)，風機42置于電抗器線圈底部。在應用中，本發(fā)明的智能保護型干式空心電抗器運行時的溫度信號、電壓與電流的相位差信號通過各傳感器實時由信號采集裝置21傳送至保護控制裝置31進行判斷，如干式空心電抗器運行溫度超過第一設定值，則保護控制裝置31發(fā)送控制信號啟動風機42 ；如繼續(xù)升溫超過第二設定值，則保護控制裝置31發(fā)送控制信號啟動真空斷路器41，將干式空心電抗器從電路中切除。或者保護控制裝置31通過計算流經(jīng)干式空心電抗器電壓與電流的相位差，算得電抗器的損耗值，并通過損耗值的變化判斷干式空心電抗器是否發(fā)生匝 間短路，如干式空心電抗器發(fā)生匝間短路，則保護控制裝置31發(fā)送控制信號啟動真空斷路器41，將干式空心電抗器Ol從電路中切除。以上所述的實施例僅僅是對本發(fā)明的優(yōu)選實施方式進行描述，并非對本發(fā)明的范圍進行限定，在不脫離本發(fā)明設計精神的前提下，本領域普通技術人員對本發(fā)明的技術方案作出的各種變形和改進，均應落入本發(fā)明權利要求書確定的保護范圍內(nèi)。
權利要求
1.ー種智能保護型干式空心電抗器，包括干式空心電抗器(01)，其特征在于還包括溫度傳感器(11)、電壓互感器(12)、電流互感器(13)、信號采集裝置(21)、電磁感應電源(22)和保護控制裝置(31)； 溫度傳感器(11)，用于采集干式空心電抗器(01)線圈包封的局部溫度信號，將溫度信號傳送至信號采集裝置(21); 電壓互感器(12)，用于采集干式空心電抗器(01)線圈包封的電壓變化信號，將電壓信號傳送至信號采集裝置(21); 電流互感器(13)，用于采集干式空心電抗器(01)線圈包封的電流變化信號，將電流信號傳送至信號采集裝置(21); 信號采集裝置(21)，用于接收傳感器傳送的各種實時信號，并將各信號轉(zhuǎn)換為預制的格式數(shù)據(jù)，傳送給保護控制裝置(31)； 電磁感應電源(22)，利用干式空心電抗器(01)磁場的電磁感應產(chǎn)生用于信號采集裝置(21)的工作電源； 保護控制裝置(31)，用于接收信號采集裝置(21)發(fā)送的實時數(shù)據(jù)，與預設的參考數(shù)據(jù)對比，達到臨界參數(shù)值時，向真空斷路器(41)和風機(42)輸出相應的控制信號，保存數(shù)據(jù)用于故障分析。
2.根據(jù)權利要求I所述的智能保護型干式空心電抗器，其特征在于還包括第一無線收發(fā)模塊(21a)、第二無線收發(fā)模塊(31a)，信號采集裝置(21)的數(shù)據(jù)輸出端與第一無線收發(fā)模塊(21a)的數(shù)據(jù)輸入端連接，第二無線收發(fā)模塊(31a)的數(shù)據(jù)輸出端與保護控制裝置(31)的數(shù)據(jù)輸入端連接。
3.根據(jù)權利要求2所述的智能保護型干式空心電抗器，其特征在于所述溫度傳感器(11)至少包括ー個，溫度傳感器(11)分布在干式空心電抗器(01)上，通過無堿玻纖布(Ila)纏繞到電抗器絕緣層外表面內(nèi)。
4.根據(jù)權利要求2所述的智能保護型干式空心電抗器，其特征在于所述電壓互感器(12)的兩個接線端分別并聯(lián)連接在干式空心電抗器的進、出線端子處；將所述電流互感器(13)串聯(lián)連接在干式空心電抗器(01)的進線端。
5.根據(jù)權利要求I至4任一所述的智能保護型干式空心電抗器進行控制的方法，其特征在于包括以下步驟 所述干式空心電抗器開始運行； 溫度傳感器(11)采集各位置局部溫度信號、電壓互感器(12)采集電抗器電壓變化信號、電流互感器(13)采集電抗器電流變化信號； 信號采集裝置(21)將實時采集的各傳感器信號通過無線方式發(fā)送到保護控制裝置(31)； 保護控制裝置(31)將傳感器信號轉(zhuǎn)換為干式空心電抗器運行時的溫度數(shù)據(jù)、電壓與電流的相位差數(shù)據(jù)，與設定參數(shù)進行比較； 當干式空心電抗器運行溫度超過第一設定值，則保護控制裝置(31)發(fā)送控制信號啟動風機(42)； 當干式空心電抗器運行溫度超過第二設定值，則保護控制裝置(31)發(fā)送控制信號啟動真空斷路器(41)，將干式空心電抗器從電路中切除。
6.根據(jù)權利要求5所述的智能保護型干式空心電抗器的控制方法，其特征在于還包括如下步驟 保護控制裝置(31)通過計算流經(jīng)干式空心電抗器電壓與電流的相位差，形成電抗器的損耗值，當損耗值超過損耗設定值時，啟動真空斷路器(41)，將干式空心電抗器(Ol)從電路中切除。
全文摘要
本發(fā)明智能保護型干式空心電抗器，包括干式空心電抗器、溫度傳感器、電壓互感器、電流互感器、信號采集裝置、電磁感應電源和保護控制裝置；溫度傳感器采集干式空心電抗器線圈包封的局部溫度信號，電壓互感器采集干式空心電抗器線圈包封的電壓變化信號，電流互感器采集干式空心電抗器線圈包封的電流變化信號，信號采集裝置接收傳感器傳送的各種實時信號，并將各信號轉(zhuǎn)換為預制的格式數(shù)據(jù)，傳送給保護控制裝置；保護控制裝置接收信號采集裝置發(fā)送的實時數(shù)據(jù)，達到臨界參數(shù)值時，向真空斷路器和風機輸出相應的控制信號，本發(fā)明可以在運行時完成自身運行狀態(tài)的監(jiān)控。還包括一種所述干式空心電抗器的控制方法。
文檔編號H02H5/04GK102694371SQ20121019248
公開日2012年9月26日 申請日期2012年6月12日 優(yōu)先權日2012年6月12日
發(fā)明者宮炳文, 宮秀波, 曹克濤 申請人:山東哈大電氣有限公司