[發明專利]高精度電氣參數測量型干式電抗器在線監測裝置及方法

有效

• 申請號: 201310508183.3
• 申請日: 2013-10-24
• 公開（公告）號: CN103605015A
• 公開（公告）日: 2014-02-26
• 發明（設計）人: 陳軍潮;董捷;董彪
• 申請（專利權）人: 西安欣東源電氣有限公司
• 主分類號: G01R31/00
• 分類號: G01R31/00;G01R21/06;G01R27/26
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明屬于干式電抗器的監測設備技術領域，涉及高精度電氣參數測量型干式電抗器在線監測裝置及方法。

背景技術

到目前為止，許多變電站、換流站都發生過干抗嚴重燒毀事故，其中不乏超高壓、特高壓變電站以及特高壓換流站，這些事故嚴重影響了電站安全運行，造成了巨大損失。

干抗燒毀的原因很多，比如：干抗線圈普遍采用圓筒式繞法，每個電抗器線圈由多個包封組成，導線之間的匝絕緣非常薄，導線表面的毛刺、金屬碎屑或其它異物很容易將匝絕緣扎穿，引起匝間短路，形成一個短路環。只要線包內有一個點發生匝間短路，這臺電抗器就變成了一臺事實上的變壓器，而且，這臺變壓器的變比極大——高壓側的匝數約等于電抗器的匝數，低壓側只有一匝并且低壓側短路運行，由安匝平衡的原理可知低壓側的電流極大，如此大的短路電流在短路環內產生的巨大發熱功率可以在短時間內將電抗器燒毀，所以，每一起燒毀事故的初期都發生過匝間短路。

為了在線監測干抗的健康狀態，理論上，只要能采集到一臺正在運行的單相電抗器的端電壓瞬時值及通過這臺電抗器的電流瞬時值，就可以計算出這臺電抗器的無功功率（容量）、有功功率（損耗）、損耗比、電感值，如果這臺電抗器發生了匝間短路故障，其損耗比肯定高于額定值，其電感值肯定比額定值小。

但是，實際問題是：

（a）目前，絕大多數干抗的電壓等級是10kV、35kV、66kV，我國10kV、35kV、66kV電抗器的中性點是不接地的，即一組電抗器的A相、B相、C相的中性點是懸空的，那么，就無法通過電壓互感器二次側電壓解算出一組電抗器的每相電壓。由于每臺電抗器的端電壓是不確定的，因此，每臺電抗器的實際運行參數是未知量，即使某臺電抗器發生匝間短路故障也無法通過測量電氣參數的辦法得知。

（b）由于變壓器鐵芯的磁導率是非線性的，并且存在飽和問題，其空載電流中含有60%左右的三次諧波，其次，系統中有其它大量諧波源的存在，使得系統電壓中含有諧波分量；由于電抗器自身阻抗的非線性及系統電壓畸變因素，使得通過電抗器的電流含有諧波分量。

總之，由于上述原因，即使能采集到電抗器的端電壓瞬時值、電流瞬時值，也會因為這些量都不是正弦波，直接利用它們計算電抗器參數，會造成較大的偏差的原因，引起裝置漏報或誤報警。

（c）由于連接電抗器的母線上的電壓互感器的安裝位置與控制室有一段距離，而且，不同的變電站距離不同，由電壓互感器二次側到控制室的連線有阻抗，這個阻抗會引起很大的測量偏差，這種偏差也容易引起裝置漏報或誤報警。

發明內容

本發明解決了上述技術問題，提供高精度電氣參數測量型干式電抗器在線監測裝置及方法，實現了對干式電抗器的在線監控，能夠有效避免事故發生，保證變電站安全、可靠運行。

本發明是通過以下技術方案來實現：

高精度電氣參數測量型干式電抗器在線監測方法，包括以下步驟：

a）將安裝在三相電抗器中性點的電壓互感器二次側電壓瞬時值在中性點PT測量單元中經過傅里葉級數展開模塊FFT轉換之后，再通過模擬量轉化成數字量A/D轉換，得到數字信號，數字信號經過數據線輸入到干抗在線監測就地單元；

b）干抗在線監測就地單元接收到中性點PT測量單元傳輸的數字信號后，將數字信號經數字量轉化成模擬量D/A轉換，得到中性點電壓互感器對地電壓的基波分量的瞬時值；干抗在線監測就地單元采集與三相電抗器母線分別連接的三相母線電壓互感器二次側電壓瞬時值，并對采集到的三相母線電壓互感器二次側電壓瞬時值進行FFT變換，得到三相母線電壓互感器對地電壓的基波分量的瞬時值；用母線電壓互感器三相對地電壓的基波分量的瞬時值減去中性點電壓互感器對地電壓基波分量的瞬時值，得到電抗器三相端電壓；

c）干抗在線監測就地單元采集與三相電抗器母線分別連接的三相母線電流互感器二次側電流瞬時值，并將采集到的三相母線電流互感器二次側電流瞬時值經過FFT變換得到三相電抗器電流的基波分量的瞬時值，干抗在線監測就地單元根據三相電抗器三相端電壓和三相電流分別計算出每相電抗器的無功功率（容量）、有功功率（損耗）、損耗比、電感值，并將每相電抗器的無功功率（容量）、有功功率（損耗）、損耗比、電感值經A/D轉換成數字量傳輸給數據采集控制單元；