[發明專利]磁控式并聯電抗器內部鐵芯磁閥的測溫系統及測溫方法

在審

• 申請號: 201810590175.0
• 申請日: 2018-06-08
• 公開（公告）號: CN108593138A
• 公開（公告）日: 2018-09-28
• 發明（設計）人: 鄭宏;謝東;童力;張建平;陳珉;楊智;王笑棠;趙建文;呂春美;劉洪鑫;姚輝;張帆
• 申請（專利權）人: 杭州柯林電氣股份有限公司;國網浙江省電力有限公司電力科學研究院;國網浙江省電力有限公司麗水供電公司;國網浙江省電力有限公司
• 主分類號: G01K11/32
• 分類號: G01K11/32
• 代理公司: 浙江翔隆專利事務所(普通合伙) 33206
• 代理人: 張建青

本發明公開了一種磁控式并聯電抗器內部鐵芯磁閥的測溫系統及測溫方法。本發明測溫系統的熒光式溫度光纖傳感器包括涂覆熒光體的測溫探頭、耐溫光纖和測溫信號接頭，所述的耐溫光纖的一端連接測溫探頭，另一端連接測溫信號接頭；光纖測溫解調單元包括測溫解碼模塊及數字信號處理器；所述的測溫探頭預埋固定在鐵芯磁閥的測溫點處，所述的測溫信號接頭連接測溫解碼模塊，所述的測溫解碼模塊將對應測溫點的溫度信息解碼后傳遞給數字信號處理器；所述的數字信號處理器與MCR核心控制器連接。本發明的測溫系統，可以長期穩定可靠且高精度地檢測MCR內部鐵芯磁閥局部熱點處的溫度信息，供運維人員在現場或以遠程方式開展設備狀態評價。

技術領域

本發明屬于電力系統輸變電設備領域，涉及電力系統輸變電設備運行性能和健康狀態的監測和分析，具體地說是一種磁控式并聯電抗器內部鐵芯磁閥的測溫系統及測溫方法。

背景技術

當前，變電站內的固定投切式電抗器因其分級調節的輸出特性，已難以適應電網更高要求的動態無功補償需求；除此之外，固定式投切電抗器在進行系統電壓調節過程中的頻繁投切還會引起嚴重過電壓問題，繼而導致母線相間短路、電抗器相間短路及電抗器匝間絕緣損壞等故障，嚴重威脅電網的安全穩定運行。為此，克服了傳統飽和電抗器響應速度慢、損耗高、噪音大、諧波含量豐富的磁控式并聯電抗器（MCR，Magnetic-valveControlled Reactance）開始得以廣泛應用，并與原有站內組電容器相配合構成MSVC動態無功補償裝備，在呈現快速、靈活且連續響應特性的同時，還有效地避免了電網電壓無功調節過程中設備頻繁投切引起的過電壓問題。

由MCR的工作原理可知，MCR是通過調節直流偏磁的大小來改變鐵芯上的等效小截面鐵芯段（即“磁閥”）的飽和度來實現無功容量的連續調節輸出；為此，相比于常規電抗器設備，MCR因其鐵芯磁閥需長期運行于深度飽和狀態，而使其局部發熱問題更加突出。在現有技術標準、規范中，均依照傳統油浸式變壓器（電抗器）的模式來開展MCR狀態檢測，即通過開展油溫檢測或油色譜分析來判定MCR的發熱異常或者故障。如前所述，MCR內部鐵芯的特殊結構及其工作原理使得磁閥處的發熱現象更加突出；無論是油溫或是油色譜檢測，在檢測發熱異常或故障時都存在明顯的滯后性，即：發現油溫過高或油中溶解氣體含量超標時，MCR內部的鐵芯磁閥往往因溫升過高而造成不可逆的嚴重損壞。

目前，根據已公開的資料可以了解到，針對磁控式并聯電抗器MCR開展檢測的狀態量主要包括電量信息和非電量信息兩類。其中，電量信息主要包括MCR的電壓、電流、諧波、過電壓、涌流等多種狀態信息；而非電量信息則主要包括MCR的油溫、油中溶解氣體、局部放電及振動等狀態信息，但未見有針對性地開展MCR內部鐵芯磁閥處溫度（溫升）信息的檢測。如前所述，上述已實現信息檢測獲取的狀態量均無法有效地及時預警MCR內部鐵芯磁閥發熱異常現象；為此，有必要對鐵芯磁閥局部熱點開展測溫技術的應用。磁控式并聯電抗器MCR屬于高壓油浸式電氣設備，主要采用封閉式結構并長期處在高壓、大電流的運行狀態，其內部空間結構復雜并始終呈現出高壓、強磁場干擾的環境特征。針對此類高壓設備的熱點溫度測量應用，就現有測溫技術而言，無論是常用的RTD熱電阻（Pt100）、熱電偶（高阻線）等電類測溫傳感器，或是壓力式溫度計、紅外測溫等測溫技術，都首先面臨無法徹底解決金屬導線、金屬零部件、屏蔽措施、高壓區安裝壓力溫包或紅外探頭對高壓設備絕緣帶來的安全隱患問題，以及金屬導線和金屬零部件在電磁環境中還會產生嚴重的渦流損耗發熱問題；除此之外，弱電溫度信號還會在強磁場環境中會受到嚴重干擾，并且存在數據漂移、故障率高與數據誤報等問題，使得測溫系統的可靠性與穩定性無法保證，難以提供實時、穩定、可靠的溫度信息。

而常見于變壓器和干式空心電抗器測溫應用的光纖光柵式溫度傳感器盡管具有無源、抗電磁干擾能力強、可應用于惡劣環境的特點，但受制于其自身技術原理所限，測溫時往往需要解決壓力、應力、溫度、振動、彎曲等環境因素的相互綜合作用，往往需要采取更加復雜的封裝技術，因而并不利于復雜空間環境下的單一溫度物理量測量。

發明內容