[發(fā)明專利]一種用于測量電容器的溫度和電流的傳感器

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• 申請日: 2020-12-17
• 公開（公告）號: CN112484785A
• 公開（公告）日: 2021-03-12
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 周瑋;董勤曉;李鵬;劉之方;雷雨秋;李會(huì)兵;陳沒;余輝;李志遠(yuǎn);劉赫;方泳皓
• 申請（專利權(quán)）人: 中國電力科學(xué)研究院有限公司;國家電網(wǎng)有限公司
• 主分類號: G01D21/02
• 分類號: G01D21/02;G01R31/26
• 代理公司: 北京工信聯(lián)合知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11266
• 代理人: 劉海蓉

本發(fā)明提供一種測量電容器的溫度和電流的傳感器。所述傳感器外殼具有中心貫穿電容器接線端子的外殼，外殼的一側(cè)具備導(dǎo)熱單元，能夠?qū)㈦娙萜魃l(fā)的熱量傳輸至傳感器，通過與導(dǎo)熱單元貼合的溫度測量單元進(jìn)行電容器溫度測量，通過與外殼同心的電流互感器的二次繞組與電流測量單元連接實(shí)現(xiàn)對電容器運(yùn)行時(shí)產(chǎn)生的電流的測量。所述傳感器通過將溫度測量和電流測量集中設(shè)置，并且安裝在電容器接線端子上，能夠?qū)崿F(xiàn)電容器組所有單元無死角、實(shí)時(shí)的溫度監(jiān)控，并提高電容器不平衡電流檢測的靈敏度，實(shí)現(xiàn)電容器組中電容器單元的少量芯體損壞時(shí)的預(yù)警。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及電力芯體測量領(lǐng)域,并且更具體地，涉及一種用于測量電容器的溫度和電流的傳感器。

背景技術(shù)

隨著我國交流電網(wǎng)無功補(bǔ)償技術(shù)和直流電網(wǎng)的不斷發(fā)展，電容器在電力系統(tǒng)中被廣泛應(yīng)用，僅用于無功補(bǔ)償用電容器數(shù)量已達(dá)百萬臺之多。近年來盡管生產(chǎn)工藝和介質(zhì)材料性能有了長足的進(jìn)步，但電容器故障仍時(shí)有發(fā)生，屬于電力系統(tǒng)中事故率較高的設(shè)備之一。

從電網(wǎng)運(yùn)行的情況來看，電容器故障主要有：接線端子接觸不良、絕緣老化、漏油等，可引起電容器異常溫升、鼓包、甚至炸裂。在實(shí)際運(yùn)行中，電容器運(yùn)行狀態(tài)主要通過溫度和不平衡電流兩個(gè)指標(biāo)進(jìn)行監(jiān)控。

電容器溫度檢測廣泛采用紅外監(jiān)控，可以采用固定式紅外攝像頭，也可以采用定期紅外攝像儀巡視。但是固定式紅外攝像頭容易存在監(jiān)控死區(qū)，紅外攝像儀巡視的時(shí)效性較差。

不平衡電流監(jiān)測的回路一般采用H橋型接法，具體是將電容器組等分成兩組，在兩組電容器的中間電位之間接入不平衡電流互感器；或者直接測量兩組電容器的電流進(jìn)行比對。H橋型接法比兩個(gè)電流比對靈敏度更高，當(dāng)電容器內(nèi)多個(gè)芯體損壞，不平衡電流超出保護(hù)閾值時(shí)不平衡保護(hù)告警。但由于不平衡電流互感器設(shè)計(jì)時(shí)，要兼顧測量極小的不平衡電流(一般為mA級)及承受較大的故障電流(一般為kA級)，靈敏度仍然不足。而為了避免噪聲干擾，不平衡電流閾值的設(shè)定不能太低。當(dāng)損壞芯體數(shù)量較少，H橋不平衡電流變化較小，達(dá)不到保護(hù)閾值時(shí)，就不會(huì)告警。

因此，需要一種技術(shù)，能夠?qū)崿F(xiàn)電容器組所有單元無死角、實(shí)時(shí)的溫度監(jiān)控，并提高電容器不平衡電流檢測的靈敏度，實(shí)現(xiàn)電容器組中電容器單元的少量芯體損壞時(shí)的預(yù)警。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決現(xiàn)有技術(shù)中的電容器溫度和電流測量分離，且測量的時(shí)效性、精確度不夠的技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種測量電容器溫度和電流的傳感器，所述傳感器包括：

外殼，其用于容納所述傳感器除導(dǎo)熱單元以外的其余部分，其中心具有貫穿電容器接線端子的通孔；

電流互感器，具有環(huán)形鐵芯，及纏繞在所述鐵芯上的二次繞組，所述二次繞組與電流測量單元連接；

導(dǎo)熱單元，其位于外殼的一個(gè)側(cè)面，中心具有貫穿電容器接線端子通孔，用于傳遞電容器接線端子的熱量，并用作安裝接口，通過電容器原有的螺栓緊固在電容器接線端子上；

溫度測量單元，其與導(dǎo)熱單元相貼合，用于根據(jù)控制單元的溫度數(shù)據(jù)傳輸指令，將采集的溫度信號發(fā)送至控制單元，以實(shí)現(xiàn)對監(jiān)測的電容器接線端子處溫度的測量；

電流測量單元，其用于根據(jù)控制單元的電流數(shù)據(jù)傳輸指令，將采集的電流互感器二次繞組輸出的電流信號發(fā)送至控制單元，以實(shí)現(xiàn)對監(jiān)測的電容器運(yùn)行時(shí)的電流的測量；

控制單元，其用于校正數(shù)據(jù)采集的初始時(shí)間，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的同步采集；按照設(shè)置的數(shù)據(jù)采集頻率定時(shí)向溫度測量單元和電流測量單元分別發(fā)送溫度數(shù)據(jù)傳輸指令和電流數(shù)據(jù)傳輸指令，對接收的溫度信號和電流信號進(jìn)行邊緣計(jì)算，并將計(jì)算結(jié)果和時(shí)間信號打包后生成的數(shù)據(jù)包發(fā)送至通信單元；

通信單元，其與控制單元連接，用于接收控制單元傳輸?shù)臄?shù)據(jù)包，并對所述處理包進(jìn)行處理，將其轉(zhuǎn)換成高頻電磁波發(fā)射出去。

進(jìn)一步地，所述傳感器還包括取能單元，其用于為控制單元、溫度測量單元、電流測量單元和通信單元供電。