摘 要：本文主要研究干式電抗器的溫度在線監(jiān)測(cè)方法，在電抗器發(fā)生故障時(shí)能可靠監(jiān)測(cè)到，提前采取措施處理。干式電抗器一般只有以電流為特征量的保護(hù)，經(jīng)過(guò)研究，當(dāng)干式電抗器發(fā)生異常或故障時(shí)，電抗器的故障區(qū)域發(fā)熱，溫度上升，通過(guò)對(duì)溫度進(jìn)行監(jiān)測(cè)可以判斷電抗器的運(yùn)行狀態(tài)。本文比較了各種傳感器性能并考慮到高電壓環(huán)境下信號(hào)傳輸問(wèn)題，選擇了無(wú)線溫度傳感器作為傳感元件，采用先進(jìn)的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)傳輸傳感器數(shù)據(jù)，并用測(cè)溫工作站進(jìn)行綜合管理，現(xiàn)場(chǎng)實(shí)施的可擴(kuò)展性很好。最終實(shí)現(xiàn)了干式電抗器在線監(jiān)測(cè)功能，對(duì)電抗器和電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行意義重大。

  一、項(xiàng)目?jī)?nèi)容及研究意義

  本項(xiàng)目研究干式電抗器的溫度監(jiān)測(cè)方法，在電抗器發(fā)生故障時(shí)能可靠監(jiān)測(cè)到，以便作出處理措施。干式電抗器除了線圈及附件，沒(méi)有其它元件和介質(zhì)，冷卻靠自然空氣完成。除了電氣上有以電流為特征量的保護(hù)外，干式電抗器無(wú)其它繼電保護(hù)和監(jiān)測(cè)功能。即使工程設(shè)計(jì)配置的繼電保護(hù)也僅在電抗器發(fā)生故障后，通過(guò)判斷電流量的大小判定電抗器發(fā)生了故障，并立即跳開(kāi)開(kāi)關(guān)切除故障，不能對(duì)故障進(jìn)行監(jiān)測(cè)和事前控制，使損失控制到最小程度。對(duì)干式電抗器故障監(jiān)測(cè)方法進(jìn)行研究，并實(shí)現(xiàn)在線監(jiān)測(cè)功能，對(duì)電抗器和電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行意義重大。

  二、技術(shù)方案選擇

  1、干式電抗器及其運(yùn)行特點(diǎn)

  干式電抗器的故障監(jiān)測(cè)由于沒(méi)有絕緣油介質(zhì)的間接信息載體，必須在電抗器本身和電氣量上尋求故障信息。非故障狀態(tài)下干式電抗器電氣量的變化隨著電力系統(tǒng)運(yùn)行方式的變化而變化，電氣量保護(hù)在一旦發(fā)生電氣量快速變化至一定程度，則保護(hù)裝置動(dòng)作，切除故障電流，所以對(duì)電氣量進(jìn)行監(jiān)測(cè)不能達(dá)到預(yù)警的目的。

  2、煙感監(jiān)測(cè)方法

  如果干式電抗器發(fā)生過(guò)熱而燃燒，產(chǎn)生的煙氣可以被煙感探測(cè)器檢測(cè)到，可實(shí)現(xiàn)監(jiān)測(cè)的目的，很多室內(nèi)消防系統(tǒng)就是基于該特征建立的。但是，電力電抗器一般被安裝于戶外運(yùn)行，發(fā)熱產(chǎn)生的煙氣很容易被風(fēng)吹散，不易集中成一定濃度，起碼在產(chǎn)生煙氣初期難以準(zhǔn)確檢測(cè)得到。

  由于煙氣產(chǎn)生于發(fā)熱，對(duì)發(fā)熱的監(jiān)測(cè)是更早且更準(zhǔn)確的監(jiān)測(cè)方法。所以，干式電抗器本身的監(jiān)測(cè)最好的方法是發(fā)熱監(jiān)測(cè)。

  3、溫感監(jiān)測(cè)方法

  正常運(yùn)行時(shí)，干式電抗器的發(fā)熱僅僅是運(yùn)行電流造成，電抗器的溫度僅隨著環(huán)境溫度和運(yùn)行電流變化而變化，特別是受環(huán)境溫度影響較大。當(dāng)干式電抗器發(fā)生異常或故障時(shí)，電抗器的故障區(qū)域發(fā)熱，溫度上升。通過(guò)對(duì)溫度進(jìn)行監(jiān)測(cè)可以判斷電抗器的運(yùn)行狀態(tài)。

  通過(guò)以上分析和比較，本項(xiàng)目選擇溫感監(jiān)測(cè)方法作為干式電抗器的故障監(jiān)測(cè)方法。

  三、監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)及現(xiàn)場(chǎng)實(shí)施  

  1、需突破的技術(shù)難題

  使用溫感監(jiān)測(cè)方法對(duì)干式電抗器進(jìn)行監(jiān)測(cè)有以下主要困難：  

  A電抗器的發(fā)熱點(diǎn)通常處于高電壓、強(qiáng)磁場(chǎng)的區(qū)域，因信號(hào)傳輸線纜的限制，普通的溫度傳感方法難以使用，需專(zhuān)門(mén)設(shè)計(jì)制造高絕緣強(qiáng)度的電纜傳輸溫度信號(hào)，技術(shù)非常復(fù)雜且可靠性將降低。傳感器的準(zhǔn)確性和可靠性也必須滿足電抗器的要求。

  B電抗器可能的發(fā)熱點(diǎn)多，遍及電抗器線圈幾乎所有部位，但傳感器布置受電抗器結(jié)構(gòu)和經(jīng)濟(jì)性，以及電抗器本身安全運(yùn)行的限制，不可能安裝大量的傳感器。

  基于上述困難，在傳感器的選擇和布置上必須有技術(shù)突破。

  四、監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)與組建  

  1、傳感器的選擇

  對(duì)高壓電力設(shè)備溫度測(cè)量，目前普遍使用的方法為對(duì)設(shè)備連接點(diǎn)用示溫蠟片或定期用紅外測(cè)溫儀逐點(diǎn)測(cè)溫。示溫蠟片可靠性和精確性不足，而用紅外測(cè)溫儀逐點(diǎn)測(cè)溫的方法又必須避開(kāi)太陽(yáng)光的背景干擾，一般需在夜間或陰雨天到現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)，測(cè)量誤差較大，且需大量人力物力。而這種方法也只能定期巡測(cè)，周期較長(zhǎng)，因漏檢而發(fā)生故障的機(jī)率非常大，安裝在線溫度監(jiān)測(cè)裝置經(jīng)濟(jì)性差且環(huán)境要求高。經(jīng)過(guò)傳感器性能比較并解決高電壓環(huán)境下信號(hào)傳輸問(wèn)題，選擇了無(wú)線溫度傳感器作為傳感元件。需要監(jiān)測(cè)溫度的節(jié)點(diǎn)上安裝無(wú)線溫度傳感器，該傳感器自動(dòng)測(cè)量所在位置的溫度，并將測(cè)得的溫度數(shù)據(jù)用無(wú)線信號(hào)發(fā)送輸出。

  2、監(jiān)測(cè)系統(tǒng)組建

  確定傳感器之后，傳感器數(shù)據(jù)傳遞與后臺(tái)分析是關(guān)鍵。無(wú)線數(shù)據(jù)發(fā)射、接收和分析是當(dāng)今網(wǎng)絡(luò)技術(shù)可以解決的問(wèn)題，后臺(tái)分析使用計(jì)算機(jī)應(yīng)用程序更為便捷且技術(shù)上很成熟。

  由于無(wú)線溫度傳感器的無(wú)線信號(hào)發(fā)送受功率和障礙物影響，不能遠(yuǎn)距離傳輸，需要信號(hào)接收終端處理并轉(zhuǎn)換成有線信號(hào)遠(yuǎn)傳至后臺(tái)計(jì)算機(jī)（或工作站）。

  A無(wú)線溫度傳感器。在每一個(gè)需要監(jiān)測(cè)溫度的節(jié)點(diǎn)上安裝一個(gè)無(wú)線溫度傳感器，該傳感器每隔設(shè)定時(shí)間自動(dòng)測(cè)量所在位置的溫度，并將測(cè)得的溫度數(shù)據(jù)用無(wú)線信號(hào)發(fā)送輸出。每個(gè)無(wú)線溫度傳感器具有唯一的32bits編號(hào)（ID號(hào)），實(shí)際使用時(shí)需要分配、記錄每個(gè)傳感器的安裝地點(diǎn)，并與編號(hào)一起存入測(cè)溫工作站的配置文件中。

  B測(cè)溫通信終端。自動(dòng)接收無(wú)線溫度傳感器發(fā)送的溫度數(shù)據(jù)，并在收到測(cè)溫工作站的讀取命令后把收到的溫度數(shù)據(jù)上傳測(cè)溫工作站。

  由于受現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境的限制，無(wú)線傳輸距離理論上可以為幾百米，實(shí)際只有幾十米，每個(gè)測(cè)溫通信終端只管理一組無(wú)線溫度傳感器，這些傳感器的ID號(hào)需要事先配置保存到終端的flash存儲(chǔ)器中。

  C測(cè)溫工作站。測(cè)溫工作站為一臺(tái)工控計(jì)算機(jī)，在該計(jì)算機(jī)上運(yùn)行專(zhuān)用軟件，用來(lái)定時(shí)循環(huán)地讀取通信終端中收集的溫度數(shù)據(jù)，并寫(xiě)入本地硬盤(pán)中作長(zhǎng)期保存。

  五、結(jié)束語(yǔ)

  使用無(wú)線溫度傳輸器技術(shù)，是該技術(shù)在干式電抗器監(jiān)測(cè)的首次應(yīng)用。對(duì)傳感器數(shù)據(jù)傳輸采用先進(jìn)的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)傳來(lái)的溫度數(shù)據(jù)使用了專(zhuān)用計(jì)算機(jī)軟件進(jìn)行分析和處理。監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的測(cè)溫通信終端可以管理更多的傳感器，而且通信終端可將多個(gè)通過(guò)總線連接成網(wǎng)絡(luò)，共用測(cè)溫工作站，所以項(xiàng)目現(xiàn)場(chǎng)實(shí)施的可擴(kuò)展性很好。

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