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干式電抗器溫感監(jiān)測方法研究 摘 要：本文主要研究干式電抗器的溫度在線監(jiān)測方法，在電抗器發(fā)生故障時能可靠監(jiān)測到，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，經(jīng)過研究，當(dāng)干式電抗器發(fā)生異常或故障時，電抗器的故障區(qū)域發(fā)熱，溫度上升，通過對溫度進行監(jiān)測可以判斷電抗器的運行狀態(tài)。本文比較了各種傳感器性能并考慮到高電壓環(huán)境下信號傳輸問題，選擇了無線溫度傳感器作為傳感元件，采用先進的計算機網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)傳輸傳感器數(shù)據(jù)，并用測溫工作站進行綜合管理，現(xiàn)場實施的可擴展性很好。最終實現(xiàn)了干式電抗器在線監(jiān)測功能，對電抗器和電網(wǎng)安全穩(wěn)定運行意義重大。
關(guān)鍵詞：干式電抗器；無線測溫；在線監(jiān)測
一、項目內(nèi)容及研究意義
本項目研究干式電抗器的溫度監(jiān)測方法，在電抗器發(fā)生故障時能可靠監(jiān)測到，以便作出處理措施。干式電抗器除了線圈及附件，沒有其它元件和介質(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外，干式電抗器無其它繼電保護和監(jiān)測功能。即使工程設(shè)計配置的繼電保護也僅在電抗器發(fā)生故障后，通過判斷電流量的大小判定電抗器發(fā)生了故障，并立即跳開開關(guān)切除故障，不能對故障進行監(jiān)測和事前控制，使損失控制到最小程度。對干式電抗器故障監(jiān)測方法進行研究，并實現(xiàn)在線監(jiān)測功能，對電抗器和電網(wǎng)安全穩(wěn)定運行意義重大。
二、技術(shù)方案選擇
1、干式電抗器及其運行特點
干式電抗器的故障監(jiān)測由于沒有絕緣油介質(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)運行方式的變化而變化，電氣量保護在一旦發(fā)生電氣量快速變化至一定程度，則保護裝置動作，切除故障電流，所以對電氣量進行監(jiān)測不能達到預(yù)警的目的。
2、煙感監(jiān)測方法
如果干式電抗器發(fā)生過熱而燃燒，產(chǎn)生的煙氣可以被煙感探測器檢測到，可實現(xiàn)監(jiān)測的目的，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)確檢測得到。
由于煙氣產(chǎn)生于發(fā)熱，對發(fā)熱的監(jiān)測是更早且更準(zhǔn)確的監(jiān)測方法。所以，干式電抗器本身的監(jiān)測最好的方法是發(fā)熱監(jiān)測。
3、溫感監(jiān)測方法
正常運行時，干式電抗器的發(fā)熱僅僅是運行電流造成，電抗器的溫度僅隨著環(huán)境溫度和運行電流變化而變化，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，電抗器的故障區(qū)域發(fā)熱，溫度上升。通過對溫度進行監(jiān)測可以判斷電抗器的運行狀態(tài)。
通過以上分析和比較，本項目選擇溫感監(jiān)測方法作為干式電抗器的故障監(jiān)測方法。
三、監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)計及現(xiàn)場實施
1、需突破的技術(shù)難題
使用溫感監(jiān)測方法對干式電抗器進行監(jiān)測有以下主要困難：
A電抗器的發(fā)熱點通常處于高電壓、強磁場的區(qū)域，因信號傳輸線纜的限制，普通的溫度傳感方法難以使用，需專門設(shè)計制造高絕緣強度的電纜傳輸溫度信號，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)濟性，以及電抗器本身安全運行的限制，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)測系統(tǒng)設(shè)計與組建
1、傳感器的選擇
對高壓電力設(shè)備溫度測量，目前普遍使用的方法為對設(shè)備連接點用示溫蠟片或定期用紅外測溫儀逐點測溫。示溫蠟片可靠性和精確性不足，而用紅外測溫儀逐點測溫的方法又必須避開太陽光的背景干擾，一般需在夜間或陰雨天到現(xiàn)場實測，測量誤差較大，且需大量人力物力。而這種方法也只能定期巡測，周期較長，因漏檢而發(fā)生故障的機率非常大，安裝在線溫度監(jiān)測裝置經(jīng)濟性差且環(huán)境要求高。經(jīng)過傳感器性能比較并解決高電壓環(huán)境下信號傳輸問題，選擇了無線溫度傳感器作為傳感元件。需要監(jiān)測溫度的節(jié)點上安裝無線溫度傳感器，該傳感器自動測量所在位置的溫度，并將測得的溫度數(shù)據(jù)用無線信號發(fā)送輸出。
2、監(jiān)測系統(tǒng)組建
確定傳感器之后，傳感器數(shù)據(jù)傳遞與后臺分析是關(guān)鍵。無線數(shù)據(jù)發(fā)射、接收和分析是當(dāng)今網(wǎng)絡(luò)技術(shù)可以解決的問題，后臺分析使用計算機應(yīng)用程序更為便捷且技術(shù)上很成熟。
由于無線溫度傳感器的無線信號發(fā)送受功率和障礙物影響，不能遠距離傳輸，需要信號接收終端處理并轉(zhuǎn)換成有線信號遠傳至后臺計算機（或工作站）。
A無線溫度傳感器。在每一個需要監(jiān)測溫度的節(jié)點上安裝一個無線溫度傳感器，該傳感器每隔設(shè)定時間自動測量所在位置的溫度，并將測得的溫度數(shù)據(jù)用無線信號發(fā)送輸出。每個無線溫度傳感器具有唯一的32bits編號（ID號），實際使用時需要分配、記錄每個傳感器的安裝地點，并與編號一起存入測溫工作站的配置文件中。
B測溫通信終端。自動接收無線溫度傳感器發(fā)送的溫度數(shù)據(jù)，并在收到測溫工作站的讀取命令后把收到的溫度數(shù)據(jù)上傳測溫工作站。
由于受現(xiàn)場環(huán)境的限制，無線傳輸距離理論上可以為幾百米，實際只有幾十米，每個測溫通信終端只管理一組無線溫度傳感器，這些傳感器的ID號需要事先配置保存到終端的flash存儲器中。
C測溫工作站。測溫工作站為一臺工控計算機，在該計算機上運行專用軟件，用來定時循環(huán)地讀取通信終端中收集的溫度數(shù)據(jù)，并寫入本地硬盤中作長期保存。
五、結(jié)束語
使用無線溫度傳輸器技術(shù)，是該技術(shù)在干式電抗器監(jiān)測的首次應(yīng)用。對傳感器數(shù)據(jù)傳輸采用先進的計算機網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)，對現(xiàn)場傳來的溫度數(shù)據(jù)使用了專用計算機軟件進行分析和處理。監(jiān)測數(shù)據(jù)的測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通過總線連接成網(wǎng)絡(luò)，共用測溫工作站，所以項目現(xiàn)場實施的可擴展性很好。
參考文獻
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