摘 要：本文主要研究干式電抗器的溫度在線監測方法，在電抗器發生故障時能可靠監測到，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，經過研究，當干式電抗器發生異常或故障時，電抗器的故障區域發熱，溫度上升，通過對溫度進行監測可以判斷電抗器的運行狀態。本文比較了各種傳感器性能并考慮到高電壓環境下信號傳輸問題，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絡通信技術傳輸傳感器數據，并用測溫工作站進行綜合管理，現場實施的可擴展性很好。最終實現了干式電抗器在線監測功能，對電抗器和電網安全穩定運行意義重大。

  一、項目內容及研究意義

  本項目研究干式電抗器的溫度監測方法，在電抗器發生故障時能可靠監測到，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，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測功能。即使工程設計配置的繼電保護也僅在電抗器發生故障后，通過判斷電流量的大小判定電抗器發生了故障，并立即跳開開關切除故障，不能對故障進行監測和事前控制，使損失控制到最小程度。對干式電抗器故障監測方法進行研究，并實現在線監測功能，對電抗器和電網安全穩定運行意義重大。

  二、技術方案選擇

  1、干式電抗器及其運行特點

  干式電抗器的故障監測由于沒有絕緣油介質的間接信息載體，必須在電抗器本身和電氣量上尋求故障信息。非故障狀態下干式電抗器電氣量的變化隨著電力系統運行方式的變化而變化，電氣量保護在一旦發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測不能達到預警的目的。

  2、煙感監測方法

  如果干式電抗器發生過熱而燃燒，產生的煙氣可以被煙感探測器檢測到，可實現監測的目的，很多室內消防系統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，發熱產生的煙氣很容易被風吹散，不易集中成一定濃度，起碼在產生煙氣初期難以準確檢測得到。

  由于煙氣產生于發熱，對發熱的監測是更早且更準確的監測方法。所以，干式電抗器本身的監測最好的方法是發熱監測。

  3、溫感監測方法

  正常運行時，干式電抗器的發熱僅僅是運行電流造成，電抗器的溫度僅隨著環境溫度和運行電流變化而變化，特別是受環境溫度影響較大。當干式電抗器發生異常或故障時，電抗器的故障區域發熱，溫度上升。通過對溫度進行監測可以判斷電抗器的運行狀態。

  通過以上分析和比較，本項目選擇溫感監測方法作為干式電抗器的故障監測方法。

  三、監測系統設計及現場實施  

  1、需突破的技術難題

  使用溫感監測方法對干式電抗器進行監測有以下主要困難：  

  A電抗器的發熱點通常處于高電壓、強磁場的區域，因信號傳輸線纜的限制，普通的溫度傳感方法難以使用，需專門設計制造高絕緣強度的電纜傳輸溫度信號，技術非常復雜且可靠性將降低。傳感器的準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構和經濟性，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突破。

  四、監測系統設計與組建  

  1、傳感器的選擇

  對高壓電力設備溫度測量，目前普遍使用的方法為對設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，因漏檢而發生故障的機率非常大，安裝在線溫度監測裝置經濟性差且環境要求高。經過傳感器性能比較并解決高電壓環境下信號傳輸問題，選擇了無線溫度傳感器作為傳感元件。需要監測溫度的節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，并將測得的溫度數據用無線信號發送輸出。

  2、監測系統組建

  確定傳感器之后，傳感器數據傳遞與后臺分析是關鍵。無線數據發射、接收和分析是當今網絡技術可以解決的問題，后臺分析使用計算機應用程序更為便捷且技術上很成熟。

  由于無線溫度傳感器的無線信號發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。在每一個需要監測溫度的節點上安裝一個無線溫度傳感器，該傳感器每隔設定時間自動測量所在位置的溫度，并將測得的溫度數據用無線信號發送輸出。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送的溫度數據，并在收到測溫工作站的讀取命令后把收到的溫度數據上傳測溫工作站。

  由于受現場環境的限制，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，用來定時循環地讀取通信終端中收集的溫度數據，并寫入本地硬盤中作長期保存。

  五、結束語

  使用無線溫度傳輸器技術，是該技術在干式電抗器監測的首次應用。對傳感器數據傳輸采用先進的計算機網絡通信技術，對現場傳來的溫度數據使用了專用計算機軟件進行分析和處理。監測數據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絡，共用測溫工作站，所以項目現場實施的可擴展性很好。

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