一种用于干式空心电抗器匝间短路故障预警的方法及系统与流程

本发明涉及物联网智能监测，并且更具体地，涉及一种用于干式空心电抗器匝间短路故障预警的方法及系统。

背景技术：

1、近年来，中国经济急速发展，各行业对于电力供应的容量和质量提出更高的要求。电网容量增加会伴随容性无功增大，而并联电抗器能够起到无功补偿的作用。干式空心电抗器具有电感线性度好、结构简单、噪声低、重量轻以及运维便捷等优点，在电力系统中得到越来越广泛的应用。匝间短路是干式空心电抗器的主要故障类型，占事故总数的50％以上。对于63kv及以下的干式空心电抗器，往往只设置过流保护，但匝间短路初期的短路电流往往达不到过流保护的整定值，在大多数故障案例中，过流保护ⅰ段并不能动作，在匝间短路发展到50％以上，甚至引发单相接地故障后，过流保护ⅱ段才会将故障电抗器切除，动作时限在500ms左右，此时电抗器已经冒烟起火。

2、目前，国内外针对干式空心电抗器匝间短路的在线监测方法主要有探测线圈法、红外测温法、光纤测温法以及高频脉冲振荡法等。其中，探测线圈法需要将线圈固定在电抗器外包封上，现场施工难度大。红外测温法所得的温度变化滞后于匝间短路，反应不灵敏。光纤测温法会部分破坏电抗器本体，减弱包封间散热能力，且对已投运电抗器无法加装光纤。高频脉冲振荡法不能在线进行，具有一定的破坏性。

技术实现思路

1、针对上述问题，本发明提出了一种用于干式空心电抗器匝间短路故障预警的方法，包括：

2、获取目标干式空心电抗器的参数，基于所述参数建立场路耦合计算模型，基于所述场路耦合计算模型对所述干式空心电抗器匝间短路时的相位差变化进行仿真，以获取仿真数据，基于所述仿真数据，确定用于所述干式空心电抗器匝间短路故障判断的判别阈值；

3、采集对目标干式空心电抗器调理后的电压信号和电流信号；

4、确定与所述电压信号和电流信号同步的相位值，基于所述相位值确定对目标干式空心电抗器调理后的电压及电流相位差，并将所述电压及电流相位差的区间约束至预设区间，以得到电压及电流的相位差值；

5、若所述相位差值大于或等于判别阈值，则确定所述目标干式空心电抗器发生匝间短路故障，并发出预警信息。

6、可选的，参数，包括：结构参数和额定参数；

7、所述结构参数，包括如下中的至少一种：包封数参数、各包封层数参数、轴并数参数、匝数参数、半径参数、高度参数和线规参数；

8、所述额定参数，包括如下中的至少一种：额定容量参数、额定电压参数和额定电感参数。

9、可选的，路耦合计算模型，包括：二维有限元模型和外电路模型；

10、所述二维有限元模型根据结构参数构建，所述外电路模型根据额定参数构建。

11、可选的，仿真数据为干式空心电抗器的相位差变化数据，对所述相位差变化数据进行有限元计算，以得到用于所述干式空心电抗器匝间短路故障判断的判别阈值。

12、可选的，采用信号调理电路对目标干式空心电抗器进行调理，包括：对目标干式空心电抗器的端电压和总电流进行调理。

13、可选的，通过二阶广义积分器锁相环确定与所述电压信号和电流信号同步的相位值。

14、再一方面，本发明还提供了一种用于干式空心电抗器匝间短路故障预警的系统，包括：

15、仿真模块，用于获取目标干式空心电抗器的参数，基于所述参数建立场路耦合计算模型，基于所述场路耦合计算模型对所述干式空心电抗器匝间短路时的相位差变化进行仿真，以获取仿真数据，基于所述仿真数据，确定用于所述干式空心电抗器匝间短路故障判断的判别阈值；

16、外部采样模块，用于采集对目标干式空心电抗器调理后的电压信号和电流信号；

17、主控及算法处理核心模块，用于确定与所述电压信号和电流信号同步的相位值，基于所述相位值确定对目标干式空心电抗器调理后的电压及电流相位差，并将所述电压及电流相位差的区间约束至预设区间，以得到电压及电流的相位差值，判断所述相位差值是否大于或等于判别阈值，若是，则确定所述目标干式空心电抗器发生匝间短路故障，并发出预警信息。

18、可选的，参数，包括：结构参数和额定参数；

19、所述结构参数，包括如下中的至少一种：包封数参数、各包封层数参数、轴并数参数、匝数参数、半径参数、高度参数和线规参数；

20、所述额定参数，包括如下中的至少一种：额定容量参数、额定电压参数和额定电感参数。

21、可选的，仿真模块建立的路耦合计算模型，包括：二维有限元模型和外电路模型；

22、所述二维有限元模型根据结构参数构建，所述外电路模型根据额定参数构建。

23、可选的，仿真数据为干式空心电抗器的相位差变化数据，通过仿真模块，对所述相位差变化数据进行有限元计算，以得到用于所述干式空心电抗器匝间短路故障判断的判别阈值。

24、可选的，系统，还包括：信号调理电路模块，用于采用信号调理电路对目标干式空心电抗器进行调理，包括：对目标干式空心电抗器的端电压和总电流进行调理。

25、可选的，主控及算法处理核心模块，通过二阶广义积分器锁相环确定与所述电压信号和电流信号同步的相位值。

26、可选的，系统，还包括：外扩ram模块，用于存储所述系统产生的数据。

27、可选的，系统，还包括：上位机模块，用于对预警信息进行展示。

28、可选的，系统，还包括：物联网终端模块，用于汇集预警信息，将将汇集的预警信息上传至上位机模块。

29、可选的，系统，还包括：无线通信模块用于将所述主控及算法处理核心模块发出的预警信息，传输至物联网终端模块。

30、可选的，系统，还包括：电源调理电路模块，用于采用电源调理电路为所述系统进行供电。

31、再一方面，本发明还提供了一种计算设备，包括：一个或多个处理器；

32、处理器，用于执行一个或多个程序；

33、当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器执行时，实现如上述所述的方法。

34、再一方面，本发明还提供了一种计算机可读存储介质，其上存有计算机程序，所述计算机程序被执行时，实现如上述所述的方法。

35、与现有技术相比，本发明的有益效果为：

36、本发明提供了一种用于干式空心电抗器匝间短路故障预警的方法，包括：获取目标干式空心电抗器的参数，基于所述参数建立场路耦合计算模型，基于所述场路耦合计算模型对所述干式空心电抗器匝间短路时的相位差变化进行仿真，以获取仿真数据，基于所述仿真数据，确定用于所述干式空心电抗器匝间短路故障判断的判别阈值；采集对目标干式空心电抗器调理后的电压信号和电流信号；确定与所述电压信号和电流信号同步的相位值，基于所述相位值确定对目标干式空心电抗器调理后的电压及电流相位差，并将所述电压及电流相位差的区间约束至预设区间，以得到电压及电流的相位差值；若所述相位差值大于或等于判别阈值，则确定所述目标干式空心电抗器发生匝间短路故障，并发出预警信息。本发明通过建立场路耦合计算模型，进行相位差变化仿真，以得到基于相位差变化的判别阈值，基于判别阈值，结合相位差值来判断干式空心电抗器匝间是否发生短路故障，准确性高，且方便容易实施。