[发明专利]磁控式并联电抗器内部铁芯磁阀的测温系统及测温方法

说明书

本发明公开了一种磁控式并联电抗器内部铁芯磁阀的测温系统及测温方法。本发明测温系统的荧光式温度光纤传感器包括涂覆荧光体的测温探头、耐温光纤和测温信号接头，所述的耐温光纤的一端连接测温探头，另一端连接测温信号接头；光纤测温解调单元包括测温解码模块及数字信号处理器；所述的测温探头预埋固定在铁芯磁阀的测温点处，所述的测温信号接头连接测温解码模块，所述的测温解码模块将对应测温点的温度信息解码后传递给数字信号处理器；所述的数字信号处理器与MCR核心控制器连接。本发明的测温系统，可以长期稳定可靠且高精度地检测MCR内部铁芯磁阀局部热点处的温度信息，供运维人员在现场或以远程方式开展设备状态评价。

技术领域

本发明属于电力系统输变电设备领域，涉及电力系统输变电设备运行性能和健康状态的监测和分析，具体地说是一种磁控式并联电抗器内部铁芯磁阀的测温系统及测温方法。

背景技术

当前，变电站内的固定投切式电抗器因其分级调节的输出特性，已难以适应电网更高要求的动态无功补偿需求；除此之外，固定式投切电抗器在进行系统电压调节过程中的频繁投切还会引起严重过电压问题，继而导致母线相间短路、电抗器相间短路及电抗器匝间绝缘损坏等故障，严重威胁电网的安全稳定运行。为此，克服了传统饱和电抗器响应速度慢、损耗高、噪音大、谐波含量丰富的磁控式并联电抗器（MCR，Magnetic-valveControlled Reactance）开始得以广泛应用，并与原有站内组电容器相配合构成MSVC动态无功补偿装备，在呈现快速、灵活且连续响应特性的同时，还有效地避免了电网电压无功调节过程中设备频繁投切引起的过电压问题。

由MCR的工作原理可知，MCR是通过调节直流偏磁的大小来改变铁芯上的等效小截面铁芯段（即“磁阀”）的饱和度来实现无功容量的连续调节输出；为此，相比于常规电抗器设备，MCR因其铁芯磁阀需长期运行于深度饱和状态，而使其局部发热问题更加突出。在现有技术标准、规范中，均依照传统油浸式变压器（电抗器）的模式来开展MCR状态检测，即通过开展油温检测或油色谱分析来判定MCR的发热异常或者故障。如前所述，MCR内部铁芯的特殊结构及其工作原理使得磁阀处的发热现象更加突出；无论是油温或是油色谱检测，在检测发热异常或故障时都存在明显的滞后性，即：发现油温过高或油中溶解气体含量超标时，MCR内部的铁芯磁阀往往因温升过高而造成不可逆的严重损坏。

目前，根据已公开的资料可以了解到，针对磁控式并联电抗器MCR开展检测的状态量主要包括电量信息和非电量信息两类。其中，电量信息主要包括MCR的电压、电流、谐波、过电压、涌流等多种状态信息；而非电量信息则主要包括MCR的油温、油中溶解气体、局部放电及振动等状态信息，但未见有针对性地开展MCR内部铁芯磁阀处温度（温升）信息的检测。如前所述，上述已实现信息检测获取的状态量均无法有效地及时预警MCR内部铁芯磁阀发热异常现象；为此，有必要对铁芯磁阀局部热点开展测温技术的应用。磁控式并联电抗器MCR属于高压油浸式电气设备，主要采用封闭式结构并长期处在高压、大电流的运行状态，其内部空间结构复杂并始终呈现出高压、强磁场干扰的环境特征。针对此类高压设备的热点温度测量应用，就现有测温技术而言，无论是常用的RTD热电阻（Pt100）、热电偶（高阻线）等电类测温传感器，或是压力式温度计、红外测温等测温技术，都首先面临无法彻底解决金属导线、金属零部件、屏蔽措施、高压区安装压力温包或红外探头对高压设备绝缘带来的安全隐患问题，以及金属导线和金属零部件在电磁环境中还会产生严重的涡流损耗发热问题；除此之外，弱电温度信号还会在强磁场环境中会受到严重干扰，并且存在数据漂移、故障率高与数据误报等问题，使得测温系统的可靠性与稳定性无法保证，难以提供实时、稳定、可靠的温度信息。

而常见于变压器和干式空心电抗器测温应用的光纤光栅式温度传感器尽管具有无源、抗电磁干扰能力强、可应用于恶劣环境的特点，但受制于其自身技术原理所限，测温时往往需要解决压力、应力、温度、振动、弯曲等环境因素的相互综合作用，往往需要采取更加复杂的封装技术，因而并不利于复杂空间环境下的单一温度物理量测量。

发明内容