CN113899455A - 一种pt一次保险慢熔的监测装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种PT一次保险慢熔的监测装置及方法，该装置包括主机及温度采集单元；温度采集单元安装于发电机出口电压互感器柜中，包括测温装置和无线发射器；主机包括无线接收器、数据处理单元及监测单元；测温装置通过无线发射器及无线接收器与所述数据处理单元通信；测温装置用于实时测量发电机电压互感器高压侧保险熔丝、触头温度，并通过所述无线发射器、无线接收器将实时测量的温度数据传输至数据处理单元处理后，通过所述监测单元输出监测结果。本发明能够对发电机出口电压互感器高压保险及触头温度进行实时监测，观测PT高压侧保险熔丝慢熔的发生及走势，及时对慢熔进行处理，保证保护的正确动作、机组的安全可靠运行。
Description
技术领域
本发明涉及发电技术领域，尤其涉及一种PT一次保险慢熔的监测装置及方法。
背景技术
发电机出口PT是装设在发电机机端的电压互感器，二次额定电压为100V，励磁用PT是其中之一，作用为励磁调节器用发电机出口电压互感器，该组PT采到的电压值与发电机电压给定值进行比较，达到控制、稳定发电机电压的作用。如果运行中励磁用PT出现故障，如PT断线、“慢熔”等，会造成测量的发电机电压降低或消失，励磁***会増磁，直到发电机过电压等继电保护动作跳闸。所以，励磁调节器要求具备PT断线判别功能。发电机PT高压侧装设高压保险，为防止PT低压侧内部短路影响发电机电压测量，一般在PT输出侧装设微型断路器和熔丝，并且配置机端发电机PT控制箱。机端一次PT保险的“慢熔”正在形成中不容易被发现，受电压互感器及保险工艺或现场恶劣运行环境影响，熔丝会在重力和热积累等作用下发生老化，导致在正常工作电流下发生断裂，由于保险是在正常的工作电流下熔断的，所以熔断速度很慢，造成熔丝阻值逐渐变大，电压幅值下降，但若电压降低幅度未达到判定PT断线条件，不能切换A、B套励磁调节器或AVR方式自动切换至FCR方式，励磁调节器会动作造成发电机强励，造成保护误动、机组非停、设备损坏。
目前，通过增加励磁调节器中PT断线的逻辑判据或改变原有PT断线设定的门槛值来防止PT慢熔。常见的方法有增加负序分量判据，对励磁PT采集到的电压计算负序分量，设定定值，当负序分量超过参数设定值判定PT高压侧保险“慢熔”。
负序的定值需要躲过发电机正常运行下的不平衡电压，导则中规定一般取6％～8％UA或UAB,而PT“慢熔”开始时所产生的电压实际下降大约2V左右，此判据对此时发生的慢熔会无法区分；
PT一次断线、“慢熔”不能直接用装置采样的正序电压进行判别，因为断线造成的是二次侧感应电压降低(除断线相外，另两相绕组也会在铁芯产生磁通，故二次侧会感应到电压)，而非电压消失。
发明内容
本发明的目的是提供一种PT一次保险慢熔的监测装置及方法，对发电机出口电压互感器高压保险及触头温度进行实时监测，通过处理器温度测量值实时计算熔丝电流与高压保险熔丝熔断曲线相对比，设定报警值，最终通过熔断曲线模型与样本观测值的拟合程度，发出报警信息，观测PT高压侧保险熔丝慢熔的发生及走势，以便及时对慢熔进行处理，保证保护的正确动作、机组的安全可靠运行。
本发明提供了一种PT一次保险慢熔的监测装置，包括主机及温度采集单元；
所述温度采集单元安装于发电机出口电压互感器柜中，包括测温装置和无线发射器；
所述主机包括无线接收器、数据处理单元及监测单元；
所述测温装置通过所述无线发射器及无线接收器与所述数据处理单元通信；
所述测温装置用于实时测量发电机电压互感器高压侧保险熔丝、触头温度，并通过所述无线发射器、无线接收器将实时测量的温度数据传输至所述数据处理单元处理后，通过所述监测单元基于熔断曲线拟合判据输出监测结果。
进一步地，所述无线发射器及无线接收器采用蓝牙无线传输模块。
进一步地，所述测温装置采用红外成像测温装置。
进一步地，所述主机安装于PT柜外。
进一步地，所述数据处理单元采用ARM系列32位单片机，用于进行数据的信号转换、高速计算和存储温度数据。
进一步地，所述数据处理单元预设有保险熔丝熔断曲线，所述监测单元用于计算出温度点下对应的电流值与预设保险熔丝熔断曲线进行拟合，若电流值接近或落入熔断曲线动作区，发出相应的报警信息。
本发明还提供了一种PT一次保险慢熔的监测方法，包括：
步骤1，通过非接触式温度传感器实时测量发电机电压互感器高压侧保险熔丝、触头温度；
步骤2，通过无线传输方式接收实时测量的温度数据，并按时间维度进行储存；
步骤3，计算温度点下对应的电流值，将该电流值与预设保险熔丝熔断曲线进行拟合，若电流值接近或落入熔断曲线动作区，发出相应的报警信息。
进一步地，步骤1中所述非接触式温度传感器为红外成像测温装置，所述无线传输方式为蓝牙传输。
进一步地，步骤1中所述非接触式温度传感器安装于发电机出口电压互感器柜中。
借由上述方案，通过PT一次保险慢熔的监测装置及方法，能够对发电机出口电压互感器高压保险及触头温度进行实时监测，通过处理器温度测量值实时计算熔丝电流与高压保险熔丝熔断曲线相对比，设定报警值，最终通过熔断曲线模型与样本观测值的拟合程度，发出报警信息，观测PT高压侧保险熔丝慢熔的发生及走势，以便及时对慢熔进行处理，保证保护的正确动作、机组的安全可靠运行。
上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例并配合附图详细说明如后。
附图说明
图1是本发明PT一次保险慢熔的监测装置的结构框图；
图2是本发明一实施例中温度采集单元的布置示意图；
图3是本发明一实施例中熔断器反时限特性曲线图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
参图1所示，本实施例提供了一种PT一次保险慢熔的监测装置，包括主机2及温度采集单元1；
温度采集单元1安装于发电机出口电压互感器柜中，放置在巡检人员或设备管理人员能够便于观察触及的位置，包括测温装置11和无线发射器12；
主机2包括无线接收器21、数据处理单元22及监测单元23；
测温装置11通过无线发射器12及无线接收器21与数据处理单元22通信；
测温装置11用于实时测量发电机电压互感器高压侧保险熔丝、触头温度，并通过无线发射器12、无线接收器21将实时测量的温度数据传输至数据处理单元22处理后，通过监测单元23基于熔断曲线拟合判据输出监测结果。监测结果作为PT断线保护的辅助判据。
在本实施例中，无线发射器12及无线接收器21采用蓝牙无线传输模块。
在本实施例中，测温装置11采用红外成像测温装置。
在本实施例中，主机2安装于PT柜外，便于巡检人员巡视监测结果及数据的二次传输。
在本实施例中，数据处理单元22采用ARM系列32位单片机，用于进行数据的信号转换、高速计算和存储温度数据(温度数据按时间维度进行储存)。
在本实施例中，数据处理单元22预设有保险熔丝熔断曲线(I-t熔断曲线)，监测单元23用于计算出温度点下对应的电流值与预设保险熔丝熔断曲线进行拟合，若电流值接近或落入熔断曲线动作区，发出相应的报警信息。
本实施例还提供了一种PT一次保险慢熔的监测方法，包括：
步骤1，通过非接触式温度传感器实时测量发电机电压互感器高压侧保险熔丝、触头温度；非接触式温度传感器安装于发电机出口电压互感器柜中；
步骤2，通过无线传输方式接收实时测量的温度数据，并按时间维度进行储存；无线传输方式可采用蓝牙传输；
步骤3，计算温度点下对应的电流值，将该电流值与预设保险熔丝熔断曲线进行拟合，若电流值接近或落入熔断曲线动作区，发出相应的报警信息。
该PT一次保险慢熔的监测装置及方法，能够对发电机出口电压互感器高压保险及触头温度进行实时监测，通过处理器温度测量值实时计算熔丝电流与高压保险熔丝熔断曲线相对比，设定报警值，最终通过熔断曲线模型与样本观测值的拟合程度，发出报警信息，观测PT高压侧保险熔丝慢熔的发生及走势，以便及时对慢熔进行处理，保证保护的正确动作、机组的安全可靠运行。在一具体实施例中，该装置由2部分组成：
1、温度采集装置(单元)
参图2所示，31为蓝牙无线温度传感器，32为熔管，33为熔丝，34为支柱绝缘子，35为触头，36为底座。
一组PT共需要A、B、C三相3个蓝牙无线温度传感器31，分别固定安装至发电机出口电压互感器柜中A、B、C三相每相高压侧保险下方，采用非接触式的温度传感器，如红外成像测温装置。放置在巡检人员或设备管理人员能够便于观察触及的位置。
2、主机
主机安装至PT柜外，便于巡检人员巡视监测结果及数据的二次传输，一组PT共需要4个采集通道，分别为一组PTA、B、C三相高压保险熔丝温度信号及环境温度信号。主机设有数据处理器采用ARM系列32位单片机，可进行数据的高速计算和存储，能够预设保险熔丝“I-t熔断曲线”等保险熔丝参数。
数据的采集处理过程如下：将采集的温度传感器信号变换成AD的输入电压范围，对于1组PT而言，同时需采集4路通道，采样时长45ms。
数据分析过程如下：
1、对实测发电机出口电压互感器温度数据进行处理：
当导体电阻一定时,电流的平方和温升成正比(注意是温升,不是温度,温升是导体温度减去环境温度)，所以通过获取导体的温升可以实时计算出导体电流值。主机能够预设保险熔丝参数。计算公式如下：
上式将导体温度转化为电流。式中：
I——导体工作电流；
Ql——导体对流散热量；
Qf——导体辐射散热量；
R——导体电阻；
aw——辐射散热系数；
θw——导体温度；
θ0——周围空气温度；
F——单位长度导体散热面积，与导体尺寸、布置方式等因素有关。
2、保险熔丝熔断曲线数据处理
通过测定金属熔断特性的物理试验了解到，当熔断时间较短时，可忽略热辐射影响，得到熔断电流的平方与熔断时间的倒数成线性关系。
保险熔丝具有反时延特性，即过载电流小时，熔断时间长；过载电流大时，熔断时间短。所以，在一定过载电流范围内，当电流恢复正常时，保险熔丝不会熔断，可继续使用。保险熔丝有各种不同的熔断特性曲线，可以适用于不同类型保护对象的需要。熔断器也就是保险的动作是靠熔体的熔断来实现的，当电流较大时，熔体熔断所需的时间就较短。而电流较小时，熔体熔断所需用的时间就较长，甚至不会熔断。因此对熔体来说，其动作电流和动作时间特性即熔断器的安秒特性，为反时限特性。如图3所示：
当(1)中计算电流结果在连续3-5个采集周期落入安秒特性曲线95％区间内，监控装置进行预警，并对落入曲线时间长度进行计时。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，并不用于限制本发明，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本发明的保护范围。
Claims (9)
1.一种PT一次保险慢熔的监测装置，其特征在于，包括主机及温度采集单元；
所述温度采集单元安装于发电机出口电压互感器柜中，包括测温装置和无线发射器；
所述主机包括无线接收器、数据处理单元及监测单元；
所述测温装置通过所述无线发射器及无线接收器与所述数据处理单元通信；
所述测温装置用于实时测量发电机电压互感器高压侧保险熔丝、触头温度，并通过所述无线发射器、无线接收器将实时测量的温度数据传输至所述数据处理单元处理后，通过所述监测单元基于熔断曲线拟合判据输出监测结果。
2.根据权利要求1所述的PT一次保险慢熔的监测装置，其特征在于，所述无线发射器及无线接收器采用蓝牙无线传输模块。
3.根据权利要求1所述的PT一次保险慢熔的监测装置，其特征在于，所述测温装置采用红外成像测温装置。
4.根据权利要求1所述的PT一次保险慢熔的监测装置，其特征在于，所述主机安装于PT柜外。
5.根据权利要求1所述的PT一次保险慢熔的监测装置，其特征在于，所述数据处理单元采用ARM系列32位单片机，用于进行数据的信号转换、高速计算和存储温度数据。
6.根据权利要求1所述的PT一次保险慢熔的监测装置，其特征在于，所述数据处理单元预设有保险熔丝熔断曲线，所述监测单元用于计算出温度点下对应的电流值与预设保险熔丝熔断曲线进行拟合，若电流值接近或落入熔断曲线动作区，发出相应的报警信息。
7.一种PT一次保险慢熔的监测方法，其特征在于，包括：
步骤1，通过非接触式温度传感器实时测量发电机电压互感器高压侧保险熔丝、触头温度；
步骤2，通过无线传输方式接收实时测量的温度数据，并按时间维度进行储存；
步骤3，计算温度点下对应的电流值，将该电流值与预设保险熔丝熔断曲线进行拟合，若电流值接近或落入熔断曲线动作区，发出相应的报警信息。
8.根据权利要求7所述的PT一次保险慢熔的监测方法，其特征在于，步骤1中所述非接触式温度传感器为红外成像测温装置，所述无线传输方式为蓝牙传输。
9.根据权利要求8所述的PT一次保险慢熔的监测方法，其特征在于，步骤1中所述非接触式温度传感器安装于发电机出口电压互感器柜中。
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