無功補(bǔ)償裝置中電力電容器工作狀態(tài)的在線監(jiān)測方法，屬于變電設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

為確保電力系統(tǒng)安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，保證電壓質(zhì)量，滿足阻感性負(fù)荷的無功功率需求，變電站的負(fù)載母線上需要安裝大量的成套無功補(bǔ)償裝置，主要由出線開關(guān)柜、電力電容器、串聯(lián)電抗器、隔離開關(guān)、接地開關(guān)、高壓熔斷器、金屬氧化物避雷器、放電線圈、電流互感器等構(gòu)成，目前的實(shí)際運(yùn)行統(tǒng)計(jì)表明：成套無功補(bǔ)償裝置的事故率居高不下，高居變電站所有設(shè)備之首，嚴(yán)重影響系統(tǒng)運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性和供電電壓質(zhì)量。其中，電力電容器損壞所占比重最大，原因主要有以下方面：

1、電力電容器承受的運(yùn)行電壓偏高，造成過負(fù)載運(yùn)行；電力電容器的無功功率運(yùn)行電壓的平方成正比，電力電容器運(yùn)行電壓升高，電容器的發(fā)熱和溫升也會(huì)相應(yīng)增加。同時(shí)，電力電容器本體中介質(zhì)損失的有功功率也隨電壓的平方而變化，該損耗全部轉(zhuǎn)化為熱能而被消耗。由此可以看出：運(yùn)行電壓升高，發(fā)熱量明顯增加，容易造成絕緣介質(zhì)的熱擊穿，造成電力電容器損壞。另外運(yùn)行電壓高，內(nèi)部介質(zhì)的場強(qiáng)也大，絕緣介質(zhì)的老化加快，縮短電容器壽命，所以在運(yùn)行中應(yīng)嚴(yán)格監(jiān)視和控制電力電容器的實(shí)際運(yùn)行電壓。

2、有時(shí)電力電容器的回路電流明顯增大，卻沒有相伴的過電壓現(xiàn)象，說明電力電容器回路電流中存在高次諧波，也會(huì)導(dǎo)致設(shè)備發(fā)熱而損壞，因此需要監(jiān)測無功補(bǔ)償裝置回路電流。

3、無功補(bǔ)償裝置的電力電容器往往由多只電力電容器或元件串并聯(lián)構(gòu)成，個(gè)別元件損壞會(huì)使電力電容器組件的電壓分布發(fā)生偏移，造成電容量的變化，致使發(fā)出的無功功率增加或減少。電容器組缺臺(tái)運(yùn)行、單臺(tái)電容器熔絲非正常熔斷也會(huì)致使電容器組的表觀電容量變化，使無功補(bǔ)償裝置輸出的無功功率發(fā)生變化。以上原因皆使其殼體內(nèi)的溫度升高，影響無功補(bǔ)償裝置的安全運(yùn)行，因此需要監(jiān)測無功功率的變化情況。

4、無功補(bǔ)償裝置一旦投入運(yùn)行，基本都是在滿負(fù)荷狀態(tài)下運(yùn)行，由于運(yùn)行環(huán)境溫度高，本體溫度也高，電容器處在高場強(qiáng)、高溫度下運(yùn)行，介質(zhì)損耗增加、絕緣老化加速、介質(zhì)擊穿放電，造成熱擊穿?？刂茻o功補(bǔ)償裝置的運(yùn)行電壓，也能調(diào)整電力電容器的運(yùn)行負(fù)載率，從而控制運(yùn)行中的溫升。

由上述可知，在無功補(bǔ)償裝置中，多個(gè)運(yùn)行參數(shù)以及元件均會(huì)對(duì)無功補(bǔ)償裝置的綜合工作狀態(tài)進(jìn)行反應(yīng)和影響。而在現(xiàn)有技術(shù)中，在對(duì)無功補(bǔ)償裝置進(jìn)行狀態(tài)檢測時(shí)需要斷電檢測，并通過不同的測試設(shè)備（如電容表等）對(duì)不同的數(shù)值進(jìn)行檢測，過程較為復(fù)雜，由于需要斷電測量，則無法送對(duì)狀態(tài)量的變化進(jìn)行運(yùn)行狀態(tài)評(píng)價(jià)，因此大大影響了無功補(bǔ)償裝置在使用過程中的安全性。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是：克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種通過檢測運(yùn)行中無功補(bǔ)償設(shè)備的多個(gè)參數(shù)，對(duì)無功補(bǔ)償設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行評(píng)價(jià)，解決了現(xiàn)有技術(shù)中需要對(duì)無功補(bǔ)償設(shè)備進(jìn)行停電檢測以及無法對(duì)狀態(tài)量的變化進(jìn)行運(yùn)行狀態(tài)評(píng)價(jià)的弊端，提出了無功補(bǔ)償裝置中電力電容器工作狀態(tài)的在線監(jiān)測方法。

本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：該無功補(bǔ)償裝置中電力電容器工作狀態(tài)的在線監(jiān)測方法，其特征在于：設(shè)置有對(duì)基于功率檢測的無功補(bǔ)償裝置的電流參數(shù)和電壓參數(shù)進(jìn)行測量和處理的參數(shù)測量單元，還包括如下步驟：

步驟1001，開始進(jìn)行無功補(bǔ)償裝置中電力電容器工作狀態(tài)的在線監(jiān)測方法；

步驟1002，通過參數(shù)測量單元獲得無功補(bǔ)償裝置所在變電站母線電壓互感器的二次側(cè)電壓信號(hào)U；

步驟1003，通過參數(shù)測量單元計(jì)算得到無功補(bǔ)償裝置中電力電容器的運(yùn)行電壓信號(hào)；

步驟1004，通過參數(shù)測量單元得到無功補(bǔ)償裝置出線開關(guān)柜電流互感器二次側(cè)的電流信號(hào)I；

步驟1005，參數(shù)測量單元對(duì)無功補(bǔ)償裝置的電流信號(hào)I進(jìn)行傅里葉變換得到其中阻性電流分量Ir和容性電流分量Ic；

步驟1006，參數(shù)測量單元計(jì)算得到電力電容器的無功功率；

步驟1007，參數(shù)測量單元根據(jù)嚴(yán)重狀態(tài)判定規(guī)則判斷無功補(bǔ)償裝置是否處于嚴(yán)重狀態(tài)，如果處于嚴(yán)重狀態(tài)，執(zhí)行步驟1008，如果未處于嚴(yán)重狀態(tài)，執(zhí)行步驟1009；

步驟1008，參數(shù)測量單元向電力變壓器有載調(diào)壓開關(guān)發(fā)出調(diào)壓指令或向其進(jìn)線開關(guān)柜的斷路器發(fā)出跳閘指令，使無功補(bǔ)償裝置退出運(yùn)行；

步驟1009，參數(shù)測量單元根據(jù)異常狀態(tài)判定規(guī)則判斷無功補(bǔ)償裝置是否處于異常狀態(tài)，如果處于異常狀態(tài)，執(zhí)行步驟1010，如果未處于異常狀態(tài)，執(zhí)行步驟1011。

步驟1010，參數(shù)測量單元對(duì)無功補(bǔ)償裝置中電力電容器的工作狀態(tài)進(jìn)行報(bào)警；

步驟1011，電力電容器處于正常工作狀態(tài)，無功補(bǔ)償裝置繼續(xù)運(yùn)行。

優(yōu)選的，所述的電力電容器的運(yùn)行電壓是否超過其額定值，如果超過其額定值，則電力電容器處于嚴(yán)重工作狀態(tài)。

優(yōu)選的，所述的步驟1009中的異常狀態(tài)判斷規(guī)則為：

出線開關(guān)柜電流互感器二次側(cè)的電流信號(hào)I超過其額定是的1.3倍或電力電容器的運(yùn)行電壓值Uc超過其額定值的1.1倍或電力電容器的無功功率Qc超過其額定值的1.35倍；

三相有功功率的與其額定值的偏差率大于5%；

額定電壓下無功功率Qc小于其額定值；

當(dāng)滿足以上條件之一時(shí)即表示電力電容器處于異常工作狀態(tài)。

優(yōu)選的，所述的參數(shù)測量單元，包括電流采集模塊、電壓采集模塊、信號(hào)處理模塊、邏輯分析模塊以及聲光報(bào)警模塊，電流采集模塊和電壓采集模塊的輸出端同時(shí)與信號(hào)處理模塊的輸入端相連，信號(hào)處理模塊的輸出端與邏輯分析模塊的輸入端相連，邏輯分析模塊的輸出端連接聲光報(bào)警模塊。

優(yōu)選的，所述的電壓采集模塊連接設(shè)置在無功補(bǔ)償裝置變電站母線的電壓互感器的二次側(cè)。

優(yōu)選的，所述的電流采集模塊連接無功補(bǔ)償裝置出線開關(guān)柜的電流互感器的二次側(cè)。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明所具有的有益效果是：

本無功補(bǔ)償裝置中電力電容器工作狀態(tài)的在線監(jiān)測方法與現(xiàn)有的檢測方法相比，無功補(bǔ)償裝置中電力電容器正常的工作中，對(duì)電力電容器的輸出的無功功率、電流、電壓實(shí)時(shí)監(jiān)測并分析，能夠真實(shí)反映其運(yùn)行狀態(tài)，能有效發(fā)現(xiàn)停電試驗(yàn)不能發(fā)現(xiàn)的設(shè)備缺陷。由于常規(guī)測量方法需要在電力電容器成套裝置停電狀態(tài)下測量，有過電流保護(hù)、過電壓保護(hù)、速斷保護(hù)、不平衡電流（電壓）保護(hù)、過負(fù)荷保護(hù)及單相接地保護(hù)，未對(duì)實(shí)際運(yùn)行的電流、電壓值與輸出的無功功率進(jìn)行關(guān)聯(lián)性分析，以之判斷無功補(bǔ)償裝置的運(yùn)行狀態(tài)，判據(jù)相對(duì)簡單，無相應(yīng)協(xié)同控制策略。而該裝置和方法是在無功補(bǔ)償裝置實(shí)際運(yùn)行工況下測量無功功率、電流、電壓， 在系統(tǒng)電壓或裝置異常時(shí)，能夠立即發(fā)出告警信號(hào)，或者協(xié)調(diào)控制變電站電力變壓器的有載調(diào)壓開關(guān)，或者向其斷路器發(fā)出跳閘指令，退出裝置運(yùn)行，防止發(fā)生電力電容器著火、爆炸事故。

附圖說明

圖1為無功補(bǔ)償裝置中電力電容器工作狀態(tài)的在線監(jiān)測方法流程圖。

圖2為無功補(bǔ)償裝置中電力電容器工作狀態(tài)的在線監(jiān)測方法參數(shù)測量單元原理方框。

具體實(shí)施方式

圖1~2是本發(fā)明的最佳實(shí)施例，下面結(jié)合附圖1~2對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步說明。

如圖1所示，無功補(bǔ)償裝置中電力電容器工作狀態(tài)的在線監(jiān)測方法，包括如下步驟：

步驟1001，開始；

開始進(jìn)行無功補(bǔ)償裝置中電力電容器工作狀態(tài)的在線監(jiān)測方法。

步驟1002，測量得到變電站母線的電壓信號(hào)；

在本無功補(bǔ)償裝置中電力電容器工作狀態(tài)的在線監(jiān)測方法中，設(shè)置有對(duì)無功補(bǔ)償裝置的運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行測量和處理的參數(shù)測量單元。如圖2所示，參數(shù)測量單元包括：電流采集模塊、電壓采集模塊、信號(hào)處理模塊、邏輯分析模塊以及聲光報(bào)警模塊。電流采集模塊和電壓采集模塊的輸出端同時(shí)與信號(hào)處理模塊的輸入端相連，信號(hào)處理模塊的輸出端與邏輯分析模塊的輸入端相連，邏輯分析模塊的輸出端連接聲光報(bào)警模塊。

電壓采集模塊連接設(shè)置在無功補(bǔ)償裝置變電站母線的電壓互感器的二次側(cè)，電流采集模塊連接無功補(bǔ)償裝置出線開關(guān)柜的電流互感器的二次側(cè)，分別用于采集變電站母線電壓互感器二次側(cè)的電壓信號(hào)和無功補(bǔ)償裝置運(yùn)行回路中的電流信號(hào)。信號(hào)處理模塊用于將電流采集模塊和電壓采集模塊采集到的參數(shù)進(jìn)行處理并送入邏輯分析模塊，邏輯分析模塊將電壓采集模塊和電流采集模塊送入的電流信號(hào)和電壓信號(hào)進(jìn)行進(jìn)一步運(yùn)算，如果需要進(jìn)行報(bào)警，則邏輯分析模塊驅(qū)動(dòng)聲光報(bào)警模塊進(jìn)行聲光報(bào)警。

在本步驟中，通過電壓采集模塊獲得無功補(bǔ)償裝置所在變電站母線電壓互感器的二次側(cè)獲取電壓信號(hào)U。

步驟1003，計(jì)算得到電力電容器的運(yùn)行電壓信號(hào)；

邏輯分析模塊根據(jù)公式：Uc=U/（1-?）計(jì)算得到無功補(bǔ)償裝置中電力電容器的運(yùn)行電壓Uc，其中U為步驟1002中得到的無功補(bǔ)償裝置所在變電站母線電壓互感器二次側(cè)的電壓信號(hào)，?為無功補(bǔ)償裝置的電抗率。

步驟1004，得到無功補(bǔ)償裝置的電流信號(hào)I；

通過電流采集模塊得到無功補(bǔ)償裝置出線開關(guān)柜電流互感器二次側(cè)的電流信號(hào)I。

步驟1005，分解無功補(bǔ)償裝置的電流信號(hào)I；

邏輯分析模塊對(duì)該電流信號(hào)進(jìn)行傅里葉變換得到其中阻性電流分量Ir和容性電流分量Ic。

步驟1006，計(jì)算得到電力電容器的無功功率；

邏輯分析單元根據(jù)公式Qc=Ic·Uc=Ic·U/（1-?）計(jì)算出無功補(bǔ)償裝置中電力電容器發(fā)出的無功功率Qc，其中U為步驟1002中得到的無功補(bǔ)償裝置所在變電站母線電壓互感器二次側(cè)的電壓信號(hào)，Ic為步驟1005中通過電流采集模塊得到無功補(bǔ)償裝置出線開關(guān)柜電流互感器二次側(cè)的電流信號(hào)I中的容性電流分量，?為無功補(bǔ)償裝置的電抗率。

步驟1007，判斷電力電容器是否處于嚴(yán)重狀態(tài)；

邏輯分析單元判斷電力電容器是否處于嚴(yán)重工作狀態(tài)，其判斷依據(jù)為：電力電容器的運(yùn)行電壓是否超過其額定值的1.1倍，如果超過其額定值的1.1倍，則電力電容器處于嚴(yán)重工作狀態(tài)，執(zhí)行步驟1008，如果運(yùn)行電壓為超過其額定值，執(zhí)行步驟1009。

步驟1008，發(fā)出調(diào)壓或跳閘指令；

邏輯控制單元向電力變壓器有載調(diào)壓開關(guān)發(fā)出調(diào)壓指令或向其進(jìn)線開關(guān)柜的斷路器發(fā)出跳閘指令，使無功補(bǔ)償裝置退出運(yùn)行。

步驟1009，判斷電力電容器是否處于異常狀態(tài)；

邏輯分析單元判斷電力電容器是否處于異常工作狀態(tài)，其判斷依據(jù)為：

（1）出線開關(guān)柜電流互感器二次側(cè)的電流信號(hào)I超過其額定是的1.3倍或電力電容器的運(yùn)行電壓值Uc超過其額定值的1.1倍或電力電容器的無功功率Qc超過其額定值的1.35倍；

（2）三相有功功率的與其額定值的偏差率大于5%；

（3）額定電壓下無功功率Qc小于其額定值。此時(shí)可判定為電容器組有單只電容器打保險(xiǎn)而退出運(yùn)行或單只損壞。

當(dāng)滿足以上條件之一時(shí)即表示電力電容器處于異常工作狀態(tài)，執(zhí)行步驟1001.否則執(zhí)行步驟1011。

步驟1010，進(jìn)行聲光報(bào)警；

邏輯分析單元驅(qū)動(dòng)聲光報(bào)警模塊進(jìn)行聲光報(bào)警。

步驟1011，繼續(xù)運(yùn)行；

電力電容器處于正常工作狀態(tài)，邏輯分析單元不執(zhí)行其他操作，無功補(bǔ)償裝置繼續(xù)運(yùn)行。

具體工作過程及工作原理如下：

在利用無功補(bǔ)償裝置中電力電容器工作狀態(tài)的在線監(jiān)測方法對(duì)電力電容器的工作狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測時(shí)，首先通過參數(shù)測量單元中的電壓采集模塊獲得無功補(bǔ)償裝置所在變電站母線電壓互感器的二次側(cè)獲取電壓信號(hào)U，同時(shí)通過電流采集模塊得到無功補(bǔ)償裝置出線開關(guān)柜電流互感器二次側(cè)的電流信號(hào)I，參數(shù)測量單元中的信號(hào)處理模塊將電流采集模塊和電壓采集模塊采集到的參數(shù)進(jìn)行處理并送入邏輯分析模塊，由邏輯分析模塊將電壓采集模塊和電流采集模塊送入的電流信號(hào)和電壓信號(hào)進(jìn)行進(jìn)一步運(yùn)算。

邏輯分析模塊計(jì)算出電力電容器的運(yùn)行電壓，并對(duì)電流信號(hào)I進(jìn)行傅里葉變換得到其中的阻性電流分量Ir和容性電流分量Ic，并進(jìn)一步計(jì)算出電力電容器的無功功率。邏輯分析單元首先將電力電容器的運(yùn)行電壓與其額定值進(jìn)行比較，當(dāng)電力電容器的運(yùn)行電壓超過其額定值時(shí)，邏輯控制單元向電力變壓器有載調(diào)壓開關(guān)發(fā)出調(diào)壓指令或向其進(jìn)線開關(guān)柜的斷路器發(fā)出跳閘指令，使無功補(bǔ)償裝置退出運(yùn)行。

邏輯分析單元然后對(duì)如下條件進(jìn)行判斷：（1）出線開關(guān)柜電流互感器二次側(cè)的電流信號(hào)I超過其額定是的1.3倍或電力電容器的運(yùn)行電壓值Uc超過其額定值的1.1倍或電力電容器的無功功率Qc超過其額定值的1.35倍；（2）三相有功功率的與其額定值的偏差率大于5%；（3）額定電壓下無功功率Qc小于其額定值。當(dāng)滿足以上條件之一時(shí)即表示電力電容器處于異常工作狀態(tài)，邏輯分析模塊驅(qū)動(dòng)聲光報(bào)警模塊進(jìn)行聲光報(bào)警，當(dāng)電力電容器未處于異?；驀?yán)重狀態(tài)時(shí)，則表示電力電容器處于正常工作狀態(tài)，邏輯分析單元不執(zhí)行其他操作，無功補(bǔ)償裝置繼續(xù)運(yùn)行。

以上所述，僅是本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并非是對(duì)本發(fā)明作其它形式的限制，任何熟悉本專業(yè)的技術(shù)人員可能利用上述揭示的技術(shù)內(nèi)容加以變更或改型為等同變化的等效實(shí)施例。但是凡是未脫離本發(fā)明技術(shù)方案內(nèi)容，依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實(shí)質(zhì)對(duì)以上實(shí)施例所作的任何簡單修改、等同變化與改型，仍屬于本發(fā)明技術(shù)方案的保護(hù)范圍。