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針對串聯電抗器的電力電容器組運行狀態的實時在線監測方法.pdf

摘要
申請專利號:

CN201410113916.8

申請日:

2014.03.25

公開號:

CN103983865A

公開日:

2014.08.13

當前法律狀態:

駁回

有效性:

無權

法律詳情: 發明專利申請公布后的駁回IPC(主分類):G01R 31/00申請公布日:20140813|||實質審查的生效IPC(主分類):G01R 31/00申請日:20140325|||公開
IPC分類號: G01R31/00 主分類號: G01R31/00
申請人: 南京能迪電氣技術有限公司
發明人: 陳曉宇; 孫幸立
地址: 211100 江蘇省南京市江寧區秣陵街道天元西路158號亞都天元居01幢324號
優先權:
專利代理機構: 南京蘇科專利代理有限責任公司 32102 代理人: 郭百濤;周海斌
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法律狀態
申請(專利)號:

CN201410113916.8

授權公告號:

||||||

法律狀態公告日:

2017.11.14|||2014.09.10|||2014.08.13

法律狀態類型:

發明專利申請公布后的駁回|||實質審查的生效|||公開

摘要

本發明涉及一種針對串聯電抗器的電力電容器組運行狀態的實時在線監測方法,包括:第一步、在目標串聯電抗器的電力電容器組開始投入運行時進行初始化;第二步、監測目標串聯電抗器的電力電容器組的運行狀態。本發明通過采集同一相的電流和電壓即可敏銳地判斷電容器組中電容元件是否存在故障,若存在故障則及時發出預警,精準度高,實用性強。

權利要求書

權利要求書
1.  一種針對串聯電抗器的電力電容器組運行狀態的實時在線監測方法,其特征是,包括以下步驟:
第一步、在目標串聯電抗器的電力電容器組開始投入運行時進行初始化:
S1.采集所述電力電容器組所接三相母線中一相母線電壓的基波分量.、三次諧波分量.、五次諧波分量.,并以該相為監測相;在所述電力電容器組與監測相母線的連接點采集電流的基波分量、三次諧波分量、五次諧波分量;
S2.將所述電力電容器組的回路等效為電阻RA、電抗LA、電容CA的串聯電路;對以下方程組求解,得出所述電力電容器組回路的LA值和CA值:
I·A1*jωLA+I·A1/(jωCA)+I·A1*RA=U·A1I·A3*j3ωLA+I·A3/(j3ωCA)+I·A3*RA=U·A3,I·A5*j5ωLA+I·A5/(j5ωCA)+I·A5*RA=U·A5]]>
其中,w為角頻率,j為虛部符號;
S3.按以下公式得出所述電力電容器組回路的初始振蕩頻率fr0:
fr0=12πLACA;]]>
S4.初始化完畢;
第二步、監測目標串聯電抗器的電力電容器組的運行狀態:
S5.采集監測相母線電壓的基波分量、三次諧波分量五次諧波分量在所述電力電容器組與監測相母線的連接點采集電流的基波分量三次諧波分量五次諧波分量
S6.對以下方程組求解,得出所述電力電容器組回路當前的值和值:
I·A11*jωLA1+I·A11/(jωCA1)+I·A11*RA1=U·A11I·A31*j3ωLA1+I·A31/(j3ωCA1)+I·A31*RA1=U·A31,I·A51*j5ωLA1+I·A51/(j5ωCA1)+I·A51*RA1=U·A51]]>
S7.按以下公式得出所述電力電容器組回路的當前振蕩頻率
fr1=12πLA1CA1;]]>
S8.按下式計算振蕩頻率變化率l:
λ=fr1fro;]]>
S9.將l與預定故障定值比較,若l大于預定故障定值則先發出預警再轉至S10,否則直接轉至S10;
S10.判斷是否停止監測,若否則轉至S5繼續監測,若是則監測結束。

2.  根據權利要求1所述實時在線監測方法,其特征是,S9中,所述預定故障定值的確定方法如下:
對于基準相母線而言,所述電力電容器組中含有M個并聯單元,各并聯單元內含有N個串聯的電容器,所述各電容器內含有m個小并聯單元,各小并聯單元內含有n個串聯的電容元件;
預設預警條件為:擊穿k個電容元件時預警;
則所述預定故障定值為1+kNMn(m-k)+N(M-1)k.]]>

3.  根據權利要求1所述實時在線監測方法,其特征是,S2、S6中,方程組中的w=2f,其中f=50Hz。

說明書

說明書針對串聯電抗器的電力電容器組運行狀態的實時在線監測方法
技術領域
本發明涉及一種針對串聯電抗器的電力電容器組運行狀態的實時在線監測方法,屬于電力電容器組監控技術領域。
背景技術
據申請人所知,在電力技術領域常采用電容器在線監測裝置,用以在電容器發生嚴重故障前能發出預警信息,提醒運行管理人員對電容器進行停電檢修。目前大多數的電力電容器都是由許多個電容元件串聯和并聯組成,若其中一個元件損壞則無法辨別,導致其他元件因過壓或過流而更容易損壞。采用電容器在線監測裝置正是為了解決這一問題。
要判斷電容器組是否故障,最好的判據即測出分相電容值C,根據C的變化即可判斷出是否電容器組內部有元件損壞,然而整個電容器組的電流電壓夾角基本接近90度,直接計算電容器的C值誤差較大;同時,當電容器組內部電容元件發生損壞時,尤其是內熔絲的電容器組,其電流值變化量非常小,經常小于0.5%,再由此計算出的C值幾乎無法反映出故障。
發明內容
本發明所要解決的技術問題是:克服現有技術存在的問題,提供一種針對串聯電抗器的電力電容器組運行狀態的實時在線監測方法,能有效判斷故障,并在故障發生時有效發出預警。
本發明解決其技術問題的技術方案如下:
一種針對串聯電抗器的電力電容器組運行狀態的實時在線監測方法,包括以下步驟:
第一步、在目標串聯電抗器的電力電容器組開始投入運行時進行初始化:
S1.采集電力電容器組所接三相母線中一相母線電壓的基波分量.、三次諧波分量.、五次諧波分量.,并以該相為監測相;在電力電容器組與監測相母線的連接點采集電流的基波分量、三次諧波分量、五次諧波分 量;
S2.將電力電容器組的回路等效為電阻RA、電抗LA、電容CA的串聯電路;對以下方程組求解,得出電力電容器組回路的LA值和CA值:
I·A1*jωLA+I·A1/(jωCA)+I·A1*RA=U·A1I·A3*j3ωLA+I·A3/(j3ωCA)+I·A3*RA=U·A3,I·A5*j5ωLA+I·A5/(j5ωCA)+I·A5*RA=U·A5]]>
其中,w為角頻率,j為虛部符號;
S3.按以下公式得出電力電容器組回路的初始振蕩頻率fr0:
fr0=12πLACA;]]>
S4.初始化完畢;
第二步、監測目標串聯電抗器的電力電容器組的運行狀態:
S5.采集監測相母線電壓的基波分量三次諧波分量五次諧波分量在電力電容器組與監測相母線的連接點采集電流的基波分量三次諧波分量五次諧波分量
S6.對以下方程組求解,得出電力電容器組回路當前的值和值:
I·A11*jωLA1+I·A11/(jωCA1)+I·A11*RA1=U·A11I·A31*j3ωLA1+I·A31/(j3ωCA1)+I·A31*RA1=U·A31,I·A51*j5ωLA1+I·A51/(j5ωCA1)+I·A51*RA1=U·A51]]>
S7.按以下公式得出電力電容器組回路的當前振蕩頻率
fr1=12πLA1CA1;]]>
S8.按下式計算振蕩頻率變化率l:
λ=fr1fro;]]>
S9.將l與預定故障定值比較,若l大于預定故障定值則先發出預警再轉 至S10,否則直接轉至S10;
S10.判斷是否停止監測,若否則轉至S5繼續監測,若是則監測結束。
該方法將串聯電抗器的電力電容器所處回路等效為RLC串聯電路,然后通過采集電流和電壓的基波分量、三次諧波分量、五次諧波分量,得出等效電感L和等效電容C,再進一步得出振蕩頻率;接著,以電力電容器開始投入運行時的振蕩頻率為基準,持續監測振蕩頻率變化,當變化超出預定值時報警。這樣即可有效實現對電容器、電抗器故障的預警。
本發明進一步完善的技術方案如下:
優選地,S9中,預定故障定值的確定方法如下:
對于基準相母線而言,電力電容器組中含有M個并聯單元,各并聯單元內含有N個串聯的電容器,各電容器內含有m個小并聯單元,各小并聯單元內含有n個串聯的電容元件;
預設預警條件為:擊穿k個電容元件時預警;
則預定故障定值為1+kNMn(m-k)+N(M-1)k.]]>
采用該優選技術方案后,可進一步有效實現故障的預警。
優選地,S2、S6中,方程組中的w=2f,其中f=50Hz。
本發明通過采集同一相的電流和電壓即可敏銳地判斷電容器組中電容元件是否存在故障,若存在故障則及時發出預警,精準度高,實用性強。
附圖說明
圖1為本發明實施例1的流程框圖。
圖2為圖1實施例的實施示意圖。
具體實施方式
下面結合實施例對本發明作進一步詳細描述。但是本發明不限于所給出的例子。
實施例
如圖1、圖2所示,本實施例針對串聯電抗器的電力電容器組運行狀態的 實時在線監測方法包括以下步驟:
第一步、在目標串聯電抗器的電力電容器組4開始投入運行時進行初始化:
S1.采集電力電容器組4所接三相母線中一相母線電壓的基波分量.UA1、三次諧波分量.、五次諧波分量.,并以該相為監測相;在電力電容器組4與監測相母線1的連接點采集電流的基波分量、三次諧波分量、五次諧波分量。如圖2所示,電壓采集點為3,電流采集點為2。
S2.將電力電容器組4的回路等效為電阻RA、電抗LA、電容CA的串聯電路;對以下方程組求解,得出電力電容器組4回路的LA值和CA值:
I·A1*jωLA+I·A1/(jωCA)+I·A1*RA=U·A1I·A3*j3ωLA+I·A3/(j3ωCA)+I·A3*RA=U·A3,I·A5*j5ωLA+I·A5/(j5ωCA)+I·A5*RA=U·A5]]>
其中,w為角頻率,j為虛部符號;w=2f,其中f=50Hz。
S3.按以下公式得出電力電容器組4回路的初始振蕩頻率fr0:
fr0=12πLACA;]]>
S4.初始化完畢;
第二步、監測目標串聯電抗器的電力電容器組4的運行狀態:
S5.采集監測相母線1電壓的基波分量三次諧波分量五次諧波分量在電力電容器組4與監測相母線1的連接點采集電流的基波分量三次諧波分量五次諧波分量
S6.對以下方程組求解,得出電力電容器組4回路當前的值和值:
I·A11*jωLA1+I·A11/(jωCA1)+I·A11*RA1=U·A11I·A31*j3ωLA1+I·A31/(j3ωCA1)+I·A31*RA1=U·A31,I·A51*j5ωLA1+I·A51/(j5ωCA1)+I·A51*RA1=U·A51]]>
w=2f,其中f=50Hz。
S7.按以下公式得出電力電容器組4回路的當前振蕩頻率fr1:
fr1=12πLA1CA1;]]>
S8.按下式計算振蕩頻率變化率l:
λ=fr1fro;]]>
S9.將l與預定故障定值比較,若l大于預定故障定值則先發出預警再轉至S10,否則直接轉至S10;
其中,預定故障定值的確定方法如下:
對于基準相母線而言,電力電容器組4中含有M個并聯單元,各并聯單元內含有N個串聯的電容器,各電容器內含有m個小并聯單元,各小并聯單元內含有n個串聯的電容元件;
預設預警條件為:擊穿k個電容元件時預警;
則預定故障定值為1+kNMn(m-k)+N(M-1)k.]]>
S10.判斷是否停止監測,若否則轉至S5繼續監測,若是則監測結束。
本實施例方法的主要技術構思如下:
將串聯電抗器的電力電容器所處回路等效為RLC串聯電路,然后通過采集電流和電壓的基波分量、三次諧波分量、五次諧波分量,得出等效電感L和等效電容C,再進一步得出振蕩頻率;接著,以電力電容器開始投入運行時的振蕩頻率為基準,持續監測振蕩頻率變化,當變化超出預定值時報警。
為了使預警更加可靠,本實施例還針對預定故障定值提出了確定方法,其原理如下:
設:與基準相母線相連的電力電容器組中含有M個并聯單元,各并聯單元內含有N個串聯的電容器,各電容器內含有m個小并聯單元,各小并聯單元內含有n個串聯的電容元件。
預設預警條件為:擊穿k個電容元件時預警。
則:當k個電容元件擊穿后,該電容器的阻抗變化倍,進而使故障相電容器組的阻抗變化倍,則故障相的容抗XC'為:XC(1+kNMn(m-k)+N(M-1)k)XC0,]]>而其感抗不變。
故此時的震蕩頻率fr'為:
fr=f0(1+kNMn(m-k)+N(M-1)K)XC0XL0=1+kNMn(m-k)+N(M-1)kfr0,]]>
則預定故障定值為:
frfr0=1+kNMn(m-k)+N(M-1)k.]]>
例如:N=1,M=2,n=2,m=8,k=1,則預定故障定值為:
frfr0=1.017;]]>
若k=2,則預定故障定值為:
frfr0=1.0377.]]>
本實施例方法可為電容器設備的維護提供了更可靠的預警判據,為電容器的在線監測提供完整的解決方案,為電容器設備的維護工作減輕了負擔。

關 鍵 詞:
針對 串聯 電抗 電力 電容器 運行 狀態 實時 在線 監測 方法
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