CN105486931A - 一种监测母线电容的实际容量的方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明实施例提供了一种监测母线电容的实际容量的方法及装置，用以解决目前的风电系统中，由于不能监测母线电容的实际容量，使得不能及时维护母线电容，这会导致风电系统中存在安全隐患。该方法包括：在变流器的使用过程中，获取所述变流器的正负直流母线上的电压差通过第一放电回路进行放电时，从第一电压降到第二电压的实际放电时间；其中，所述第一放电回路由第一电阻和连接在所述正负直流母线之间的母线电容构成；根据获取到的从第一电压降到第二电压的实际放电时间、第一电压、第二电压和所述第一电阻的阻值，确定所述母线电容的实际容量；确定所述母线电容的初始容量与所述母线电容的实际容量之差大于最大可损失限度，发出第一告警信息。

Description

一种监测母线电容的实际容量的方法及装置

技术领域

本发明涉及电力电子技术领域，尤其涉及一种监测母线电容的实际容量的方法及装置。

背景技术

风能变流器的软启动充电回路如图1所示，首先，主接触器KM1断开，软启动接触器KM2闭合，通过软启动电阻R1，经过网侧变流器11中的反并联二极管向母线电容C充电，当母线电容C两端的电压差，即正负直流母线12上的电压差达到设定门限值时，软启动接触器KM2断开，主接触器KM1闭合，软启动过程完成。在充电结束后，主接触器KM1断开，母线电容C与放电电阻R2构成放电回路，母线电容C两端的电压差逐渐降低。其中，主接触器KM1和软启动接触器KM2相连的一端接收交流信号AC。

连接在风能变流器的正负直流母线之间的母线电容作为能量缓存环节，其容量大小对系统控制至关重要。母线电容通常选用薄膜电容，当薄膜电容的工作电压与工作温度超过规格要求时，薄膜电容会产生自愈特性，其容量会逐步降低。

当母线电容的实际容量降低到其初始容量的A％以下时，需要对母线电容进行维护，避免母线电容的实际容量过低导致风电系统不能正常工作。但是，目前在风电系统中，还不能监测连接在风能变流器的正负直流母线之间的母线电容的实际容量，这会导致风电系统存在安全隐患。

发明内容

本发明实施例提供了一种监测母线电容的实际容量的方法及装置，用以解决在目前的风电系统中，由于不能监测母线电容的实际容量，使得不能在母线电容需要维护时，及时维护母线电容，这会导致风电系统中存在安全隐患的问题。

基于上述问题，本发明实施例提供的一种监测母线电容的实际容量的方法，包括：

在变流器的使用过程中，获取所述变流器的正负直流母线上的电压差通过第一放电回路进行放电时，从第一电压降到第二电压的实际放电时间；其中，所述第一放电回路由第一电阻和连接在所述正负直流母线之间的母线电容构成；

根据获取到的从第一电压降到第二电压的实际放电时间、第一电压、第二电压和所述第一电阻的阻值，确定所述母线电容的实际容量；

确定所述母线电容的初始容量与所述母线电容的实际容量之差大于最大可损失限度，发出第一告警信息。

本发明实施例提供的一种监测母线电容的实际容量的装置，包括：

获取模块，用于在变流器的使用过程中，获取所述变流器的正负直流母线上的电压差通过第一放电回路进行放电时，从第一电压降到第二电压的实际放电时间；其中，所述第一放电回路由第一电阻和连接在所述正负直流母线之间的母线电容构成；

确定模块，用于根据获取到的从第一电压降到第二电压的实际放电时间、第一电压、第二电压和所述第一电阻的阻值，确定所述母线电容的实际容量；

判断模块，用于确定所述母线电容的初始容量与所述母线电容的实际容量之差大于最大可损失限度，发出第一告警信息。

本发明实施例的有益效果包括：

本发明实施例提供的监测母线电容的实际容量的方法及装置，由于能够在变流器的使用过程中，获取该变流器的正负直流母线上的电压差通过第一放电回路进行放电时，从第一电压降到第二电压的实际放电时间，并根据获取到的从第一电压到第二电压的放电时间、第一电压、第二电压以及第一放电回路中的电阻的阻值，确定出母线电容的实际容量，从而在母线电容的实际容量小于该母线电容的初始容量的预设比例时，发出第一告警信息，以提示需要对母线电容进行维护，排除了由于母线电容导致的风电系统中的安全隐患，降低了风电系统的安全风险。

附图说明

图1为现有技术中的风能变流器的软启动充电回路的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的监测母线电容的实际容量的方法的流程图；

图3为本发明实施例提供的确定母线电容的初始容量的方法的流程图；

图4为本发明实施例提供的监测母线电容的实际容量的装置的结构示意图。

具体实施方式

本发明实施例提供的监测母线电容的实际容量的方法及装置，能够在变流器的使用过程中，获取该变流器的正负直流母线上的电压差从第一电压降到第二电压的实际放电时间，并根据获取到的从第一电压到第二电压的放电时间、第一电压、第二电压以及从第一电压到第二电压的放电时的放电回路中的电阻的阻值，确定出母线电容的实际容量，从而在母线电容的实际容量小于该母线电容的初始容量的预设比例时，发出第一告警信息，以提示需要对母线电容进行维护，排除了由于母线电容导致的风电系统中的安全隐患。

下面结合说明书附图，对本发明实施例提供的一种监测母线电容的实际容量的方法及装置的具体实施方式进行说明。

本发明实施例提供的一种监测母线电容的实际容量的方法，如图2所示，包括：

S201、在变流器的使用过程中，获取所述变流器的正负直流母线上的电压差通过第一放电回路进行放电时，从第一电压降到第二电压的实际放电时间；其中，所述第一放电回路由第一电阻和连接在所述正负直流母线之间的母线电容构成；

S202、根据获取到的从第一电压降到第二电压的实际放电时间、第一电压、第二电压和所述第一电阻的阻值，确定所述母线电容的实际容量；

S203、确定所述母线电容的初始容量与所述母线电容的实际容量之差大于最大可损失限度，发出第一告警信息。

以图1所示的风能变流器的软起充电回路为例，当需要检测母线电容C的实际容量时，主接触器KM1和软启动接触器KM2均断开，母线电容C与放电电阻R2构成第一放电回路，或者，也可以将放电电阻R2与图1所示的电路断开，采用一个阻值为R3的标准电阻连接在风能变流器的正负直流母线之间，从而与母线电容C构成第一放电回路，此时，风能变流器的正负直流母线上的电压差会从第一电压U1逐渐降低到第二电压U2，风能变流器的正负直流母线上的电压差从第一电压U1降低到第二电压U2的时长为t1，其中，时长t1、第一电压U1、第二电压U2之间的关系如下式所示：

$U2=U1*e^{-\frac{t1}{\mathrm{\τ}1}}$ 式1

其中，τ1＝R_d1*C_r，R_d1为第一放电回路中的第一电阻的阻值，以图1所示的风能变流器的软起充电回路为例，当母线电容C与放电电阻R2构成第一放电回路时，R_d1是放电电阻R2的阻值，当母线电容C与一个阻值为R3的标准电阻构成第一放电回路时，R_d1＝R3，C_r为母线电容C的实际容量。

由式1可以得到母线电容C的实际容值的表达式，即：

$C_r=\frac{t1}{R_{d1}*\ln \frac{U1}{U2}}$ 式2

由式2可以计算出母线电容C的实际容量C_r。

在计算出母线电容C的实际容量C_r之后，判断母线电容C的初始容量C_i与母线电容C的实际容量C_r之差是否大于最大可损失限度，例如，最大可损失限度为母线电容C的初始容量C_i的3％时，那么在C_i-C_r>3％C_i时，发出第一告警信息，以提示需要对母线电容C进行维护(如，采用新的电容替换现有的母线电容)；在C_i-C_r≤3％C_i时，母线电容C还不需要维护，不会发出第一告警信息。

对母线电容的实际容量的测试，可以周期性测试，也可以不定时测试。

进一步地，母线电容的初始容量的测试可以采用图3所示的方法。如图3所示，该方法包括：

S301、在所述变流器装配完成之后，老化之前，或者在所述变流器中的母线电容维护完成后，获取所述变流器的正负直流母线上的电压差通过第二放电回路进行放电时，从第三电压降到第四电压的实际放电时间；其中，所述第二放电回路由第二电阻和连接在所述正负直流母线之间的母线电容构成；

S302、根据获取到的从第三电压降到第四电压的实际放电时间、第三电压、第四电压和所述第二电阻的阻值，确定所述母线电容的标准容量；

S303、在确定的所述母线电容的标准容量与所述母线电容的标称容量之差在所述母线电容的容值误差范围内时，将确定的所述母线电容的标准容量作为所述母线电容的初始容量。

进一步地，如图3所示，本发明实施例提供的确定母线电容的初始容量的方法，还包括：

S304、在确定的所述母线电容的标准容量与所述母线电容的标称容量之差在所述母线电容的容值误差范围外时，发出第二告警信息。

以图1所示的风能变流器的软起充电回路为例，在风能变流器装配完成之后，老化之前，或者在风能变流器中的母线电容完成维护之后，首先给风能变流器中的母线电容C充电，在充电一段时间后，主接触器KM1和软启动接触器KM2均断开，母线电容C与放电电阻R2构成第二放电回路，或者，也可以将放电电阻R2与图1所示的电路断开，采用一个阻值为R4的标准电阻连接在风能变流器的正负直流母线之间，从而与母线电容C构成第二放电回路，此时，风能变流器的正负直流母线上的电压差会从第三电压U3逐渐降低到第四电压U4，风能变流器的正负直流母线上的电压差从第三电压U3降低到第四电压U4的时长为t2，其中，时长t2、第三电压U3、第四电压U4之间的关系如下式所示：

$U4=U3*e^{-\frac{t2}{\mathrm{\τ}2}}$ 式3

其中，τ2＝R_d2*C_s，R_d2为第二放电回路中的第二电阻的阻值，以图1所示的风能变流器的软起充电回路为例，当母线电容C与放电电阻R2构成第二放电回路时，R_d2是放电电阻R2的阻值，当母线电容C与一个阻值为R4的标准电阻构成第二放电回路时，R_d2＝R4，C_s为母线电容C的标准容量。

由式3可以得到母线电容C的标准容值C_s的表达式，即：

$C_r=\frac{t2}{R_{d2}*\ln \frac{U2}{U2}}$ 式4

由式4可以计算出母线电容C的标准容量C_s。

在计算出母线电容C的标准容量C_s之后，判断母线电容C的标准容量C_s与母线电容C的标称容量C_n之差是否在母线电容C的容值的误差范围内，例如，母线电容C的容值的误差范围为母线电容C的标称容量C_n的±5％时，那么在5％C_n≥C_s-C_n≥-5％C_n时，将计算出母线电容C的标准容量C_s作为母线电容C的初始容量C_i，而在C_s-C_n≥5％C_n，或者C_s-C_n≤-5％C_n时，发出第二告警信息，以提示需要对母线电容C异常。

母线电容的初始容量只需要在变流器装配完成后，老化之前，或者在变流器中的母线电容维护完成后检测一次即可。

基于同一发明构思，本发明实施例还提供了一种监测母线电容的实际容量的装置，由于该装置所解决问题的原理与前述监测母线电容的实际容量的方法相似，因此该装置的实施可以参见前述方法的实施，重复之处不再赘述。

本发明实施例提供的监测母线电容的实际容量的装置，如图4所示，包括：

获取模块41，用于在变流器的使用过程中，获取所述变流器的正负直流母线上的电压差通过第一放电回路进行放电时，从第一电压降到第二电压的实际放电时间；其中，所述第一放电回路由第一电阻和连接在所述正负直流母线之间的母线电容构成；

确定模块42，用于根据获取到的从第一电压降到第二电压的实际放电时间、第一电压、第二电压和所述第一电阻的阻值，确定所述母线电容的实际容量；

判断模块43，用于确定所述母线电容的初始容量与所述母线电容的实际容量之差大于最大可损失限度，发出第一告警信息。

进一步地，获取模块41还用于，在所述变流器装配完成之后，老化之前，或者在所述变流器中的母线电容维护完成后，获取所述变流器的正负直流母线上的电压差通过第二放电回路进行放电时，从第三电压降到第四电压的实际放电时间；其中，所述第二放电回路由第二电阻和连接在所述正负直流母线之间的母线电容构成；

确定模块42还用于，根据获取到的从第三电压降到第四电压的实际放电时间、第三电压、第四电压和所述第二电阻的阻值，确定所述母线电容的标准容量；

判断模块43还用于，在确定的所述母线电容的标准容量与所述母线电容的标称容量之差在所述母线电容的容值误差范围内时，将确定的所述母线电容的标准容量作为所述母线电容的初始容量。

进一步地，判断模块43还用于，在确定的所述母线电容的标准容量与所述母线电容的标称容量之差在所述母线电容的容值误差范围外时，发出第二告警信息。

可选地，本发明实施例提供的监测母线电容的装置中的第一放电回路中的第一电阻为所述变流器中的放电电阻，或者为标准电阻。

可选地，本发明实施例提供的监测母线电容的装置中的第二放电回路中的第二电阻为所述变流器中的放电电阻，或者为标准电阻。

通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到本发明实施例可以通过硬件实现，也可以借助软件加必要的通用硬件平台的方式来实现。基于这样的理解，本发明实施例的技术方案可以以软件产品的形式体现出来，该软件产品可以存储在一个非易失性存储介质(可以是CD-ROM，U盘，移动硬盘等)中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述的方法。

本领域技术人员可以理解附图只是一个优选实施例的示意图，附图中的模块或流程并不一定是实施本发明所必须的。

本领域技术人员可以理解实施例中的装置中的模块可以按照实施例描述进行分布于实施例的装置中，也可以进行相应变化位于不同于本实施例的一个或多个装置中。上述实施例的模块可以合并为一个模块，也可以进一步拆分成多个子模块。

上述本发明实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (10)

1.一种监测母线电容的实际容量的方法，其特征在于，包括：

在变流器的使用过程中，获取所述变流器的正负直流母线上的电压差通过第一放电回路进行放电时，从第一电压降到第二电压的实际放电时间；其中，所述第一放电回路由第一电阻和连接在所述正负直流母线之间的母线电容构成；

根据获取到的从第一电压降到第二电压的实际放电时间、第一电压、第二电压和所述第一电阻的阻值，确定所述母线电容的实际容量；

确定所述母线电容的初始容量与所述母线电容的实际容量之差大于最大可损失限度，发出第一告警信息。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述母线电容的初始容量采用如下方法确定：

在所述变流器装配完成之后，老化之前，或者在所述变流器中的母线电容维护完成后，获取所述变流器的正负直流母线上的电压差通过第二放电回路进行放电时，从第三电压降到第四电压的实际放电时间；其中，所述第二放电回路由第二电阻和连接在所述正负直流母线之间的母线电容构成；

根据获取到的从第三电压降到第四电压的实际放电时间、第三电压、第四电压和所述第二电阻的阻值，确定所述母线电容的标准容量；

在确定的所述母线电容的标准容量与所述母线电容的标称容量之差在所述母线电容的容值误差范围内时，将确定的所述母线电容的标准容量作为所述母线电容的初始容量。

3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

在确定的所述母线电容的标准容量与所述母线电容的标称容量之差在所述母线电容的容值误差范围外时，发出第二告警信息。

4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一电阻为所述变流器中的放电电阻，或者为标准电阻。

5.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述第二电阻为所述变流器中的放电电阻，或者为标准电阻。

6.一种监测母线电容的实际容量的装置，其特征在于，包括：

获取模块，用于在变流器的使用过程中，获取所述变流器的正负直流母线上的电压差通过第一放电回路进行放电时，从第一电压降到第二电压的实际放电时间；其中，所述第一放电回路由第一电阻和连接在所述正负直流母线之间的母线电容构成；

确定模块，用于根据获取到的从第一电压降到第二电压的实际放电时间、第一电压、第二电压和所述第一电阻的阻值，确定所述母线电容的实际容量；

判断模块，用于确定所述母线电容的初始容量与所述母线电容的实际容量之差大于最大可损失限度，发出第一告警信息。

7.如权利要求6所述的装置，其特征在于，所述获取模块还用于，在所述变流器装配完成之后，老化之前，或者在所述变流器中的母线电容维护完成后，获取所述变流器的正负直流母线上的电压差通过第二放电回路进行放电时，从第三电压降到第四电压的实际放电时间；其中，所述第二放电回路由第二电阻和连接在所述正负直流母线之间的母线电容构成；

所述确定模块还用于，根据获取到的从第三电压降到第四电压的实际放电时间、第三电压、第四电压和所述第二电阻的阻值，确定所述母线电容的标准容量；

所述判断模块还用于，在确定的所述母线电容的标准容量与所述母线电容的标称容量之差在所述母线电容的容值误差范围内时，将确定的所述母线电容的标准容量作为所述母线电容的初始容量。

8.如权利要求7所述的装置，其特征在于，所述判断模块还用于，在确定的所述母线电容的标准容量与所述母线电容的标称容量之差在所述母线电容的容值误差范围外时，发出第二告警信息。

9.如权利要求6所述的装置，其特征在于，所述第一电阻为所述变流器中的放电电阻，或者为标准电阻。

10.如权利要求7所述的装置，其特征在于，所述第二电阻为所述变流器中的放电电阻，或者为标准电阻。