CN106841883A - 高压电力电容器成套装置中电抗器运行状态监测方法 - Google Patents

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Abstract

高压电力电容器成套装置中电抗器运行状态监测方法，属于变电站设备在线监测技术领域。其特征在于：包括参数测量单元以及如下步骤：步骤1001，开始；步骤1002，获得变电站母线电压互感器的电压信号；步骤1003，得到高压联电抗器的运行电压；步骤1004，出线开关柜电流互感器电流信号；步骤1005，得到电抗器的感抗和电抗率；步骤1006，得到电抗器感抗和电抗率的变化率；步骤1007，处于严重状态执行步骤1008否则执行步骤1009；步骤1008，发出跳闸指令；步骤1009，处于异常状态执行步骤1010否则执行步骤1011。步骤1010进行报警；步骤1011，继续运行。对电抗器实现在线监测，避免了现有技术中断电检测时可靠性较差的缺陷，大大提高了电抗器以及高压电力电容器成套装置工作安全性。

Description

高压电力电容器成套装置中电抗器运行状态监测方法
技术领域
高压电力电容器成套装置中电抗器运行状态监测方法，属于变电站设备在线监测技术领域。
背景技术
高压电力电容器成套装置是电力系统应用最传统、最广泛和数量最多的无功补偿设备，我国的无功补偿设备容量近10亿千乏，绝大部分是并联电容器成套装置，在有利于电力系统安全稳定运行，能够改善电能质量，降低电能损耗、增加输配线路及电力变压器的传输容量等方面发挥了很好作用。电容无功补偿设备的可用率成为电力生产管理的一项重要的技术指标。
高压电力电容器成套装置一般单独并联在变电站低压负载母线上，由于其投入与否不直接造成用户停电，因此在现有技术中普遍存在对高压电力电容器成套装置是否安全可靠运行重视程度不够的问题，从设计安装、运行检测、消缺维护等方面诸多管理漏洞，运行实际表明：电力电容器成套装置事故率高居变电站所有设备之首，许多电力电容器成套装置，形同虚设，由于各种原因甚至常年不能投入运行，使其作用未能得到发挥，严重影响了电网经济运行和电压质量。由于电容器两端的电压不能突变，在进线开关柜内的断路器动作将电力电容器投入电网的瞬间，会产生高频率和高幅值的暂态电流，也即涌流。高频率、高幅值的涌流对电容器、断路器触头和电力电容器成套装置的其他设备将会造成损坏。另外，高次谐波通过电容器回路时，由于容抗与频率成反比，谐波会被放大，严重时产生谐振现象，造成电力电容器发热而烧毁。
为了降低装置投入时的合闸涌流，改善电网电压波形，抑制电网高次谐波对电容器的危害，在电力电容器成套装置的并联电容器回路中，需要串入一定电抗百分率的电抗器，电抗器的电抗值或电抗率是标志电力电容器成套装置基本性能和状态的一项重要指标，能够反映电抗器本身制造工艺和原材料的优劣，能够反映其安全运行的状态和水平，但其在运行中也存在不少问题，如绕组绝缘击穿导致匝间短路引起保护跳闸甚至烧毁电抗器。因此对于电抗器的运行状态的监测尤为重要，而现有技术中，对电抗器进行测试时，需要断电测量，有电抗器在断电后未处于工作状态，因此所得到的测量结果可靠性较差，因此大大的增加了故障发生的隐患。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供一种对电抗器实现在线监测，避免了现有技术中断电检测时可靠性较差的缺陷，大大提高了电抗器以及高压电力电容器成套装置工作安全性的高压电力电容器成套装置中电抗器运行状态监测方法。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：该高压电力电容器成套装置中电抗器运行状态监测方法，其特征在于：设置有用于对高压电力电容器成套装置中电抗器的电流参数和电压参数进行测量和处理的参数测量单元，包括如下步骤：
步骤1001，开始进行高压电力电容器成套装置中电抗器运行状态监测方法；
步骤1002，通过参数测量单元获得高压并联电容器成套设备所在变电站母线电压互感器的二次侧电压信号U；
步骤1003，通过参数测量单元计算得到高压并联电容器成套设备中串联电抗器的运行电压U1；
步骤1004，通过参数测量单元得到高压并联电容器成套装置出线开关柜电流互感器二次侧的电流信号I；
步骤1005，通过参数测量单元计算得到电抗器的感抗和电抗率；
步骤1006，将步骤1005中得到的电抗器的感抗和电抗率与电抗器感抗和电抗率的额定值进行比较，计算得到电抗器感抗和电抗率的变化率；
步骤1007，参数测量单元根据严重状态判定规则判断高压并联电容器成套设备是否处于严重状态，如果处于严重状态，执行步骤1008，如果未处于严重状态，执行步骤1009；
步骤1008，参数测量单元向出线开关柜的断路器发出跳闸指令；
步骤1009，参数测量单元根据异常状态判定规则判断高压并联电容器成套设备是否处于异常状态，如果处于异常状态，执行步骤1010，如果未处于异常状态，执行步骤1011；
步骤1010，参数测量单元对电抗器的状态进行报警；
步骤1011，电抗器处于正常工作状态，高压电力电容器成套装置继续运行。
优选的，步骤1007中所述的严重状态判定规则为：电抗器的感抗或电抗率的变化率是否大于10%，如果电抗器的感抗或者电抗率大于10%，则电抗器的工作状态处于严重状态。
优选的，步骤1009中所述的异常状态判定规则为：额定电抗率大于等于4.5%的电抗器的电抗率或感抗的偏差是否介于0~5%之间或额定电抗率小于等于1%的电抗器电抗率或感抗的偏差是否介于0~10%。
优选的，所述的参数测量单元，包括电流采集模块、电压采集模块、信号处理模块、逻辑分析模块以及声光报警模块，电流采集模块和电压采集模块的输出端同时与信号处理模块的输入端相连，信号处理模块的输出端与逻辑分析模块的输入端相连，逻辑分析模块的输出端连接声光报警模块。
优选的，所述的电压采集模块连接设置在高压并联电容器成套设备变电站母线的电压互感器的二次侧。
优选的，所述的电流采集模块连接高压并联电容器成套装置出线开关柜的电流互感器的二次侧。
与现有技术相比，本发明所具有的有益效果是：
本高压电力电容器成套装置中电抗器运行状态监测方法与现有的检测方法相比，电抗器处于正常的工作中，由于常规测量方法需要在电力电容器成套装置停电状态下测量，所加的测量电压一般较低，且电抗器回路无负载电流通过，无发热现象，难以反映电抗器实际运行中的电抗值。而该装置和方法是在电力电容器成套装置在实际运行工况下测量，能够真实反映其运行状态，可在线同时监测三相电抗器的电抗值或电抗率，测量结果可信度和可比较性更高，而且能有发现一些低电压下不能发现的设备缺陷。若电抗值或电抗率超过规程规定值，或者变化率明显增大，立即发出告警信号，或者向其开关柜内的断路器发出跳闸指令，退出装置运行，防止发生电力电容器成套装置的事故发生。
通过设置参数测量单元，在不增加电抗器端电压互感器的情况下，实现对电抗器电抗值或电抗率的实时监测，通过比较其变化情况，能够掌握电抗器的实际绝缘状态、是否存在匝间短路等等，在电抗器出现故障时立即发出警报，提醒运维人员的对电抗器状态进行后续的检查或更换。
附图说明
图1为高压电力电容器成套装置中电抗器运行状态监测方法流程图。
图2为高压电力电容器成套装置中电抗器运行状态监测方法参数测量单元原理方框图。
具体实施方式
图1~2是本发明的最佳实施例，下面结合附图1~2对本发明做进一步说明。
如图1所示，高压电力电容器成套装置中电抗器运行状态监测方法，包括如下步骤：
步骤1001，开始；
开始进行高压电力电容器成套装置中电抗器运行状态监测方法；
步骤1002，测量得到变电站母线的电压信号；
在本高压电力电容器成套装置中电抗器运行状态监测方法中，设置有对高压并联电容器成套设备的运行参数进行测量和处理的参数测量单元。如图2所示，参数测量单元包括：电流采集模块、电压采集模块、信号处理模块、逻辑分析模块以及声光报警模块。电流采集模块和电压采集模块的输出端同时与信号处理模块的输入端相连，信号处理模块的输出端与逻辑分析模块的输入端相连，逻辑分析模块的输出端连接声光报警模块。
电压采集模块连接设置在高压并联电容器成套设备变电站母线的电压互感器的二次侧，电流测量模块连接高压并联电容器成套装置出线开关柜的电流互感器的二次侧，分别用于采集变电站母线电压互感器二次侧的电压信号和高压并联电容器成套装置运行回路中的电流信号。信号处理模块用于将电流采集模块和电压采集模块采集到的参数进行处理并送入逻辑分析模块，逻辑分析模块将电压采集模块和电流采集模块送入的电流信号和电压信号进行进一步运算，如果需要进行报警，则逻辑分析模块驱动声光报警模块进行声光报警。
在本步骤中，通过电压测量模块获得高压并联电容器成套设备所在变电站母线电压互感器的二次侧获取电压信号U。
步骤1003，计算得到串联电抗器的运行电压信号；
逻辑分析模块根据公式：Ul=β·U/（1﹣β）计算得到高压并联电容器成套设备中串联电抗器的运行电压，其中U为步骤1002中得到的高压并联电容器成套设备所在变电站母线电压互感器二次侧的电压信号，β为高压并联电容器成套装置的电抗率。
步骤1004，得到高压并联电容器成套设备的电流信号I；
通过电流采集模块得到高压并联电容器成套装置出线开关柜电流互感器二次侧的电流信号I。
步骤1005，计算得到电抗器的感抗和电抗率；
逻辑分析单元根据公式：Xl=β·Xc=U1/I得到：
电抗器电抗率的计算公式为：β=1-U/I·Xc。
其中：U为步骤1002中得到的高压并联电容器成套设备所在变电站母线电压互感器二次侧的电压信号，I为步骤1004中得到的高压并联电容器成套装置出线开关柜电流互感器二次侧的电流信号，Xc为电力电容器的容抗。
在本高压电力电容器成套装置中电抗器运行状态监测方法中，在对电抗器进行检测时假设电力电容器为正常工作状态，即其容炕值为已知量。
电抗器感抗Xl的计算公式为：Xl=β·U/I·（1﹣β）；
其中：U为步骤1002中得到的高压并联电容器成套设备所在变电站母线电压互感器二次侧的电压信号，I为步骤1004中得到的高压并联电容器成套装置出线开关柜电流互感器二次侧的电流信号。
步骤1006，计算得到电抗器感抗和电抗率的变化率；
逻辑分析单元根据步骤1005中得到的电抗器的感抗和电抗率，与电抗器感抗和电抗率的额定值进行比较，计算得到电抗器感抗和电抗率的变化率。
步骤1007，判断电抗器的工作状态是否处于严重状态；
逻辑分析单元判断电抗器的工作状态是否处于严重状态，其判断依据为：电抗器的感抗或电抗率的变化率是否大于10%，如果电抗器的感抗或者电抗率大于10%，则电抗器的工作状态处于严重状态，执行步骤1008，如果未处于严重状态，执行步骤1009。
步骤1008，发出跳闸指令；
逻辑分析单元判断电抗器处于严重状态，逻辑分析单元向出线开关柜的断路器发出跳闸指令。
步骤1009，判断电抗器的工作状态是否处于异常状态；
逻辑分析单元判断电抗器的工作状态是否处于异常状态，其判断依据为：额定电抗率大于等于4.5%的电抗器的电抗率或感抗的偏差是否介于0~5%之间，额定电抗率小于等于1%的电抗器电抗率或感抗的偏差是否介于0~10%，如果相应参数电抗器的电抗率或感抗的偏差满足相应的条件，则表示电抗器的工作状态处于异常状态，执行步骤1010，如果未处于异常状态，执行步骤1011。
步骤1010，进行声光报警；
逻辑分析单元驱动声光报警模块进行声光报警。
步骤1011，继续运行；
电抗器处于正常工作状态，逻辑分析单元不执行其他操作，高压电力电容器成套装置继续运行。
工作过程及工作原理如下：
在利用高压电力电容器成套装置中电抗器运行状态监测方法对电抗器的工作状态进行监测时，首先通过参数测量单元中的电压采集模块获得高压并联电容器成套设备所在变电站母线电压互感器的二次侧获取电压信号U，同时通过电流采集模块得到高压并联电容器成套装置出线开关柜电流互感器二次侧的电流信号I，参数测量单元中的信号处理模块将电流采集模块和电压采集模块采集到的参数进行处理并送入逻辑分析模块，由逻辑分析模块将电压采集模块和电流采集模块送入的电流信号和电压信号进行进一步运算。
逻辑分析模块首先计算得到高压并联电容器成套设备中串联电抗器的运行电压，然后结合高压并联电容器成套设备的电流信号I计算得到电抗器的感抗和电抗率。逻辑分析模块根据电抗器的额定感抗和电抗率进一步计算得到电抗器感抗和电抗率的变化率，并根据电抗器感抗和电抗率的变化率判断电抗器处于何种工作状态，如果电抗器的感抗或者电抗率大于10%，则电抗器的工作状态处于严重状态，逻辑分析单元向出线开关柜的断路器发出跳闸指令。额定电抗率大于等于4.5%的电抗器的电抗率或感抗的偏差是否介于0~5%之间，额定电抗率小于等于1%的电抗器电抗率或感抗的偏差是否介于0~10%，如果相应参数电抗器的电抗率或感抗的偏差满足相应的条件，则表示电抗器的工作状态处于异常状态，此时逻辑分析单元驱动声光报警模块进行声光报警。当电抗器未处于异常或严重状态时，则表示电抗器处于正常工作状态，逻辑分析单元不执行其他操作，高压电力电容器成套装置继续运行。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非是对本发明作其它形式的限制，任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更或改型为等同变化的等效实施例。但是凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与改型，仍属于本发明技术方案的保护范围。

Claims (6)

1.高压电力电容器成套装置中电抗器运行状态监测方法，其特征在于：设置有用于对高压电力电容器成套装置中电抗器的电流参数和电压参数进行测量和处理的参数测量单元，包括如下步骤：
步骤1001，开始进行高压电力电容器成套装置中电抗器运行状态监测方法；
步骤1002，通过参数测量单元获得高压并联电容器成套设备所在变电站母线电压互感器的二次侧电压信号U；
步骤1003，通过参数测量单元计算得到高压并联电容器成套设备中串联电抗器的运行电压U1；
步骤1004，通过参数测量单元得到高压并联电容器成套装置出线开关柜电流互感器二次侧的电流信号I；
步骤1005，通过参数测量单元计算得到电抗器的感抗和电抗率；
步骤1006，将步骤1005中得到的电抗器的感抗和电抗率与电抗器感抗和电抗率的额定值进行比较，计算得到电抗器感抗和电抗率的变化率；
步骤1007，参数测量单元根据严重状态判定规则判断高压并联电容器成套设备是否处于严重状态，如果处于严重状态，执行步骤1008，如果未处于严重状态，执行步骤1009；
步骤1008，参数测量单元向出线开关柜的断路器发出跳闸指令；
步骤1009，参数测量单元根据异常状态判定规则判断高压并联电容器成套设备是否处于异常状态，如果处于异常状态，执行步骤1010，如果未处于异常状态，执行步骤1011；
步骤1010，参数测量单元对电抗器的状态进行报警；
步骤1011，电抗器处于正常工作状态，高压电力电容器成套装置继续运行。
2.根据权利要求1所述的高压电力电容器成套装置中电抗器运行状态监测方法，其特征在于：步骤1007中所述的严重状态判定规则为：电抗器的感抗或电抗率的变化率是否大于10%，如果电抗器的感抗或者电抗率大于10%，则电抗器的工作状态处于严重状态。
3.根据权利要求1所述的高压电力电容器成套装置中电抗器运行状态监测方法，其特征在于：步骤1009中所述的异常状态判定规则为：额定电抗率大于等于4.5%的电抗器的电抗率或感抗的偏差是否介于0~5%之间或额定电抗率小于等于1%的电抗器电抗率或感抗的偏差是否介于0~10%。
4.根据权利要求1所述的高压电力电容器成套装置中电抗器运行状态监测方法，其特征在于：所述的参数测量单元，包括电流采集模块、电压采集模块、信号处理模块、逻辑分析模块以及声光报警模块，电流采集模块和电压采集模块的输出端同时与信号处理模块的输入端相连，信号处理模块的输出端与逻辑分析模块的输入端相连，逻辑分析模块的输出端连接声光报警模块。
5.根据权利要求4所述的高压电力电容器成套装置中电抗器运行状态监测方法，其特征在于：所述的电压采集模块连接设置在高压并联电容器成套设备变电站母线的电压互感器的二次侧。
6.根据权利要求4所述的高压电力电容器成套装置中电抗器运行状态监测方法，其特征在于：所述的电流采集模块连接高压并联电容器成套装置出线开关柜的电流互感器的二次侧。
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