CN109212366A - 一种并联电容器组在线监测与早期故障预警系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种并联电容器组在线监测与早期故障预警系统，包括状态传感器组、信号汇集箱、站内监测主机和远程监控平台，其中，状态传感器组采集电容器的电压、电流和温度；信号汇集箱将采集的数据进行A/D转换和传输给站内监测主机；站内监测主机对信号汇集箱传输的数值进行分析并且显示抗干扰后该数值，而后将分析后的数值发送至远程监控平台；远程监控平台存储站内监测主机发送的数据。各模块协调工作，能够有效快速的对并联电容器进行实时检测，并及时发现早期故障，另外，通过增加监控终端，能够及时将报警信息发送至维修人员，从而提前采取应对措施，减少对用户供电质量的影响，并大大提高了故障处理效率。
Description
技术领域
本发明涉及在线监测领域，特别涉及一种并联电容器组在线监测与早期故障预警系统。
背景技术
并联电容器成套装置广泛应用于电力系统的无功功率补偿，一般安装在变电站内采用集中补偿。随着电网规模的日益扩大和负荷需求的不断增加，系统对其电压及无功的调节越来越频繁，并联电容器成套装置的安全运行对于整个电力系统的无功功率平衡、供电电压稳定起着非常重要的作用。
并联电容器成套装置包括并联电容器组、串联电抗器、放电线圈、避雷器、隔离开关、接地刀闸等电气设备，采用硬质铜排相互连接，经高压电缆接入主电网。其中，并联电容器组通常采用框架式结构，每相由多台电容器单元并联组成，每台电容器单元内部包含若干个电容元件。通常情况下，每台电容器单元及其内部每个元件承担的电压、电流是均衡的，当某台电容器单元某个电容元件因质量不佳、绝缘老化、不良工况等原因发生故障后，其余正常元件及正常电容器单元承担的电压、电流将高于原值，从而使正常元件及电容器单元更易发生故障，进而造成连锁反应，当故障持续发展并严重到一定程度时，整组电容器将在运维检修人员没有预知的情况下被强制切除，引发无功失衡及电压波动，影响电网供电质量，对诸如精密制造、化纤加弹等供电质量敏感客户的正常生产造成不利影响。
此外，当电容器单元内部故障累计到一定程度后，其外在表现形式往往趋于猛烈，甚至发生爆炸、起火等严重事故，其他正常电容器单元可能会因受冲击而损坏，从而扩大了事故的范围，增加了抢修耗时及修理费用。
因此，通过对并联电容器组进行在线监测，在故障早期阶段(电容器单元内部少量元件故障，但严重程度尚不足以引发整组设备被强制切除)，及时识别并发出预警，有利于技术人员开展计划性检修，一方面能够提前采取预防措施(如改变电网运行方式、接入备用电容器组、敏感客户电压波动预警等)，减少对用户供电质量和安全生产的影响，另一方面能够将电容器组故障程度控制在较小范围内，防止事故扩大化，从而降低更新改造的费用。
发明内容
针对以上现有技术存在的缺陷，本发明的主要目的在于克服现有技术的不足之处，公开了一种并联电容器组在线监测与早期故障预警系统，包括状态传感器组、信号汇集箱、站内监测主机和远程监控平台，其中，
所述状态传感器组采集电容器的电压、电流和温度；
所述信号汇集箱将采集的数据进行A/D转换和抗干扰后传输给所述站内监测主机；
所述站内监测主机对所述信号汇集箱传输的数值进行分析并且显示该数值，而后将分析后的数值发送至远程监控平台；
所述远程监控平台存储所述站内监测主机发送的数据。
进一步地，所述状态传感器组包括电流互感器、电压互感器和温度传感器。
进一步地于，所述信号汇集箱包括数据采集单元、控制单元和通信模块，所述控制单元控制所述数据采集单元对所述状态传感器组采集的数据进行A/D转换，并内置硬件电路初步滤除干扰信号，以及控制所述通信模块将转换后的数值发送给所述站内监测主机。
进一步地，所述站内监测主机包括控制器、触摸屏、谐波分析仪和通信模块，所述控制器分别与所述触摸屏、所述谐波分析仪和通信模块进行信号互联，所述谐波分析仪实时分析所采集电压、电流信号的各次谐波含量并传送至控制器，所述触摸屏显示和输入指令，所述控制器对接收的数据进行二次数字滤波，计算反映并联电容器组运行情况的有关状态参量，并对照预警判据输出故障判别结果，所述通信模块将分析后的数据传送至所述远程监控平台进行储存。
进一步地，还包括监控终端，用于远程读取所述远程监控平台的数据以及接受所述远程控制平台发送的报警信息。
进一步地，所述监控终端包括电脑、手机、平板电脑。
进一步地，所述通信模块为有线网卡、无线网卡、移动通信模块中的一种或者多种组合。
进一步地，所述控制器为MCU控制器。
本发明取得的有益效果：
各模块协调工作，能够有效快速的对并联电容器组的运行状态进行实时检测，能够及时发现并联电容器早期故障，另外，通过增加监控终端，能够及时将报警信息发送至运维检修人员，从而主动安排检修计划，并通过提前采取预防措施(如改变电网运行方式、接入备用电容器组、敏感客户电压波动预警等)，减少对用户供电质量和安全生产的影响，并且借助该系统提供的故障定位信息，大大提高了检修人员的故障处理效率。
附图说明
图1为本发明一种并联电容器组在线监测与早期故障预警系统的示意图；
图2为信号汇集箱的示意图；
图3为站内监测主机的示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，下面结合附图及实施例对本发明作进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
本发明的一种并联电容器组在线监测与早期故障预警系统，如图1-3所示，包括状态传感器组、信号汇集箱、站内监测主机和远程监控平台，其中，
状态传感器组采集电容器的电压、电流和温度；
信号汇集箱将采集的数据进行A/D转换和抗干扰后传输给站内监测主机；
站内监测主机对信号汇集箱传输的数值进行分析并且显示该数值，而后将分析后的数值发送至远程监控平台；
远程监控平台存储站内监测主机发送的数据。
状态传感器组包括电流互感器、电压互感器和温度传感器。电流互感器安装在电容器的根部，通过其二次绕组测出流过该电容器的电流。电压互感器与电容器并联安装，测量电容器的电压值，温度传感器安装在硬排搭接头、软导线连接点、熔断器熔丝绑扎点等易发热部位，实时监测设备温度。
信号汇集箱包括数据采集单元、控制单元和通信模块，控制单元控制数据采集单元对状态传感器组采集的数据进行A/D转换及抗干扰处理，以及控制通信模块将转换后的数值发送给站内监测主机；控制单元协调各单元工作，保证数据的有效性。
站内监测主机包括控制器、触摸屏、谐波分析仪和通信模块，控制器为MCU控制器，例如STM32F103C8T6；控制器分别与触摸屏、谐波分析仪和通信模块进行信号互联，谐波分析仪实时分析所采集电压、电流信号的各次谐波含量并传送至控制器，触摸屏显示和输入指令，例如可以通过触摸屏完成所监测并联电容器组间隔的初始化及查询自定义时间段内的报警信息及监测量变化曲线等；控制器对接收的数据进行二次数字滤波，计算反映并联电容器组运行情况的有关状态参量，并对照预警判据输出故障判别结果；通信模块将分析后的数据传送至远程监控平台进行储存。
为了使处突工人能够实时查询监测数据以及及时接受报警信息，还包括监控终端，用于远程读取远程监控平台的数据以及接受远程控制平台发送的报警信息。监控终端包括电脑、手机、平板电脑。例如电脑置于班组监控驻地，足不出户即可远程查看各变电站并联电容器组的完整运行数据，并提供查询及导出功能；手机终端由运维检修人员随身携带，可第一时间接收并联电容器组故障短信提醒，并借助手机APP浏览部分关键指标。
通信模块为有线网卡、无线网卡、移动通信模块中的一种或者多种组合。多元化通信方式，能够保证通信的稳定性。
本发明在使用时，通过触摸屏对各参数整定值进行设定，完成后，通过状态传感器组对并联电容器组进行检测，通过采集单元对测量数据进行A/D转换及抗干扰处理，而后控制器将处理后的数据通过通信模块发送给站内监测主机；该数据通过谐波分析仪滤波后通过控制器与整定值进行对比，并且给出判断结构，通过通信模块将数据发送至远程监控平台进行存储，并且将报警信息发送至监控终端，监控终端通过访问远程监控平台，读取监测数据，查询后，奔赴问题点进行维修。
本发明取得的有益效果：
各模块协调工作，能够有效快速的对并联电容器组的运行状态进行实时检测，并及时发现并联电容器早期故障，另外，通过增加监控终端，能够及时将报警信息发送至运维检修人员，从而主动安排检修计划，并通过提前采取预防措施(如改变电网运行方式、接入备用电容器组、敏感客户电压波动预警等)，减少对用户供电质量和安全生产的影响，并且借助该系统提供的故障定位信息，大大提高了检修人员的故障处理效率。
以上仅为本发明的较佳实施例，并非用来限定本发明的实施范围；如果不脱离本发明的精神和范围，对本发明进行修改或者等同替换，均应涵盖在本发明权利要求的保护范围当中。
Claims (8)
1.一种并联电容器组在线监测与早期故障预警系统，其特征在于，包括状态传感器组、信号汇集箱、站内监测主机和远程监控平台，其中，
所述状态传感器组采集电容器的电压、电流和温度；
所述信号汇集箱将采集的数据进行A/D转换和抗干扰后传输给所述站内监测主机；
所述站内监测主机对所述信号汇集箱传输的数值进行分析并且显示该数值，而后将分析后的数值发送至远程监控平台；
所述远程监控平台存储所述站内监测主机发送的数据。
2.根据权利要求1所述的一种并联电容器组在线监测与早期故障预警系统，其特征在于，所述状态传感器组包括电流互感器、电压互感器和温度传感器。
3.根据权利要求1所述的一种并联电容器组在线监测与早期故障预警系统，其特征在于，所述信号汇集箱包括数据采集单元、控制单元和通信模块，所述控制单元控制所述数据采集单元对所述状态传感器组采集的数据进行A/D转换，并内置硬件电路初步滤除干扰信号，以及控制所述通信模块将转换后的数值发送给所述站内监测主机。
4.根据权利要求1所述的一种并联电容器组在线监测与早期故障预警系统，其特征在于，所述站内监测主机包括控制器、触摸屏、谐波分析仪和通信模块，所述控制器分别与所述触摸屏、所述谐波分析仪和通信模块进行信号互联，所述谐波分析仪实时分析所采集电压、电流信号的各次谐波含量并传送至控制器，所述触摸屏显示和输入指令，所述控制器对接收的数据进行二次数字滤波，计算反映并联电容器组运行情况的有关状态参量，并对照预警判据输出故障判别结果，所述通信模块将分析后的数据传送至所述远程监控平台进行储存。
5.根据权利要求1所述的一种并联电容器组在线监测与早期故障预警系统，其特征在于，还包括监控终端，用于远程读取所述远程监控平台的数据以及接受所述远程控制平台发送的报警信息。
6.根据权利要求5所述的一种并联电容器组在线监测与早期故障预警系统，其特征在于，所述监控终端包括电脑、手机、平板电脑。
7.根据权利要求3-4任一所述的一种并联电容器组在线监测与早期故障预警系统，其特征在于，所述通信模块为有线网卡、无线网卡、移动通信模块中的一种或者多种组合。
8.根据权利要求4所述的一种并联电容器组在线监测与早期故障预警系统，其特征在于，所述控制器为MCU控制器。
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