CN109375032A - 一种高功率大容量电容器的管理系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种高功率大容量电容器的管理系统，涉及一种储能元件，解决了电力电容器使用中使用者无法第一时间得知电力电容器的使用时限已到的问题，其技术方案要点是：包括：数据单元；输入单元：电力电容器额定使用寿命数据库：存储有相应编号电力电容器所对应的额定使用寿命；电力电容器剩余使用寿命提醒时间数据库：存储有相应编号电力电容器所对应的剩余使用寿命提醒时间；中央处理器；计时触发单元：受控于中央处理器开启对应编号电力电容器使用寿命的倒计时；指示单元；本发明一种高功率大容量电容器的管理系统，一旦到达电力电容器使用时限将第一时间指示，便于使用者及时更换电力电容器。
Description
技术领域
本发明涉及一种储能元件，特别涉及一种高功率大容量电容器的管理系统。
背景技术
电力电容器，用于电力系统和电工设备的电容器。任意两块金属导体，中间用绝缘介质隔开，即构成一个电容器。电容器电容的大小，由其几何尺寸和两极板间绝缘介质的特性来决定。当电容器在交流电压下使用时，常以其无功功率表示电容器的容量，单位为乏或千乏。
电力电容器的实际使用寿命一直是广大用户和制造厂家共同关心的。电力电容器的制造厂家是按照所生产的电容器能在国家标准和相关技术条件规定的使用条件下90％的产品能可靠地运行20～30年的要求进行设计、生产的。但实际情况是，同样的电容器由于实际的使用条件不同，其实际的使用寿命相差悬殊。但在电力电容器的使用过程中，使用者往往无法第一时间得知电力电容器的使用时限已到，进而无法第一时间更换电力设备中电力电容器，以此导致整个电力设备工作异常的问题，还有改进的空间。
发明内容
本发明的目的是提供一种高功率大容量电容器的管理系统，一旦到达电力电容器的使用时限将第一时间进行指示，便于使用者及时更换电力电容器。
本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：
一种高功率大容量电容器的管理系统，包括：
数据单元，记录有相应材料电力电容器所对应的编号；
输入单元：供使用者输入当前电力设备所选用的相应材料电力电容器的编号；
电力电容器额定使用寿命数据库：存储有相应编号电力电容器所对应的额定使用寿命；
电力电容器剩余使用寿命提醒时间数据库：存储有相应编号电力电容器所对应的剩余使用寿命提醒时间；
中央处理器：耦接于输入单元以接收当前电力设备所选用的相应材料电力电容器的编号；
计时触发单元：受控于中央处理器开启对应编号电力电容器使用寿命的倒计时；
指示单元：受控于计时触发单元并对相应编号电力电容器的使用寿命进行指示；
若中央处理器接收到当前电力设备所选用的相应材料电力电容器的编号，则中央处理器以接收到的编号为查询对象于电力电容器额定使用寿命数据库和电力电容器剩余使用寿命提醒时间数据库中调取与之匹配的电力电容器额定使用寿命和电力电容器剩余使用寿命提醒时间且将其导入于计时触发单元并启动计时触发单元开启倒计时；
一旦相应电力电容器使用寿命小于该电力电容器使用寿命提醒时间，则指示单元进行指示提醒；一旦相应电力电容器使用寿命到达该电力电容器的使用时限，则指示单元进行告警。
采用上述方案，计时触发单元和指示单元的配合，一旦到达电力电容器的使用时限将第一时间进行指示，便于使用者及时更换电力设备中的电力电容器；
铝金属化膜的电力电容器很容易局部放电，在使用过程中易造成容量衰减，锌金属化膜的电力电容器氧化速度相对快，银锌铝基膜上镀有微型保险丝层，具有稳定性好、耐受大电流能力好，因此不同材料电力电容器在出厂时标定的额定使用寿命有所差异，电力电容器额定使用寿命数据库的设置，便于使用者根据当前所接入的电力电容器的材质调到与该材料相匹配的使用寿命倒计时，其一使得不同材料的电力电容器使用寿命的计时更加准确，其二尽可能最大化、合理的使用电力电容器；
电力电容器剩余使用寿命提醒时间数据库的设置，一旦到达相应材料电力电容器使用寿命的提醒时间，指示单元第一时间进行指示提醒，适当引起使用者的注意，便于使用者及时做好更换电力电容器的准备。
作为优选，还包括：
电力电容器实际使用寿命计算单元，根据当前电力电容器的具体使用环境调整该电力电容器的实际使用寿命；
电力电容器实际使用寿命计算单元包括：
电压检测部，实时对当前电力电容器的实际输入电压进行检测并记录电力电容器在电网中的实际工作电压；
电压比较部，实时接收实际工作电压并将其与内置的额定电压进行比较；
计算部，内部设置有计算函数：
，电力电容器的额定使用寿命；
,电力电容器的实际工作电压；
，电力电容器的额定电压；
，实际工作电压对电力电容器使用寿命的影响系数，且为固定值；
，电力电容器的实际使用寿命；
一旦实际工作电压大于额定电压，则计算部根据当前的实际工作电压计算出电力电容器的实际使用寿命，并将实际使用寿命导入至中央处理器，以便于中央处理器将实际使用寿命导入于计时触发单元。
采用上述方案，在电力电容器的使用中，除了材料不同使用寿命的长短不同外，相同材料的电力电容器所接入的实际工作电压同样一定程度的影响电力电容器的使用寿命；电力电容器在高于其额定电压的电压下连续运行，电力电容器的实际使用寿命也将缩短、可靠性也将因老化而下降；
的设置，将电力电容器的实际使用寿命与实际工作电压的关系连接起来，根据具体的实际工作电压计算出该实际工作电压下的实际使用寿命并将实际使用寿命作为该电力电容器的使用时限，能进一步及时更换电力电容器。
作为优选，所述电力电容器实际使用寿命计算单元还包括：
电压计时部，受控于电压比较部；
一旦实际工作电压大于额定电压，则计时部开启计时且计时时长记为，一旦实际工作电压小于额定电压则停止本次计时；下次出现实际工作电压大于额定电压则计时部重新开启计时；
当计时时长大于响应阈值时，则计算部根据当前的实际工作电压计算出电力电容器的实际使用寿命，并将实际使用寿命导入至中央处理器，以便于中央处理器将实际使用寿命导入于计时触发单元。
采用上述方案，电压计时部的设置，一旦接入电力电容器的实际工作电压大于额定电压，电压计时装置开启计时，当实际工作电压大于额定电压的持续时间大于响应阈值时则才启动计算部，避免了电力电容器工作过程中工作电压瞬时增大或者短时间增大（比如3s或者5s）而启动计算部以造成计算部反复启动工作的现象，延长管理系统的使用寿命。
作为优选，所述电力电容器实际使用寿命计算单元还包括：
电压再判断部，内部设置设置有电压再判断函数：，其中；
当计时时长大于响应阈值时，启动电压再判断部获取当前的实际工作电压进行判断，若实际工作电压满足电压再判断函数，则直接启动指示单元进行告警；
若实际工作电压不满足电压再判断函数，则计算部根据当前的实际工作电压计算出电力电容器的实际使用寿命，并将实际使用寿命导入至中央处理器，以便于中央处理器将实际使用寿命导入于计时触发单元。
采用上述方案，在电力电容器工作过程中实际工作电压长时间超过时，电力电容器很快发热易导致击穿，因此电压再判断部的设置，一旦实际工作电压长时间超过时，电力电容器实际使用寿命计算单元则直接启动指示单元进行告警，第一时间提醒使用者采取措施以避免电力电容器在高压下发生击穿的情况。
作为优选，所述电力电容器实际使用寿命计算单元还包括：
电力电容器切换部：用于将电力电容器退出运行；
当电力电容器实际使用寿命计算单元启动指示单元进行告警后，若电压再判断部在后仍检测到电力电容器的实际工作电压满足电压再判断函数，则启动电力电容器切换部直接将当前电力电容器退出运行。
采用上述方案，当实际工作电压长时间超过，指示单元进行告警，但存在告警期间使用者长时间未接收到告警信号或者使用者所采取措施后电力电容器仍接入高压电路中，电力电容器切换部的设置，在后仍检测到电力电容器的实际工作电压超过，直接将当前电力电容器退出运行，以降低电力电容器击穿的概率，对接入电力设备中的电力电容器起到保护作用。
作为优选，电力电容器实际使用寿命计算单元还包括：
工作环境温度检测部：等间隔时间段检测当前电力电容器的工作环境温度并对其工作环境温度进行记录；
环境温度判断部；设第一温度函数:；
第一温度判断函数：；
第二温度函数：；
第一温度判断函数：；其中，且两者均大于10，；
若等间隔时间段检测当前电力电容器的工作环境温度满足第一温度判断函数或者第二温度判断函数，则直接启动指示单元进行告警；
若等间隔时间段检测当前电力电容器的工作环境温度同时满足第一温度判断函数和第二温度判断函数，则启动电力电容器切换部直接将当前电力电容器退出运行。
采用上述方案，除了电力电容器自身材质以及实际工作电压对电力电容器的实际使用寿命存在影响外，电力电容器工作环境的温度对接入电力设备的电力电容器实际使用寿命同样产生影响，第一温度函数、第二温度函数和第一温度判断函数、第二温度判断函数的设置，当前电力电容器的工作环境温度同时满足第一温度判断函数和第二温度判断函数，则启动电力电容器切换部直接将当前电力电容器退出运行；
其次两个温度函数和两个温度判断函数的设置，对不同环境温度程度均设置有参考影响，充分考虑不同程度温度对电力电容器的影响；
第一温度函数和第二温度函数中实现对不同环境温度程度不同时间长短下对应时间的温度均值，以合理设置不同环境温度程度对电力电容器使用寿命的影响。
作为优选，电力电容器实际使用寿命计算单元还包括：
温度初判断部，将和缩小2倍，若等间隔时间段检测当前电力电容器的工作环境温度满足第一温度判断函数或者第二温度判断函数，直接启动指示单元进行告警。
采用上述方案，对第一温度函数和第二温度函数中和缩小2倍，也即对不同环境温度程度下所求得平均值的时间进行缩短，在短时间内若当前电力电容器的工作环境温度满足第一温度判断函数或者第二温度判断函数，则直接启动指示单元进行告警，便于使用者采取措施，相较于对第一温度函数和第二温度函数中和时间段的环境温度计算而言具有一定的提前预算。
作为优选，所述指示提醒为视觉和听觉相结合的方式；
所述告警为远程短信告警。
采用上述方案，指示提醒采用视觉和听觉相结合的方式使得指示提醒无死区，易于引起使用者的注意力，以确保指示提醒对使用者指示提醒到位；
短信告警的方式，不用考虑使用者距离电力电容器工作场地的距离，一旦告警开始，无论使用者何时何地均可收到告警的信息。
综上所述，本发明具有以下有益效果：
1、计时触发单元和指示单元的配合，一旦到达电力电容器的使用时限将第一时间进行指示，便于使用者及时更换电力设备中的电力电容器；
2、不同材料电力电容器在出厂时标定的额定使用寿命有所差异，电力电容器额定使用寿命数据库的设置，便于使用者根据当前所接入的电力电容器的材质调到与该材料相匹配的使用寿命倒计时，其一使得不同材料的电力电容器使用寿命的计时更加准确，其二尽可能最大化、合理的使用电力电容器；
3、电力电容器剩余使用寿命提醒时间数据库的设置，一旦到达相应材料电力电容器使用寿命的提醒时间，指示单元第一时间进行指示提醒，适当引起使用者的注意，便于使用者及时做好更换电力电容器的准备。
附图说明
图1为高功率大容量电容器管理系统的流程框图；
图2为电容器管理系统中电力电容器实际使用寿命计算单元的流程框图；
图3为电容器管理系统中电力电容器实际使用寿命计算单元的判断流程图。
具体实施方式
以下结合附图1-3对本发明作进一步详细说明。
如图1所示，本实施例公开的一种高功率大容量电容器的管理系统，包括数据单元、输入单元、电力电容器额定使用寿命数据库、电力电容器剩余使用寿命提醒时间数据库、中央处理器、计时触发单元、指示单元。
数据单元，记录有相应材料电力电容器所对应的编号，在本实施中列举三种不同材料制成的电力电容器；其中定义，铝金属化膜材料的电力电容器所对应的编号为A，锌金属化膜材料的电力电容器所对应的编号为B，银锌铝基膜材料的电力电容器所对应的编号为C。输入单元：供使用者输入当前电力设备所选用的相应材料电力电容器的编号，在本实施例中输入单元可以为手机，使用者在了解相应电力设备所接入电力电容器的制作材料后根据数据单元获取对应材料所对应的电力电容器的编号，然后将编号通过手机输入至管理系统中。
电力电容器额定使用寿命数据库：存储有相应编号电力电容器所对应的额定使用寿命；其中定义，编号为A的电力电容器所对应的额定使用寿命为8年，编号为B的电力电容器所对应的额定使用寿命为8.5年，编号为C的电力电容器所对应的额定使用寿命为9年。电力电容器剩余使用寿命提醒时间数据库：存储有相应编号电力电容器所对应的剩余使用寿命提醒时间；其中定义编号为A的电力电容器的剩余使用寿命提醒时间为7.8年，编号为B的电力电容器的剩余使用寿命提醒时间8.3年，编号为C的电力电容器的剩余使用寿命提醒时间8.8年，对应材料电力电容器的剩余使用寿命提醒时间的设置，便于使用者做好更换电力设备中电力电容器的准备。
中央处理器：耦接于输入单元以接收当前电力设备所选用的相应材料电力电容器的编号。计时触发单元：受控于中央处理器开启对应编号电力电容器使用寿命的倒计时。指示单元：受控于计时触发单元并对相应编号电力电容器的使用寿命进行指示；其中指示提醒为视觉和听觉相结合的方式，安装于电力电容器所接入的电力设备上的发光二极管和扬声器同时工作对使用者进行指示提醒；告警为远程短信告警，指示单元内部预先设置有对应使用者的对应联系手机号码。
当中央处理器接收到当前电力设备所选用的相应材料电力电容器的编号，则中央处理器以接收到的编号为查询对象于电力电容器额定使用寿命数据库和电力电容器剩余使用寿命提醒时间数据库中调取与之匹配的电力电容器额定使用寿命和电力电容器剩余使用寿命提醒时间且将其导入于计时触发单元并启动计时触发单元开启倒计时。
一旦相应电力电容器剩余的使用寿命小于该电力电容器使用寿命提醒时间，则发光二极管和扬声器同时工作进行指示提醒；一旦相应电力电容器使用寿命到达该电力电容器的使用时限，则对使用者进行短信告警。
如图1、图2所示，高功率大容量电容器的管理系统还包括根据当前电力电容器的具体使用环境调整该电力电容器的实际使用寿命的电力电容器实际使用寿命计算单元。电力电容器实际使用寿命计算单元包括实时对当前电力电容器的实际输入电压进行检测并记录电力电容器在电网中的实际工作电压的电压检测部、实时接收实际工作电压并将其与内置的额定电压进行比较的电压比较部、内部设置有计算函数的计算部。
其中计算函数为
，电力电容器的额定使用寿命；
,电力电容器的实际工作电压；
，电力电容器的额定电压；
，实际工作电压对电力电容器使用寿命的影响系数，且为固定值，在本实施例中考虑到电力电容器的3种制作材料，取9；
，电力电容器的实际使用寿命；
电力电容器实际使用寿命计算单元还包括受控于电压比较部的电压计时部。
一旦实际工作电压大于额定电压，则计时部开启计时且计时时长记为，一旦实际工作电压小于额定电压则停止本次计时；下次出现实际工作电压大于额定电压则计时部重新开启计时；
当计时时长大于响应阈值时，则计算部根据当前的实际工作电压计算出电力电容器的实际使用寿命，并将实际使用寿命导入至中央处理器，以便于中央处理器将实际使用寿命导入于计时触发单元。
如图2、图3所示，电力电容器实际使用寿命计算单元还包括：
电压再判断部，内部设置设置有电压再判断函数：，其中，电力电容器工作电压过高，会使电力电容器的介质损耗增大并很快发热并加速绝缘老化，工作电压有越高老化越快，在本实施例中取值1.1；
当计时时长大于响应阈值（1h）时，启动电压再判断部获取当前的实际工作电压进行判断，若实际工作电压满足电压再判断函数，则直接启动指示单元进行告警；
若实际工作电压不满足电压再判断函数，则计算部根据当前的实际工作电压计算出电力电容器的实际使用寿命，并将实际使用寿命导入至中央处理器，以便于中央处理器将实际使用寿命导入于计时触发单元。
电力电容器实际使用寿命计算单元还包括用于将电力电容器退出运行的电力电容器切换部。
当电力电容器实际使用寿命计算单元启动指示单元进行告警后，若电压再判断部在（30min）后仍检测到电力电容器的实际工作电压满足电压再判断函数，则启动电力电容器切换部直接将当前电力电容器退出运行。
电力电容器实际使用寿命计算单元还包括等间隔时间段（10min）检测当前电力电容器的工作环境温度并对其工作环境温度进行记录的工作环境温度检测部。还包括设有第一温度函数、第一温度判断函数、第二温度函数、第二温度判断函数的环境温度判断部。
其中，为40℃，取值6，也即为连续1h的平均温度；为30℃，取值144，也即为连续24h的平均温度。
若等间隔时间段检测当前电力电容器的工作环境温度满足第一温度判断函数或者第二温度判断函数，则直接启动指示单元进行告警；
若等间隔时间段检测当前电力电容器的工作环境温度同时满足第一温度判断函数和第二温度判断函数，则启动电力电容器切换部直接将当前电力电容器退出运行。
如图2所示，电力电容器实际使用寿命计算单元还包括温度初判断部。温度初判断部中将和缩小2倍，此时若连续30min的平均温度满足第一温度判断函数或者连续12h的平均温度满足第二温度判断函数，则直接启动指示单元进行告警。
本具体实施例仅仅是对本发明的解释，其并不是对本发明的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本发明的权利要求范围内都受到专利法的保护。
Claims (8)
1.一种高功率大容量电容器的管理系统，其特征是：包括：
数据单元，记录有相应材料电力电容器所对应的编号；
输入单元：供使用者输入当前电力设备所选用的相应材料电力电容器的编号；
电力电容器额定使用寿命数据库：存储有相应编号电力电容器所对应的额定使用寿命；
电力电容器剩余使用寿命提醒时间数据库：存储有相应编号电力电容器所对应的剩余使用寿命提醒时间；
中央处理器：耦接于输入单元以接收当前电力设备所选用的相应材料电力电容器的编号；
计时触发单元：受控于中央处理器开启对应编号电力电容器使用寿命的倒计时；
指示单元：受控于计时触发单元并对相应编号电力电容器的使用寿命进行指示；
若中央处理器接收到当前电力设备所选用的相应材料电力电容器的编号，则中央处理器以接收到的编号为查询对象于电力电容器额定使用寿命数据库和电力电容器剩余使用寿命提醒时间数据库中调取与之匹配的电力电容器额定使用寿命和电力电容器剩余使用寿命提醒时间且将其导入于计时触发单元并启动计时触发单元开启倒计时；
一旦相应电力电容器使用寿命小于该电力电容器使用寿命提醒时间，则指示单元进行指示提醒；一旦相应电力电容器使用寿命到达该电力电容器的使用时限，则指示单元进行告警。
2.根据权利要求1所述的一种高功率大容量电容器的管理系统，其特征是：还包括：
电力电容器实际使用寿命计算单元，根据当前电力电容器的具体使用环境调整该电力电容器的实际使用寿命；
电力电容器实际使用寿命计算单元包括：
电压检测部，实时对当前电力电容器的实际输入电压进行检测并记录电力电容器在电网中的实际工作电压；
电压比较部，实时接收实际工作电压并将其与内置的额定电压进行比较；
计算部，内部设置有计算函数：
，电力电容器的额定使用寿命；
,电力电容器的实际工作电压；
，电力电容器的额定电压；
，实际工作电压对电力电容器使用寿命的影响系数，且为固定值；
，电力电容器的实际使用寿命；
一旦实际工作电压大于额定电压，则计算部根据当前的实际工作电压计算出电力电容器的实际使用寿命，并将实际使用寿命导入至中央处理器，以便于中央处理器将实际使用寿命导入于计时触发单元。
3.据权利要求2所述的一种高功率大容量电容器的管理系统，其特征是：所述电力电容器实际使用寿命计算单元还包括：
电压计时部，受控于电压比较部；
一旦实际工作电压大于额定电压，则计时部开启计时且计时时长记为，一旦实际工作电压小于额定电压则停止本次计时；下次出现实际工作电压大于额定电压则计时部重新开启计时；
当计时时长大于响应阈值时，则计算部根据当前的实际工作电压计算出电力电容器的实际使用寿命，并将实际使用寿命导入至中央处理器，以便于中央处理器将实际使用寿命导入于计时触发单元。
4.根据权利要求3所述的一种高功率大容量电容器的管理系统，其特征是：所述电力电容器实际使用寿命计算单元还包括：
电压再判断部，内部设置设置有电压再判断函数：，其中；
当计时时长大于响应阈值时，启动电压再判断部获取当前的实际工作电压进行判断，若实际工作电压满足电压再判断函数，则直接启动指示单元进行告警；
若实际工作电压不满足电压再判断函数，则计算部根据当前的实际工作电压计算出电力电容器的实际使用寿命，并将实际使用寿命导入至中央处理器，以便于中央处理器将实际使用寿命导入于计时触发单元。
5.根据权利要求4所述的一种高功率大容量电容器的管理系统，其特征是：所述电力电容器实际使用寿命计算单元还包括：
电力电容器切换部：用于将电力电容器退出运行；
当电力电容器实际使用寿命计算单元启动指示单元进行告警后，若电压再判断部在后仍检测到电力电容器的实际工作电压满足电压再判断函数，则启动电力电容器切换部直接将当前电力电容器退出运行。
6.根据权利要求2所述的一种高功率大容量电容器的管理系统，其特征是：电力电容器实际使用寿命计算单元还包括：
工作环境温度检测部：等间隔时间段检测当前电力电容器的工作环境温度并对其工作环境温度进行记录；
环境温度判断部；设第一温度函数:；
第一温度判断函数：；
第二温度函数：；
第一温度判断函数：；其中，且两者均大于10，；
若等间隔时间段检测当前电力电容器的工作环境温度满足第一温度判断函数或者第二温度判断函数，则直接启动指示单元进行告警；
若等间隔时间段检测当前电力电容器的工作环境温度同时满足第一温度判断函数和第二温度判断函数，则启动电力电容器切换部直接将当前电力电容器退出运行。
7.根据权利要求6所述的一种高功率大容量电容器的管理系统，其特征是：电力电容器实际使用寿命计算单元还包括：
温度初判断部，将和缩小2倍，若等间隔时间段检测当前电力电容器的工作环境温度满足第一温度判断函数或者第二温度判断函数，直接启动指示单元进行告警。
8.根据权利要求1所述的一种高功率大容量电容器的管理系统，其特征是：所述指示提醒为视觉和听觉相结合的方式；
所述告警为远程短信告警。
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| CN201811077528.3A CN109375032B (zh) | 2018-09-15 | 2018-09-15 | 一种高功率大容量电容器的管理系统 |
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201811077528.3A CN109375032B (zh) | 2018-09-15 | 2018-09-15 | 一种高功率大容量电容器的管理系统 |
Publications (2)
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| CN109375032A true CN109375032A (zh) | 2019-02-22 |
| CN109375032B CN109375032B (zh) | 2021-04-30 |
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Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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| CN201811077528.3A Active CN109375032B (zh) | 2018-09-15 | 2018-09-15 | 一种高功率大容量电容器的管理系统 |
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