CN109412173A - 一种基于温差的并联电容器成套装置过热预警方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于温差的并联电容器成套装置过热预警方法，包括如下步骤：对并联电容器成套装置中的监测点进行温度监测，将各监测点的温度发送至数据中心，当监测点相对周围环境的温升超过设定值时，根据采集的各监测点的温度以及预先建立的温差的数学分析模型得出监测点的绝对温差和相对温差，而后将绝对温差与绝对温差整定值对比、相对温差与相对温差整定值对比；通过判断绝对温差和相对温差，排除了外界因素对早期故障识别的干扰，大大提高了报警的准确性，同时预设了启动温升判定条件，避免了在设备允许安全范围内误发信，提高了报警的可靠性，减少不必要的人力物力的浪费。
Description
技术领域
本发明涉及在线监测技术领域，特别涉及一种基于温差的并联电容器成套装置过热预警方法。
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，每台电容器单元各有一组出线头，其中高压出线头接至母线侧、低压出线头接至中性点侧。
并联电容器成套装置接通电网后，回路中每相将产生数百安培的电流，并依次流过高压电缆、隔离开关、并联电容器组、串联电抗器及其连接母排等，当回路中的连接存在接触不良的薄弱点时，极易产生高温高热，严重时甚至将导致连接熔断，造成该相设备失电，进而在运维检修人员没有预知的情况下，因三相严重不平衡导致整台并联电容器成套装置从电网切除，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、串联电抗器等设备发生早期内部故障时，通常伴随有放电、发热等物理现象，导致外壳、本体、出线头等部位温度异常升高，超过设备允许的正常工作温度，加速设备老化及损坏，如不及时采取措施，任由故障进一步发展，甚至可能导致爆炸、起火等严重事故，其他正常设备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，通过监测并联电容器成套装置各设备容易发热点的温度，对并联电容器成套装置进行在线监测，在故障早期阶段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。
现有的各类过热预警方法往往是当监测点实测温度超过某一设定值后发出报警，然而，受不同环境温度(如季节温差、昼夜温差)、负荷条件(如满载、轻载、重载)、设备参数(如厂家型号、温升特性)等因素的影响，监测点的温度变化幅度往往很大，为了躲开该波动，避免在设备正常运行时误报警，往往需要人为提高报警阈值，降低了故障检测的灵敏度，造成早期故障漏报警，增加了并联电容器成套装置非计划停运的风险。
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，公开了一种基于温差的并联电容器成套装置过热预警方法，包括如下步骤：
对并联电容器成套装置中的监测点进行温度监测，该监测点可以是电容器外壳、高压出线头、低压出线头、母排搭接头、电抗器本体或者其他易发热部位，将各监测点的温度发送至数据中心，当监测点相对周围环境的温升超过设定值时，根据采集的各监测点的温度以及预先建立的温差的数学分析模型得出监测点的绝对温差，而后将绝对温差与绝对温差整定值对比，当绝对温差大于绝对温差整定值，则发出绝对温差报警及对比数据；其中，
绝对温差的数学模型为Tad＝|Tm-Tmin|,Tm为监测点实时温度，Tmin为同相同类型监测点的最低温度，绝对温差整定值Tdz为预设的绝对温差报警阈值。
进一步地，还预先建立相对温差数学分析模型得出监测点的相对温差，而后将相对温差与相对温差整定值对比，当相对温差大于相对温差整定值，则发出报警及对比数据；其中，
相对温差的数学模型为ΔTrd＝|(Tm-Tmin)/(Tm-T0)|*100％,Tm为监测点实时温度，Tmin为同相同类型监测点的最低温度，T0为并联电容器成套装置所处的周围环境温度，相对温差整定值Kdz为预设的相对温差报警阈值。
进一步地，各监测点温度每间隔30秒采集一次。
进一步地，预设了启动温升判定条件，只有当监测点相对周围环境的温升超过启动值后，才会进入绝对温差和相对温差报警，当监测点相对周围环境的温升在设备允许的安全范围内时，不进行温差报警判定。
本发明取得的有益效果：
对于同一时刻同类型的各监测点，由于所处环境温度一致、设备温升特性相似、电网运行负荷相同，正常运行过程中，绝对温差和相对温差很小，当存在连接薄弱点或设备早期故障时，监测点的温度相对同类型其余监测点将存在明显异常，通过判断绝对温差和相对温差，排除了外界因素对早期故障识别的干扰，大大提高了报警的准确性，同时预设了启动温升判定条件，避免了在设备允许安全范围内误发信，提高了报警的可靠性，减少不必要的人力物力的浪费。
附图说明
图1为本发明一种基于温差的并联电容器成套装置过热预警方法的流程示意图；
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。
本发明的一种基于温差的并联电容器成套装置过热预警方法，包括如下步骤：
1)通过对并联电容器成套装置中每个监测点安装温度采集装置，一般采用将温度采集装置直接贴覆在目标位置，这样能够使采集的温度准确性更高；
2)温度采集装置将采集到的温度传送至数据中心，可以通过无线或者有线方式进行传输，但考虑到变电站中电磁干扰，可能对无线传输造成一定的影响，优选的，采用有线传输；数据中心通过预先建立的绝对温差的数学分析模型得出电容器的绝对温差，能够通过计算机根据绝对温差的数学分析模型计算出绝对温差，将计算出的绝对温差与绝对温差整定值进行比较，当测量出的绝对温差大于等于绝对温差整定值，则会发出报警以及对比数据，供工作人员参考。
上述步骤2)中的绝对温差数学分析模型Tad＝|Tm-Tmin|,其中，Tm为监测点实时温度，Tmin为同相同类型监测点的最低温度，绝对温差整定值Tdz为预设的绝对温差报警阈值。
为了进一步提高报警的准确率，还可以增加如下方式：
在数据中心再预先建立相对温差数学分析模型得出各监测点的相对温差，而后将相对温差与相对温差整定值对比，当相对温差大于相对温差整定值，则发出报警及对比数据；其中，相对温差的数学模型为ΔTrd＝|(Tm-Tmin)/(Tm-T0)|*100％,Tm为监测点实时温度，Tmin为同相同类型监测点的最低温度，T0为环境实时温度，相对温差整定值Kdz为预设的相对温差报警阈值。
另外，上述实施例中，每间隔30秒对各监测点的温度进行采集一次，通过增加温度采集频率，能够更快速地反映监测点的温度变化情况，进一步减小意外的发生率，当出现早期故障时，能够更及时地发出报警，优选地，本具体实施例采取30秒作为采样周期，以兼顾功能实现和布设成本。
在一具体实施例中，例如对型号为TBB10-3600/200-AC的并联电容器成套装置进行在线监测，不同类型监测点的绝对温差和相对温差整定值设置如表1所示，启动温升设定为15K。
表1
| 整定值 | 电容器外壳 | 高压出线头 | 低压出线头 | 母排搭接头 | 电抗器本体 |
| 绝对温差(K) | 2 | 15 | 15 | 15 | 4 |
| 相对温差(％) | 20 | 80 | 80 | 80 | 20 |
以类型为电容器外壳的监测点为例，该型号的并联电容器成套装置每相共计6台电容器单元，其编号分别记为A1、A2、A3、A4、A5、A6，B1、B2、B3、B4、B5、B6，C1、C2、C3、C4、C5、C6，每次采样将得到18个电容器外壳温度值。
情形1：:参照表2，为环境温度为20℃，电容器外壳监测点的数值表，A1电容器外壳实时监测温度显著超出同相同类型监测点，绝对温差和相对温差超出整定值，发出报警信号。
表2
情形2：参照表3，为环境温度为30℃，电容器外壳监测点的数值表，A1电容器外壳实时监测温度仍为36.8℃，尽管温度绝对值与情形1相同，但相比同相同类型监测点，无显著差异，认为设备运行情况正常，不发出报警信号。
表3
情形3：参照表4，为环境温度为20℃，电容器外壳监测点的数值表，A1电容器外壳实时监测温度为28.8℃，相比同相同类型监测点，绝对温差和相对温差超过整定值，但由于A1电容器外壳相对周围环境的温升(28.8-20＝8.8K)未超过启动温升(15K)，闭锁温差报警功能，不发出报警信号。
表4
情形4：参照表5所示，为环境温度为13℃，电容器外壳监测点的数值表，因散热条件、电网负荷、厂家温升特性等原因，所有电容器单元外壳普遍温度较高，且C相因布置于下层，散热条件最差，温度较其他两相略高。尽管在共计18台电容器单元中，A1电容器外壳实时监测温度并非最高，但相比同相同类型监测点，绝对温差和相对温差均超过整定值，且相对周围环境的温升(28.8-13＝15.8K)超过启动温升(15K)，开启温差报警功能，发出报警信号。
表5
其他类型的监测点如高压出线头、低压出线头、母排搭接头、电抗器本体等的温差计算及判断参照上述过程，此处不再赘述。
本发明取得的有益效果：
与现有的在线监测方法相比，通过判断绝对温差和相对温差，排除了外界因素对早期故障识别的干扰，大大提高了报警的准确性，同时预设了启动温升判定条件，避免了在设备允许安全范围内误发信，提高了报警的可靠性，减少不必要的人力物力的浪费。
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 (5)
1.一种基于温差的并联电容器成套装置过热预警方法，包括如下步骤：
对并联电容器成套装置中的监测点进行温度监测，将监测点的温度发送至数据中心，当监测点相对周围环境的温升超过设定值时，根据采集的各监测点的温度以及预先建立的温差的数学分析模型得出监测点的绝对温差，而后将绝对温差与绝对温差整定值对比，当绝对温差大于绝对温差整定值，则发出绝对温差报警及对比数据；其中，
绝对温差的数学模型为Tad＝|Tm-Tmin|,Tm为监测点实时温度，Tmin为同相同类型监测点的最低温度，绝对温差整定值Tdz为预设的绝对温差报警阈值。
2.根据权利要求1所述的一种基于温差的并联电容器成套装置过热预警方法，其特征在于，还预先建立相对温差数学分析模型得出监测点的相对温差，而后将相对温差与相对温差整定值对比，当相对温差大于相对温差整定值，则发出报警及对比数据；其中，
相对温差的数学模型为ΔTrd＝|(Tm-Tmin)/(Tm-T0)|*100％,Tm为监测点实时温度，Tmin为同相同类型监测点的最低温度，T0为并联电容器成套装置所处的周围环境温度，相对温差整定值Kdz为预设的相对温差报警阈值。
3.根据权利要求1所述的一种基于温差的并联电容器成套装置过热预警方法，其特征在于，各监测点温度每间隔30秒采集一次。
4.根据权利要求1所述的一种基于温差的并联电容器成套装置过热预警方法，其特征在于，预设了启动温升判定条件，只有当监测点相对周围环境的温升超过启动值后，才会进入绝对温差和相对温差报警，当监测点相对周围环境的温升在设备允许的安全范围内时，不进行温差报警判定。
5.根据权利要求1所述的一种基于温差的并联电容器成套装置过热预警方法，所述监测点包括电容器外壳、高压出线头、低压出线头、母排搭接头、电抗器本体。
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