CN113285468B - 一种单星形框架式电容器组自动调平衡装置及方法 - Google Patents

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Abstract

本申请公开了一种单星形框架式电容器组自动调平衡装置及方法，包括：微处理器控制模块，用于根据电容器测量模块采集的电流电压数据，计算电容单元的电容量，根据预置调平衡规则判断电容单元是否需要退出运行，输出控制信号至可控硅驱动模块；控制可控硅开关阵列模块控制投入或退出单星形框架式电容器组中需要退出运行的电容单元；电容器测量模块用于实时采集电压电流数据，发送采集的电压和电流数据至微处理器控制模块；可控硅驱动模块用于控制可控硅开关阵列模块相应的可控硅开关通断，从而控制电容器阵列模块中的电容单元投退动作。本申请能够及时调平衡单星形框架式电容器组三相容量，避免了电容单元承受过电压危害，提高电容单元使用寿命。

Description

一种单星形框架式电容器组自动调平衡装置及方法
技术领域
本申请涉及无功补偿设备技术领域，尤其涉及一种单星形框架式电容器组自动调平衡装置及方法。
背景技术
作为无功补偿设备，单星形框架式电容器组广泛应用于电力系统中。单星形框架式电容器组分为三相，每相由数量相同、额定容量相同的多台电容单元组成，单星形框架式电容器组投运前需进行预防性试验，电容器组的电容单元测试合格并经人工计算配平三相容量后投入运行。投运后，单星形框架式电容器组的电容单元在强电场、高温等环境下运行可能发生老化，严重者引发击穿短路、开路故障，造成电容器组三相容量不平衡，多个电容单元故障时会导致电容器组不平衡保护动作跳闸而切除电容器组；同时，当单星形框架式电容器组三相容量不平衡时，电容器组三相电压中性点会偏移，导致电容器组其中一相或两相电容单元过电压，如不及时调平衡电容器组三相容量，承受过电压的电容单元也可能发生击穿、短路和爆炸的故障。电力系统内已出现过电容器组喷油、群爆和碎片伤人等电力安全事件。
现有技术不能自动隔离电容量不合格的单星形框架式电容器组电容单元，并及时调平衡电容器组三相容量，当单星形框架式电容器组多个电容单元故障时会引起电容器组三相容量不平衡情况加剧，造成电容器组三相电压中性点严重偏移，导致电容器组其中一相或两相电容单元过电压，如不及时调平衡电容器组三相容量，承受过电压的电容单元可能发生击穿、短路和爆炸的故障。
发明内容
本申请提供了一种单星形框架式电容器组自动调平衡装置及方法，使得及时调平衡单星形框架式电容器组三相容量，避免了电容器组的电容单元长期承受过电压危害，从而提高电容单元使用寿命。
有鉴于此，本申请第一方面提供了一种单星形框架式电容器组自动调平衡装置，所述装置包括：
微处理器控制模块、电容器测量模块、可控硅驱动模块、可控硅开关阵列模块以及电容器阵列模块；
所述微处理器控制模块用于根据所述电容器测量模块采集所述电容器阵列模块中的电流电压数据，计算电容单元的电容量，根据预置调平衡规则判断所述电容单元是否需要退出运行；若存在所述电容单元需要退出运行，则输出相应的控制信号至所述可控硅驱动模块；控制所述可控硅开关阵列模块控制投入或退出单星形框架式电容器组中需要退出运行的电容单元；
所述根据预置调平衡规则判断电容单元是否需要退出运行，具体为：
求单星形框架式电容器组三相电容量最小值；
计算三相电容量与所述三相电容量最小值之间的偏差Ci；
判断单星形框架式电容器组第i相电容量偏差Ci是否等于0；若Ci不等于0时，同步采集单星形框架式电容器组第i相电压Ui和第i相所有运行中的电容单元的电流，第i相第j台电容单元电流为Iij；
根据采集的Ui和Iij计算第i相第j台电容单元电容量Cij，得到第i相中所有运行中的电容单元电容量Ci1、Ci2、…、Cin；
求第i相中所有运行中的电容单元电容量的最大值Cimax和最小值Cimin；
当Ci≥Cimax时，控制Cimax对应的电容单元退出运行；
当Cimax＞Ci≥Cimin时，计算第i相电容量偏差Ci与第i相第j台电容单元电容量Cij差值的绝对值
Figure 651130DEST_PATH_IMAGE001
，并求出第i相电容量偏差Ci与第i相所有运行中的电容单元电容量差值的绝对值的最小值Simin，控制Simin所对应的电容单元退出运行；
所述电容器测量模块用于实时采集所述电容器阵列模块中电压和电流数据，发送采集的所述电压和电流数据至所述微处理器控制模块；
所述可控硅驱动模块用于将所述微处理器控制模块产生的控制信号转化为所述可控硅开关阵列模块可识别的信号，使得控制所述可控硅开关阵列模块相应的可控硅开关通断，从而控制所述电容器阵列模块中的电容单元投退；
所述可控硅开关阵列模块用于控制所述电容器阵列模块中的所述电容单元投退动作；
所述电容器阵列模块由单星形框架式电容器组中的所述电容单元组成。
可选的，所述电容器测量模块包括电压互感器、电流互感器以及A/D转换器；
所述电压互感器并联于单星形框架式电容器组的两端，用于测量单星形框架式电容器组电压；
所述电流互感器包括相电流互感器和电容单元电流互感器，相电流互感器与单星形框架式电容器组串联，用于测量电容器组的A、B、C三相电流；电容单元电流互感器与单星形框架式电容器组中的单台所述电容单元串联，用于测量单台所述电容单元的电流；
所述A/D转换器用于将所述电压互感器和所述电流互感器输出的模拟量转化为数字量后送至所述微处理器控制模块。
可选的，在单星形框架式电容器组的一条支路上包括串联的熔断器、电容单元、电流互感器和可控硅开关。
可选的，还包括：
告警模块，用于当所述电容单元发生开路或者熔断器熔断故障，发出告警信息。
可选的，还包括：
人机交互模块，包括键盘、显示器和转换接口，用于进行人机交互、参数设置、实时显示装置采集的数据和装置当前状态。
可选的，还包括：
通讯模块，用于接受外部输入的投退控制信号，所述投退控制信号包括投入或退出单星形框架式电容器组的所述电容单元，并将所述投退控制信号输入至所述微处理器控制模块，使得所述微处理器控制模块根据所述投退控制信号执行相应的投退动作。
本申请第二方面提供一种单星形框架式电容器组自动调平衡方法，所述装置包括：
采集单星形框架式电容器组的三相电压UA、UB、UC和三相电流IA，IB，IC；
根据采集的所述三相电压UA、UB、UC和三相电流IA，IB，IC计算单星形框架式电容器组三相电容量CA、CB和CC；
求单星形框架式电容器组三相电容量最小值Cmin；
计算所述三相电容量与所述三相电容量最小值之间的偏差Ci；
判断单星形框架式电容器组第i相电容量偏差Ci是否等于0；若Ci不等于0时，同步采集单星形框架式电容器组第i相电压Ui和第i相所有运行中的电容单元的电流，第i相第j台电容单元电流为Iij；
根据采集的Ui和Iij计算第i相第j台电容单元电容量Cij，得到第i相中所有运行中的电容单元电容量Ci1、Ci2、…、Cin；
求第i相中所有运行中的电容单元电容量的最大值Cimax和最小值Cimin；
当Ci≥Cimax时，控制Cimax对应的电容单元退出运行；
当Cimax＞Ci≥Cimin时，计算第i相电容量偏差Ci与第i相第j台电容单元电容量Cij差值的绝对值
Figure 910467DEST_PATH_IMAGE002
，并求出第i相电容量偏差Ci与第i相所有运行中的电容单元电容量差值的绝对值的最小值Simin，控制Simin所对应的电容单元退出运行。
可选的，在所述采集单星形框架式电容器组的三相电压UA、UB、UC和三相电流IA，IB，IC；之前还包括：
同步采集单星形框架式电容器组第i相电压Ui、第i相第j台电容单元电流Iij；
根据采集的Ui和Iij计算第i相第j台电容单元电容量Cij；
求第i相第j台电容单元电容量Cij与电容单元额定电容量定值Cijn的电容量偏差百分比K ij ；
将第i相第j台电容单元电容量偏差百分比Kij与预置电容量偏差百分比Kset进行对比；
当Kij＞Kset时，则判定对应的第i相第j台电容单元不合格，则控制第i相第j台电容单元退出运行，直到所有电容单元都判定完毕。
本申请第三方面提供一种单星形框架式电容器组自动调平衡设备，所述设备包括处理器以及存储器：
所述存储器用于存储程序代码，并将所述程序代码传输给所述处理器；
所述处理器用于根据所述程序代码中的指令，执行如上述第二方面所述的单星形框架式电容器组自动调平衡方法的步骤。
本申请第四方面提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质用于存储程序代码，所述程序代码用于执行上述第二方面所述的方法。
从以上技术方案可以看出，本申请具有以下优点：
本申请实施例中，提供了一种单星形框架式电容器组自动调平衡装置，包括：微处理器控制模块、电容器测量模块、可控硅驱动模块、可控硅开关阵列模块以及电容器阵列模块；微处理器控制模块用于根据电容器测量模块采集所述电容器阵列模块中的电流电压数据，计算电容单元的电容量，根据预置调平衡规则判断电容单元是否需要退出运行；若存在电容单元需要退出运行，则输出相应的控制信号至可控硅驱动模块；控制可控硅开关阵列模块控制投入或退出单星形框架式电容器组中需要退出运行的电容单元；电容器测量模块用于实时采集电容器阵列模块中电压和电流数据，发送采集的电压和电流数据至微处理器控制模块；可控硅驱动模块用于将微处理器控制模块产生的控制信号转化为可控硅开关阵列模块可识别的信号，使得控制可控硅开关阵列模块相应的可控硅开关通断，从而控制电容器阵列模块中的电容单元投退；可控硅开关阵列模块用于控制电容器阵列模块中的电容单元投退动作；电容器阵列模块由单星形框架式电容器组中的电容单元组成。
本申请通过实时在线监测单星形框架式电容器组三相电压及电容单元电流，自动计算电容单元容量，根据电容单元容量变化，发现电容单元劣化征兆，判断电容单元是否满足运行要求，并自动及时精准隔离不合格的电容单元且同时调平衡单星形框架式电容器组三相容量后保持电容器组继续运行。通过及时调平衡单星形框架式电容器组三相容量，可避免电容器组的电容单元长期承受过电压危害，从而提高电容单元使用寿命。
附图说明
图1为本申请一种单星形框架式电容器组自动调平衡装置的一个实施例的装置结构图；
图2为本申请一种单星形框架式电容器组自动调平衡装置的另一个实施例的装置结构图；
图3为本申请一种单星形框架式电容器组自动调平衡方法的一个实施例中的方法流程图；
图4为本申请实施例中使不合格的电容单元退出运行的方法流程图；
图5为现有技术中单星形框架式电容器组电气结构示意图；
图6为本申请实施例中电容器测量模块的结构示意图；
图7为本申请实施例中单星形框架式电容器组自动调平衡装置电气一次接线图。
具体实施方式
图5为现有技术中单星形框架式电容器组电气结构示意图；
当单星形框架式电容器组三相容量平衡时，以B相为例：
Figure 200634DEST_PATH_IMAGE003
取复数模（有效值）得：
Figure 815286DEST_PATH_IMAGE004
由GB 50227并联电容器装置设计规范得，电抗率（
Figure 456483DEST_PATH_IMAGE005
）通常不大于0.13，小于1，得：
Figure 47739DEST_PATH_IMAGE006
Figure 520308DEST_PATH_IMAGE007
Figure 571441DEST_PATH_IMAGE008
Figure 699934DEST_PATH_IMAGE009
Figure 596346DEST_PATH_IMAGE010
在电力系统中，母线电压有效值UB可近似认为不变，由上式可看出，当电容量C减小时，导致B相的电流IB减小；进而
Figure 657843DEST_PATH_IMAGE011
减小，既串联电抗器的电压UL减小，电容器的电压UC也会随之减小。从而证明，当保证单星形框架式电容器组三相容量平衡且在容抗率小于1时，保持或减小电容，可以防止电容器组的电容单元过电压，从而保护电容单元，同时也不会引起串联电抗器UL过电压。
通过以上原理，可发现要实现保护电容器的目的，要满足两个条件：
1.动态保持单星形框架式电容器组三相容量平衡；2.保持或减小单星形框架式电容器组三相容量。
由此，本申请提供了一种单星形框架式电容器组自动调平衡装置及方法，通过实时在线监测单星形框架式电容器组三相电压及电容单元电流，自动计算电容单元容量，根据电容单元容量变化，发现电容单元劣化征兆，判断电容单元是否满足运行要求，并自动及时精准隔离不合格的电容单元且同时将单星形框架式电容器组三相容量调平衡后，继续保持电容器组运行。通过及时调平衡单星形框架式电容器组三相容量，可避免电容器组的电容单元长期承受过电压危害，从而提高电容单元使用寿命。
为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
图1为本申请提供了一种单星形框架式电容器组自动调平衡装置的一个实施例中的装置结构示意图，如图1所示，图1中包括：
微处理器控制模块101、电容器测量模块102、可控硅驱动模块103、可控硅开关阵列模块104以及电容器阵列模块105；
微处理器控制模块101用于根据电容器测量模块102采集电容器阵列模块105中的电流电压数据，计算电容单元的电容量，根据预置调平衡规则判断电容单元是否需要退出运行；若存在电容单元需要退出运行，则输出相应的控制信号至可控硅驱动模块103；控制可控硅开关阵列模块104控制投入或退出单星形框架式电容器组中需要退出运行的电容单元；
所述根据预置调平衡规则判断电容单元是否需要退出运行，具体为：
求单星形框架式电容器组三相电容量最小值；
计算三相电容量与所述三相电容量最小值之间的偏差Ci；
判断单星形框架式电容器组第i相电容量偏差Ci是否等于0；若Ci不等于0时，同步采集单星形框架式电容器组第i相电压Ui和第i相所有运行中的电容单元的电流，第i相第j台电容单元电流为Iij；
根据采集的Ui和Iij计算第i相第j台电容单元电容量Cij，得到第i相中所有运行中的电容单元电容量Ci1、Ci2、…、Cin；
求第i相中所有运行中的电容单元电容量的最大值Cimax和最小值Cimin；
当Ci≥Cimax时，控制Cimax对应的电容单元退出运行；
当Cimax＞Ci≥Cimin时，计算第i相电容量偏差Ci与第i相第j台电容单元电容量Cij差值的绝对值
Figure 658640DEST_PATH_IMAGE001
，并求出第i相电容量偏差Ci与第i相所有运行中的电容单元电容量差值的绝对值的最小值Simin，控制Simin所对应的电容单元退出运行；
需要说明的是，微处理器控制模块101是系统的控制中心；根据电容器测量模块102采集单星形框架式电容器组三相上电容单元的电流电压等信息，计算电容单元的电容量，根据预置调平衡规则判断电容单元是否需要退出运行；输出控制信号至可控硅驱动模块103控制投入或退出单星形框架式电容器组相应容量的电容单元。
电容器测量模块102用于实时采集电容器阵列模块105中电压和电流数据，发送采集的电压和电流数据至微处理器控制模块101；
需要说明的是，电容器测量模块102用于实时采集单星形框架式电容器组的电压和电流数据并送至微处理器控制模块101；电容器测量模块102包括以下传感器：
电压互感器，并联于单星形框架式电容器组的两端，用于测量单星形框架式电容器组电压；
电流互感器，包括相电流互感器和电容单元电流互感器。相电流互感器与单星形框架式电容器组串联，用于测量电容器组的A、B、C三相电流；电容单元电流互感器与单星形框架式电容器组中单台电容单元串联，用于测量电容单元的电流；
电容器测量模块102还包括A/D转换器，用于将电压互感器、电流互感器输出的模拟量转化为数字量后送至微处理器控制模块101。具体的电容器测量模块102的结构如图6所示，用于测量实时采集单星形框架式电容器组的电压、相电流以及电容单元电流。
可控硅驱动模块103用于将微处理器控制模块101产生的控制信号转化为可控硅开关阵列模块104可识别的信号，使得控制可控硅开关阵列模块104相应的可控硅开关通断，从而控制电容器阵列模块105中的电容单元投退。
需要说明的是，可控硅驱动模块103的输入端与微处理器控制模块101的控制输出端相连。将微处理器控制模块101产生的控制信号转化为可控硅开关阵列模块104可用的信号，驱动可控硅开关阵列模块104，控制可控硅开关阵列模块104相应的可控硅开关通断，当可控硅开关导通时装置投入对应的电容单元，当可控硅开关断开时装置退出对应的电容单元，从而实现远程控制电容单元投退。具体如图7所示的单星形框架式电容器组自动调平衡装置电气一次接线图，图中在单星形框架式电容器组的一条支路上从高压到中性点依次串联着熔断器、电容单元、电流互感器和可控硅开关，则当可控硅开关断开时装置退出对应的电容单元，从而实现远程控制电容单元投退。
可控硅开关阵列模块104用于控制电容器阵列模块105中的电容单元投退动作；
需要说明的是，可控硅开关阵列模块104与电容器阵列模块105相联接，根据可控硅驱动模块103的信号控制投入或退出单星形框架式电容器组的电容单元。
电容器阵列模块105由单星形框架式电容器组中的电容单元组成。
需要说明的是，电容器阵列模块105由单星形框架式电容器组的所有电容单元组成，还包括电容单元熔断器。
本申请通过实时在线监测单星形框架式电容器组三相电压及电容单元电流，自动计算电容单元容量，根据电容单元容量变化，发现电容单元劣化征兆，判断电容单元是否满足运行要求，并自动及时精准隔离不合格的电容单元且同时调平衡单星形框架式电容器组三相容量后保持电容器组继续运行。通过及时调平衡单星形框架式电容器组三相容量，可避免电容器组的电容单元长期承受过电压危害，从而提高电容单元使用寿命。
本申请还提供了一种单星形框架式电容器组自动调平衡装置的另外一个实施例，如图2所示，图2中还包括：
人机交互模块106、包括键盘、显示器和转换接口，用于进行人机交互、参数设置、实时显示装置采集的数据和装置当前状态。
通讯模块107、用于接受外部输入的投退控制信号，所述投退控制信号包括投入或退出单星形框架式电容器组的所述电容单元，并将所述投退控制信号输入至所述微处理器控制模块，使得所述微处理器控制模块根据所述投退控制信号执行相应的投退动作。
需要说明的是，微处理器控制模101通过通讯模块107接受外部命令投入或退出单星形框架式电容器组的电容单元，按外部命令要求投退的电容量进行计算并按设定的优先级策略投入或退出相应容量的电容单元，从而满足电力系统无功补偿的要求。
告警模块108，用于当电容单元发生开路或者熔断器熔断故障，发出告警信息。
需要说明的是，装置实时在线监测单星形框架式电容器组的电容单元电流数据，当运行中的任意一台电容单元电流数据由正常值突变为零时，单星形框架式电容器组自动调平衡装置判断该电容单元发生开路或熔断器熔断故障，此时装置发出告警信号，通过软报文或硬接点将告警信号上传至远方监控装置。
装置可设置单星形框架式电容器组的每一台电容单元额定电容量定值、电容量偏差百分比定值；装置可对采集的单星形框架式电容器组电压数据、电容单元电流数据进行计算，按
Figure 8849DEST_PATH_IMAGE012
计算得到单星形框架式电容器组的每一台电容单元电容量采样值；当电容单元电容量采样值与电容单元额定电容量定值比较得到的电容量偏差计算值大于或等于电容量偏差定值时，则判断该电容单元不合格。并对判定为不合格的电容单元进行自动标记，也可手动将电容单元标记为“不合格电容单元”，“不合格电容单元”不参加本组电容器组自动调平衡计算。
本申请和还提供了一种单星形框架式电容器组自动调平衡方法的一个实施例，如图3所示，图3中包括：
201、采集单星形框架式电容器组的三相电压UA、UB、UC和三相电流IA，IB，IC；
需要说明的是，可以通过电容器测量模块102中的电压互感器和相电流互感器采集单星形框架式电容器组的三相电压UA、UB、UC和三相电流IA，IB，IC。
202、根据采集的三相电压UA、UB、UC和三相电流IA，IB，IC计算单星形框架式电容器组三相电容量CA、CB和CC；
需要说明的是，可以根据采集的三相电压UA、UB、UC和三相电流IA，IB，IC计算单星形框架式电容器组三相电容量CA、CB和CC；计算公式为：
Figure 36848DEST_PATH_IMAGE013
Figure 890535DEST_PATH_IMAGE014
Figure 283470DEST_PATH_IMAGE015
203、求单星形框架式电容器组三相电容量最小值Cmin；
需要说明的是，可以得到的三相电容量CA、CB和CC中的最小值Cmin，用于后续的偏差值计算。
204、计算三相电容量与三相电容量最小值之间的偏差Ci；
需要说明的是，求单星形框架式电容器组三相电容量与三相电容量最小值Cmin的电容量偏差：
Figure 183293DEST_PATH_IMAGE016
Figure 920043DEST_PATH_IMAGE017
Figure 159394DEST_PATH_IMAGE018
205、判断单星形框架式电容器组第i相电容量偏差Ci是否等于0；若Ci不等于0时，同步采集单星形框架式电容器组第i相电压Ui和第i相所有运行中的电容单元的电流，第i相第j台电容单元电流为Iij；
需要说明的是，判断单星形框架式电容器组第i相电容量偏差Ci（包括C1，C2，C3）是否等于0；若Ci不等于0时，则开始调平衡动作。同步采集单星形框架式电容器组第i相电压Ui和第i相所有运行中的电容单元的电流，第i相第j台电容单元电流为Iij。
206、根据采集的Ui和Iij计算第i相第j台电容单元电容量Cij，得到第i相中所有运行中的电容单元电容量Ci1、Ci2、…、Cin；
需要说明的是，可以根据采集的Ui和Iij计算第i相第j台电容单元电容量
Figure 723230DEST_PATH_IMAGE019
，得到第i相中所有运行中的电容单元电容量Ci1、Ci2、…、Cin；
207、求第i相中所有运行中的电容单元电容量的最大值Cimax和最小值Cimin；
需要说明的是，根据计算得到的电容单元电容量Ci1、Ci2、…、Cin，找到电容单元电容量中的最大值和最小值，即Cimax和Cimin。
208、当Ci≥Cimax时，控制Cimax对应的电容单元退出运行；
209、当Cimax＞Ci≥Cimin时，计算第i相电容量偏差Ci与第i相第j台电容单元电容量Cij差值的绝对值
Figure 110349DEST_PATH_IMAGE020
，并求出第i相电容量偏差Ci与第i相所有运行中的电容单元电容量差值的绝对值的最小值Simin，控制Simin所对应的电容单元退出运行。
需要说明的是，当Ci≥Cimax时，将Cimax对应的电容单元标记为“需退出”；当Cimax＞Ci≥Cimin时，计算第i相电容量偏差Ci与第i相第j台电容单元电容量Cij差值的绝对值
Figure DEST_PATH_IMAGE021
，并求出第i相电容量偏差Ci与第i相所有运行中的电容单元电容量差值的绝对值的最小值Simin，将Simin所对应的电容单元标记为“需退出”。当三相电容器组整体处理完毕，微处理器控制模块101发出控制命令，驱动可控硅开关阵列模块104将所有标记为“需退出”的电容单元同时退出运行。
本申请可以根据采集到的电流电压数据，自动计算电容单元容量，根据电容单元容量变化，通过对三相整体电容进行对比，以三相整体电容最小值为基准，计算出另两相与最小相的电容差，并在该两相中找到与对应电容差最接近的电容单元，将找到的电容单元退出运行，从而将单星形框架式电容器组三相容量调平衡。通过及时调平衡单星形框架式电容器组三相容量，可避免电容器组的电容单元长期承受过电压危害，从而提高电容单元使用寿命。
本申请还提供了一种单星形框架式电容器组自动调平衡方法的另外一个实施例，如图4所示，图4中在采集单星形框架式电容器组的三相电压UA、UB、UC和三相电流IA，IB，IC；之前还包括：
301、同步采集单星形框架式电容器组第i相电压Ui、第i相第j台电容单元电流Iij；
需要说明的是，可以通过电容器测量模块102中的电压互感器和电容单元电流互感器采集同步采集单星形框架式电容器组第i相电压Ui、第i相第j台电容单元电流Iij。
302、根据采集的Ui和Iij计算第i相第j台电容单元电容量Cij；
需要说明的是，根据采集的Ui和Iij计算第i相第j台电容单元电容量
Figure 856982DEST_PATH_IMAGE022
。
303、求第i相第j台电容单元电容量Cij与电容单元额定电容量定值Cijn的电容量偏差百分比K ij ；
需要说明的是，可以求解第i相第j台电容单元电容量Cij与电容单元额定电容量定值Cijn的电容量偏差百分比
Figure DEST_PATH_IMAGE023
。
304、将第i相第j台电容单元电容量偏差百分比Kij与预置电容量偏差百分比Kset进行对比；
305、当Kij＞Kset时，则判定对应的第i相第j台电容单元不合格，则控制第i相第j台电容单元退出运行，直到所有电容单元都判定完毕。
需要说明的是，将第i相第j台电容单元电容量偏差百分比Kij与电容单元电容量偏差百分比定值Kset进行对比，当Kij＞Kset时，判定对应的第i相第j台电容单元不合格，则可以将不合格的电容单元退出运行，直到所有电容单元都判定完毕。此时，微处理器控制模块101发出控制命令，驱动可控硅开关阵列模块104将Kij对应的不合格的第i相第j台电容单元退出运行。
在本申请在步骤201-209之前，可以先执行步骤301至305，发现单星形框架式电容器组中的不合格电容，并将不合格电容单元退出运行；当一个存在电容单元退出运行后，会导致有电容单元退出运行的相和没有电容单元退出的另两相电容不同，从而产生三相不平衡，因此可以执行步骤201-209，使得单星形框架式电容器组完成调平衡动作。通过及时发现单星形框架式电容器组中的不合格电容，并及时调平衡单星形框架式电容器组三相容量，可避免电容器组的电容单元长期承受过电压危害，从而提高电容单元使用寿命。
本申请还提供了一种单星形框架式电容器组自动调平衡设备，设备包括处理器以及存储器：存储器用于存储程序代码，并将程序代码传输给处理器；
处理器用于根据程序代码中的指令，执行本申请一种单星形框架式电容器组自动调平衡方法的实施例的步骤。
本申请还提供一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质用于存储程序代码，程序代码用于执行本申请一种单星形框架式电容器组自动调平衡方法的实施例的步骤。
所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的系统，装置和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。
本申请中的术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
应当理解，在本申请中，“至少一个（项）”是指一个或者多个，“多个”是指两个或两个以上。“和/或”，用于描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，“A和/或B”可以表示：只存在A，只存在B以及同时存在A和B三种情况，其中A，B可以是单数或者复数。字符“/”一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。“以下至少一项(个)”或其类似表达，是指这些项中的任意组合，包括单项（个）或复数项（个）的任意组合。例如，a，b或c中的至少一项（个），可以表示：a，b，c，“a和b”，“a和c”，“b和c”，或“a和b和c”，其中a，b，c可以是单个，也可以是多个。
在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的系统，装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。
所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。
另外，在本申请各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。
以上所述，以上实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种单星形框架式电容器组自动调平衡装置，其特征在于，包括：微处理器控制模块、电容器测量模块、可控硅驱动模块、可控硅开关阵列模块以及电容器阵列模块；
所述微处理器控制模块用于根据所述电容器测量模块采集所述电容器阵列模块中的电流电压数据，计算电容单元的电容量，根据预置调平衡规则判断电容单元是否需要退出运行；若存在所述电容单元需要退出运行，则输出相应的控制信号至所述可控硅驱动模块；控制所述可控硅开关阵列模块控制投入或退出单星形框架式电容器组中需要退出运行的电容单元；
所述根据预置调平衡规则判断电容单元是否需要退出运行，具体为：
求单星形框架式电容器组三相电容量最小值；
计算三相电容量与所述三相电容量最小值之间的偏差Ci；
判断单星形框架式电容器组第i相电容量偏差Ci是否等于0；若Ci不等于0时，同步采集单星形框架式电容器组第i相电压Ui和第i相所有运行中的电容单元的电流，第i相第j台电容单元电流为Iij；
根据采集的Ui和Iij计算第i相第j台电容单元电容量Cij，得到第i相中所有运行中的电容单元电容量Ci1、Ci2、…、Cin；
求第i相中所有运行中的电容单元电容量的最大值Cimax和最小值Cimin；
当Ci≥Cimax时，控制Cimax对应的电容单元退出运行；
当Cimax＞Ci≥Cimin时，计算第i相电容量偏差Ci与第i相第j台电容单元电容量Cij差值的绝对值
Figure 719658DEST_PATH_IMAGE001
，并求出第i相电容量偏差Ci与第i相所有运行中的电容单元电容量差值的绝对值的最小值Simin，控制Simin所对应的电容单元退出运行；
所述电容器测量模块用于实时采集所述电容器阵列模块中电压和电流数据，发送采集的所述电压和电流数据至所述微处理器控制模块；
所述可控硅驱动模块用于将所述微处理器控制模块产生的控制信号转化为所述可控硅开关阵列模块可识别的信号，使得控制所述可控硅开关阵列模块相应的可控硅开关通断，从而控制所述电容器阵列模块中的电容单元投退；
所述可控硅开关阵列模块用于控制所述电容器阵列模块中的所述电容单元投退动作；
所述电容器阵列模块由单星形框架式电容器组中的所述电容单元组成。
2.根据权利要求1所述的单星形框架式电容器组自动调平衡装置，其特征在于，所述电容器测量模块包括电压互感器、电流互感器以及A/D转换器；
所述电压互感器并联于单星形框架式电容器组的两端，用于测量单星形框架式电容器组电压；
所述电流互感器包括相电流互感器和电容单元电流互感器，相电流互感器与单星形框架式电容器组串联，用于测量电容器组的A、B、C三相电流；电容单元电流互感器与单星形框架式电容器组中的单台所述电容单元串联，用于测量单台所述电容单元的电流；
所述A/D转换器用于将所述电压互感器和所述电流互感器输出的模拟量转化为数字量后送至所述微处理器控制模块。
3.根据权利要求1所述的单星形框架式电容器组自动调平衡装置，其特征在于，在单星形框架式电容器组的一条支路上包括串联的熔断器、电容单元、电流互感器和可控硅开关。
4.根据权利要求3所述的单星形框架式电容器组自动调平衡装置，其特征在于，还包括：
告警模块，用于当所述电容单元发生开路或者熔断器熔断故障，发出告警信息。
5.根据权利要求1所述的单星形框架式电容器组自动调平衡装置，其特征在于，还包括：
人机交互模块，包括键盘、显示器和转换接口，用于进行人机交互、参数设置、实时显示装置采集的数据和装置当前状态。
6.根据权利要求1所述的单星形框架式电容器组自动调平衡装置，其特征在于，还包括：
通讯模块，用于接受外部输入的投退控制信号，所述投退控制信号包括投入或退出单星形框架式电容器组的所述电容单元，并将所述投退控制信号输入至所述微处理器控制模块，使得所述微处理器控制模块根据所述投退控制信号执行相应的投退动作。
7.一种单星形框架式电容器组自动调平衡方法，其特征在于，包括：
采集单星形框架式电容器组的三相电压UA、UB、UC和三相电流IA，IB，IC；
根据采集的所述三相电压UA、UB、UC和三相电流IA，IB，IC计算单星形框架式电容器组三相电容量CA、CB和CC；
求单星形框架式电容器组三相电容量最小值Cmin；
计算所述三相电容量与所述三相电容量最小值之间的偏差Ci；
判断单星形框架式电容器组第i相电容量偏差Ci是否等于0；若Ci不等于0时，同步采集单星形框架式电容器组第i相电压Ui和第i相所有运行中的电容单元的电流，第i相第j台电容单元电流为Iij；
根据采集的Ui和Iij计算第i相第j台电容单元电容量Cij，得到第i相中所有运行中的电容单元电容量Ci1、Ci2、…、Cin；
求第i相中所有运行中的电容单元电容量的最大值Cimax和最小值Cimin；
当Ci≥Cimax时，控制Cimax对应的电容单元退出运行；
当Cimax＞Ci≥Cimin时，计算第i相电容量偏差Ci与第i相第j台电容单元电容量Cij差值的绝对值
Figure 499395DEST_PATH_IMAGE001
，并求出第i相电容量偏差Ci与第i相所有运行中的电容单元电容量差值的绝对值的最小值Simin，控制Simin所对应的电容单元退出运行。
8.根据权利要求7所述的单星形框架式电容器组自动调平衡方法，其特征在于，在所述采集单星形框架式电容器组的三相电压UA、UB、UC和三相电流IA，IB，IC；之前还包括：
同步采集单星形框架式电容器组第i相电压Ui、第i相第j台电容单元电流Iij；
根据采集的Ui和Iij计算第i相第j台电容单元电容量Cij；
求第i相第j台电容单元电容量Cij与电容单元额定电容量定值Cijn的电容量偏差百分比K ij ；
将第i相第j台电容单元电容量偏差百分比Kij与预置电容量偏差百分比Kset进行对比；
当Kij＞Kset时，则判定对应的第i相第j台电容单元不合格，并控制第i相第j台电容单元退出运行，直到所有电容单元都判定完毕。
9.一种单星形框架式电容器组自动调平衡设备，其特征在于，所述设备包括处理器以及存储器：
所述存储器用于存储程序代码，并将所述程序代码传输给所述处理器；
所述处理器用于根据所述程序代码中的指令执行权利要求7-8任一项所述的单星形框架式电容器组自动调平衡方法。
10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质用于存储程序代码，所述程序代码用于执行权利要求7-8任一项所述的单星形框架式电容器组自动调平衡方法。
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