CN113419132A - 一种电容器组故障的预警方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种电容器组故障的预警方法及装置，其方法包括：获取目标电容器组的实时三相电压幅值、所述目标电容器组对应的电容器单元并联个数和对应的串联电抗器的电抗率；根据所述实时三相电压幅值确定最大电压和三相电压对应的相角；基于所述最大电压、三相电压对应的相角、所述电容器单元并联个数和所述电抗率，按照预先设定的中性点电压计算公式进行计算，得到中性点电压；取所述中性点电压的幅值，并根据所述中性点电压的幅值大小，确定所述目标电容器组是否存在故障。以电容器组的实时电压数据为基础，判断电容器组是否存在故障，并在存在故障时发出告警信息，无需停电试验，即可保证了电容器组的安全运行。
Description
技术领域
本发明涉及故障预警技术技域，尤其涉及一种电容器组故障的预警方法及装置。
背景技术
并联电容器组作为电力系统中的无功补偿设备，其安全运行对于保证电力系统的稳定、维护电网无功平衡和电网电压正常有重要意义。随着电网规模的不断扩大，频繁的投切，使得电容器组的内部元件损坏故障的事件经常发生，而电容器内部单个电容元件损坏时，其他电容元件因为过流或过压更容易损坏，由轻微故障逐渐向严重故障发展，导致电容器发生爆炸，出现群伤群爆的恶劣事件，扩大了事故的范围及影响，增加了运维人员的工作负担，因此对于电力系统无功功率设备的故障检测技术也需要不断提高。
为了确保电容器组的安全性，现有技术大多是对电容器组是进行预防性试验，而这一方法一方面需要实施计划停电，会给生产带来一定的影响，另一方面不能真实反映电容器实际运行状态，进而不能确定运行时的绝缘状况及其故障发展趋势；甚至在某些情况下，当由于系统运行的要求，无功补偿设备无法停运时，容易造成漏试或超周期试验的现象，进而难以及时诊断出绝缘缺陷。
发明内容
本发明提供了一种电容器组故障的预警方法及装置，以电容器组的实时电压数据为基础，判断电容器组是否存在故障，并在存在故障时发出告警信息，无需停电试验，即可保证了电容器组的安全运行。
第一方面，本发明提供的一种电容器组故障的预警方法，包括：
获取目标电容器组的实时三相电压幅值、所述目标电容器组对应的电容器单元并联个数和对应的串联电抗器的电抗率；
根据所述实时三相电压幅值确定最大电压和三相电压对应的相角；
基于所述最大电压、三相电压对应的相角、所述电容器单元并联个数和所述电抗率，按照预先设定的中性点电压计算公式进行计算，得到中性点电压；
取所述中性点电压的幅值，并根据所述中性点电压的幅值大小，确定所述目标电容器组是否存在故障。
可选地，所述中性点电压计算公式为：
其中，
为中性点电压，
为最大电压
和
为除最大电压外的其余两相电压，β为电容器单元的允许偏差，取5％，n为电容求单元并联个数，k为电抗率。
可选地，获取目标电容器组的实时三相电压幅值、所述目标电容器组对应的电容器单元并联个数和对应的串联电抗器的电抗率，包括：
从调度自动化系统中采集所述实时三相电压幅值；
利用网络爬虫方法，爬取所述电容器单元并联个数和所述电抗率。
可选地，根据所述实时三相电压幅值确定最大电压和三相电压对应的相角，包括：
从所述实时三相电压幅值中确定所述最大电压；
定义所述最大电压的相角为0°，除所述最大电压外的其余两相电压对应相角分别为-120°和120°。
可选地，取所述中性点电压的幅值，并根据所述中性点电压的幅值大小，确定所述目标电容器组是否存在故障，包括：
获取预设电压阈值；
取所述中性点电压的幅值，判断所述幅值是否大于所述预设电压阈值；若是，则确定所述目标电容器组故障；若否，则确定所述目标电容器组正常。
第二方面，本发明还提供了一种电容器组故障的预警装置，包括：
获取模块，用于获取目标电容器组的实时三相电压幅值、所述目标电容器组对应的电容器单元并联个数和对应的串联电抗器的电抗率；
参数确定模块，用于根据所述实时三相电压幅值确定最大电压和三相电压对应的相角；
中性点电压确定模块，用于基于所述最大电压、三相电压对应的相角、所述电容器单元并联个数和所述电抗率，按照预先设定的中性点电压计算公式进行计算，得到中性点电压；
运行状态确定模块，用于取所述中性点电压的幅值，并根据所述中性点电压的幅值大小，确定所述目标电容器组是否存在故障。
可选地，所述中性点电压计算公式为：
其中，
为中性点电压，
为最大电压
和
为除最大电压外的其余两相电压，β为电容器单元的允许偏差，取5％，n为电容求单元并联个数，k为电抗率。
可选地，所述获取模块包括：
电压获取子模块，用于从调度自动化系统中采集所述实时三相电压幅值；
爬取子模块，用于利用网络爬虫方法，爬取所述电容器单元并联个数和所述电抗率。
可选地，所述参数确定模块包括：
最大电压确定子模块，用于从所述实时三相电压幅值中确定所述最大电压；
相角确定子模块，用于定义所述最大电压的相角为0°，除所述最大电压外的其余两相电压对应相角分别为-120°和120°。
可选地，所述运行状态确定模块包括：
阈值获取模块，用于获取预设电压阈值；
判断子模块，用于取所述中性点电压的幅值，判断所述幅值是否大于预设电压阈值；若是，则确定所述目标电容器组故障；若否，则确定所述目标电容器组正常。
从以上技术方案可以看出，本发明具有以下优点：
本发明通过获取目标电容器组的实时三相电压幅值、所述目标电容器组对应的电容器单元并联个数和对应的串联电抗器的电抗率；根据所述实时三相电压幅值确定最大电压和三相电压对应的相角；基于所述最大电压、三相电压对应的相角、所述电容器单元并联个数和所述电抗率，按照预先设定的中性点电压计算公式进行计算，得到中性点电压；取所述中性点电压的幅值，并根据所述中性点电压的幅值大小，确定所述目标电容器组是否存在故障。以电容器组的实时电压数据为基础，判断电容器组是否存在故障，并在存在故障时发出告警信息，无需停电试验，即可保证了电容器组的安全运行。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图；
图1为本发明的一种电容器组故障的预警方法实施例一的步骤流程图；
图2为本发明的一种电容器组故障的预警方法实施例二的步骤流程图；
图3为本发明的一种电容器组故障的预警装置实施例的结构框图。
具体实施方式
本发明实施例提供了一种电容器组故障的预警方法及装置，以电容器组的实时电压数据为基础，判断电容器组是否存在故障，并在存在故障时发出告警信息，无需停电试验，即可保证了电容器组的安全运行。
为使得本发明的发明目的、特征、优点能够更加的明显和易懂，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，下面所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而非全部的实施例。基于本发明中的实施例，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它实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1，图1为本发明的一种电容器组故障的预警方法实施例一的步骤流程图，具体可以包括如下步骤：
步骤S101，获取目标电容器组的实时三相电压幅值、所述目标电容器组对应的电容器单元并联个数和对应的串联电抗器的电抗率；
步骤S102，根据所述实时三相电压幅值确定最大电压和三相电压对应的相角；
步骤S103，基于所述最大电压、三相电压对应的相角、所述电容器单元并联个数和所述电抗率，按照预先设定的中性点电压计算公式进行计算，得到中性点电压；
步骤S104，取所述中性点电压的幅值，并根据所述中性点电压的幅值大小，确定所述目标电容器组是否存在故障。
在本发明实施例中，通过获取目标电容器组的实时三相电压幅值、所述目标电容器组对应的电容器单元并联个数和对应的串联电抗器的电抗率；根据所述实时三相电压幅值确定最大电压和三相电压对应的相角；基于所述最大电压、三相电压对应的相角、所述电容器单元并联个数和所述电抗率，按照预先设定的中性点电压计算公式进行计算，得到中性点电压；取所述中性点电压的幅值，并根据所述中性点电压的幅值大小，确定所述目标电容器组是否存在故障。以电容器组的实时电压数据为基础，判断电容器组是否存在故障，并在存在故障时发出告警信息，无需停电试验，即可保证了电容器组的安全运行。
请参阅图2，为本发明的一种电容器组故障的预警方法实施例二的步骤流程图，具体包括：
步骤S201，从调度自动化系统中采集实时三相电压幅值；
需要说明的是，本发明提及的电容器组故障的预警方法是基于SCADA实现，SCADA系统，即数据采集与监视控制系统。SCADA系统在电力系统中的应用最为广泛，技术发展也最为成熟。它作为调度自动化系统的一个最主要的子系统，有着信息完整、提高效率、正确掌握系统运行状态、加快决策、能帮助快速诊断出系统故障状态等优势，现已经成为电力调度不可缺少的工具。它对提高电网运行的可靠性、安全性与经济效益，减轻调度员，实现电力调度自动化与现代化，提高调度的效率和水平方面有着不可替代的作用。
在本发明实施例中，在调度自动化系统中采集目标电容器组的实时三相电压幅值。
步骤S202，利用网络爬虫方法，爬取所述电容器单元并联个数和所述电抗率；
在本发明实施例中，用网络爬虫自动打开电力系统中的主网设备台账管理模块，爬取和目标电容器组相关的电容器单元并联个数和串联电抗器的电抗率，爬取得到的电容器单元并联个数为8，电抗率为5％。
步骤S203，从所述实时三相电压幅值中确定最大电压；
需要说明的是，由于三相电容容值不同等原因，会造成目标电容器组的实时三相电压幅值有轻微的偏差。
在本发明实施例中，实时三相电压幅值分别为6.16kV、6.12kV和5.96kV，可以确定最大电压为6.16KV。
步骤S204，定义所述最大电压的相角为0°，除所述最大电压外的其余两相电压对应相角分别为-120°和120°；
在本发明实施例中，定义6.16KV对应相的相角为0°，而6.12kV和5.96Kv的相对应的相角为-120°和120°。
步骤S205，基于所述最大电压、三相电压对应的相角、所述电容器单元并联个数和所述电抗率，按照预先设定的中性点电压计算公式进行计算，得到中性点电压；所述中性点电压计算公式为：
其中，
为中性点电压，
为最大电压
和
为除最大电压外的其余两相电压，β为电容器单元的允许偏差，取5％，n为电容求单元并联个数，k为电抗率。
需要说明的是，该公式的推导过程如下所示：
假设串联电抗器的电抗率为k，电容器的容抗为1/ωC，则电抗器的感抗为k/ωC，请参阅图3，图3为本发明的等效电路，假设A相电容器组里n个并联电容单元里有电容发生了击穿，无论有几个电容发生击穿，均可以将其等效为1个电容发生击穿进行计算，击穿后电容量的增加量为βC0，于是有，击穿后电容与串联电抗的串联阻抗为：
其中，XA为A相击穿后电容与串联电抗的串联阻抗，XB为B相击穿后电容与串联电抗的串联阻抗，XC为C相击穿后电容与串联电抗的串联阻抗，ω串联电抗器的角频率，C0为电容值。
此时，中性点电压的计算公式为：
其中，ZA为A相阻抗，ZB为B相阻抗，ZC为C相阻抗，由于交流电网中的阻抗主要以电抗为主，因此ZA、ZB和ZC分别等于XA、XB和XC。
综合击穿后电容与串联电抗的串联阻抗的计算公式，以及上述中性点电压的计算公式，即可得到本发明的中性点电压计算公式。
在本发明实施例中，分别将实时三相电压幅值：6.16kV、6.12kV和5.96Kv，以及电容器单元并联个数为8，电抗率为5％代入，得到：
步骤S206，获取预设电压阈值；
在本发明实施例中，取预设电压阈值为30V。
步骤S207，取所述中性点电压的幅值，判断所述幅值是否大于所述预设电压阈值；若是，则确定所述目标电容器组故障；若否，则确定所述目标电容器组正常。
显而易见，0.7KV即70V，由于目标电容器组的中性点电压大于30V，可以定义目标电容器组存在故障。
在本发明实施例所提供的一种电容器组故障的预警方法，通过获取目标电容器组的实时三相电压幅值、所述目标电容器组对应的电容器单元并联个数和对应的串联电抗器的电抗率；根据所述实时三相电压幅值确定最大电压和三相电压对应的相角；基于所述最大电压、三相电压对应的相角、所述电容器单元并联个数和所述电抗率，按照预先设定的中性点电压计算公式进行计算，得到中性点电压；取所述中性点电压的幅值，并根据所述中性点电压的幅值大小，确定所述目标电容器组是否存在故障。以电容器组的实时电压数据为基础，判断电容器组是否存在故障，并在存在故障时发出告警信息，无需停电试验，即可保证了电容器组的安全运行。
请参阅图3，示出了一种电容器组故障的预警装置实施例的结构框图，包括如下模块：
获取模块401，用于获取目标电容器组的实时三相电压幅值、所述目标电容器组对应的电容器单元并联个数和对应的串联电抗器的电抗率；
参数确定模块402，用于根据所述实时三相电压幅值确定最大电压和三相电压对应的相角；
中性点电压确定模块403，用于基于所述最大电压、三相电压对应的相角、所述电容器单元并联个数和所述电抗率，按照预先设定的中性点电压计算公式进行计算，得到中性点电压；
运行状态确定模块404，用于取所述中性点电压的幅值，并根据所述中性点电压的幅值大小，确定所述目标电容器组是否存在故障。
在一个可选实施例中，所述中性点电压计算公式为：
其中，
为中性点电压，
为最大电压
和
为除最大电压外的其余两相电压，β为电容器单元的允许偏差，取5％，n为电容求单元并联个数，k为电抗率。
在一个可选实施例中，所述获取模块401包括：
电压获取子模块，用于从调度自动化系统中采集所述实时三相电压幅值；
爬取子模块，用于利用网络爬虫方法，爬取所述电容器单元并联个数和所述电抗率。
在一个可选实施例中，所述参数确定402模块包括：
最大电压确定子模块，用于从所述实时三相电压幅值中确定所述最大电压；
相角确定子模块，用于定义所述最大电压的相角为0°，除所述最大电压外的其余两相电压对应相角分别为-120°和120°。
在一个可选实施例中，所述运行状态确定模块404包括：
阈值获取模块，用于获取预设电压阈值；
判断子模块，用于取所述中性点电压的幅值，判断所述幅值是否大于预设电压阈值；若是，则确定所述目标电容器组故障；若否，则确定所述目标电容器组正常。
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，上述描述的装置的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。
在本发明所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的装置和方法，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，在本发明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。
所述集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-OnlyMemory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
以上所述，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，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发明各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (10)
1.一种电容器组故障的预警方法，其特征在于，包括：
获取目标电容器组的实时三相电压幅值、所述目标电容器组对应的电容器单元并联个数和对应的串联电抗器的电抗率；
根据所述实时三相电压幅值确定最大电压和三相电压对应的相角；
基于所述最大电压、三相电压对应的相角、所述电容器单元并联个数和所述电抗率，按照预先设定的中性点电压计算公式进行计算，得到中性点电压；
取所述中性点电压的幅值，并根据所述中性点电压的幅值大小，确定所述目标电容器组是否存在故障。
2.根据权利要求1所述的电容器组故障的预警方法，其特征在于，所述中性点电压计算公式为：
其中，
为中性点电压，
为最大电压
和
为除最大电压外的其余两相电压，β为电容器单元的允许偏差，取5％，n为电容求单元并联个数，k为电抗率。
3.根据权利要求1所述的电容器组故障的预警方法，其特征在于，获取目标电容器组的实时三相电压幅值、所述目标电容器组对应的电容器单元并联个数和对应的串联电抗器的电抗率，包括：
从调度自动化系统中采集所述实时三相电压幅值；
利用网络爬虫方法，爬取所述电容器单元并联个数和所述电抗率。
4.根据权利要求1所述的电容器组故障的预警方法，其特征在于，根据所述实时三相电压幅值确定最大电压和三相电压对应的相角，包括：
从所述实时三相电压幅值中确定所述最大电压；
定义所述最大电压的相角为0°，除所述最大电压外的其余两相电压对应相角分别为-120°和120°。
5.根据权利要求1所述的电容器组故障的预警方法，其特征在于，取所述中性点电压的幅值，并根据所述中性点电压的幅值大小，确定所述目标电容器组是否存在故障，包括：
获取预设电压阈值；
取所述中性点电压的幅值，判断所述幅值是否大于所述预设电压阈值；若是，则确定所述目标电容器组故障；若否，则确定所述目标电容器组正常。
6.一种电容器组故障的预警装置，其特征在于，包括：
获取模块，用于获取目标电容器组的实时三相电压幅值、所述目标电容器组对应的电容器单元并联个数和对应的串联电抗器的电抗率；
参数确定模块，用于根据所述实时三相电压幅值确定最大电压和三相电压对应的相角；
中性点电压确定模块，用于基于所述最大电压、三相电压对应的相角、所述电容器单元并联个数和所述电抗率，按照预先设定的中性点电压计算公式进行计算，得到中性点电压；
运行状态确定模块，用于取所述中性点电压的幅值，并根据所述中性点电压的幅值大小，确定所述目标电容器组是否存在故障。
7.根据权利要求6所述的电容器组故障的预警装置，其特征在于，所述中性点电压计算公式为：
其中，
为中性点电压，
为最大电压
和
为除最大电压外的其余两相电压，β为电容器单元的允许偏差，取5％，n为电容求单元并联个数，k为电抗率。
8.根据权利要求6所述的电容器组故障的预警装置，其特征在于，所述获取模块包括：
电压获取子模块，用于从调度自动化系统中采集所述实时三相电压幅值；
爬取子模块，用于利用网络爬虫方法，爬取所述电容器单元并联个数和所述电抗率。
9.根据权利要求6所述的电容器组故障的预警装置，其特征在于，所述参数确定模块包括：
最大电压确定子模块，用于从所述实时三相电压幅值中确定所述最大电压；
相角确定子模块，用于定义所述最大电压的相角为0°，除所述最大电压外的其余两相电压对应相角分别为-120°和120°。
10.根据权利要求6所述的电容器组故障的预警装置，其特征在于，所述运行状态确定模块包括：
阈值获取模块，用于获取预设电压阈值；
判断子模块，用于取所述中性点电压的幅值，判断所述幅值是否大于预设电压阈值；若是，则确定所述目标电容器组故障；若否，则确定所述目标电容器组正常。
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