CN115078885A - 一种配电网低压无功补偿电容状态检测方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及配电网技术领域，公开了一种配电网低压无功补偿电容状态检测方法及装置，其方法通过获取补偿电容投切前、后分别对应的母线进线侧的电容数据，对电容数据进行傅立叶正交分解，计算得到补偿电容投切前、后分别对应的无功功率，并确定无功功率补偿变化值，利用无功功率补偿变化值与预设的投入补偿容量计算相应的补偿差值，根据补偿差值与预设的补偿阈值的比较结果判断补偿电容是否故障，从而提高电力电容补偿装置的运维效率。

Description

一种配电网低压无功补偿电容状态检测方法及装置

技术领域

本发明涉及配电网技术领域，尤其涉及一种配电网低压无功补偿电容状态检测方法及装置。

背景技术

随着电力用户对电能质量的要求越来越高，对电能应用过程中出现的各种电能质量问题越来越重视。传统的机电设备对供电质量的要求低，能在较大变化范围的供电质量下正常工作，但现代广泛使用的自动化流水线生产线、以微处理器为核心构成的各种电气设备、精密加工仪器、机器人等先进技术，他们能否正常工作都取决于是否有高质量的供电。一旦出现电能质量问题，轻则造成设备故障，重则造成整个系统的损坏，由此带来的经济损失难以估计。另一方面大量以提高生产效率，减少环境污染而采用的基于电力电子技术的现代化设备正成为主要的电能质量问题的根源。

电能质量问题给电力系统和用户都造成了多方面的危害。这些危害轻则造成电能损耗的增加和产品质量的下降；重则造成企业的生产中断和停顿，甚至发生电网解列，出现像美国、加拿大那样的停电事故，破坏经济、社会和生活的正常秩序，造成重大的经济损失和深远的社会影响。这种巨大的无形损失远大于直接损失动态电能质量问题已经成为目前影响供电可靠性的主要干扰，这是现代信息化社会供电质量问题不同于以往任何时代的特征。如何改善动态电能质量问题将是提高供电质量至一个全新水平的关键所在。

在配电系统中，为减少配电网向负荷提供大量无功电流而造成线路功率损耗，在各负荷点均须配置相应电压等级的无功补偿装置，以提高电网输电能力，降低输电损耗。配电网的无功补偿，已成为保证电网安全经济运行不可缺少的重要环节。另外，随着大功率电力电子设备的大量投入，注入电网的谐波日益增多，电网污染日趋严重，电网品质严重恶化。传统的静态补偿及静态无源滤波装置已无法满足改善电网电能质量要求，动态无功补偿与谐波治理的问题日益突出。

由于接入电网的用电设备绝大多数是电感性负荷，自然功率因素低,影响发电机的输出功率；降低有功功率的输出；影响变电、输电的供电能力；降低有功功率的容量；增加电力系统的电能损耗；增加输电线路的电压降等。因此,连接到电网中的大多数电器不仅需要有功功率,还需要一定的无功功率。无功,简单的说就是用于电路内电场与磁场的交换,并用来在电气设备中建立和维持磁场的电功率。电机和变压器中的磁场靠无功电流维持,输电线中的电感也消耗无功,电抗器、荧光灯等所有感性电路全部需要一定的无功功率。为减少电力输送中的损耗,提高电力输送的容量和质量,必须进行无功功率的补偿。

目前,在110kV及以下的电网中，通常安装电力电容器组来进行无功功率补偿，这是一种实用、经济的方法。配电网中电力电容器作为电力系统中重要的无功补偿设备，其安全可靠运行有利于增强电力系统稳定性，降低电网功率损耗和提高电能质量。但受电力电容器设备制造质量，补偿回路设计，系统谐波，运行环境等因素的影响，电力电容器故障时有发生。为保证设备及电网安全运行，首先就要对电力电容器常见故障的机理进行分析，明确故障特征及其原因；最后针对电力电容器常见故障，进行运行状态在线实时监测，通过上传的数据进行比对分析，提供故障预防措施并保障设备稳定、可靠运行，及时发现并杜绝安全隐患。

传统的电容补偿装置由一个或多个低压开关设备、低压电容器和与之相关的控制、测量、信号、保护、调节等设备组成。在电网的运行中,功率因数反映了电源输出的视在功率被有效利用的程度,使配电系统功率因数尽可能接近于1,电路中的无功功率可以降到最小,从而提高电能输送的功率。电容补偿则是提高功率因数,降低无功损耗的有效途径,常见的补偿类型一般分为三种：单相电容自动补偿、三相电容自动补偿、单相和三相电容混合自动补偿。

单相电容自动补偿应用在大量使用单相负荷的场所,由于照明、空调等负荷变化的随机性大，容易造成三相负载的严重不平衡。由于调节补偿无功功率的采样信号取自三相中的任意一相,造成未检测的两相过补偿或欠补偿。如果过补偿,则过补偿相的电压升高,造成控制、保护元件等用电设备因过电压而损坏；如果欠补偿,则补偿相的回路电流增大，线路及断路器等设备由于电流的增加而导致发热被烧坏。这种情况下用传统的三相无功补偿方式,不但不节能,反而浪费资源,难以对系统进行有效的无功补偿,补偿过程中所产生的过、欠补偿等弊端更对整个电网的正常运行带来了严重的危害。

三相电容自动补偿适用于三相负载平衡的供配电系统。因三相回路平衡,回路中无功电流相同,所以在补偿时,调节无功功率参数的信号取自三相中的任意一相,根据检测结果,三相同时投切可保证三相电压的质量。三相电容自动补偿适用于有大量三相用电设备的厂矿企业中。

对于三相不平衡的配电系统也可采用单相、三相电容混合补偿的办法，其原理是通过调节无功功率参数的信号取自三相中的每一相,根据每相感性负载的大小和功率因数的高低进行相应的单相星接电容补偿,对其它相不产生影响,同时对三相功率因数全部较低时进行智能判断,然后自动投入匹配容量的三相角接电容,因此单相、三相电容混合补偿装置解决了三相不平衡配电系统单相功率因数较低问题,避免因采样信号局限性造成的欠补偿和过补偿问题。

综上，现有传统的电力电容补偿装置容易出现：电容器耐受过电压能力差，电容器组中某一台电容器发生故障，不容易及时发现，导致电力电容补偿装置的运维效率较低。且电力电容器对运行环境和电网环境要求高，例如当电力电容器运行温度高于70℃时，容易出现故障。需要耗费大量人力对电力电容器进行巡检和维护。

发明内容

本发明提供了一种配电网低压无功补偿电容状态检测方法及装置，用于解决电力电容补偿装置的运维效率较低的技术问题。

有鉴于此，本发明第一方面提供了一种配电网低压无功补偿电容状态检测方法，包括以下步骤：

根据预设的投切周期获取补偿电容投切前、后分别对应的母线进线侧的电容数据，所述电容数据包括电压和电流；

对所述电容数据进行傅立叶正交分解，计算得到补偿电容投切前、后分别对应的无功功率；

根据补偿电容投切前、后分别对应的无功功率计算无功功率补偿变化值；

根据所述无功功率补偿变化值与预设的投入补偿容量计算相应的补偿差值；

判断所述补偿差值是否大于预设的补偿阈值，若判断所述补偿差值大于预设的补偿阈值，则判定补偿电容为故障状态，生成故障信号发送至指定终端进行告警。

优选地，对所述电容数据进行傅立叶正交分解，计算得到补偿电容投切前、后分别对应的无功功率的步骤具体包括：

利用正交三角函数对电压和电流进行正交分解，得到：

上式中，U_Ri表示电压实部分解值，U_Li表示电压虚部分解值，I_Ri表示电流实部分解值，I_Li表示电流虚部分解值，U_j表示第j个采样点的电压，I_j表示第j个采样点的电流，i表示谐波次数，K表示一个周期总的采样点数，j表示第j个采样点；

基于电压实部分解值、电压虚部分解值、电流实部分解值和电流虚部分解值通过下式计算第i次谐波的无功功率：

Q_i＝U_Ri·I_Li-U_Li·I_Ri

上式中，Q_i表示第i次谐波的无功功率，则全波形的无功功率为：

上式中，Q表示全波形的无功功率。

优选地，判断所述补偿差值是否大于预设的补偿阈值，若判断所述补偿差值大于预设的补偿阈值，则判定补偿电容为故障状态，生成故障信号发送至指定终端的步骤之前包括：

获取补偿电容投切前、后分别对应的母线进线侧的功率因数以及平均有功功率；

根据补偿电容投切前、后分别对应的母线进线侧的功率因数以及平均有功功率通过下式计算无功功率所需补偿容量，以作为补偿阈值：

上式中，

表示补偿电容投切前的功率因数，

表示补偿电容投切后的功率因数，P表示平均有功功率，Q_补偿表示无功功率所需补偿容量。

优选地，本方法还包括：

根据所述无功功率补偿变化值识别补偿电容的故障状态类型，所述故障状态类型包括保护器件故障、投切开关故障和电容器容值失效故障，具体包括：

当所述无功功率补偿变化值大于预设的变化阈值时，则判定所述补偿电容的故障状态类型为电容器容值失效故障；

当无功功率补偿变化值为0时，获取补偿电容回路的线路温度，若所述线路温度大于预设的温度阈值时，则判定所述补偿电容的故障状态类型为保护器件故障，若所述线路温度小于预设的温度阈值时，则判定所述补偿电容的故障状态类型为投切开关故障。

第二方面，本发明还提供了一种配电网低压无功补偿电容状态检测系统，包括：

数据获取模块，用于根据预设的投切周期获取补偿电容投切前、后分别对应的母线进线侧的电容数据，所述电容数据包括电压和电流；

傅里叶计算模块，用于对所述电容数据进行傅立叶正交分解，计算得到补偿电容投切前、后分别对应的无功功率；

变化量计算模块，用于根据补偿电容投切前、后分别对应的无功功率计算无功功率补偿变化值；

差值计算模块，用于根据所述无功功率补偿变化值与预设的投入补偿容量计算相应的补偿差值；

判断模块，用于判断所述补偿差值是否大于预设的补偿阈值，若判断所述补偿差值大于预设的补偿阈值，则判定补偿电容为故障状态，生成故障信号发送至指定终端进行告警。

优选地，所述傅里叶计算模块具体包括：

分解模块，用于利用正交三角函数对电压和电流进行正交分解，得到：

上式中，U_Ri表示电压实部分解值，U_Li表示电压虚部分解值，I_Ri表示电流实部分解值，I_Li表示电流虚部分解值，U_j表示第j个采样点的电压，I_j表示第j个采样点的电流，i表示谐波次数，K表示一个周期总的采样点数，j表示第j个采样点；

第一功率计算模块，用于基于电压实部分解值、电压虚部分解值、电流实部分解值和电流虚部分解值通过下式计算第i次谐波的无功功率：

Q_i＝U_Ri·I_Li-U_Li·I_Ri

上式中，Q_i表示第i次谐波的无功功率，则全波形的无功功率为：

上式中，Q表示全波形的无功功率。

优选地，本系统还包括：

获取模块，用于获取补偿电容投切前、后分别对应的母线进线侧的功率因数以及平均有功功率；

补偿容量计算模块，用于根据补偿电容投切前、后分别对应的母线进线侧的功率因数以及平均有功功率通过下式计算无功功率所需补偿容量，以作为补偿阈值：

上式中，

表示补偿电容投切前的功率因数，

表示补偿电容投切后的功率因数，P表示平均有功功率，Q_补偿表示无功功率所需补偿容量。

优选地，本系统还包括：

故障识别模块，用于根据所述无功功率补偿变化值识别补偿电容的故障状态类型，所述故障状态类型包括保护器件故障、投切开关故障和电容器容值失效故障，具体用于：当所述无功功率补偿变化值大于预设的变化阈值时，则判定所述补偿电容的故障状态类型为电容器容值失效故障；当无功功率补偿变化值为0时，获取补偿电容回路的线路温度，若所述线路温度大于预设的温度阈值时，则判定所述补偿电容的故障状态类型为保护器件故障，若所述线路温度小于预设的温度阈值时，则判定所述补偿电容的故障状态类型为投切开关故障。

从以上技术方案可以看出，本发明具有以下优点：

本发明通过获取补偿电容投切前、后分别对应的母线进线侧的电容数据，对电容数据进行傅立叶正交分解，计算得到补偿电容投切前、后分别对应的无功功率，并确定无功功率补偿变化值，利用无功功率补偿变化值与预设的投入补偿容量计算相应的补偿差值，根据补偿差值与预设的补偿阈值的比较结果判断补偿电容是否故障，从而提高电力电容补偿装置的运维效率。

附图说明

图1为本发明实施例提供的配电网结构示意图；

图2为本发明实施例提供的一种配电网低压无功补偿电容状态检测方法的流程图；

图3为本发明实施例提供的一种配电网低压无功补偿电容状态检测系统的结构示意图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，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，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。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他实施例，都属于本发明保护的范围。

在配电系统中，为减少配电网向负荷提供大量无功电流而造成线路功率损耗，如图1所示，在各负荷点均须配置相应电压等级的无功补偿装置，以提高电网输电能力，降低输电损耗。现有传统的电力电容补偿装置容易出现：电容器耐受过电压能力差，电容器组中某一台电容器发生故障，不容易及时发现，导致电力电容补偿装置的运维效率较低。且电力电容器对运行环境和电网环境要求高，例如当电力电容器运行温度高于70℃时，容易出现故障。需要耗费大量人力对电力电容器进行巡检和维护。

为此，本发明提供了一种配电网低压无功补偿电容状态检测方法，为了便于理解，请参阅图2，其方法包括以下步骤：

S1、根据预设的投切周期获取补偿电容投切前、后分别对应的母线进线侧的电容数据，电容数据包括电压和电流。

需要说明的是，其考虑到负载的波动性，以及投切开关响应时间的因素，为保证采样数据的准确性，投切前后时刻的选取应尽可能的接近投切开关动作时刻。

其中，系统每隔200ms采样一个组数据；可以预先设置一个采样周期Δt，计算t-Δt和t+Δt时间段内最大功率、最小功率值偏离其平均功率的偏离差值，当该时间段内偏离差值偏离过大，比如±15％，系统会判断负载波动大或存在其它问题，并丢弃该采集数据，不作为投切判断的参数。

同时，在安装使用前须根据实际的电容柜配置每个电容的额定补偿容量，每个电容通过独立的投切开关接入到供电回路中；投切开关受本装置控制，可根据本装置的程序进行单独、成组或顺序的投入和切除，通过投切开关的组合，实现投入或切除的适宜的补偿容量。

同时，需要在投入运行前在参数设置中提前设定每个补偿电容的容量，根据电容柜中每个补偿电容的实际容量规格和补偿方式进行配置。其补偿方式包括共补、分补以及分补的每相补偿容量进行配置。

S2、对电容数据进行傅立叶正交分解，计算得到补偿电容投切前、后分别对应的无功功率。

S3、根据补偿电容投切前、后分别对应的无功功率计算无功功率补偿变化值。

S4、根据无功功率补偿变化值与预设的投入补偿容量计算相应的补偿差值；

S5、判断补偿差值是否大于预设的补偿阈值，若判断补偿差值大于预设的补偿阈值，则判定补偿电容为故障状态，生成故障信号发送至指定终端进行告警。

其中，为提高判断逻辑的准确性，按以下方式处理：

仅对投入时刻作判断，切除时刻不作判断；

仅对自动投切作判断，手动及试验状态的投切不作判断；

为避免出现频繁的判断，仅对同组相邻投入间隔大于60秒的作判断(即频繁投切不作判断)；

考虑判断的准确性，仅对负载较为平稳时判断，投入前的2个周波Q的差值小于预投入电容的0.5QC时，才作判断，否则不作判断。

在判断出补偿电容故障后，可以形成记录通过RS485/GPRS通讯方式上传数据至指定终端进行告警，也可以进行屏幕显示。

本发明提供了一种配电网低压无功补偿电容状态检测方法，通过获取补偿电容投切前、后分别对应的母线进线侧的电容数据，对电容数据进行傅立叶正交分解，计算得到补偿电容投切前、后分别对应的无功功率，并确定无功功率补偿变化值，利用无功功率补偿变化值与预设的投入补偿容量计算相应的补偿差值，根据补偿差值与预设的补偿阈值的比较结果判断补偿电容是否故障，从而提高电力电容补偿装置的运维效率。

在一个具体实施例中，步骤S2具体包括：

S201、利用正交三角函数对电压和电流进行正交分解，得到：

上式中，U_Ri表示电压实部分解值，U_Li表示电压虚部分解值，I_Ri表示电流实部分解值，I_Li表示电流虚部分解值，U_j表示第j个采样点的电压，I_j表示第j个采样点的电流，i表示谐波次数，K表示一个周期总的采样点数，j表示第j个采样点；

其中，电压和电流信号均按整周期均匀采样。

S202、基于电压实部分解值、电压虚部分解值、电流实部分解值和电流虚部分解值通过下式计算第i次谐波的无功功率：

Q_i＝U_Ri·I_Li-U_Li·I_Ri

上式中，Q_i表示第i次谐波的无功功率，则全波形的无功功率为：

上式中，Q表示全波形的无功功率。

可以理解的是，傅里叶测量法利用间隔的均匀度以及频率的稳定性，具有较高的灵敏度。同时，还采用最新的高速AD采样技术，能够快速、高效的实时采样并计算出回路的无功功率数据，并有效滤除各种谐波干扰，保证数据的准确性。

在一个具体实施例中，步骤S5之前包括：

S501、获取补偿电容投切前、后分别对应的母线进线侧的功率因数以及平均有功功率；

S502、根据补偿电容投切前、后分别对应的母线进线侧的功率因数以及平均有功功率通过下式计算无功功率所需补偿容量，以作为补偿阈值：

上式中，

表示补偿电容投切前的功率因数，

表示补偿电容投切后的功率因数，P表示平均有功功率，Q_补偿表示无功功率所需补偿容量。

在另一个示例中，在获得无功功率所需补偿容量后，无功补偿装置通过预置的程序选取最佳的投切开关组合，接通相应的补偿电容，实现自动补偿。

当装置处于手动运行模式下，可通过人工查询功率因数补偿表，并手动选取投切相应的电容，实现手动补偿控制。投切后可以在装置数据监控界面查看相关参数和数据变化曲线，从而确认补偿效果。

在一个具体实施例中，本方法还包括：

根据无功功率补偿变化值识别补偿电容的故障状态类型，故障状态类型包括保护器件故障、投切开关故障和电容器容值失效故障，具体包括：

当无功功率补偿变化值大于预设的变化阈值时，则判定补偿电容的故障状态类型为电容器容值失效故障；

当无功功率补偿变化值为0时，获取补偿电容回路的线路温度，若线路温度大于预设的温度阈值时，则判定补偿电容的故障状态类型为保护器件故障，若线路温度小于预设的温度阈值时，则判定补偿电容的故障状态类型为投切开关故障。

以上为本发明提供的一种配电网低压无功补偿电容状态检测方法的实施例的详细描述，以下为本发明提供的一种配电网低压无功补偿电容状态检测系统的实施例的详细描述。

为了方便理解，请参阅图3，本发明提供了一种配电网低压无功补偿电容状态检测系统，包括：

数据获取模块100，用于根据预设的投切周期获取补偿电容投切前、后分别对应的母线进线侧的电容数据，电容数据包括电压和电流；

傅里叶计算模块200，用于对电容数据进行傅立叶正交分解，计算得到补偿电容投切前、后分别对应的无功功率；

变化量计算模块300，用于根据补偿电容投切前、后分别对应的无功功率计算无功功率补偿变化值；

差值计算模块400，用于根据无功功率补偿变化值与预设的投入补偿容量计算相应的补偿差值；

判断模块500，用于判断补偿差值是否大于预设的补偿阈值，若判断补偿差值大于预设的补偿阈值，则判定补偿电容为故障状态，生成故障信号发送至指定终端进行告警。

在一个具体实施例中，傅里叶计算模块具体包括：

分解模块，用于利用正交三角函数对电压和电流进行正交分解，得到：

上式中，U_Ri表示电压实部分解值，U_Li表示电压虚部分解值，I_Ri表示电流实部分解值，I_Li表示电流虚部分解值，U_j表示第j个采样点的电压，I_j表示第j个采样点的电流，i表示谐波次数，K表示一个周期总的采样点数，j表示第j个采样点；

第一功率计算模块，用于基于电压实部分解值、电压虚部分解值、电流实部分解值和电流虚部分解值通过下式计算第i次谐波的无功功率：

Q_i＝U_Ri·I_Li-U_Li·I_Ri

上式中，Q_i表示第i次谐波的无功功率，则全波形的无功功率为：

上式中，Q表示全波形的无功功率。

在一个具体实施例中，本方法还包括：

获取模块，用于获取补偿电容投切前、后分别对应的母线进线侧的功率因数以及平均有功功率；

补偿容量计算模块，用于根据补偿电容投切前、后分别对应的母线进线侧的功率因数以及平均有功功率通过下式计算无功功率所需补偿容量，以作为补偿阈值：

上式中，

表示补偿电容投切前的功率因数，

表示补偿电容投切后的功率因数，P表示平均有功功率，Q_补偿表示无功功率所需补偿容量。

在一个具体实施例中，本方法还包括：

故障识别模块，用于根据无功功率补偿变化值识别补偿电容的故障状态类型，故障状态类型包括保护器件故障、投切开关故障和电容器容值失效故障，具体用于：当无功功率补偿变化值大于预设的变化阈值时，则判定补偿电容的故障状态类型为电容器容值失效故障；当无功功率补偿变化值为0时，获取补偿电容回路的线路温度，若线路温度大于预设的温度阈值时，则判定补偿电容的故障状态类型为保护器件故障，若线路温度小于预设的温度阈值时，则判定补偿电容的故障状态类型为投切开关故障。

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。

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，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。

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。

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 (8)

1.一种配电网低压无功补偿电容状态检测方法，其特征在于，包括以下步骤：

根据预设的投切周期获取补偿电容投切前、后分别对应的母线进线侧的电容数据，所述电容数据包括电压和电流；

对所述电容数据进行傅立叶正交分解，计算得到补偿电容投切前、后分别对应的无功功率；

根据补偿电容投切前、后分别对应的无功功率计算无功功率补偿变化值；

根据所述无功功率补偿变化值与预设的投入补偿容量计算相应的补偿差值；

判断所述补偿差值是否大于预设的补偿阈值，若判断所述补偿差值大于预设的补偿阈值，则判定补偿电容为故障状态，生成故障信号发送至指定终端进行告警。

2.根据权利要求1所述的配电网低压无功补偿电容状态检测方法，其特征在于，对所述电容数据进行傅立叶正交分解，计算得到补偿电容投切前、后分别对应的无功功率的步骤具体包括：

利用正交三角函数对电压和电流进行正交分解，得到：

上式中，U_Ri表示电压实部分解值，U_Li表示电压虚部分解值，I_Ri表示电流实部分解值，I_Li表示电流虚部分解值，U_j表示第j个采样点的电压，I_j表示第j个采样点的电流，i表示谐波次数，K表示一个周期总的采样点数，j表示第j个采样点；

基于电压实部分解值、电压虚部分解值、电流实部分解值和电流虚部分解值通过下式计算第i次谐波的无功功率：

Q_i＝U_Ri·I_Li-U_Li·I_Ri

上式中，Q_i表示第i次谐波的无功功率，则全波形的无功功率为：

上式中，Q表示全波形的无功功率。

3.根据权利要求1所述的配电网低压无功补偿电容状态检测方法，其特征在于，判断所述补偿差值是否大于预设的补偿阈值，若判断所述补偿差值大于预设的补偿阈值，则判定补偿电容为故障状态，生成故障信号发送至指定终端的步骤之前包括：

获取补偿电容投切前、后分别对应的母线进线侧的功率因数以及平均有功功率；

根据补偿电容投切前、后分别对应的母线进线侧的功率因数以及平均有功功率通过下式计算无功功率所需补偿容量，以作为补偿阈值：

上式中，

表示补偿电容投切前的功率因数，

表示补偿电容投切后的功率因数，P表示平均有功功率，Q_补偿表示无功功率所需补偿容量。

4.根据权利要求1所述的配电网低压无功补偿电容状态检测方法，其特征在于，还包括：

根据所述无功功率补偿变化值识别补偿电容的故障状态类型，所述故障状态类型包括保护器件故障、投切开关故障和电容器容值失效故障，具体包括：

当所述无功功率补偿变化值大于预设的变化阈值时，则判定所述补偿电容的故障状态类型为电容器容值失效故障；

当无功功率补偿变化值为0时，获取补偿电容回路的线路温度，若所述线路温度大于预设的温度阈值时，则判定所述补偿电容的故障状态类型为保护器件故障，若所述线路温度小于预设的温度阈值时，则判定所述补偿电容的故障状态类型为投切开关故障。

5.一种配电网低压无功补偿电容状态检测系统，其特征在于，包括：

数据获取模块，用于根据预设的投切周期获取补偿电容投切前、后分别对应的母线进线侧的电容数据，所述电容数据包括电压和电流；

傅里叶计算模块，用于对所述电容数据进行傅立叶正交分解，计算得到补偿电容投切前、后分别对应的无功功率；

变化量计算模块，用于根据补偿电容投切前、后分别对应的无功功率计算无功功率补偿变化值；

差值计算模块，用于根据所述无功功率补偿变化值与预设的投入补偿容量计算相应的补偿差值；

判断模块，用于判断所述补偿差值是否大于预设的补偿阈值，若判断所述补偿差值大于预设的补偿阈值，则判定补偿电容为故障状态，生成故障信号发送至指定终端进行告警。

6.根据权利要求5所述的配电网低压无功补偿电容状态检测系统，其特征在于，所述傅里叶计算模块具体包括：

分解模块，用于利用正交三角函数对电压和电流进行正交分解，得到：

上式中，U_Ri表示电压实部分解值，U_Li表示电压虚部分解值，I_Ri表示电流实部分解值，I_Li表示电流虚部分解值，U_j表示第j个采样点的电压，I_j表示第j个采样点的电流，i表示谐波次数，K表示一个周期总的采样点数，j表示第j个采样点；

第一功率计算模块，用于基于电压实部分解值、电压虚部分解值、电流实部分解值和电流虚部分解值通过下式计算第i次谐波的无功功率：

Q_i＝U_Ri·I_Li-U_Li·I_Ri

上式中，Q_i表示第i次谐波的无功功率，则全波形的无功功率为：

上式中，Q表示全波形的无功功率。

7.根据权利要求5所述的配电网低压无功补偿电容状态检测系统，其特征在于，还包括：

获取模块，用于获取补偿电容投切前、后分别对应的母线进线侧的功率因数以及平均有功功率；

补偿容量计算模块，用于根据补偿电容投切前、后分别对应的母线进线侧的功率因数以及平均有功功率通过下式计算无功功率所需补偿容量，以作为补偿阈值：

上式中，

表示补偿电容投切前的功率因数，

表示补偿电容投切后的功率因数，P表示平均有功功率，Q_补偿表示无功功率所需补偿容量。

8.根据权利要求5所述的配电网低压无功补偿电容状态检测系统，其特征在于，还包括：

故障识别模块，用于根据所述无功功率补偿变化值识别补偿电容的故障状态类型，所述故障状态类型包括保护器件故障、投切开关故障和电容器容值失效故障，具体用于：当所述无功功率补偿变化值大于预设的变化阈值时，则判定所述补偿电容的故障状态类型为电容器容值失效故障；当无功功率补偿变化值为0时，获取补偿电容回路的线路温度，若所述线路温度大于预设的温度阈值时，则判定所述补偿电容的故障状态类型为保护器件故障，若所述线路温度小于预设的温度阈值时，则判定所述补偿电容的故障状态类型为投切开关故障。

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