CN116418119A - 一种三相电容智能监测控制系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种三相电容智能监测控制系统，包括电柜和远程监测台，所述电柜内部设有监测单元，所述电柜内部设有主控单元，所述电柜内部设有散热处理控制模块，所述电柜内部设有警报提示模块。本发明采用以电柜作为三相电容搭载设备，并在电柜内部以监测单元与主控单元作为核心构建系统的实时智能监测结构，相较于现有人工定期监测手段，该系统具备能够实时对电柜内三相电容运行使用状态进行监测的使用效果，监测结果数据反馈具有实时性，使得工作人员能够随时获取电柜内三相电容的实时监测数据，不再需要拆卸电柜即可得到实时监测数据，有利于延长三相电容的使用寿命，并使整体对三相电容的监测更加高效准确。

Description

一种三相电容智能监测控制系统
技术领域
本发明涉及三相电容监测技术领域，特别是一种三相电容智能监测控制系统。
背景技术
三相是最常见的一种交流电系统，三相交流电是电能的一种输送形式，三相电容是由三个普通的单个二线端电容器构成Y形联结或三角形联结构成的电容，是现有电柜中极为常见的电容结构。
三相电容在电柜的正常使用过程中需要进行监测，以判断其运行状态，并根据监测结果采取相应措施，以保证三相电容的正常使用作业，有利于延长其使用寿命。
随着现代工业和市政基础设施的快速发展，无功补偿电容作为一种重要的电力设备，在电力系统中得到广泛应用。传统的电容无功补偿系统采用固定设计参数和单向监测控制，不仅容易导致电容过电压、过电流等问题，也影响了电容的使用寿命和稳定性。
在现代电力系统中，增加电容器可以有效地提高电力系统的功率因数，减少线路的电导电阻，降低电网的负荷损耗，优化电力系统的运行效率，现有的三相电容器通常需要手动调整电容容量，无法实时监测电容器的功率因数，对电力系统的优化效果有限。
而现有对于电柜中三相电容的监测作业大多采用人工定期对电柜进行检查的监测方式，以至于整体的监测信息难以及时的进行反馈并采取对应的处理措施，导致整体的监测结果反馈具有时差性，无法达到实时监测反馈的使用效果，且人工监测对于监测结果数据的准确性无法得到有效保证，并不具备远程反馈的监测功能，容易对三相电容的使用寿命产生一定程度的影响，同时现有人工对于三相电容的监测手段并不会通过对断路器不同相位的真空度以及超行程位移变化量进行监测，难以发现三相电容正常运行状态下的潜在风险。
基于此，我们提出一种三相电容智能监测控制系统来解决上述问题。
发明内容
本部分的目的在于概述本发明的实施例的一些方面以及简要介绍一些较佳实施例。在本部分以及本申请的说明书摘要和发明名称中可能会做些简化或省略以避免使本部分、说明书摘要和发明名称的目的模糊，而这种简化或省略不能用于限制本发明的范围。
鉴于上述和/或现有的三相电容监测设计中存在的问题，提出了本发明。
因此，本发明其中的一个目的是提供一种三相电容智能监测控制系统，其通过以监测单元和主控单元为核心构建智能监测系统，以搭载三相电容的电柜作为主体，实现对电柜内三相电容的实时监测，并根据监测数据反馈进行自主的控制处理同时在运行状态监测出现异常时向外部发出警告信号，便于工作人员进行及时处理，且通过增设物联网通信模块与远程监测台实现网络互连，能够达到三相电容监测数据实时监测数据向远程监测台实时反馈的使用效果。
为达到上述效果，本发明提供如下技术方案：一种三相电容智能监测控制系统，包括电柜和远程监测台，所述电柜内部设有监测单元，所述电柜内部设有主控单元，所述电柜内部设有散热处理控制模块，所述电柜内部设有警报提示模块。
作为本发明所述的一种优选方案，其中：所述监测单元与所述主控单元之间并联，所述监测单元还包括：
单片机，用于对所述电柜内部监测数据进行分析处理及储存；
智能母线监测模块，用于对所述电柜内部母线、电缆部位及断路器上下触指温升等安全隐患进行监测；
电流电压信号采集模块，用于采集所述电柜内部的电流信号和电压信号，并将电流信号和电压信号传输至运行状态监测模块；
断路器灭弧室真空度监测模块，用于监测所述电柜在正常使用工作状态下内部断路器灭弧室的真空度情况；
电参量回路监测模块，用于对所述电柜内部运行数据进行测量，运行数据包括：电压、电流、电功率、频率、时间、相位、电阻、电容和电感，并将运行数据传输至运行状态监测模块；
断路器特性监测模块，用于对所述电柜内部断路器的特性进行全面的实时监测；
曲线绘制模块，用于根据所述电参量回路监测模块监测数据对所述电柜三相电容运行参量曲线进行绘制；
通过将监测单元采用多模块联合监测的关联结构，使得监测单元具备对电柜内三相电容各项运行参数进行全面监测的使用效果。
作为本发明所述的一种优选方案，其中：所述电柜内部母线、电缆部位及断路器上均至少设有一组温度传感器，所述电柜内部设有散热装置，所述电柜外部设有监测显示屏和操控模块，所述监测显示屏用于对所述电柜内部三相电容智能监测数据进行显示，所述操控模块用于对所述电柜进行控制以及设定，所述散热装置与所述散热控制模块之间相互电性连接；
通过装载有监测显示屏，令电柜内部三相电容通过监测单元所监测的运行状态数据能够在外部进行显示反馈，且操控模块的增设更加便于进行对主控单元进行外部操控和设定。
作为本发明所述的一种优选方案，其中：所述主控单元与散热处理控制模块之间电连接，所述主控单元和监测单元均与所述警报提示模块之间电性连接；
以便于监测单元的实时监测反馈数据在超过预估的设定允许值后能够通过警报提示模块向外部发出警告信号，同时通过主控单元对可控范围内的运行状态进行控制处理。
作为本发明所述的一种优选方案，其中：所述电柜还包括：
运行状态监测模块，设于所述电柜内部，用于对所述电柜使用过程中的运行状态进行实时监测；
运行状态预估模块，设于所述电柜内部，用于存储相电感值与等效电阻值，并根据算法预估出所述电柜内部的理论运行数据；
计算对比模块，设于所述电柜内部，用于将所述运行状态预估模块计算出的运行数据与所述运行状态监测模块的实际监测数据进行对比，得出对比结果；
断路器控制模块，设于所述电柜内部，用于控制所述电柜内部断路器，对所述电柜进行保护，所述控制单元与所述断路器控制模块之间相互电连接；
短路开断能力监测模块，设于所述电柜内部，用于监测断路器超行程位移的变化量；
所述运行状态监测模块、运行状态预估模块、计算对比模块和断路器控制模块均与所述监测单元之间电性连接。
作为本发明所述的一种优选方案，其中：所述警报提示模块还包括：
蜂鸣器，用于发出警报对所述电柜内部电容监测出运行严重异常数据时进行重要警示；
警示灯，用于对所述电柜内部运行状态出现异常时进行视觉警示。
作为本发明所述的一种优选方案，其中：所述电柜和远程监测台内部均设有物联网通信模块，所述电柜和所述远程监测台之间通过所述物联网通信模块网络连接，所述远程监测台还包括：
数据储存单元，设于所述远程监测台内部，用于对所述监测单元反馈的监测数据进行储存；
观察显示屏，设于所述远程监测台外部，用于对所述监测单元反馈的监测数据进行显示；
联控模块，与所述主控单元之间相互关联，用于向所述主控单元发送远程控制指令；
操控台，设于所述远程监测台外部，用于对所述远程监测台进行功能设定以及对所述电柜进行远程操控。
作为本发明所述的一种优选方案，其中：所述运行状态预估模块内部设有算法，所述运行状态预估模块内部算法以高等数学建模公式作为基础，所述运行状态预估模块的算法逻辑为：
以所述电柜已知的基础数据作为基础值并代入到高等数学建模公式中计算出所述电柜的理论运行数据。
作为本发明所述的一种优选方案，所述运行状态监测模块内部设有对各监测模块的监测数据进行整合的策略，所述对各监测模块的监测数据进行整合的策略包括以下具体步骤：
步骤A1：运行状态监测模块根据电参量回路监测模块传输的运行数据，整合三相基波电压与中心点之间的差值，记作ΔUA、ΔUB、ΔUC，电容的三相电流，记作IA、IB、IC；
步骤A2：运行状态监测模块根据电流电压信号采集模块传输的电流信号和电压信号，整合电流频率f，并将整合出的电流频率f传输给状态预估模块；
步骤A3：运行状态监测模块计算A相实际阻抗，实际阻抗值
Figure BDA0004198566970000041
计算B相实际阻抗，实际阻抗/>
Figure BDA0004198566970000051
值，计算C相实际阻抗，实际阻抗/>
Figure BDA0004198566970000052
值，并将实际阻抗值ZA、ZB、ZC传输至计算对比模块。
作为本发明所述的一种优选方案，所述运行状态预估模块内部设有计算所述电柜的理论运行数据的策略，所述计算所述电柜的理论运行数据的策略包括以下具体步骤：
步骤B1：状态预估模块根据电流频率f，A相电容理想值CA，相电感值L，等效电阻值R，计算A相预计阻抗
Figure BDA0004198566970000053
j为虚数符号，并将预计阻抗/>
Figure BDA0004198566970000054
传输至计算对比模块；
步骤B2：状态预估模块根据电流频率f，B相电容理想值CB，相电感值L，等效电阻值R，计算B相预计阻抗
Figure BDA0004198566970000055
j为虚数符号，并将预计阻抗/>
Figure BDA0004198566970000056
传输至计算对比模块；
步骤B3：状态预估模块根据电流频率f，C相电容理想值CC，相电感值L，等效电阻值R，计算C相预计阻抗
Figure BDA0004198566970000057
j为虚数符号，并将预计阻抗/>
Figure BDA0004198566970000058
传输至计算对比模块。
作为本发明所述的一种优选方案，所述计算对比设有异常告警信号生成策略，所述异常告警信号包括A相电容异常告警信号、B相电容异常告警信号和C相电容异常告警信号；所述异常告警信号生成策略包括以下具体步骤：
步骤C1：取A相实际阻抗取ZA的实部数据，记作Re(ZA)，取A相实际阻抗取ZA的虚部部数据，记作Im(ZA)，取A相预计阻抗
Figure BDA0004198566970000061
的实部数据，记作/>
Figure BDA0004198566970000062
取A相预计阻抗/>
Figure BDA0004198566970000063
的虚部数据，记作/>
Figure BDA0004198566970000064
判断/>
Figure BDA0004198566970000065
是否大于0.2，如果大于0.2，则生成A相电容异常告警信号，将A相电容异常告警信号传输至警报提示模块，并判断/>
Figure BDA0004198566970000066
是否大于0.2，如果大于0.2，则生成A相电容异常告警信号，将A相电容异常告警信号传输至警报提示模块；
步骤C2：取B相实际阻抗取ZB的实部数据，记作Re(ZB)，取B相实际阻抗取ZB的虚部部数据，记作Im(ZB)，取B相预计阻抗
Figure BDA0004198566970000067
的实部数据，记作/>
Figure BDA0004198566970000068
取B相预计阻抗/>
Figure BDA0004198566970000069
的虚部数据，记作/>
Figure BDA00041985669700000610
判断/>
Figure BDA00041985669700000611
是否大于0.2，如果大于0.2，则生成B相电容异常告警信号，将B相电容异常告警信号传输至警报提示模块，并判断/>
Figure BDA00041985669700000612
是否大于0.2，如果大于0.2，则生成B相电容异常告警信号，将B相电容异常告警信号传输至警报提示模块；
步骤C3：取C相实际阻抗取ZC的实部数据，记作Re(ZC)，取C相实际阻抗取ZC的虚部部数据，记作Im(ZC)，取C相预计阻抗
Figure BDA00041985669700000613
的实部数据，记作/>
Figure BDA00041985669700000614
取C相预计阻抗/>
Figure BDA00041985669700000615
的虚部数据，记作/>
Figure BDA00041985669700000616
判断/>
Figure BDA00041985669700000617
是否大于0.2，如果大于0.2，则生成C相电容异常告警信号，将C相电容异常告警信号传输至警报提示模块，并判断/>
Figure BDA0004198566970000071
是否大于0.2，如果大于0.2，则生成C相电容异常告警信号，将C相电容异常告警信号传输至警报提示模块；
作为本发明所述的一种优选方案，其中：所述电柜、监测单元、主控单元和远程监测台实现对所述电柜三相电容智能监测，至少包括以下步骤：
步骤S1:以电柜搭载三相电容联结结构作为主体，在电柜内部以监测单元和主控单元为核心完成智能监测系统的基本架构，并通过搭载物联网通信模块，使该系统监测数据能够通过网络连接与远程监测台之间实现实时的监测数据交互，以实现既能够自主智能监测，又能够将监测数据通过网络向远程监测台进行实时反馈的使用效果，以便于即使电柜周围没有工作人员时，当智能监测系统监测到系统无法控制解决的问题时，远程监测台的工作人员具备调配人员对电柜进行检查的能力，令以监测单元和主控单元为核心的智能监测系统的功能性得到较大程度的完善；
步骤S2:当智能监测系统基本架构完成后，通过监测单元向各监测模块分配监测项目并发布指令，智能母线监测模块，对电柜内母线、电缆部位及断路器上下触指温升等安全隐患进行监测，并将监测数据向监测单元内单片机进行反馈，及时在电柜外部的监测显示屏进行显示，电流电压信号采集模块对电柜内部的电流信号以及电压信号进行实时采集，并交由单片机进行分析处理以计算出电流数据和电压数据，断路器灭弧室真空度监测模块对电柜内部断路器不同相位的真空度进行实时监测，电参量回路监测模块，实时监测电柜内部回路参量，并对电柜内各相位进行监测，为运行状态监测模块提供计算参数，并将监测数据交由曲线绘制模块，使其根据数据进行曲线绘制；
步骤S3:曲线绘制模块根据电参量回路监测模块实时监测所反馈的数据绘制的运行曲线，可用于工作人员对电柜用电回路的维护分析，短路开断能力监测模块在操控模块的设定下以运行状态预估模块所预估计算的基准值作为允许值，对电柜内断路器不同相位超行程位移的变化量进行监测，当监测值超出允许值时，向警报提示模块反馈并通过蜂鸣器和警示灯发出警告信号；
步骤S4:运行状态监测模块联合各模块对各监测模块的监测数据进行整合，反馈实时的电柜运行状态，通过计算对比模块将运行状态监测模块所监测的电柜内各项运行数据与运行状态预估模块内算法计算出的运行数据之间进行对比，并根据对比结果，若监测数据超出预估数据范围较大，则通过警报提示模块向外部发出警告信号，提醒工作人员对电柜内部搭载额三相电容结构进行全面的检查与维护作业；
步骤S5:主控单元能够根据监测单元对电柜的实时监测数据反馈控制对应模块做出相应的处理，若智能母线监测模块反馈的实时监测数据表明电柜内母线温度超出温度允许值时，在通过警报提示模块向外部发出警告信号的同时，主控单元控制散热处理模块对电柜内部进行散热处理，而断路器特性监测模块和短路开断能力监测模块所监测反馈的异常数据则会通过主控单元在设定程序下控制断路器控制模块对断路器进行控制处理，同时警报提示模块向外部发出警告信号；
步骤S6:监测单元对电柜内部三相电容的监测数据会通过物联网通信模块向远程监测台进行实时反馈，以确保电柜附近无工作人员时，远程监测台的工作人员也能够第一时间对电柜内三相电容的运行异常做出对应的处理。
本发明的有益效果：本发明采用以电柜作为三相电容搭载设备，并在电柜内部以检测单元与主控单元作为核心构建系统的实时智能监测结构，相较于现有人工定期监测手段，该系统具备能够实时对电柜内三相电容运行使用状态进行监测的使用效果，监测结果数据反馈具有实时性，使得工作人员能够随时获取电柜内三相电容的实时监测数据，不再需要拆卸电柜即可得到实时监测数据，使得三相电容的监测作业更加便捷，且通过增设了基于物联网的远程监测台，令该系统对电柜内三相电容运行状态的实时监测能够稳定向远程监测台进行实时传输，有利于实现电柜内三相电容的远程实时监测效果，并能够在监测数据反馈后通过主控单元根据设定对电柜采取相应的处理控制手段，无法通过主控单元解决的运行异常还能够向外部发出警告信号向工作人员进行提示，有利于延长三相电容的使用寿命，并使整体对三相电容的监测更加高效。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面对本发明的具体实施方式做详细的说明。
在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。
其次，此处所称的“一个实施例”或“实施例”是指可包含于本发明至少一个实现方式中的特定特征、结构或特性。在本说明书中不同地方出现的“在一个实施例中”并非均指同一个实施例，也不是单独的或选择性的与其他实施例互相排斥的实施例。
实施例1
为本发明第一个实施例，该实施例提供了一种三相电容智能监测控制系统，包括电柜，作为三相电容的搭载设备，内置有散热装置、断路器等必备组件；
监测单元，设于电柜内部，用于监测电柜三相电容使用状态；
远程监测台，用于远程接收监测单元对电柜内部三相电容的监测数据；
主控单元，设于电柜内部，用于根据监测反馈信息控制电柜内部对应模块进行处理操作；以及，
散热处理控制模块，设于电柜内部，用于根据监测单元的智能母线监测模块所得出的温度监测反馈信息对电柜进行散热处理；
警报提示模块，设于电柜和远程检测台内部，用于根据监测反馈信息向外部传递对应等级的报警提示信息。
监测单元与主控单元之间并联，监测单元还包括：
单片机，用于对电柜内部监测数据进行分析处理及储存；
智能母线监测模块，用于对电柜内部母线、电缆部位及断路器上下触指温升等安全隐患进行监测；
电流电压信号采集模块，用于采集电柜内部的电流信号和电压信号；
断路器灭弧室真空度监测模块，用于监测电柜再正常使用工作状态下内部断路器灭弧室的真空度情况；
电参量回路监测模块，用于对电柜内部电压、电流、电功率、频率、时间、相位、电阻、电容和电感的测量；
断路器特性监测模块，用于对电柜内部断路器的特性进行全面的实时监测；
曲线绘制模块，用于根据电参量回路监测模块监测数据对电柜三相电容运行参量曲线进行绘制；
电柜内部母线、电缆部位及断路器上均至少设有一组温度传感器，电柜内部设有散热装置，电柜外部设有监测显示屏和操控模块，监测显示屏用于对电柜内部三相电容智能监测数据进行显示，操控模块用于对电柜进行控制以及设定，散热装置与散热控制模块之间相互电性连接。
主控单元与散热处理控制模块之间电连接，主控单元和监测单元均与警报提示模块之间电性连接；
电柜还包括：
运行状态监测模块，设于电柜内部，用于对电柜使用过程中的运行状态进行实时监测；
运行状态预估模块，设于电柜内部，用于根据算法预估出电柜内部的理论运行数据；
计算对比模块，设于电柜内部，用于将运行状态预估模块计算出的运行数据与运行状态监测模块的实际监测数据进行对比，得出对比结果；
断路器控制模块，设于电柜内部，用于控制电柜内部断路器，对电柜进行保护，控制单元与断路器控制模块之间相互电连接；
短路开断能力监测模块，设于电柜内部，用于监测断路器超行程位移的变化量；
运行状态监测模块、运行状态预估模块、计算对比模块和断路器控制模块均与监测单元之间电性连接；
警报提示模块还包括：
蜂鸣器，用于发出警报对电柜内部电容监测出运行严重异常数据时进行重要警示；
警示灯，用于对电柜内部运行状态出现异常时进行视觉警示；
电柜和远程监测台内部均设有物联网通信模块，电柜和远程监测台之间通过物联网通信模块网络连接，远程监测台还包括：
数据储存单元，设于远程监测台内部，用于对监测单元反馈的监测数据进行储存；
观察显示屏，设于远程监测台外部，用于对监测单元反馈的监测数据进行显示；
联控模块，与主控单元之间相互关联，用于向主控单元发送远程控制指令；
操控台，设于远程监测台外部，用于对远程监测台进行功能设定以及对电柜进行远程操控；
运行状态预估模块内部设有算法，运行状态预估模块内部算法以高等数学建模公式作为基础，运行状态预估模块的算法逻辑为：
以电柜已知的基础数据作为基础值并代入到高等数学建模公式中计算出电柜的理论运行数据；
电柜、监测单元、主控单元和远程监测台实现对电柜三相电容智能监测，至少包括以下步骤：
步骤S1:以电柜搭载三相电容联结结构作为主体，在电柜内部以监测单元和主控单元为核心完成智能监测系统的基本架构，并通过搭载物联网通信模块，使该系统监测数据能够通过网络连接与远程监测台之间实现实时的监测数据交互，以实现既能够自主智能监测，又能够将监测数据通过网络向远程监测台进行实时反馈的使用效果，以便于即使电柜周围没有工作人员时，当智能监测系统监测到系统无法控制解决的问题时，远程监测台的工作人员具备调配人员对电柜进行检查的能力，令以监测单元和主控单元为核心的智能监测系统的功能性得到较大程度的完善；
步骤S2:当智能监测系统基本架构完成后，通过监测单元向各监测模块分配监测项目并发布指令，智能母线监测模块，对电柜内母线、电缆部位及断路器上下触指温升等安全隐患进行监测，并将监测数据向监测单元内单片机进行反馈，及时在电柜外部的监测显示屏进行显示，电流电压信号采集模块对电柜内部的电流信号以及电压信号进行实时采集，并交由单片机进行分析处理以计算出电流数据和电压数据，断路器灭弧室真空度监测模块对电柜内部断路器不同相位的真空度进行实时监测，电参量回路监测模块，实时监测电柜内部回路参量，并对电柜内各相位进行监测，为运行状态监测模块提供计算参数，并将监测数据交由曲线绘制模块，使其根据数据进行曲线绘制；
步骤S3:曲线绘制模块根据电参量回路监测模块实时监测所反馈的数据绘制的运行曲线，可用于工作人员对电柜用电回路的维护分析，短路开断能力监测模块在操控模块的设定下以运行状态预估模块所预估计算的基准值作为允许值，对电柜内断路器不同相位超行程位移的变化量进行监测，当监测值超出允许值时，向警报提示模块反馈并通过蜂鸣器和警示灯发出警告信号；
步骤S4:运行状态监测模块联合各模块对各监测模块的监测数据进行整合，反馈实时的电柜运行状态，通过计算对比模块将运行状态监测模块所监测的电柜内各项运行数据与运行状态预估模块内算法计算出的运行数据之间进行对比，并根据对比结果，若监测数据超出预估数据范围较大，则通过警报提示模块向外部发出警告信号，提醒工作人员对电柜内部搭载额三相电容结构进行全面的检查与维护作业，包括以下具体步骤：
步骤A1：运行状态监测模块根据电参量回路监测模块传输的运行数据，整合三相基波电压与中心点之间的差值，记作ΔUA、ΔUB、ΔUC，电容的三相电流，记作IA、IB、IC；
步骤A2：运行状态监测模块根据电流电压信号采集模块传输的电流信号和电压信号，整合电流频率f，并将整合出的电流频率f传输给状态预估模块；
步骤A3：运行状态监测模块计算A相实际阻抗，实际阻抗值
Figure BDA0004198566970000121
计算B相实际阻抗，实际阻抗/>
Figure BDA0004198566970000122
值，计算C相实际阻抗，实际阻抗/>
Figure BDA0004198566970000123
值，并将实际阻抗值ZA、ZB、ZC传输至计算对比模块。
步骤B1：状态预估模块根据电流频率f，A相电容理想值CA，相电感值L，等效电阻值R，计算A相预计阻抗
Figure BDA0004198566970000124
j为虚数符号，并将预计阻抗/>
Figure BDA0004198566970000125
传输至计算对比模块；
步骤B2：状态预估模块根据电流频率f，B相电容理想值CB，相电感值L，等效电阻值R，计算B相预计阻抗
Figure BDA0004198566970000131
j为虚数符号，并将预计阻抗/>
Figure BDA0004198566970000132
传输至计算对比模块；
步骤B3：状态预估模块根据电流频率f，C相电容理想值CC，相电感值L，等效电阻值R，计算C相预计阻抗
Figure BDA0004198566970000133
j为虚数符号，并将预计阻抗/>
Figure BDA0004198566970000134
传输至计算对比模块。
步骤C1：取A相实际阻抗取ZA的实部数据，记作Re(ZA)，取A相实际阻抗取ZA的虚部部数据，记作Im(ZA)，取A相预计阻抗
Figure BDA0004198566970000135
的实部数据，记作/>
Figure BDA0004198566970000136
取A相预计阻抗/>
Figure BDA0004198566970000137
的虚部数据，记作/>
Figure BDA0004198566970000138
判断/>
Figure BDA0004198566970000139
是否大于0.2，如果大于0.2，则生成A相电容异常告警信号，将A相电容异常告警信号传输至警报提示模块，并判断/>
Figure BDA00041985669700001310
是否大于0.2，如果大于0.2，则生成A相电容异常告警信号，将A相电容异常告警信号传输至警报提示模块；
步骤C2：取B相实际阻抗取ZB的实部数据，记作Re(ZB)，取B相实际阻抗取ZB的虚部部数据，记作Im(ZB)，取B相预计阻抗
Figure BDA00041985669700001311
的实部数据，记作/>
Figure BDA00041985669700001312
取B相预计阻抗/>
Figure BDA00041985669700001313
的虚部数据，记作/>
Figure BDA00041985669700001314
判断/>
Figure BDA00041985669700001315
是否大于0.2，如果大于0.2，则生成B相电容异常告警信号，将B相电容异常告警信号传输至警报提示模块，并判断/>
Figure BDA00041985669700001316
是否大于0.2，如果大于0.2，则生成B相电容异常告警信号，将B相电容异常告警信号传输至警报提示模块；
步骤C3：取C相实际阻抗取ZC的实部数据，记作Re(ZC)，取C相实际阻抗取ZC的虚部部数据，记作Im(ZC)，取C相预计阻抗
Figure BDA0004198566970000141
的实部数据，记作/>
Figure BDA0004198566970000142
取C相预计阻抗/>
Figure BDA0004198566970000143
的虚部数据，记作/>
Figure BDA0004198566970000144
判断/>
Figure BDA0004198566970000145
是否大于0.2，如果大于0.2，则生成C相电容异常告警信号，将C相电容异常告警信号传输至警报提示模块，并判断/>
Figure BDA0004198566970000147
是否大于0.2，如果大于0.2，则生成C相电容异常告警信号，将C相电容异常告警信号传输至警报提示模块。
步骤S5:主控单元能够根据监测单元对电柜的实时监测数据反馈控制对应模块做出相应的处理，若智能母线监测模块反馈的实时监测数据表明电柜内母线温度超出温度允许值时，在通过警报提示模块向外部发出警告信号的同时，主控单元控制散热处理模块对电柜内部进行散热处理，而断路器特性监测模块和短路开断能力监测模块所监测反馈的异常数据则会通过主控单元在设定程序下控制断路器控制模块对断路器进行控制处理，同时警报提示模块向外部发出警告信号；
步骤S6:监测单元对电柜内部三相电容的监测数据会通过物联网通信模块向远程监测台进行实时反馈，以确保电柜附近无工作人员时，远程监测台的工作人员也能够第一时间对电柜内三相电容的运行异常做出对应的处理。
此外，由于电柜中的断路器和散热装置等均为电柜组成中的必备组件，且均为现有产物，故在该系统中对于断路器和散热装置不做过多叙述，并不对断路器和散热装置等组件的型号做做出具体限制。
工作原理：
当该系统对三相电容进行智能实时监测时，首先，运行状态预估模块通过自身算法根据电柜内各组件的现有参数对电柜内三相电容的运行数据进行计算，并将计算出的数据作为用于与监测单元所监测数据进行对比的基本值，根据监测单元的设定与其所分配向各个模块的检测指令、智能母线监测模块，对电柜内母线、电缆部位及断路器上下触指温升等安全隐患进行监测，并将监测数据向监测单元内单片机进行反馈，及时在电柜外部的监测显示屏进行显示，电流电压信号采集模块对电柜内部的电流信号以及电压信号进行实时采集，并交由单片机进行分析处理以计算出电流数据和电压数据，断路器灭弧室真空度监测模块对电柜内部断路器不同相位的真空度进行实时监测，电参量回路监测模块，实时监测电柜内部回路参量，并对电柜内各相位进行监测，为运行状态监测模块提供计算参数，并将监测数据交由曲线绘制模块，使其根据数据进行曲线绘制，曲线绘制模块根据电参量回路监测模块实时监测所反馈的数据绘制的运行曲线，可用于工作人员对电柜用电回路的维护分析，短路开断能力监测模块在操控模块的设定下以运行状态预估模块所预估计算的基准值作为允许值，对电柜内断路器不同相位超行程位移的变化量进行监测，当监测值超出允许值时，向警报提示模块反馈并通过蜂鸣器和警示灯发出警告信号，运行状态监测模块联合各模块对各监测模块的监测数据进行整合，反馈实时的电柜运行状态，通过计算对比模块将运行状态监测模块所监测的电柜内各项运行数据与运行状态预估模块内算法计算出的运行数据之间进行对比，并根据对比结果，若监测数据超出预估数据范围较大，则通过警报提示模块向外部发出警告信号，提醒工作人员对电柜内部搭载额三相电容结构进行全面的检查与维护作业，主控单元能够根据监测单元对电柜的实时监测数据反馈控制对应模块做出相应的处理，若智能母线监测模块反馈的实时监测数据表明电柜内母线温度超出温度允许值时，在通过警报提示模块向外部发出警告信号的同时，主控单元控制散热处理模块对电柜内部进行散热处理，而断路器特性监测模块和短路开断能力监测模块所监测反馈的异常数据则会通过主控单元在设定程序下控制断路器控制模块对断路器进行控制处理，同时警报提示模块向外部发出警告信号，监测单元对电柜内部三相电容的监测数据会通过物联网通信模块向远程监测台进行实时反馈，以确保电柜附近无工作人员时，远程监测台的工作人员也能够第一时间对电柜内三相电容的运行异常做出对应的处理，极大程度的延长了电柜内三相电容的使用寿命，并使得该系统对于电柜内三相电容的监测作业更加便捷高效，具备实时性，监测结果准确度较高。
此外，由于电柜中的断路器和散热装置等均为电柜组成中的必备组件，且均为现有产物，故在该系统中对于断路器和散热装置不做过多叙述，并不对断路器和散热装置等组件的型号做做出具体限制。
应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (10)

1.一种三相电容智能监测控制系统，其特征在于，包括：
电柜，用于搭载三相电容；
监测单元，设于所述电柜内部，用于监测所述电柜三相电容使用状态；
远程监测台，用于远程接收所述监测单元对所述电柜内部三相电容的监测数据；
主控单元，设于所述电柜内部，用于根据监测反馈信息控制所述电柜内部对应模块进行处理操作；
散热处理控制模块，设于所述电柜内部，用于根据所述监测单元的智能母线监测模块所得出的温度监测反馈信息对所述电柜进行散热处理；
警报提示模块，设于所述电柜和所述远程检测台内部，用于根据监测反馈信息向外部传递对应等级的报警提示信息；
运行状态监测模块，设于所述电柜内部，用于对所述电柜使用过程中的运行状态进行实时监测；
运行状态预估模块，设于所述电柜内部，用于存储相电感值与等效电阻值，并用于根据算法预估出所述电柜内部的理论运行数据；
计算对比模块，设于所述电柜内部，用于将所述运行状态预估模块计算出的运行数据与所述运行状态监测模块的实际监测数据进行对比，得出对比结果；
断路器控制模块，设于所述电柜内部，用于控制所述电柜内部断路器，对所述电柜进行保护，所述控制单元与所述断路器控制模块之间相互电连接；
短路开断能力监测模块，设于所述电柜内部，用于监测断路器超行程位移的变化量。
2.如权利要求1所述的三相电容智能监测控制系统，其特征在于：所述监测单元与所述主控单元之间并联，所述监测单元与运行状态监测模块、运行状态预估模块、计算对比模块和断路器控制模块之间电性连接，所述监测单元还包括：
单片机，用于对所述电柜内部监测数据进行分析处理及储存；
智能母线监测模块，用于对所述电柜内部母线、电缆部位及断路器上下触指温升等安全隐患进行监测；
电流电压信号采集模块，用于采集所述电柜内部的电流信号和电压信号，并将电流信号和电压信号传输至运行状态监测模块；
断路器灭弧室真空度监测模块，用于监测所述电柜在正常使用工作状态下内部断路器灭弧室的真空度情况；
电参量回路监测模块，用于对所述电柜内部运行数据进行测量，运行数据包括：电压、电流、电功率、频率、时间、相位、电阻、电容和电感，并将运行数据传输至运行状态监测模块；
断路器特性监测模块，用于对所述电柜内部断路器的特性进行全面的实时监测；
曲线绘制模块，用于根据所述电参量回路监测模块监测数据对所述电柜三相电容运行参量曲线进行绘制。
3.如权利要求2所述的三相电容智能监测控制系统，其特征在于：所述电柜内部母线、电缆部位及断路器上均至少设有一组温度传感器，所述电柜内部设有散热装置，所述电柜外部设有监测显示屏和操控模块，所述监测显示屏用于对所述电柜内部三相电容智能监测数据进行显示，所述操控模块用于对所述电柜进行控制以及设定，所述散热装置与所述散热控制模块之间相互电性连接。
4.如权利要求3所述的三相电容智能监测控制系统，其特征在于：所述主控单元与散热处理控制模块之间电连接，所述主控单元和监测单元均与所述警报提示模块之间电性连接。
5.如权利要求4所述的三相电容智能监测控制系统，其特征在于：所述警报提示模块还包括：
蜂鸣器，用于发出警报对所述电柜内部电容监测出运行严重异常数据时进行重要警示；
警示灯，用于对所述电柜内部运行状态出现异常时进行视觉警示。
6.如权利要求5所述的三相电容智能监测控制系统，其特征在于：所述电柜和远程监测台内部均设有物联网通信模块，所述电柜和所述远程监测台之间通过所述物联网通信模块网络连接，所述远程监测台还包括：
数据储存单元，设于所述远程监测台内部，用于对所述监测单元反馈的监测数据进行储存；
观察显示屏，设于所述远程监测台外部，用于对所述检测单元反馈的监测数据进行显示；
联控模块，与所述主控单元之间相互关联，用于向所述主控单元发送远程控制指令；
操控台，设于所述远程监测台外部，用于对所述远程监测台进行功能设定以及对所述电柜进行远程操控。
7.如权利要求6所述的三相电容智能监测控制系统，其特征在于：所述运行状态监测模块内部设有对各监测模块的监测数据进行整合的策略，所述对各监测模块的监测数据进行整合的策略包括以下具体步骤：
步骤A1：运行状态监测模块根据电参量回路监测模块传输的运行数据，整合三相基波电压与中心点之间的差值，记作ΔUA、ΔUB、ΔUC，电容的三相电流，记作IA、IB、IC；
步骤A2：运行状态监测模块根据电流电压信号采集模块传输的电流信号和电压信号，整合电流频率f，并将整合出的电流频率f传输给状态预估模块；
步骤A3：运行状态监测模块计算A相实际阻抗，实际阻抗值
Figure FDA0004198566960000031
计算B相实际阻抗，实际阻抗/>
Figure FDA0004198566960000032
值，计算C相实际阻抗，实际阻抗/>
Figure FDA0004198566960000033
值，并将实际阻抗值ZA、ZB、ZC传输至计算对比模块。
8.如权利要求7所述的三相电容智能监测控制系统，其特征在于：所述运行状态预估模块内部设有计算所述电柜的理论运行数据的策略，所述计算所述电柜的理论运行数据的策略包括以下具体步骤：
步骤B1：状态预估模块根据电流频率f，A相电容理想值CA，相电感值L，等效电阻值R，计算A相预计阻抗
Figure FDA0004198566960000034
j为虚数符号，并将预计阻抗/>
Figure FDA0004198566960000035
传输至计算对比模块；
步骤B2：状态预估模块根据电流频率f，B相电容理想值CB，相电感值L，等效电阻值R，计算B相预计阻抗
Figure FDA0004198566960000041
j为虚数符号，并将预计阻抗/>
Figure FDA0004198566960000042
传输至计算对比模块；
步骤B3：状态预估模块根据电流频率f，C相电容理想值CC，相电感值L，等效电阻值R，计算C相预计阻抗
Figure FDA0004198566960000043
j为虚数符号，并将预计阻抗/>
Figure FDA0004198566960000044
传输至计算对比模块。
9.如权利要求8所述的三相电容智能监测控制系统，其特征在于：所述计算对比设有异常告警信号生成策略，所述异常告警信号包括A相电容异常告警信号、B相电容异常告警信号和C相电容异常告警信号；所述异常告警信号生成策略包括以下具体步骤：
步骤C1：取A相实际阻抗取ZA的实部数据，记作Re(ZA)，取A相实际阻抗取ZA的虚部部数据，记作Im(ZA)，取A相预计阻抗
Figure FDA0004198566960000045
的实部数据，记作/>
Figure FDA0004198566960000046
取A相预计阻抗/>
Figure FDA0004198566960000047
的虚部数据，记作/>
Figure FDA0004198566960000048
判断/>
Figure FDA0004198566960000049
是否大于0.2，如果大于0.2，则生成A相电容异常告警信号，将A相电容异常告警信号传输至警报提示模块，并判断/>
Figure FDA00041985669600000410
是否大于0.2，如果大于0.2，则生成A相电容异常告警信号，将A相电容异常告警信号传输至警报提示模块；
步骤C2：取B相实际阻抗取ZB的实部数据，记作Re(ZB)，取B相实际阻抗取ZB的虚部部数据，记作Im(ZB)，取B相预计阻抗
Figure FDA00041985669600000411
的实部数据，记作/>
Figure FDA0004198566960000051
取B相预计阻抗/>
Figure FDA0004198566960000052
的虚部数据，记作/>
Figure FDA0004198566960000053
判断/>
Figure FDA0004198566960000054
是否大于0.2，如果大于0.2，则生成B相电容异常告警信号，将B相电容异常告警信号传输至警报提示模块，并判断/>
Figure FDA0004198566960000055
是否大于0.2，如果大于0.2，则生成B相电容异常告警信号，将B相电容异常告警信号传输至警报提示模块；
步骤C3：取C相实际阻抗取ZC的实部数据，记作Re(ZC)，取C相实际阻抗取ZC的虚部部数据，记作Im(ZC)，取C相预计阻抗
Figure FDA0004198566960000056
的实部数据，记作/>
Figure FDA0004198566960000057
取C相预计阻抗/>
Figure FDA0004198566960000058
的虚部数据，记作/>
Figure FDA0004198566960000059
判断/>
Figure FDA00041985669600000510
是否大于0.2，如果大于0.2，则生成C相电容异常告警信号，将C相电容异常告警信号传输至警报提示模块，并判断/>
Figure FDA00041985669600000511
是否大于0.2，如果大于0.2，则生成C相电容异常告警信号，将C相电容异常告警信号传输至警报提示模块。
10.如权利要求9所述的三相电容智能监测控制系统，其特征在于：所述电柜、监测单元、主控单元和远程监测台实现对所述电柜三相电容智能监测，包括以下步骤：
步骤S1:以电柜搭载三相电容联结结构作为主体，在电柜内部以监测单元和主控单元为核心完成智能监测系统的基本架构，并通过搭载物联网通信模块，使该系统监测数据能够通过网络连接与远程监测台之间实现实时的监测数据交互，以实现既能够自主智能监测，又能够将监测数据通过网络向远程监测台进行实时反馈的使用效果，以便于即使电柜周围没有工作人员时，当智能监测系统监测到系统无法控制解决的问题时，远程监测台的工作人员具备调配人员对电柜进行检查的能力，令以监测单元和主控单元为核心的智能监测系统的功能性得到较大程度的完善；
步骤S2:当智能监测系统基本架构完成后，通过监测单元向各监测模块分配监测项目并发布指令，智能母线监测模块，对电柜内母线、电缆部位及断路器上下触指温升等安全隐患进行监测，并将监测数据向监测单元内单片机进行反馈，及时在电柜外部的监测显示屏进行显示，电流电压信号采集模块对电柜内部的电流信号以及电压信号进行实时采集，并交由单片机进行分析处理以计算出电流数据和电压数据，断路器灭弧室真空度监测模块对电柜内部断路器不同相位的真空度进行实时监测，电参量回路监测模块，实时监测电柜内部回路参量，并对电柜内各相位进行监测，为运行状态监测模块提供计算参数，并将监测数据交由曲线绘制模块，使其根据数据进行曲线绘制；
步骤S3:曲线绘制模块根据电参量回路监测模块实时监测所反馈的数据绘制的运行曲线，可用于工作人员对电柜用电回路的维护分析，短路开断能力监测模块在操控模块的设定下以运行状态预估模块所预估计算的基准值作为允许值，对电柜内断路器不同相位超行程位移的变化量进行监测，当监测值超出允许值时，向警报提示模块反馈并通过蜂鸣器和警示灯发出警告信号；
步骤S4:运行状态监测模块联合各模块对各监测模块的监测数据进行整合，反馈实时的电柜运行状态，通过计算对比模块将运行状态监测模块所监测的电柜内各项运行数据与运行状态预估模块内算法计算出的运行数据之间进行对比，并根据对比结果，若监测数据超出预估数据范围较大，则通过警报提示模块向外部发出警告信号，提醒工作人员对电柜内部搭载额三相电容结构进行全面的检查与维护作业；
步骤S5:主控单元能够根据监测单元对电柜的实时监测数据反馈控制对应模块做出相应的处理，若智能母线监测模块反馈的实时监测数据表明电柜内母线温度超出温度允许值时，在通过警报提示模块向外部发出警告信号的同时，主控单元控制散热处理模块对电柜内部进行散热处理，而断路器特性监测模块和短路开断能力监测模块所监测反馈的异常数据则会通过主控单元在设定程序下控制断路器控制模块对断路器进行控制处理，同时警报提示模块向外部发出警告信号；
步骤S6:监测单元对电柜内部三相电容的监测数据会通过物联网通信模块向远程监测台进行实时反馈，以确保电柜附近无工作人员时，远程监测台的工作人员也能够第一时间对电柜内三相电容的运行异常做出对应的处理。
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