CN210863908U - 变电站高压电力电容器运行状态在线监测系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种电力电容器运行状态在线监测系统，属于电气设备监控技术领域；包括数据采集模块、CPU数据处理模块、显示模块、通讯模块，数据采集模块用于实时采集无功补偿回路PT二次侧三相母线电压、CT二次侧三相母线电流及电容器回路电容器PT二次侧三相电压；CPU数据处理模块采用FFT快速算法实时计算无功补偿回路有功、无功功率，电容器回路有功、无功功率及电容器容值，电抗器回路有功无功功率及感抗值，无功补偿回路电抗率；显示模块用于显示CPU数据处理模块的计算值，通讯模块用于数据通讯；数据采集模块连接CPU数据处理模块；实现对变电站高压电力电容器成套装置进行在线监测。

Description

变电站高压电力电容器运行状态在线监测系统

技术领域

本实用新型涉及一种变电站高压电力电容器运行状态在线监测系统，属于电气设备监控技术领域。

背景技术

电力电容器作为变电站主要无功功率补偿设备，对于改善电力系统结构和电能质量起着决定性的作用，其健康状况直接影响电力系统安全运作。目前电力电容器的检测所采用的常规检测方法必须使整组电容器停止运行、在离线状态下进行试验，具有局限性、预防性漏试留下隐患等问题。每年都曾因停电困难造成电力电容器预防性漏试，这对电力电容器的安全运行也留下隐患。因此，对于电力电容器的在线监测就显得尤为重要。

中国专利ZL201020164208.4提供了一种电容器谐波保护装置，包括：对电容器组的模拟量输入以固定的采样频率进行电流、电压采样的电流电压采样单元21，采用FFT快速算法实时计算电容器组三相电压通道与电流通道中各次谐波分量的CPU 20，与CPU 20相连的用于监测所述电容器组的断路器、隔离刀闸的位置信息的开关量输入单元24、与CPU20相连的用于切断所述电容器组的断路器、隔离刀闸的开关量输出单元25；所述电流电压采样单元21的输出端与CPU20相连。进一步，所述模数转换模块是由二阶RC无源抗混叠低通滤波和16位、6路同步采样的A/D转换器构成的模拟量采集系统。使用时，CPU实时计算电容器组是否处于谐波过电流、过电压状态，当所述电容器组处于谐波过电压或过电流时，切断所述电容器组。但是该方案仅对电容器组的模拟量输入进行采样，监测电容器组是否处于谐波过电流、过电压状态，监测内容局限。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供一种变电站高压电力电容器运行状态在线监测系统，实现对变电站高压电力电容器成套装置进行在线监测。

本实用新型所述变电站高压电力电容器运行状态在线监测系统，包括数据采集模块、CPU数据处理模块、显示模块、通讯模块，数据采集模块用于实时采集无功补偿回路PT二次侧三相母线电压、CT二次侧三相母线电流及电容器回路电容器PT二次侧三相电压；CPU数据处理模块采用FFT快速算法实时计算无功补偿回路有功、无功功率，电容器回路有功、无功功率及电容器容值，电抗器回路有功无功功率及感抗值，无功补偿回路电抗率；显示模块用于显示CPU数据处理模块的计算值，通讯模块用于数据通讯；数据采集模块连接CPU数据处理模块，CPU数据处理模块连接显示模块，CPU数据处理模块和通讯模块互相通讯。

通过数据采集模块实时采集无功补偿回路PT二次侧三相母线电压、CT二次侧三相母线电流及电容器回路电容器PT二次侧三相电压，CPU数据处理模块读取数据采集模块的转换数据并采用FFT快速算法实时计算无功补偿回路有功、无功功率，电容器回路有功、无功功率及电容器容值，电抗器回路有功、无功功率及感抗值，无功补偿回路电抗率；通过显示模块显示CPU数据处理模块的计算值，通过通讯模块将数据发送上位机或外部设备

优选地，数据采集模块包括第一采样AD芯片和第二采样AD芯片，第一采样AD芯片和第二采样AD芯片的REFIN引脚共同连接电压源，第一采样AD芯片的CS引脚连接CPU数据处理模块的数据读取控制引脚CS6，第二采样AD芯片的CS引脚连接CPU数据处理模块的另一数据读取控制引脚CS7，第一采样AD芯片和第二采样AD芯片的数据传输线DB[15:0]共同连接CPU数据处理模块的数据总线DB[15:0]，第一采样AD芯片和第二采样AD芯片的CONVST引脚共同连接CPU数据处理模块的IO端口CONVST，第一采样AD芯片的BUSY引脚连接CPU数据处理模块的IO端口BUSY1，第二采样AD芯片的BUSY引脚连接CPU数据处理模块的IO端口BUSY2，第一采样AD芯片和第二采样AD芯片的RD/SCLK引脚共同连接CPU数据处理模块的RD引脚，以实现9路数据的同步转换及采样。

优选地，还包括报警模块，用于实现告警；CPU数据处理模块还用于判断电压、电流、有功功率、无功功率值是否越限；CPU数据处理模块连接报警模块，若越限则通过报警模块进行报警输出。

优选地，第一采样AD芯片和第二采样AD芯片为8路同步数据采样AD芯片，采用通用多通道同步采样AD芯片。

与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果：

1、可实现无功补偿回路有功、无功功率，电容器回路有功、无功功率及电容器容值，电抗器回路有功无功功率及感抗值，无功补偿回路电抗率的实时监测。

2、电压、电流、有功功率、无功功率值越限时可报警。

3、数据采集模块包括第一采样AD芯片和第二采样AD芯片可实现9路AD数据的同步采样，最多可实现16路AD数据的同步采样。

附图说明

图1是本实用新型所述变电站高压电力电容器运行状态在线监测系统的结构示意图；

图2是本实用新型所述第一采样AD芯片和第二采样AD芯片连接结构示意图。

图中：1、数据采集模块；101、第一采样AD芯片；102、第二采样AD芯片；2、CPU数据处理模块；3、显示模块；4、通讯模块；5、报警模块。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型做进一步描述：

实施例1

如图1所示，本实用新型所述的变电站高压电力电容器运行状态在线监测系统，包括数据采集模块1、CPU数据处理模块2、显示模块3、通讯模块4，数据采集模块1用于实时采集无功补偿回路PT二次侧三相母线电压、CT二次侧三相母线电流及电容器回路电容器PT二次侧三相电压；CPU数据处理模块2采用FFT快速算法实时计算无功补偿回路有功、无功功率，电容器回路有功、无功功率及电容器容值，电抗器回路有功、无功功率及感抗值，无功补偿回路电抗率；显示模块3用于显示CPU数据处理模块2的计算值，通讯模块4用于数据通讯；数据采集模块1连接CPU数据处理模块2，CPU数据处理模块2连接显示模块3，CPU数据处理模块2和通讯模块4相互通讯。

数据采集模块1采集的电容器回路电容器PT二次侧三相电压为UA1、UB1、UC1，无功补偿回路PT二次侧三相母线电压为UA2、UB2、UC2，CT二次侧三相母线电流为IA、IB、IC。电容器回路电容器PT二次侧三相电压UA1、UB1、UC1和CT二次侧三相母线电流为IA、IB、IC用于电容器回路的有功、无功功率及电容器容值的计算，无功补偿回路PT二次侧三相母线电压为UA2、UB2、UC2用于无功补偿回路有功、无功功率的计算，电容器回路电容器PT二次侧三相电压为UA1、UB1、UC1和无功补偿回路PT二次侧三相母线电压为UA2、UB2、UC2用于电抗器回路有功、无功功率及感抗值的计算，电容器容值和电抗器感抗值用于无功补偿回路电抗率的计算。

如图2所示，数据采集模块1包括第一采样AD芯片101和第二采样AD芯片102，其转换完数据由CPU数据处理模块2读取。CONVST引脚为其转换触发引脚，触发此引脚可开始AD数据转换，第一采样AD芯片101和第二采样AD芯片102的CONVST引脚共同连接CPU数据处理模块2的IO端口CONVST，使一个信号可以同时触发第一采样AD芯片101和第二采样AD芯片102同步开始AD数据转换。当数据转换完成后BUSY引脚会产生电平变化，第一采样AD芯片101的BUSY引脚连接CPU数据处理模块2的IO端口BUSY1，第二采样AD芯片102的BUSY引脚连接CPU数据处理模块2的IO端口BUSY2，CPU数据处理模块2的IO端口配置为外部中断模式，当第一采样AD芯片101和第二采样AD芯片102数据转换完成后BUSY引脚发生变化，分别触发CPU数据处理模块2的不同中断。REFIN引脚为外部参考电压输入引脚，第一采样AD芯片101和第二采样AD芯片102的REFIN引脚共同连接电压源，使用同一参考电压。CS、RD、DB[15:0]引脚用于数据传输，第一采样AD芯片101的CS引脚连接CPU数据处理模块2的数据读取控制引脚CS6，第二采样AD芯片102的CS引脚连接CPU数据处理模块2的另一数据读取控制引脚CS7，第一采样AD芯片101和第二采样AD芯片102的数据传输线DB[15:0]共同连接CPU数据处理模块2的数据总线DB[15:0]，第一采样AD芯片101和第二采样AD芯片102的RD/SCLK引脚共同连接CPU数据处理模块2的RD引脚；CPU数据处理模块2根据中断分别通过数据传输线DB[15:0]读取第一采样AD芯片101和第二采样AD芯片102的的转换数据。

第一采样AD芯片101和第二采样AD芯片102为8路同步数据采样AD芯片，数据采集模块1可实现16路数据的同步转换及采样。本实用新型所述的变电站高压电力电容器运行状态在线监测系统，采用9路数据的同步转换及采样，9路数据依次为电容器回路电容器PT二次侧三相电压UA1、UB1、UC1，无功补偿回路PT二次侧三相母线电压UA2、UB2、UC2，CT二次侧三相母线电流IA、IB、IC。

CPU数据处理模块2经过FFT算法计算可得到基波及谐波的电压电流有效值及电压电流的夹角及功率因数，再根据功率计算公式、电容计算公式、电抗计算公式、电抗率计算公式实时计算无功补偿回路有功、无功功率，电容器回路有功、无功功率及电容器容值，电抗器回路有功、无功功率及感抗值，无功补偿回路电抗率。

本实用新型所述的变电站高压电力电容器运行状态在线监测系统，还包括报警模块5，用于实现告警；CPU数据处理模块2还用于判断电压、电流、有功功率、无功功率值是否越限；CPU数据处理模块2连接报警模块5，若越限则通过报警模块5进行报警输出。

工作原理：

通过数据采集模块1实时采集无功补偿回路PT二次侧三相母线电压、CT二次侧三相母线电流及电容器回路电容器PT二次侧三相电压，CPU数据处理模块2读取数据采集模块1的转换数据并采用FFT快速算法实时计算无功补偿回路有功、无功功率，电容器回路有功、无功功率及电容器容值，电抗器回路有功、无功功率及感抗值，无功补偿回路电抗率；通过显示模块3显示CPU数据处理模块2的计算值，通过通讯模块4将数据发送上位机或外部设备；同时判断电压、电流、有功功率、无功功率值是否越限，若越限则通过报警模块5进行报警输出。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而己，并不以本实用新型为限制，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的均等修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的专利涵盖范围内。

Claims (4)

1.一种变电站高压电力电容器运行状态在线监测系统，其特征在于：包括数据采集模块(1)、CPU数据处理模块(2)、显示模块(3)、通讯模块(4)，数据采集模块(1)用于实时采集无功补偿回路PT二次侧三相母线电压、CT二次侧三相母线电流及电容器回路电容器PT二次侧三相电压；CPU数据处理模块(2)采用FFT快速算法实时计算无功补偿回路有功、无功功率，电容器回路有功、无功功率及电容器容值，电抗器回路有功无功功率及感抗值，无功补偿回路电抗率；显示模块(3)用于显示CPU数据处理模块(2)的计算值，通讯模块(4)用于数据通讯；数据采集模块(1)连接CPU数据处理模块(2)，CPU数据处理模块(2)连接显示模块(3)，CPU数据处理模块(2)和通讯模块(4)互相通讯。

2.根据权利要求1所述的变电站高压电力电容器运行状态在线监测系统，其特征在于：数据采集模块(1)包括第一采样AD芯片(101)和第二采样AD芯片(102)，第一采样AD芯片(101)和第二采样AD芯片(102)的REFIN引脚共同连接电压源，第一采样AD芯片(101)的CS引脚连接CPU数据处理模块(2)的数据读取控制引脚CS6，第二采样AD芯片(102)的CS引脚连接CPU数据处理模块(2)的另一数据读取控制引脚CS7，第一采样AD芯片(101)和第二采样AD芯片(102)的数据传输线DB[15:0]共同连接CPU数据处理模块(2)的数据总线DB[15:0]，第一采样AD芯片(101)和第二采样AD芯片(102)的CONVST引脚共同连接CPU数据处理模块(2)的IO端口CONVST，第一采样AD芯片(101)的BUSY引脚连接CPU数据处理模块(2)的IO端口BUSY1，第二采样AD芯片(102)的BUSY引脚连接CPU数据处理模块(2)的IO端口BUSY2，第一采样AD芯片(101)和第二采样AD芯片(102)的RD/SCLK引脚共同连接CPU数据处理模块(2)的RD引脚。

3.根据权利要求1或2所述的变电站高压电力电容器运行状态在线监测系统，其特征在于：还包括报警模块(5)，用于实现告警；CPU数据处理模块(2)还用于判断电压、电流、有功功率、无功功率值是否越限；CPU数据处理模块(2)连接报警模块(5)。

4.根据权利要求2所述的变电站高压电力电容器运行状态在线监测系统，其特征在于：第一采样AD芯片(101)和第二采样AD芯片(102)为8路同步数据采样AD芯片。

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