[发明专利]变电站并联补偿电容器组的在线监测方法及其装置

说明书

技术领域

本发明属于电力设备在线监测技术领域，具体涉及一种变电站并联补偿电容器组的在线监测方法及其装置。

背景技术

并联电容器广泛应用于电力系统的无功功率补偿，一般安装在变电站内采用集中补偿，某500KV变电站的电容器组结构如图1所示。随着电网规模的日益扩大和负荷需求的不断增加，系统对其电压及无功的调节越来越频繁，并联电容器组的安全运行对于整个电力系统的稳定、正常供电起着非常重要的作用。当框架式电容器组中的某只电容器损坏导致整组电容跳闸时，其他电容可能会因受冲击而损坏，严重者会发生电容器组群爆故障，从而扩大了事故的范围及影响。

对于电力补偿电容器组的在线监测，首要的就是对其电容量的监测。电容绝缘不良会引起电容器电容值发生明显变化，电容量是电容器故障预警的直接参数。尽管随着电力设备在线监测技术的快速发展，可应用于电容性电力设备的在线监测系统开始得到研发和应用，但文献检索表明，专门针对变电站电力补偿电容器组在线监测的研发尚处于空白阶段。

对于电容器组电容的电容量变化的监测，通常需要采集变电站内补偿电容器组所在母线PT的电压信号及电容器组各个电容的工作电流信号，面临如下问题：

(1)为了能够对所有并联电容电容量进行在线监测，需要同步同位置采样，在实际当中，变电站内的同一条母线上通常安装有一台电压互感器(PT)和若干台的电容性设备，因此为了能够对所有电容性设备的绝缘参数进行在线监测，需铺设众多信号电缆将该PT的二次侧电压信号分别引到各个电容性设备的采集装置内进行相应的处理后，再将采集卡输出分别通过多条线缆引入计算分析用的计算机，这样做会带来很多的弊端。首先，对于110KV及以上电压等级的变电站来说，由于不同设备之间的距离是比较远的，作为计算用的基准电压信号在变电站复杂电磁环境下的远距离传输中很容易发生畸变，从而影响测量精度，造成故障的误判。其次，长距离敷设电缆也会增大产生电缆接地故障的概率，影响系统的安全可靠运行。再者，变电站电容性设备众多，需敷设大量电缆，现场施工量大。此外，若变电站一次设备主接线发生变化，都会产生传输信号电缆敷设或拆除问题；(2)对于变电站无功补偿电容器组来说，被测电容始终处于高压带电状态，基于绝缘安全考虑，也不允许把PT二次侧电压信号用有线方式接到处于高压状态的电容电流采集单元上，因而该技术方案并不适用于变电站补偿电容器组的在线监测。

(2)对于变电站补偿电容的监测，要求被测电压和被测电流须在同一位置进行定点采样，否则将导致傅里叶计算结果的不稳定，如果变电站内补偿电容器组安装有放电PT且放电PT有二次输出，亦可借助放电PT解决补偿电容被测电压和被测电流须同位置定点、同步采样问题，但如果放电PT无二次输出或其二次输出已用于保护或测量，只能获取变电站补偿电容的工作电流时，如何实现对其电容量的监测就成为一个需要解决的技术问题。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：解决补偿电容器运行在高压状态，其工作电流取样须满足电力规程所要求的绝缘安全，不允许引线且只能获取其工作电流时如何实现对其电容量的计算和在线监测问题，提供一种适用于变电站内大量集中安装的电力补偿电容器电容量值计算的在线监测方法及装置。

本发明的解决方案是：一种变电站并联补偿电容器组的在线监测方法，其特征在于，同步采样各个电容的工作电流，采用无线方式实现同步采样控制并传送测量数据，利用计算机完成数据处理和故障分析告警，包括以下步骤：

1)在每只电容的高压侧设计加装自供电的电流测量单元，每个电流测量单元接到基站无线发送的采集转换命令后立即启动同步采样，获取各个电容的工作电流并无线发送至位于变电站内的监测基站；

2)在变电站内设置监测基站，内置计算机和无线模块：①发送电容电流同步采样启动转换命令，②接收测量数据并存储管理，③利用根据电容器组串并联电容电流变化幅度和方向所建立的工程计算模型计算出每只电容的电容量，④计算结果发送至远程监控中心监控主机；

根据电容器组串并联电容电流变化幅度和方向所建立的工程计算模型是：

步骤a：将同一时刻该电容器组全部电容器电流测量值求和后取其均值作为该电容器组同型号电容器的额定运行电流I_额；

步骤b：利用公式(1)计算每只电容的电容量变化率X，

公式(1)

公式(1)中m为电容器组并联电容数目，n为串联电容数目，m、n均为常数在计算机内设定，I_实为每只电容的实测电流值；

步骤c：利用公式(2)计算每只电容的运行电容量C，