[发明专利]一种用于容性无功补偿装置故障的监测系统及方法

权利要求书

1.一种用于容性无功补偿装置故障的监测系统，其特征在于，包括三个电压传感器(201)、三个电流互感器(202)、信号调理电路(203)、采集卡(204)、单片机(205)、存储器(206)和上位机(207)；

三相母线分别与串联电抗器相连，电容器组和串联电抗器串联，电容器组末端与中性点相连，三个电压互感器(201)分别提取容性无功补偿装置三相电压信号，三个电流互感器(202)分别提取三相相电流信号；

三个电压互感器(201)的电压信号输出端和三个电流互感器(202)的电流信号输出端全部连接至信号调理电路(203)的调理信号输入端，信号调理电路(203)的调理信号输出端与采集卡(204)输入端相连；

信号调理电路(203)对容性无功补偿装置的三相电压和电流信号进行滤波并将其转换成满足采集卡(204)采集要求的信号，采集卡(204)对六组信号进行六路同步采集；

采集卡(204)输出端连接至单片机(205)输入端，单片机(205)的数字信号输出端连接存储器(206)的数字信号输入端，存储器(206)的存储信号输出端连接单片机(205)的存储信号输入端，单片机(205)数字信号输出端与上位机(207)数字信号输入端相连。

2.根据权利要求1所述的一种用于容性无功补偿装置故障的监测系统，其特征在于，上位机内包括：接受单片机数据模块。

3.根据权利要求1所述的一种用于容性无功补偿装置故障的监测系统，其特征在于，将接受数据与整定数据对比模块，得到介质损耗因数变化量。

4.根据权利要求1所述的一种用于容性无功补偿装置故障的监测系统，其特征在于，发送故障警报模块，当介质损耗因数变化量大于2％发送串联电抗器故障警报，当介质损耗因数变化量小于-20％，发送电容器组故障警报。

5.基于权利要求1-4任意一项所述的监测系统实现一种用于容性无功补偿装置故障的监测方法，其特征在于，具体步骤为：

步骤一：通过电压互感器和电流互感器获取容性无功补偿装置三相电压和电流信号，将三相电压和电流信号送入信号调理电路滤波和转换，然后由采集卡六路同步采集；

步骤二：单片机基于谐波分析的方法，将三相电压和电流信号进行傅里叶级数展开，计算得到容性无功补偿装置每相介质损耗因数的数值；

步骤三：将单片机计算所得数值传输至上位机并与预存的整定值进行对比获得每相介质损耗因数变化量；

步骤四：当介质损耗因数变大且变化数值大于2％时预警容性无功补偿装置中串联电抗器发生故障，当介质损耗因数变小且数值大于20％时预警容性无功补偿装置中电容器组发生故障，其余情况下容性无功补偿装置状态正常，无需发出故障预警。

6.根据权利要求5所述的一种用于容性无功补偿装置故障的监测方法，其特征在于，步骤二中单片机基于谐波分析法，将三相电压和电流信号进行傅里叶级数展开计算得到介质损耗因数数值：

其中，V_u(t)为t时刻的电压值，V_i(t)为t时刻电流值，f₀为基波频率，a_i0为V_i的直流分量，a_u0为V_u的直流分量，a_ik与a_uk分别是信号V_i和V_u的k次谐波分量的虚部，b_ik与b_uk分别是信号V_i和V_u的k次谐波分量的实部，σ为介质损耗角，P为有功功率，Q为无功功率，R为相电阻，X为相电抗，T为基波周期。

7.根据权利要求5所述的一种用于容性无功补偿装置故障的监测方法，其特征在于，步骤四中，根据介质损耗因数变化量共同监测容性无功补偿装置中串联电抗器和电容器组的故障，弥补现有容性无功补偿装置不能有效预警串联电抗器故障的缺陷。