一种电容器元件击穿的电流监测装置及电流监测方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于高压电容器在线监测技术领域，特别设及一种电容器元件击穿的电流 监测装置及电流监测方法，适用于高压油浸电容器。
【背景技术】
[0002] 目前，电容器故障监测方法有内部不平衡、电容量、溫度、压力、局部放电、微水、油 气谱等监测。
[0003] 内部不平衡监测在电容器装置中作为电容器内部故障保护广泛应用，根据不同的 接线形式，内部不平衡保护的灵敏度和应用场合不同。不管是哪一种内部不平衡保护都存 在对称故障条件下，内部不平衡保护将无法监测的情况。
[0004] 理论上和实际测量中都可W发现，电容器元件的击穿是整组电容器元件随机击 穿。拿桥式接线方式的内部不平衡保护来看，如图1所示，当某一桥臂。电容器发生击穿 后，四个桥臂中C2电容器、C3电容器发生故障将会时桥臂重新恢复平衡，只有当C1电容器 或C4电容器发生故障时，才能扩大不平衡直到内部不平衡监测报警，其他的内部不平衡监 测接线都存在同样的问题。运说明，该传统的内部不平衡监测有50%左右的可能性将故障 累积，直到发生电容器雪崩式大量损坏或爆炸等严重故障。
[0005] 电容器在运行过程中电容量会随时间发生变化，也会随着溫度发生变化，运是由 电容器本身的特性所决定的。运些因素会影响利用绝对电容量来反映电容器故障的可靠 性。因此，在线监测电容量的方法最近几年虽然有些变电站尝试使用，但是没有得到广泛 应用。
[0006] 随着国内输电容量W及电压等级的提高，电容器组的容量也越来越大。有资料显 示±500kV的输电系统将会使用800多万kvar的电容器，±800kV的输电系统将会使用 1200多万kvar的电容器。按照国内目前使用的电容器单台容量在SOOkvar~eOOkvar之 间计算，一条直流输电线使用的电容器量将在1. 5万台~2. 4万台。而不平衡检出法只可 能检出电容器组中发生了元件击穿，而对发生元件击穿的电容器个数和位置无法确定，检 修的时候需要对整个电容器组中的电容器进行逐个测量，数量如此巨大的电容器在剔除故 障单元的过程中会耗费大量的人力物力。
[0007] 其他相关监测手段如局放、油溫、油色谱等，均为间接监测。目前尚无与运些参量 有关的实用的寿命模型，很难反映电容器的当前状态，同时，运些传感器的安装可能会破坏 电容器的密封性，目前仅在集合式电容器中少量使用。运行量最大的电容器组架装置监测 中尚未得到广泛应用。
【发明内容】
[0008] 本发明的目的在于提供一种电容器元件击穿的电流监测装置及电流监测方法，适 用于高压油浸电容器。该装置和方法不仅可W监测电容器在运行过程中是否发生元件击 穿，而且可W定位故障电容器并将电容器的累计击穿次数W及击穿时刻并输出；能够避免 电容器在对称故障下累积故障造成更大的损失，也可w快速定位故障电容器，节约检修的 人力物力。
[0009] 为达到上述技术目的，本发明采用如下技术方案予W实现。
[0010] 方案一：
[0011] 一种电容器元件击穿的电流监测装置，用于至少两个电容器，其特征在于，包括微 处理器CPU,用于测量每个电容器工作电流的对应的电流互感器，用于模数转换的A\D转 换模块，用于显示元件击穿的电容器编号、击穿时间和击穿累计次数的显示器；所述电流互 感器的输出端电连接A\D转换模块的输入端，所述A\D转换模块的输出端电连接所述微处 理器CPU的I/O输入端，所述微处理器CPU的I/O输出端电连接所述显示器的输入端。
[0012] 本技术方案的特点和进一步改进在于：
[0013] 所述监测装置还包括用于存储元件击穿的电容器的编号、击穿时间和击穿累计次 数的存储器，所述存储器与所述微处理器CPU电连接。
[0014] 所述监测装置还包括通讯模块和外部后台管理计算机，所述通讯模块的输入端与 所述微处理器CPU电连接，所述通讯模块的输出端与外部后台管理计算机电连接。
[001引 方案二：
[0016] 一种电容器元件击穿的电流监测方法，其特征在于，包括W下步骤：
[0017] 步骤一，选取第一电容器、第二电容器W及对应的第一电流互感器CTi、第二电流 互感器押2,第一电流互感器CTi和第二电流互感器CT2分别实时测量第一电容器工作电流、 第二电容器工作电流；并将第一电容器工作电流、第二电容器工作电流输入微处理器CPU;
[0018] 步骤二，首先，微处理器CPU计算电容器前一时刻状态量K。
[0019]
[0020] 其中，为第一电容器的前一时刻工作电流，与a为第二电容器的前一时刻工作 电流；
[0021] 然后，微处理器CPU计算当前时刻状态量Ki
[0022]
[0023] 其中，也为第一电容器的当前时刻工作电流，为第二电容器的当前时刻工作 电流；
[0024] 最后，微处理器CPU计算电容器当前时刻状态量变化率T
[00 巧]
:;
[002引步骤三将元件击穿时状态量变化率T的极小值，作为判断阔值IV;
[0027] (1)所述选取第一电容器、第二电容器均为内烙丝电容器时，其判据如下：
[002引当-Tp<T<lV时，没有电容器发生元件击穿；
[0029] 当K〇〉0且T〉Tf〉0时，第二电容器发生元件击穿一次；
[0030] 当Kn〉0且T< -Tf<0时，第一电容器发生元件击穿一次；
[0031] 当K〇<0且T< -Tf<0时，第二电容器发生元件击穿一次；
[0032] 当K〇<0且T〉Tf〉0时，第一电容器发生元件击穿一次；
[0033] (2)所述选取第一电容器、第二电容器均为外烙丝电容器或无烙丝电容器时，其判 据如下：
[0034] 当-Tp<T<lV时，没有电容器发生元件击穿；
[0035] 当K〇〉0且T〉Tf〉0时，第一电容器发生元件击穿一次；
[0036] 当K〇〉0且T< -Tf<0时，第二电容器发生元件击穿一次；
[0037] 当K〇<0且T< -Tf<0时，第一电容器发生元件击穿一次；
[0038] 当K〇<0且T〉Tf〉0时，第二电容器发生元件击穿一次；
[0039] 步骤四，微处理器CPU记录并输出发生元件击穿的电容器和累计击穿数量。
[0040] 本技术方案的特点和进一步改进在于：
[0041] 所述选取第一电容器、第二电容器时，第一电容器与第二电容器型号相同或额定 参数相同。
[0042] 所述选取第一电容器、第二电容器时，第一电容器的前一时刻工作电流与第二电 容器的前一时刻工作电流的幅值相近。
[0043] 所述选取第一电容器、第二电容器时，二者均为內烙丝电容器，其判断阔值IV的计 算公式如下：
[0044]
[004引当k<kmax时，Qmax=m;
[004引当k=kmax时，qmax=S-km;
[0047] s=km+q,
□为取整运算符；
[0048] 其中，P为状态量变化率T的误差系数最小值；m为电容器单元的串联段数；n为 电容器单元的并联元件数；S为电容器单元的允许击穿元件数量，是串联段数m的整数倍k 和余数q之和。
[0049] 所述选取第一电容器、第二电容器时，二者均为外烙丝电容器或无烙丝电容器，其 判断阔值Tp的计算公式如下：
[0050]
[0051] 其中，P为状态量变化率T的误差系数最小值；m为电容器的串联段数；s为电容 器的允许击穿元件数量。
[0052] 本发明的电容器元件击穿的电流监测装置及其电流监测方法，可W实现电容器击 穿的在线监测，监测电容器在运行过程中是否发生击穿，记录击穿数量和时间，定位故障电 容器并将电容器的击穿数量W及击穿时间传输至显示器进行显示；避免电容器在对称故障 下累积故障造成更大的损失，节约检修的人力物力；而且该装置安装使用方便。
【附图说明】
[0053] 下面结合附图和【具体实施方式】对本发明作进一步详细说明。
[0054] 图1为【背景技术】中的桥式接线方式的内部不平衡监测方法的电气连接示意图。
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