专利名称：电容器综合在线监测技术在高压无功补偿装置中的应用的制作方法
技术领域：
本发明涉及到高压无功补偿装置领域，尤其涉及到一种电容器综合在线监测技术在高压无功补偿装置中的应用。
背景技术：
高压10千伏系统无功补偿设备一般安装在变电站内采用集中补偿调节方式，但高压10千伏线路布局分散，具有馈电线路长、功率因数低、线路损耗大、电能质量差等特点；随着新兴科技的不断发展，高效率非线性负荷产品得以普遍应用，但用户负载的非线性、冲击性、不平衡的用电特性，致使电网系统瞬时无功始终处在高度频繁变化过程中。在配电线路上安装高压并联电容器是一种很好的补偿方式，特别是对降低线路损耗、提高无功补偿效率、改善电压质量有立竿见影的效果。是需要解决投切开关的频繁动作能力和电容的可靠性监测，分布式高压无功补偿设备易损坏、易用性差、维护难等一系列问题一直难以解决。1、发展状况随着现代化工、民用电的高速发展，电能源已经成为目前人类最重要的能源之一； 非线性负荷的普遍应用，大量谐波注入电网，用户负载的非线性、冲击性、不平衡的用电特性，致使电网系统电能质量不断恶化。在我国工、民电器设备技术的不断提高和相应的一些高技术国外公司在我国内地投资办厂，电能源的质量问题已经影响到正常的工业技术发展；一些高端精加工产业领域， 需要安全、稳定、可靠以及高质量的“精细”电源，我国原有的开放式管理造成的“粗电”电源已经不能满足现有工业企业以及人们日常生活的应用与发展。我国从80年代起，在分布式(柱上式)高压无功补偿这一领域中进行了大量的研究和实践，取得了许多经验和很好的经济效益。但是由于投切开关、自动控制器等电气设备的技术、造价等方面的问题，阻滞了柱上式装置的推广应用。大多仍停留在简易型、非自动投切的水平上。2、分布式高压无功补偿技术应用情况以及技术缺陷和存在的问题a)自动控制技术不完善目前大多控制装置结构如图1所示，内部处理器一般主要以16位的DSP/单片机为主要数据处理器，一般都是简单的按照电压、功率因数以及时间等参量控制投切电容器； 装置一般大多都工作在户外无人区，这一工作条件容易出现过压、过流以及过温等情况，过压、过流以及过温直接影响到并联补偿电容器的使用寿命，由于补偿控制器缺少智能化多元素控制技术应用，进一步缩小了电容器的使用寿命，也同时增加了这一设备的使用维护量和实际应用难度； 基于现有高压无功补偿装置的不足之处，本发明人研制了本发明一种“电容器综合在线监测技术在高压无功补偿装置中的应用”。
发明内容
本发明针对上述现有技术的不足所要解决的技术问题是提供一种电容器综合在线监测技术在高压无功补偿装置中的应用。本发明解决其技术问题所采用的技术方案是本发明由电容器在线监测回路、全膜高压并联电容器、熔断器，永磁机构真空接触器、高压无功综合补偿控制器以及故障保护回路等部分组成。产品通过精心设计，重点解决将“高压电容器在线监测技术”应用到具有智能化和免维护的分布式高压无功补偿装置中， 解决该设备在实际应用中出现的易损坏、易用性差、维护难等突出问题。1、具有“电容器在线功能”的免维护型高压无功补偿装置的设计具有“电容器在线功能”的免维护型高压无功补偿装置采用双处理器组成，其中一块完成无功补偿算法和控制功能，另外一块处理器完成对电容器运行参数的在线监测功能，双处理器内部采用CAN总线实现数据交换功能；a)无功补偿算法和控制功能的实现该产品的高压无功自动补偿设计工作原理除了自身的新型设计之外可以覆盖其他无功自动补偿装置所具有的所以算法处理和控制功能；无功投切方式可以运用设定的六种控制方式之一，即时间、电压、时间电压、功率因数和无功功率以及谐波电流，其中任一种方式自动控制电容器的投切；其它无功自动补偿装置设计只采用时间、电压、时间电压、功率因数和无功功率等五种控制方式之一；实践运行经验证明，随着电网用电设备不断向科技化、现代化、复杂化以及高要求化方向发展，高效率化和高科技化的用电设备产生的二次污染排放“谐波”对系统设备的影响随量的增加日趋严重和复杂，同时谐波对无功补偿电容器的运行安全和实际功效的影响相当严重，主要是会引起电容器过负荷和过温运行，最终造成电容器的老化、击穿等现象；针对系统谐波对电容器的影响，该装置在设计中增加了 “谐波越限优化运行”程序设计，①在谐波越限大值区域内直接退出运行，②在谐波越限警戒区域内定制运行和离线时间间隔，达到提高提高设备的使用寿命和抗谐波影响能力，增强系统的稳定性；b)补偿控制器保护功能的实现产品设计集成综合用电监测功能、电容器过流保护功能、电能质量监测功能以及电容器在线监测功能等，电容器过流保护功能包括电容器三相电容电流的过电流保护功能和三相电容器不平衡度电流保护功能；电能质量监测功能包括实现电压质量监测、电网/ 用户侧谐波监测和谐波越限保护功能、电容器容量下降告警功能、电容器运行温度超温告警保护功能等；c)电容器在线监测功能的实现新型免维护高压无功补偿装置集成电容器在线监测功能，在线监测功能包括电容器运行温度的在线监测、电容器容量的在线监测、电容器局部放电在线监测以及电容器损耗角的监测等；免维护、长寿命、智能化的高压无功补偿控制装置是该产品的最大特点；2、分布式智能化高压无功补偿成套装置的设计分布式智能化高压无功补偿成套装置由全膜高压并联电容器(带放电电阻及内熔丝)、跌落式熔断器，永磁机构真空接触器、电压互感器，氧化锌避雷器、电流互感器，电容器在线监测回路、高压无功综合补偿控制器、保护回路等组成。
a)可靠的投切开关设计新的免维护高压无功补偿装置无功补偿投切开关采用永磁机构驱动的真空接触器，永磁机构可以实现分相零电流控制，达到对电容器的柔性软开关操作，具有分断能力强，寿命长，维修量小，电弧不外露，安全可靠，体积小，重量轻，噪声低，省电，节能，可在恶劣的场合使用的显著特点；b)电容器在线监测信号取样设计 新型免维护高压无功补偿装置集成电容器在线监测功能，在线监测包括信号采样和数据处理，如图例_8所示，系统设计在“并联电容器”表面安装“运行温度传感器”，采样电容器实际运行的温度数据，电容器在实际工作中经常出现由于老化、击穿以及过负荷造成的电容器实体温度升高，运行电容器实际温度的变化也是无功补偿电容器运行状态的主要数据之一；在电容器表面安装有“泄漏局放电流传感器”，实现对电容器泄漏的监测和诊断， 电容器局放泄漏是电容器运行的重要参数之一，电容器的老化、缓慢击穿以及过负荷等通过这项监测都能体现出来，对电容器局放泄漏的监测，处理系统可以计算出电容器的局放值以及电容器损耗角的监测等；电容器的老化和寿面与电容器的泄漏成正比关系；a)电容器电容量监测设计系统对电容器的容量监测是通过对电容器的负荷电流，与系统内部的参考电压/ 电流值比较，监测电容器容量的变化与额定值的相对比较，给出电容器运行容量的变化趋势，做出提前预警和诊断；b)系统成套装置单元化灵活轻便设计新的免维护高压无功补偿装置设计采用最小范围的集成化设计，如这套无功补偿设备包括智能控制监测箱、由真空接触器、电压互感器，氧化锌避雷器、电流互感器等组成的投切装置，并联电容器组(带放电电阻及内熔丝)、跌落式熔断器等部分组成，有利于对各电气设备进行积木式安装，达到紧凑、简单、轻重量、易安装等目标。本发明通过精心设计，主要目的实现配网端分布式高压无功补偿设备的免维护、 长寿命，解决设备在实际应用中的易损坏、易用性差、维护难等突出问题，使高可靠性智能化的分布式高压无功补偿产品能快速投入到城、农网技术改造市场中，以达到降低线路损耗、提高无功补偿效率、改善用户电能质量等功效。a)无功补偿控制灵活分布式高压无功自动补偿装置的工作原理和其他无功自动补偿装置在无功补偿控制工作原理方面基本一样，当关合跌落式熔断器后，装置高压电源被接通，高压PT装置向高压无功补偿自动控制装置及高压真空接触器提供交流电源，装置通过采集6kV或IOkV线路的电压和负载电流信号，运用设定的六种控制方式之一，即时间、电压、时间电压、功率因数和无功功率以及谐波电流，其中任一种方式自动控制电容器的投切；达到提高功率因数、降低线损、改善电压质量的目的，同时有防止无功倒送功能；b)综合监控能力强大新的免维护高压无功补偿装置采用32位DSP处理器，高端的32位DSP处理器数据处理功能强大，装置除了可以实现自动无功补偿功能，产品设计还集成了用电测量监测功能、电容器过流保护功能、电能质量监测功能以及电容器在线监测功能等，用电测量监测功能包括用户的用电数据监测和数据信息统计以及远程通讯处理等功能；电容器过流保护功能包括电容器三相电容电流的过电流保护功能和三相电容器不平衡度电流保护功能；电能质量监测功能包括实现电压质量监测、电网/用户侧谐波监测、电压合格率监测功能等；c)电容器在线监测技术的应用，实现分布式无功补偿装置的免维护功能新的免维护高压无功补偿装置不仅有自动多功能保护的无功补偿控制功能，产品还集成电容器在线监测功能。电容器在线监测功能包括电容器运行温度的在线监测、电容器容量的在线监测、电容器局部放电在线监测以及电容器损耗角的监测等；真正实现高压自动无功补偿设备的免维护功能；实现设备运行的免维护、长寿命、智能化的分布式高压无功补偿设备产
品；d)采用永磁机构控制原理的真空接触器作为投切开关，实现对电容器的柔性软开关控制，提高产品的可靠性新的免维护高压无功补偿装置无功补偿投切开关采用永磁机构驱动的真空接触器，永磁机构实现分相零电流控制，实现对电容器的柔性软开关操作，具有分断能力强，寿命长，维修量小，电弧不外露，安全可靠，体积小，重量轻，噪声低，省电，节能，可在恶劣的场合使用的显著特点；e)多重保护控制的在线监测功能，使设备的免维护性和可靠性大大提高新的免维护高压无功补偿装置对电容器实施在线监测诊断功能，主要对电容器的运行温度、电容量、电容电流不平衡度、局放以及介质损耗等实现在线监测，确保电容器运行稳定可靠，提高无功补偿成套设备的免维护能力；装置除对电容器在线监测诊断保护功能外，包括电压性保护功能(如欠电压禁投保护、过电压禁投保护以及缺相禁投保护等)，电流性保护功能 (如电容过电流保护、电容电流不平衡度保护等)，异常拒动保护功能，远动自动/遥控功能等；f)现场实施安装简捷轻便，新的免维护高压无功补偿装置设计采用最小范围的集成化设计，如这套无功补偿设备包括智能控制监测箱、由真空接触器、电压互感器，氧化锌避雷器、电流互感器等组成的投切装置，并联电容器组(带放电电阻及内熔丝)、跌落式熔断器等部分组成，有利于对各电气设备进行积木式安装，达到紧凑、简单、轻重量、易安装等目标。本发明一种电容器综合在线监测技术在高压无功补偿装置中的应用的有益效果是重点解决将“高压电容器在线监测技术”应用到具有智能化和免维护的分布式高压无功补偿装置中，解决该设备在实际应用中出现的易损坏、易用性差、维护难等突出问题。
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。图1是目前常用的“分布式(或柱上式)无功补偿控制装置”系统结构图；图2是分布式免维护高压无功补偿控制装置的整体结构硬件示意图；图3是分布式智能化高压无功补偿成套装置的整体结构示意图。
具体实施例方式本发明是这样实施的
在图2和图3中，一种电容器综合在线监测技术在高压无功补偿装置中的应用，其由电容器在线监测回路、全膜高压并联电容器、熔断器，永磁机构真空接触器、高压无功综合补偿控制器以及故障保护回路组成。通过精心设计，重点解决将“高压电容器在线监测技术”应用到具有智能化和免维护的分布式高压无功补偿装置中，解决该设备在实际应用中出现的易损坏、易用性差、维护难等突出问题。1、具有“电容器在线功能”的免维护型高压无功补偿装置的设计具有“电容器在线功能”的免维护型高压无功补偿装置采用双处理器组成，其中一块完成无功补偿算法和控制功能，另外一块处理器完成对电容器运行参数的在线监测功能，双处理器内部采用CAN总线实现数据交换功能；a)无功补偿算法和控制功能的实现该产品的高压无功自动补偿设计工作原理除了自身的新型设计之外可以覆盖其他无功自动补偿装置所具有的所以算法处理和控制功能；无功投切方式可以运用设定的六种控制方式之一，即时间、电压、时间电压、功率因数和无功功率以及谐波电流，其中任一种方式自动控制电容器的投切；其它无功自动补偿装置设计只采用时间、电压、时间电压、功率因数和无功功率等五种控制方式之一；实践运行经验证明，随着电网用电设备不断向科技化、现代化、复杂化以及高要求化方向发展，高效率化和高科技化的用电设备产生的二次污染排放“谐波”对系统设备的影响随量的增加日趋严重和复杂，同时谐波对无功补偿电容器的运行安全和实际功效的影响相当严重，主要是会引起电容器过负荷和过温运行，最终造成电容器的老化、击穿等现象；针对系统谐波对电容器的影响，该装置在设计中增加了“谐波越限优化运行”程序设计，①在谐波越限大值区域内直接退出运行，②在谐波越限警戒区域内定制运行和离线时间间隔，达到提高提高设备的使用寿命和抗谐波影响能力，增强系统的稳定性；b)补偿控制器保护功能的实现产品设计集成综合用电监测功能、电容器过流保护功能、电能质量监测功能以及电容器在线监测功能等，电容器过流保护功能包括电容器三相电容电流的过电流保护功能和三相电容器不平衡度电流保护功能；电能质量监测功能包括实现电压质量监测、电网/ 用户侧谐波监测和谐波越限保护功能、电容器容量下降告警功能、电容器运行温度超温告警保护功能等；c)电容器在线监测功能的实现新型免维护高压无功补偿装置集成电容器在线监测功能，在线监测功能包括电容器运行温度的在线监测、电容器容量的在线监测、电容器局部放电在线监测以及电容器损耗角的监测等；免维护、长寿命、智能化的高压无功补偿控制装置是该产品的最大特点；2、分布式智能化高压无功补偿成套装置的设计分布式智能化高压无功补偿成套装置由全膜高压并联电容器(带放电电阻及内熔丝)、跌落式熔断器，永磁机构真空接触器、电压互感器，氧化锌避雷器、电流互感器，电容器在线监测回路、高压无功综合补偿控制器、保护回路等组成。a)可靠的投切开关设计新的免维护高压无功补偿装置无功补偿投切开关采用永磁机构驱动的真空接触器，永磁机构可以实现分相零电流控制，达到对电容器的柔性软开关操作，具有分断能力强，寿命长，维修量小，电弧不外露，安全可靠，体积小，重量轻，噪声低，省电，节能，可在恶劣的场合使用的显著特点；b)电容器在线监测信号取样设计新型 免维护高压无功补偿装置集成电容器在线监测功能，在线监测包括信号采样和数据处理，如图例_8所示，系统设计在“并联电容器”表面安装“运行温度传感器”，采样电容器实际运行的温度数据，电容器在实际工作中经常出现由于老化、击穿以及过负荷造成的电容器实体温度升高，运行电容器实际温度的变化也是无功补偿电容器运行状态的主要数据之一；在电容器表面安装有“泄漏局放电流传感器”，实现对电容器泄漏的监测和诊断， 电容器局放泄漏是电容器运行的重要参数之一，电容器的老化、缓慢击穿以及过负荷等通过这项监测都能体现出来，对电容器局放泄漏的监测，处理系统可以计算出电容器的局放值以及电容器损耗角的监测等；电容器的老化和寿面与电容器的泄漏成正比关系；c)电容器电容量监测设计系统对电容器的容量监测是通过对电容器的负荷电流，与系统内部的参考电压/ 电流值比较，监测电容器容量的变化与额定值的相对比较，给出电容器运行容量的变化趋势，做出提前预警和诊断；d)系统成套装置单元化灵活轻便设计新的免维护高压无功补偿装置设计采用最小范围的集成化设计，如这套无功补偿设备包括智能控制监测箱、由真空接触器、电压互感器，氧化锌避雷器、电流互感器等组成的投切装置，并联电容器组(带放电电阻及内熔丝)、跌落式熔断器等部分组成，有利于对各电气设备进行积木式安装，达到紧凑、简单、轻重量、易安装等目标。以上所述，仅是本发明一种电容器综合在线监测技术在高压无功补偿装置中的应用的较佳实施例而已，并非对本发明的技术范围作任何限制，凡是依据本发明的技术实质对以上的实施例所作的任何细微修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。
权利要求
1. 一种电容器综合在线监测技术在高压无功补偿装置中的应用，其特征在于其由电容器在线监测回路、全膜高压并联电容器、熔断器，永磁机构真空接触器、高压无功综合补偿控制器以及故障保护回路组成。
全文摘要
本发明涉及到高压无功补偿装置领域，尤其涉及到一种电容器综合在线监测技术在高压无功补偿装置中的应用。其由电容器在线监测回路、全膜高压并联电容器、熔断器，永磁机构真空接触器、高压无功综合补偿控制器以及故障保护回路组成。本发明护膝护肩保键按摩器的有益效果是重点解决将“高压电容器在线监测技术”应用到具有智能化和免维护的分布式高压无功补偿装置中，解决该设备在实际应用中出现的易损坏、易用性差、维护难等突出问题。
文档编号H02J3/18GK102157947SQ20111008202
公开日2011年8月17日 申请日期2011年3月25日 优先权日2010年12月10日
发明者卢耀武, 张益涛, 张耀宇, 杜满权, 林峻, 谢兰平, 陈彦武, 陈益祥 申请人:广东电网公司佛山供电局, 深圳市奇辉电气有限公司