专利名称：浮模差值高压电容器状态监测法的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种浮模差值高压电容器状态监测法，是用于高压电容器组，进行电容器组及单台电容器运行状态监测的一种方法。
背景技术：
高压电容器组是由多台单台电容器构成的，加之电容器本身的设计场强高，因此电容器的运行故障率是电器设备中较高的。由于电容器组中电容器数量众多(常是数十台)，影响因素众多，因此仅靠目前的电容器组电压、电流信号提供的信息，很难分析出电容器故障的原因，也就难有针对性的改进措施。从而造成办法想了很多，但故障率减少有限的 局面。现有技术I (CN1412795A)和现有技术2 (CN101313380A)两项专利，均是用测量值与一标准值进行相减来获取一项差值用于判断故障，这是一项典型的算术差值计算过程。现有技术I和现有技术2涉及的专利均是在工厂中的试验方法专利，电容器处于稳定的直流电源作用下，通过直流源对电容器的充电电流、充电电压过程的测量和电容器充电后的放电过程的测量，再与标准源进行差值来对电容器质量进行判断。其中现有技术2是利用充电过程及放电过程中的时间节点的比较，来完成对电容器质量判断，现有技术I则是利用充电过程中的电流分解成电容电流(iMP)、极化电流(ilim)和漏电流(ilMk)来与标准源进行比较，以判断电容器质量的优劣。由于在这些过程中，电源电压是稳定不变的，充电、放电过程的参数关系是确定的。因此，只需通过与标准源比较就可判断出电容器质量的优劣由于电流、电压模值是浮动的，作简单的算术差值无任何意义。比如2号电容器在时间为^时，测量获取I2U1)值，在t2时间测量获取I2(t2)值，假设这两个电流的差值为零(即Al2 = l2(t2)-I2(tl) =0)，若按现有技术I和2中的差值法进行判定，则得出结论2号电容器为优良品。但是情况并不一定如此。因为在h时电源电压KtJ可能偏闻，1(1^)可能偏低，此时AI2 = I2(I2)-I2U1) = O则可能表示2号电容器存有故障。因为若2号电容器无故障，将因Us(ti) > Us(t2)，则有I2 (ti) > I2 (t2)，而现是I2U1) = I2 (t2)，此情况表明2号电容器可能在t2时,存在电容量减小，即2号电容器存有故障,反之亦然。基于这一状况，十分需要了解电容器的运行状况及故障发展的过程和原因，以使改进措施有针对性而达到提高系统安全可靠性之目的。
发明内容
本发明的目的在于提供了一种浮模差值高压电容器状态监测法，可有效地避免干扰，十分快捷、准确地判断电容器装置的运行状况，及时发现故障电容器及装置在运行中的问题，避免电容器组故障扩大，而提高电容器组运行水平。本发明的技术方案是浮模差值高压电容器状态监测法，其特征在于采用浮模差值法，将不同高压电容器所测到的电流模值各自相减和相互相减得到一组单一变量的方程，将不同高压电容器所测到的电压模值各自相减和相互相减得到一组单一变量的方程，由这两组方程得出这些模值的差值做故障判别标准。本发明为解决电流、电压模值是浮动的问题，方法是通过不同电容器通道间的电流、电压在同一时间的值进行相减，即AIi = Iw-Ii, AUi = Uw-Ui,达到减小电源电压及其它外部干扰的影响，并获得ΛΙρΙρρΙρ AUi,Uw^Ui等参数与时间的函数关系的一组方程式。单靠这组方程式仅可以获取无电源电压影响因素条件下的电容器电流电压的差值，却无法消除不同通道间电容器差异的影响，从而不能判断电容器的优劣。因此，再通过不同时间条件下的同一电容器通道的电流、电压进行相减来解决不同电容器间的差异影响。即ΔIj = Ii (t+ Δ t) -Ii (t) Δ Uj = Ui (t+ Δ t) -Ui (t) 同时并获取Al」、Ii(t+At)、Idt)、AUj^Ui (t+Δ t), Ui (t)与电源电压及外部因素间的函数关系的一组方程式。这组方程式可以去除不同电容器间的差异等内部因素，但无法去除电源电压等外部影响的作用。因此，只有将这两组方程式联合解出，并相互代入消除电源、外部因素和不同电容器间的差异因素后，得出解Λ I/、Al/、AU/、AU/并将所得出的解与给定差值ΛΙκ)、ΔΙ20, AU10, AU2tl进行比较，即如下Δ I/ < ΔΙ10 Al/ < Δ I20AU/ < AU10 AU/ < AU20方可判别电容器的优劣。在本发明中所用的电流、电压模的差值过程，只是构建一组方程，用来消除电源等外部影响和电容差异的影响的方法，使得到的值具有可比性。本发明说明书附图3已清晰的表示了此过程。以下举例说明，当有三台电容器时，方程组如下AI1 = I1 (t+ Δ t) -I1 (t) Δ I23 = I3 (t) -I2 (t)Δ I2 = I2 (t+ Δ t) -I2 (t) Δ I21 = I2 (t) -I1 (t)Δ I3 = I3 (t+ Δ t) -I3 (t) Δ Il3 = I1 (t) -I3(t)Δ U1 = U1 (t+ Δ t) -U1 (t) Δ U23 = U3 (t) -U2 (t)Δ U2 = U2 (t+ Δ t) -U2 (t) Δ U21 = U2 (t) -U1 (t) Δ U3 = U3 (t+ Δ t) -U3 (t) Δ U13 = U1 (t) -U3 (t)经过解上述十二个方程构成的方程组，得出这些模值的差值Al/、ΛΙ2'、AI3'、ΔΙ23/、AI2/、ΔΙ13/、AU/、AU2'、AU3'、AU23'、AU21'、aV，这些模值与ΛΙ1(Ι、ΔΙ20, AU10, AU2tl进行比较才可判定电容器是否出现故障。因为本发明是用于变电站中电容器测量的原因，在本发明中的电容器的电流、电压的模值是受电源电压、时间、电容器的电容量等因素影响，即电容器的电流和电压是电源电压、时间、电容值的函数，其模值是浮动的，简单的差值是无法得出正确结论的。本发明的有益效果本发明通过对电容器组运行参数和单台电容器运行参数的测量及分析，达到了解电容器组是否存在合闸过压、涌流、分闸重击穿、谐波是否超标等运行状况的了解，了解单台电容器是否存在故障，记录故障发展的过程、并报警。这样使电容器组和单台电容器故障过程和原因较清晰地反映出来，从而有针对性地进行和实施改造措施而提高电容器运行可靠性。使用本发明电容器状态监测法可十分快捷、准确地判断电容器装置的运行状况，及时发现故障电容器及装置在运行中的问题，避免电容器组故障扩大，而提高电容器组运行水平。
图I是本发明实施例的工作原理图。图2是图I中的电流传感器安装方式示意图。图3是本发明实施例浮模差值法框图。
具体实施例方式以下结合附图和实施例对本发明浮模差值高压电容器状态监测法及其装置做进一步的说明。图I中标记的说明1-高压电容器(即C)，2-电流传感器(即CT)，3_电压互感器(即Tv)，4-端子板，5-电缆，6-采集卡，7-计算机及数据处理系统，La, Lb, Lc-电抗器。图2中标记的说明8-套管。如图I所示，本发明实施例浮模差值高压电容器状态监测装置包括被测高压电容器I、电流传感器2、电压互感器3、端子板4、电缆5、采集卡6和计算机及数据处理系统7 ；电流传感器2装于高压电容器I 一只套管8根部，高压电容器I的运行电流信号被电流传感器2转换后各自独立并联送到端子板4上；电压互感器3与高压电容器I并联，高压电容器I上的高压信号被电压互感器3转化后各自独立并联送到端子板4上；电流传感器2和电压互感器3传来的信号经端子板4，由电缆5送到采集卡6上，采集卡6完成模-数转换后，由电缆5将数字信号传于计算机及数据处理系统7中，形成监测电路示意图。每台高压电容器I的一极(一只套管8上)安装一个电流传感器2。每相M台高压电容器I并联，使用M个电流传感器2。通过上述电路A、B、C三相被测高压电容器I的运行电流信号，通过电流传感器2将高电压隔离，而转换为低压小电流信号后，各自独立并联送到端子板4上；电压互感器3则将电容器上的高压信号转化为低压信号后，各自独立并联送到端子板4上，以利于电缆5连接送出和电流、电压间的相互比较、计算。各电流、电压信号送到采集卡6上将按一定的编号顺序转化为数字信号，再通过电缆5送入计算机及数据处理系统7进行分析、计算及判断。计算机及数据处理系统7和采集卡6的工作电源由外部独立电源供给，从而使计算机及数据处理系统7和采集卡6无论高压电容器I是处于什么状态都在进行数据的采集、存 贮、判别、刷新状况，而不会丢失任何暂态快速变化过程，对高压电容器I的合、分闸故障过程记录特别有效。由于每台被测高压电容器I都卡套有一个独立的、可完成电位隔离和电流信号转换的电流传感器2。因此，可直接获得反映每台被测高压电容器I的运行质量状况的信号信息，大大提高了监测的灵敏度、准确性。经过将所有信号传入计算机及数据处理系统7，而获得电容器组的所有运行参数、信号信息，从而达到对各台被测高压电容器1，全组电容器的各种运行质量参数进行监测之目的。由于高压电容器I台数众多，参数也存在一定差异，运行条件也时常变化，因此各电流、电压信号的模值是变化的。如果直接用模值的变化量来判断被测高压电容器I的质量状况，要考虑因素过多，难以有效、准确、灵敏地得出被测高压电容器I的运行状况。为解决这个难题，本发明实施例采用浮模差值方法处理各电压、电流信号，即各电流传感器2和电压互感器3测量到的模值并不做故障判别标准，而是将不同高压电容器I所测到的电流模值各自相减和相互相减得到一组单一变量的方程，将不同高压电容器I所测到的电压模值各自相减和相互相减得到一组单一变量的方程，由这两组方程得出这些模值的差值做故障判别标准。即如图3所示将不同通道的电流、电压信号和同一通道的电流、电压信号相减，得到其各种情况下的差模值。由此来反映被测高压电容器I的各种运行状况，如合闸、分闸、电容器故障暂态过程不平衡状况等。而模值则用于谐波分析、计算，从而使监测灵敏、准确、可靠，不会因外部因素干扰而误判。采用每台高压电容器I的一只套管8根部都安装一个电流传感器2，直接获得某一台高压电容器I的运行电流参数(模值)。这些参数(模值)虽会随运行条件而变化，但这些参数(模值)的差值则是不随运行条件而变的，只有故障态出现才会出一定的差值变化。而电压信号来自电压互感器3，其模值也会随运行条件而变化，但模值的差值在正常运行条件下是基本不变的，只有暂态过程出现如合闸、分闸才会发生较大的差模变化。计算机及数据处理系统7将采集到的电压、电流等信号进行处理判别，电流或电 压的模值是随运行条件而变化的。一旦发现模值出现一定的差值时，则认为存在暂态过程或故障，即将其记录、存贮下来，将其进行分析比较。如是故障造成、则发出警报。而只要电流或电压的模值前后的差值不大于某个值，或多台电流模值相互相减的差值不大于某个值时，即模值未出现超标差值时，则认为无故障或无暂态过程，不作记录或存贮。这样可节约大量的存贮空间和计算机CPU资源，而提高计算机及数据处理系统7对暂态过程的记录处理速度，也给计算机及数据处理系统7进行谐波分析等计算分析提供了支持。
权利要求
1.浮模差值高压电容器状态监测法，其特征在于采用浮模差值法，将不同高压电容器所测到的电流模值各自相减和相互相减得到一组单一变量的方程，将不同高压电容器所 测到的电压模值各自相减和相互相减得到一组单一变量的方程，由这两组方程得出这些模值的差值做故障判别标准。
全文摘要
本发明提供了一种浮模差值高压电容器状态监测法，其特征在于采用浮模差值法，将不同高压电容器所测到的电流模值各自相减和相互相减得到一组单一变量的方程，将不同高压电容器所测到的电压模值各自相减和相互相减得到一组单一变量的方程，由这两组方程得出这些模值的差值做故障判别标准。本发明可有效地避免干扰，十分快捷、准确地判断电容器装置的运行状况，及时发现故障电容器及装置在运行中的问题，避免电容器组故障扩大，而提高电容器组运行水平。
文档编号G01R31/00GK102967775SQ201110256329
公开日2013年3月13日 申请日期2011年9月1日 优先权日2011年9月1日
发明者刘瑞云, 陶维亮, 芦爱军 申请人:武汉电联电力电气技术有限公司