基于电压比较的电力电容器运行状态监测方法与流程

本发明涉及电力系统故障检测技术领域，具体涉及一种基于电压比较的电力电容器运行状态监测方法。

背景技术：

为提高电网设备利用效率，提高供用电设备的功率因数，减少输变电和用电环节的电能损耗，需要补偿电力系统中阻感性负载消耗的无功功率，因此，电力系统变电站内装设了大量电力电容器成套装置，他是电力系统应用最传统、最广泛和数量最多的无功补偿设备，我国电力系统中的无功补偿设备绝大部分是并联电容器成套装置，其对电力系统安全稳定运行，改善电能质量，降低电能损耗、增加输配线路及电力变压器的传输容量等方面发挥了很好的作用，电容无功补偿设备的可用率已经成为电力生产管理的一项重要的技术指标。

电力电容器成套装置包括开关设备、电力电容器、电抗器、电流互感器、电压互感器、避雷器、放电线圈、隔离开关、接地刀闸等等。目前无功补偿成套装置在变电站中单独布置安装，一般并联在变电站负载母线上，根据电力变压器的功率因数或母线上的电压无功需求确定是否投入。由于其投入与否不直接造成用户停电，不直接影响供电可靠性，目前普遍存在对电力电容器成套装置是否安全可靠运行重视程度不够的问题。尤其是在设计安装、运行监控、消缺维护等方面存在诸多管理漏洞，运行实际表明：由于产品自身和运维质量问题及系统过电压、谐波电流、运行环境温度高等原因，电力电容器损坏事故频发，电力电容器成套装置事故率高居变电站所有设备之首，许多电力电容器成套装置形同虚设，由于各种原因甚至常年不能投入运行，使其作用未能得到有效发挥，严重影响了电网经济运行和电压质量。

电力电容器是以电介质作为工作介质的电气设备，即使在额定电压下工作，其介质的电气强度依然很高，且基本运行在满负载状态，由于其负载率与其电压的平方成正比，因此实际运行电压的检测和控制至关重要。电力电容器成套装置的电力电容器往往由多只电力电容器或元件串并联构成，个别元件因为受潮、过电压、高温损坏，会改变电力电容器各单元组件的电压分布，造成电容量的变化，致使发出的无功功率增加或减少。或电容器组缺台运行、单台电容器熔丝非正常熔断也会致使电容器组的表观电容量变化，使无功补偿装置输出的无功功率发生变化。以上原因皆使其壳体内的温度升高，加快绝缘热老化，甚至产气量过大造成电力电容器爆炸事故，影响电力电容器的安全运行。监测和控制电力电容器的实际运行电压，能够限制电力电容器的运行负载率，控制运行中的温升，特别是通过电力电容器运行电压理论值和实际检测到的运行电压比较，能够诊断电力电容器成套装置的实际运行状态。

目前，电力电容器状态的常规检测方法一是需要停电进行例行试验，用电容表检测电力电容器的电容量，用兆欧表测量极对地绝缘电阻，或者测量电抗器回路的阻抗等等，二是目前常规的电力电容器状态监测控制方法是通过变电站母线电压互感器测量运行电压和通过电力电容器开关柜内的电流互感器测量回路电流，并配备过电流保护、过电压保护、不平衡电压(电流)保护、过负荷保护等等来实现。

技术实现要素：

为了解决上述技术问题中的不足，本发明的目的在于：提供一种基于电压比较的电力电容器运行状态监测方法，能够通过电力电容器运行电压理论值和实际检测到的运行电压值比较，以之诊断电力电容器成套装置的实际运行状态。

本发明为解决其技术问题所采用的技术方案为：

所述基于电压比较的电力电容器运行状态监测方法，包括以下步骤：

1)、测量装置首先从电力电容器c成套装置所在变电站母线的电压互感器tv的二次回路上获取母线电压值u；

2)、通过逻辑运算单元，计算得到电力电容器c运行电压的理论值u'c，u'c＝u/(1-β)，其中，β为电力电容器c成套装置工频下的额定电抗率；

3)、从并联至电力电容器c两端的电压互感器tv的二次侧获取电力电容器c实际运行电压值uc；

4)、由测量装置的逻辑运算单元，分析比较电力电容器c运行电压理论值u'c和测得的电力电容器c实际运行电压uc，并判断电力电容器c的运行状态；若u'c≈uc，电力电容器c成套装置的状态正常；若u'c>uc，电力电容器c成套装置存在内部电力电容器c并联元件开路故障，或串联电抗器l存在断股故障，为异常状态；若u'c<uc，存在电力电容器c内部串联元件击穿现象，或串联电抗器l匝间短路故障，为异常状态；

5)、若电力电容器c的运行状态正常，则保持电力电容器c继续运行，异常状态发出提示或告警信号，或向出线开关柜的断路器qf发出跳闸指令。

进一步优选，测量装置包括电压信号采集单元、逻辑运算单元、信号处理单元、预警指示灯和响铃。

进一步优选，测量装置通过标准的通讯接口，与变电站综合自动化系统相连，其告警定值或跳闸动作值可自行整定。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

本发明是对实际运行工况下的电压参数测量和分析计算，能够真实反映其运行状态，三相同时在线检测，测量结果可信度更高，而且能发现停电试验在低电压、小电流下测量不能发现的缺陷，并根据缺陷严重程度立即发出告警信号，或者向其开关柜内的断路器发出跳闸指令，停止电力电容器成套装置运行，防止事故发生。能够判别的故障类型主要有：(1)电力电容器回路中的谐波电流是否超标；谐波状态下的电抗率会增大，使得实际测量的电容器运行电压升高；(2)单只电力电容器打保险；若并联的电力电容器打保险，整体电容量减小，电抗率相对增大，实际测量的电力电容器运行电压升高；若串联回路的电容器打保险，整体显现的电容量增大，实际测量电容器的运行电压降低；(3)单只电力电容器串并联电容元件击穿；若其并联回路的电力电容器元件打保险，整体显现电容量减小，电抗率增大，实际测量的电容器运行电压升高；若其串联回路的电力电容器元件打保险，整体显现的电容量增大，实际测量的电力电容器运行电压降低；(4)串联电抗器绕组是否存在匝间短路；此时的电抗器的阻抗减小，回路电抗率也将变小，实际测量的电力电容器运行电压减低；(5)串联电抗器绕组是否存在断股现象；此时的电抗器的阻抗增大，回路电抗率也将增大，实际测量的电容器运行电压升高；(6)绝缘是否受潮等缺陷和隐患；此时的电力电容器的电容量或电抗器的电感阻抗也会发生变化，引起电抗率变化，实际测量的电容器运行电压也将发生变化。

附图说明

图1本发明流程框图；

图2本发明的电气原理接线图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明实施例做进一步描述：

实施例1

如图1-2所示，本发明所述基于电压比较的电力电容器运行状态监测方法，包括以下步骤：

1)、测量装置启动后进行预处理，首先进行自检，自检错误给出装置故障信号，自检正常后，首先从电力电容器c成套装置所在变电站母线的电压互感器tv的二次回路上获取母线电压值u；

2)、通过逻辑运算单元，计算得到电力电容器c运行电压的理论值u'c，u'c＝u/(1-β)，其中，β为电力电容器c成套装置工频下的额定电抗率；

3)、从并联至电力电容器c两端的电压互感器tv的二次侧获取电力电容器c实际运行电压值uc；

4)、由测量装置的逻辑运算单元，分析比较电力电容器c运行电压理论值u'c和测得的电力电容器c实际运行电压uc，并判断电力电容器c的运行状态；若u'c≈uc，电力电容器c成套装置的状态正常；若u'c>uc，电力电容器c成套装置存在内部电力电容器c并联元件开路故障，或串联电抗器l存在断股故障，为异常状态；若u'c<uc，存在电力电容器c内部串联元件击穿现象，或串联电抗器l匝间短路故障，为异常状态；

5)、若电力电容器c的运行状态正常，则保持电力电容器c继续运行，异常状态发出提示或告警信号，或向出线开关柜的断路器qf发出跳闸指令。

6)、完成电力电容器c运行状态监测步骤，返回初始状态。

其中，测量装置包括电压信号采集单元、逻辑运算单元、信号处理单元、预警指示灯和响铃；测量装置通过标准的通讯接口，与变电站综合自动化系统相连，其告警定值或跳闸动作值可自行整定。

如图2所示，隔离开关qs、断路器qf、电流互感器ta、串联电抗器l、电力电容器c以及接地刀闸qg2依次串接，电压互感器tv并接在电力电容器c的两端，通过其二次侧获取的电压uc为电力电容器c的实际运行电压。