一种智能电容器投切元件故障保护控制方法、装置及介质与流程

1.本发明涉及电力控制技术领域，具体涉及一种智能电容器投切元件故障保护控制方法、装置及介质。


背景技术：

2.无功补偿是一种降低供电变压器及输送线路的损耗、提高供电效率、改善供电环境的技术，在电力供电系统中起提高电网的功率因数的作用。基于智能电容器组的无功功率补偿装置在电力供电系统中是必不可少的重要装置。
3.智能电容器中的投切元件有共补和分补开关两种，共补开关用于投切三相电容，采用
△
接法；分补开关用于投切分相电容，采用y形接法。无论
△
接法还是y形接法，在智能电容器中的投切元件类型分为三类：(1)半导体电子开关(例如晶闸管)；(2)复合开关(磁保持继电器加晶闸管)；(3)同步开关(单片机控制磁保持继电器)。
4.在实际使用过程中，如果上述三种投切元件发生短路故障，例如半导体元件自身短路损坏或磁保持继电器触点粘连，则智能电容器无法从电网中脱离，会产生无功过补偿和无功倒送现象，现阶段在投切元件发生短路时智能电容器没有自动脱离电网的措施，系统的可靠性较差；如果上述三种投切元件该导通时却未导通，说明投切元件处于断路故障，但工作人员较难观察到，会导致电网的功率因数低，降低了设备利用率，增加了供电线路的线损，加大用电成本。


技术实现要素：

5.为解决上述至少一个技术问题，本发明提供的技术方案为：
6.一种智能电容器投切元件故障保护控制方法，包括
7.装置上电并进入投切元件故障检测子程序，读取投切元件故障信息，判断投切元件是否故障，若存在投切元件故障信息，则结束投切元件故障检测子程序；
8.若不存在投切元件故障信息，判断是否有投切元件断开命令，若存在投切元件断开命令，采样电容器内部电流值，若电容器内部电流值小于电流阈值，则结束投切元件故障检测子程序；
9.若电容器内部电流值大于电流阈值，控制投切元件进行断开动作；
10.若投切元件的断开动作次数超过预设值，则判定投切元件为短路故障，先保存投切元件的短路故障信息，再执行断路器分励脱扣动作使电容器从电网中脱离，结束投切元件故障检测子程序。
11.本发明进一步设置为若不存在投切元件断开命令，判断是否有投切元件投入命令，若不存在投切元件投入命令，则结束投切元件故障检测子程序；
12.若存在投切元件投入命令，采样电容器内部电流值，若电容器内部电流值大于电流阈值，则结束投切元件故障检测子程序；
13.若电容器内部电流值小于电流阈值，控制投切元件进行投入动作；
14.若投切元件的投入动作次数超过预设值，则判定投切元件为断路故障，保存投切元件的断路故障信息，结束投切元件故障检测子程序。
15.本发明进一步设置为若存在投切元件故障信息而结束投切元件故障检测子程序后，进入显示子程序，显示投切元件投切信息；若存在投切元件断开命令且电容器内部电流值小于电流阈值而结束投切元件故障检测子程序后，进入显示子程序，显示投切元件投切信息；若不存在投切元件断开命令且不存在投切元件投入命令而结束投切元件故障检测子程序后，进入显示子程序，显示投切元件投切信息；若存在投切元件投入命令且电容器内部电流值大于电流阈值而结束投切元件故障检测子程序后，进入显示子程序，显示投切元件投切信息。
16.本发明进一步设置为电容器内部电流值通过电流互感器进行采样。
17.本发明进一步设置为所述短路故障信息和断路故障信息均保存至单片机的flash中。
18.本发明进一步设置为所述电流阈值为区分投切元件是否通电的分界值。
19.本发明进一步设置为若投切元件的断开动作次数未超过预设值，则重复采样电容器内部电流值，根据电容器内部电流值与电流阈值的大小关系，结束投切元件故障检测子程序或控制投切元件进行断开动作。
20.本发明进一步设置为若投切元件的投入动作次数未超过预设值，则重复采样电容器内部电流值，根据电容器内部电流值与电流阈值的大小关系，结束投切元件故障检测子程序或控制投切元件进行投入动作。
21.一种智能电容器投切控制装置，采用上述的智能电容器投切元件故障保护控制方法，包括：
22.单片机，存储故障信息、控制投切元件断开或投入、控制断路器的分励脱扣线圈通电；
23.电源电路，将电网电压转化成直流电压对装置进行供电；
24.电流采样电路，通过电流互感器采样各相的电流信号，将电流信号发送至单片机；
25.电压采样电路，采样各相的电压信号，将电压信号发送至单片机；
26.投切元件控制电路，接收单片机控制信号，驱动投切元件进行断开或投入动作；
27.分励脱扣驱动电路，接收单片机控制信号，驱动分励脱扣线圈通电实现电容器所在回路上断路器的分断；
28.显示电路，显示当前投切元件的投切状态及故障信息。
29.一种可读存储介质，所述存储介质中存储有至少一条指令、至少一段程序、代码集或指令集，所述至少一条指令、所述至少一段程序、所述代码集或指令集由处理器加载并执行以实现上述的智能电容器投切元件故障保护控制方法。
30.采用本发明提供的技术方案，与现有技术相比，具有如下有益效果：
31.本技术方案是对智能电容器在故障状态下的投切控制和故障信息判定及记录，包括电容器应当切出时投切元件仍处于导通状态的短路故障和电容器应当投入时投切元件仍处于断开状态的断路故障，可以对两种故障类型进行判断和显示，能让操作人员直观地了解智能电容器回路中存在的故障信息。本发明能够在投切元件发生短路故障时，快速精准判断，分断断路器使电容器快速脱离电网，避免无功倒送和无功过补偿造成的用户力调
电费罚款；还能避免电网功率因数过低导致供电电路上的线损增加，减少用电成本。
附图说明
32.图1为本发明实施例1投切元件故障检测子程序流程图。
33.图2为本发明实施例2投切元件故障检测子程序流程图。
34.图3为本发明实施例1或2带分励脱扣功能的抗谐型共补智能电容器电气连接图。
35.图4为本发明实施例1或2带分励脱扣功能的抗谐型分补智能电容器电气连接图。
具体实施方式
36.为进一步了解本发明的内容，结合附图及实施例对本发明作详细描述。
37.需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
38.在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，一体地连接，也可以是可拆卸连接；可以是机械连接或电连接，也可以是两个元件内部的连通；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。
39.实施例1
40.结合附图1，本发明技术方案是一种智能电容器投切元件故障保护控制方法，包括
41.装置上电并进入投切元件故障检测子程序，读取投切元件故障信息，判断投切元件是否故障，若存在投切元件故障信息，则结束投切元件故障检测子程序；
42.若不存在投切元件故障信息，判断是否有投切元件断开命令，若存在投切元件断开命令，采样电容器内部电流值，若电容器内部电流值小于电流阈值，则结束投切元件故障检测子程序；
43.若电容器内部电流值大于电流阈值，控制投切元件进行断开动作；
44.若投切元件的断开动作次数超过预设值，则判定投切元件为短路故障，先保存投切元件的短路故障信息，再执行断路器分励脱扣动作使电容器从电网中脱离，结束投切元件故障检测子程序。
45.在本实施例中，若存在投切元件故障信息而结束投切元件故障检测子程序后，进入显示子程序，显示投切元件投切信息；若存在投切元件断开命令且电容器内部电流值小于电流阈值而结束投切元件故障检测子程序后，进入显示子程序，显示投切元件投切信息；当判定投切元件为短路故障而执行断路器分励脱扣动作使电容器从电网中脱离，这样结束投切元件故障检测子程序的，装置是直接掉电的，不再进入显示子程序。
46.在本实施例中，电容器内部电流值通过电流互感器进行采样。
47.在本实施例中，所述短路故障信息保存至单片机的flash中，flash在没有电流供应的条件下也能够长久地保持数据，保证短路故障信息被记录。
48.在本实施例中，所述电流阈值为区分投切元件是否通电的分界值，电流阈值为非零值，因为即使电容器断电后，回路中仍可能存在其他电路的残余电流，避免残余电流对投切元件的通断状态产生误判。
49.在本实施例中，若投切元件的断开动作次数未超过预设值，则重复采样电容器内部电流值，根据电容器内部电流值与电流阈值的大小关系，结束投切元件故障检测子程序或控制投切元件进行断开动作。
50.在上述实施例中，例如，断开动作次数预设值设为3次，当断开动作次数未超过3次时，循环采样电容器内部电流值，若电容器内部电流值大于电流阈值，控制投切元件进行断开动作，每循环一次断开动作次数加1；当断开动作次数达到4次时，则判定投切元件为短路故障，先保存投切元件的短路故障信息，再执行断路器分励脱扣动作使电容器从电网中脱离，结束投切元件故障检测子程序。
51.在上述实施例中，投切元件故障检测子程序根据主程序进行循环调用。
52.本实施例智能电容器投切元件故障保护控制方法是对电容器短路故障信息的保存和后备保护动作的控制，在投切元件发生短路故障时，快速精准判断，先将短路故障信息进行保存，再分断断路器使电容器快速脱离电网，避免无功倒送和无功过补偿造成的用户力调电费罚款。
53.实施例2
54.结合附图2，本发明技术方案是一种智能电容器投切元件故障保护控制方法，包括
55.装置上电并进入投切元件故障检测子程序，读取投切元件故障信息，判断投切元件是否故障，若存在投切元件故障信息，则结束投切元件故障检测子程序；
56.若不存在投切元件故障信息，判断是否有投切元件断开命令，若存在投切元件断开命令，采样电容器内部电流值，若电容器内部电流值小于电流阈值，则结束投切元件故障检测子程序；
57.若电容器内部电流值大于电流阈值，控制投切元件进行断开动作；
58.若投切元件的断开动作次数超过预设值，则判定投切元件为短路故障，先保存投切元件的短路故障信息，再执行断路器分励脱扣动作使电容器从电网中脱离，结束投切元件故障检测子程序；
59.若不存在投切元件断开命令，判断是否有投切元件投入命令，若不存在投切元件投入命令，则结束投切元件故障检测子程序；
60.若存在投切元件投入命令，采样电容器内部电流值，若电容器内部电流值大于电流阈值，则结束投切元件故障检测子程序；
61.若电容器内部电流值小于电流阈值，控制投切元件进行投入动作；
62.若投切元件的投入动作次数超过预设值，则判定投切元件为断路故障，保存投切元件的断路故障信息，结束投切元件故障检测子程序。
63.在本实施例中，若存在投切元件故障信息而结束投切元件故障检测子程序后，进入显示子程序，显示投切元件投切信息；若存在投切元件断开命令且电容器内部电流值小于电流阈值而结束投切元件故障检测子程序后，进入显示子程序，显示投切元件投切信息；若不存在投切元件断开命令且不存在投切元件投入命令而结束投切元件故障检测子程序后，进入显示子程序，显示投切元件投切信息；若存在投切元件投入命令且电容器内部电流值大于电流阈值而结束投切元件故障检测子程序后，进入显示子程序，显示投切元件投切信息；当判定投切元件为短路故障而执行断路器分励脱扣动作使电容器从电网中脱离，这样结束投切元件故障检测子程序的，装置是直接掉电的，不再进入显示子程序。
64.在本实施例中，电容器内部电流值通过电流互感器进行采样。
65.在本实施例中，所述短路故障信息和断路故障信息均保存至单片机的flash中，flash在没有电流供应的条件下也能够长久地保持数据，保证短路故障信息被记录。
66.在本实施例中，所述电流阈值为区分投切元件是否通电的分界值，电流阈值为非零值，因为即使电容器断电后，回路中仍可能存在其他电路的残余电流，避免残余电流对投切元件的通断状态产生误判。
67.在本实施例中，若投切元件的断开动作次数未超过预设值，则重复采样电容器内部电流值，根据电容器内部电流值与电流阈值的大小关系，结束投切元件故障检测子程序或控制投切元件进行断开动作。
68.在上述实施例中，例如，断开动作次数预设值设为3次，当断开动作次数未超过3次时，循环采样电容器内部电流值，若电容器内部电流值大于电流阈值，控制投切元件进行断开动作，每循环一次断开动作次数加1；当断开动作次数达到4次时，则判定投切元件为短路故障，先保存投切元件的短路故障信息，再执行断路器分励脱扣动作使电容器从电网中脱离，结束投切元件故障检测子程序。
69.在本实施例中，若投切元件的投入动作次数未超过预设值，则重复采样电容器内部电流值，根据电容器内部电流值与电流阈值的大小关系，结束投切元件故障检测子程序或控制投切元件进行投入动作。
70.在上述实施例中，例如，投入动作次数预设值设为3次，当投入动作次数未超过3次时，循环采样电容器内部电流值，若电容器内部电流值小于电流阈值，控制投切元件进行投入动作，每循环一次投入动作次数加1；当投入动作次数达到4次时，则判定投切元件为断路故障，仅保存投切元件的断路故障信息，结束投切元件故障检测子程序，进入显示子程序，显示投切元件投切信息。
71.在上述实施例中，投切元件故障检测子程序根据主程序进行循环调用。
72.本实施例智能电容器投切元件故障保护控制方法是对电容器短路故障信息的保存、短路后备保护动作的控制以及电容器断路故障信息的保存，兼顾电容器短路故障和断路故障的监控与保护。在投切元件发生短路故障时，快速精准判断，先将短路故障信息进行保存，再分断断路器使电容器快速脱离电网，避免无功倒送和无功过补偿造成的用户力调电费罚款，断路器作为电容器断开的后备分断器件，以保证智能电容器的投切元件在短路故障时能断开电容器，提高系统的可靠性；在投切发生断路故障时，将断路故障信息进行保存并进行显示，提醒工作人员投切元件存在断路故障，避免电网功率因数长期过低导致供电电路上的损失增加。
73.实施例3
74.结合附图3和附图4，一种智能电容器投切控制装置，采用实施例1或实施例2所述的智能电容器投切元件故障保护控制方法，包括：
75.单片机，存储故障信息、控制投切元件断开或投入、控制断路器的分励脱扣线圈通电；
76.电源电路，将电网电压转化成直流电压对装置进行供电；
77.电流采样电路，通过电流互感器采样各相的电流信号，将电流信号发送至单片机；
78.电压采样电路，采样各相的电压信号，将电压信号发送至单片机；
79.投切元件控制电路，接收单片机控制信号，驱动投切元件进行断开或投入动作；
80.分励脱扣驱动电路，接收单片机控制信号，驱动分励脱扣线圈通电实现电容器所在回路上断路器的分断；
81.显示电路，显示当前投切元件的投切状态及故障信息。
82.图3是带分励脱扣功能的抗谐型共补智能电容器电气连接示意图，投切元件分别设置在a相和c相上，电流采样电路和电压采样电路也仅采样a相和c相上的电流信号和电压信号；图4是带分励脱扣功能的抗谐型分补智能电容器电气连接示意图，投切元件分别设置在a、b、c相上，电流采样电路和电压采样电路采样a、b、c相上的电流信号和电压信号。
83.在本实施例中，还包括通信电路，例如rs485电路，用于装置与其他设备的通信。
84.实施例4
85.一种可读存储介质，所述存储介质中存储有至少一条指令、至少一段程序、代码集或指令集，所述至少一条指令、所述至少一段程序、所述代码集或指令集由处理器加载并执行以实现上述实施例1或实施例2的智能电容器投切元件故障保护控制方法。
86.以上示意性的对本发明及其实施方式进行了描述，该描述没有限制性，附图中所示的也只是本发明的实施方式之一，实际的结构并不局限于此。所以，如果本领域的普通技术人员受其启示，在不脱离本发明创造宗旨的情况下，不经创造性的设计出与该技术方案相似的结构方式及实施例，均应属于本发明的保护范围。