太阳城集团

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针对串联电抗器的电力电容器组运行状态的实时在线监测方法.pdf

摘要
申请专利号:

太阳城集团CN201410113916.8

申请日:

2014.03.25

公开号:

CN103983865A

公开日:

2014.08.13

当前法律状态:

驳回

有效性:

无权

法律详情: 发明专利申请公布后的驳回IPC(主分类):G01R 31/00申请公布日:20140813|||实质审查的生效IPC(主分类):G01R 31/00申请日:20140325|||公开
IPC分类号: G01R31/00 主分类号: G01R31/00
申请人: 南京能迪电气技术有限公司
发明人: 陈晓宇; 孙幸立
地址: 211100 江苏省南京市江宁区秣陵街道天元西路158号亚都天元居01幢324号
优先权:
专利代理机构: 南京苏科专利代理有限责任公司 32102 代理人: 郭百涛;周海斌
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法律状态
申请(专利)号:

CN201410113916.8

授权太阳城集团号:

||||||

法律状态太阳城集团日:

2017.11.14|||2014.09.10|||2014.08.13

法律状态类型:

发明专利申请公布后的驳回|||实质审查的生效|||公开

摘要

本发明涉及一种针对串联电抗器的电力电容器组运行状态的实时在线监测方法,包括:第一步、在目标串联电抗器的电力电容器组开始投入运行时进行初始化;第二步、监测目标串联电抗器的电力电容器组的运行状态。本发明通过采集同一相的电流和电压即可敏锐地判断电容器组中电容元件是否存在故障,若存在故障则及时发出预警,精准度高,实用性强。

权利要求书

权利要求书
1.  一种针对串联电抗器的电力电容器组运行状态的实时在线监测方法,其特征是,包括以下步骤:
第一步、在目标串联电抗器的电力电容器组开始投入运行时进行初始化:
S1.采集所述电力电容器组所接三相母线中一相母线电压的基波分量.、三次谐波分量.、五次谐波分量.,并以该相为监测相;在所述电力电容器组与监测相母线的连接点采集电流的基波分量、三次谐波分量、五次谐波分量;
S2.将所述电力电容器组的回路等效为电阻RA、电抗LA、电容CA的串联电路;对以下方程组求解,得出所述电力电容器组回路的LA值和CA值:
I·A1*jωLA+I·A1/(jωCA)+I·A1*RA=U·A1I·A3*j3ωLA+I·A3/(j3ωCA)+I·A3*RA=U·A3,I·A5*j5ωLA+I·A5/(j5ωCA)+I·A5*RA=U·A5]]>
其中,w为角频率,j为虚部符号;
S3.按以下公式得出所述电力电容器组回路的初始振荡频率fr0:
fr0=12πLACA;]]>
S4.初始化完毕;
第二步、监测目标串联电抗器的电力电容器组的运行状态:
S5.采集监测相母线电压的基波分量、三次谐波分量五次谐波分量在所述电力电容器组与监测相母线的连接点采集电流的基波分量三次谐波分量五次谐波分量
S6.对以下方程组求解,得出所述电力电容器组回路当前的值和值:
I·A11*jωLA1+I·A11/(jωCA1)+I·A11*RA1=U·A11I·A31*j3ωLA1+I·A31/(j3ωCA1)+I·A31*RA1=U·A31,I·A51*j5ωLA1+I·A51/(j5ωCA1)+I·A51*RA1=U·A51]]>
S7.按以下公式得出所述电力电容器组回路的当前振荡频率
fr1=12πLA1CA1;]]>
S8.按下式计算振荡频率变化率l:
λ=fr1fro;]]>
S9.将l与预定故障定值比较,若l大于预定故障定值则先发出预警再转至S10,否则直接转至S10;
S10.判断是否停止监测,若否则转至S5继续监测,若是则监测结束。

2.  根据权利要求1所述实时在线监测方法,其特征是,S9中,所述预定故障定值的确定方法如下:
对于基准相母线而言,所述电力电容器组中含有M个并联单元,各并联单元内含有N个串联的电容器,所述各电容器内含有m个小并联单元,各小并联单元内含有n个串联的电容元件;
预设预警条件为:击穿k个电容元件时预警;
则所述预定故障定值为1+kNMn(m-k)+N(M-1)k.]]>

3.  根据权利要求1所述实时在线监测方法,其特征是,S2、S6中,方程组中的w=2f,其中f=50Hz。

说明书

说明书针对串联电抗器的电力电容器组运行状态的实时在线监测方法
技术领域
本发明涉及一种针对串联电抗器的电力电容器组运行状态的实时在线监测方法,属于电力电容器组监控技术领域。
背景技术
据申请人所知,在电力技术领域常采用电容器在线监测装置,用以在电容器发生严重故障前能发出预警太阳城集团,提醒运行管理人员对电容器进行停电检修。目前大多数的电力电容器都是由许多个电容元件串联和并联组成,若其中一个元件损坏则无法辨别,导致其他元件因过压或过流而更容易损坏。采用电容器在线监测装置正是为了解决这一问题。
要判断电容器组是否故障,最好的判据即测出分相电容值C,根据C的变化即可判断出是否电容器组内部有元件损坏,然而整个电容器组的电流电压夹角基本接近90度,直接计算电容器的C值误差较大;同时,当电容器组内部电容元件发生损坏时,尤其是内熔丝的电容器组,其电流值变化量非常小,经常小于0.5%,再由此计算出的C值几乎无法反映出故障。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是:克服现有技术存在的问题,提供一种针对串联电抗器的电力电容器组运行状态的实时在线监测方法,能有效判断故障,并在故障发生时有效发出预警。
本发明解决其技术问题的技术方案如下:
一种针对串联电抗器的电力电容器组运行状态的实时在线监测方法,包括以下步骤:
第一步、在目标串联电抗器的电力电容器组开始投入运行时进行初始化:
S1.采集电力电容器组所接三相母线中一相母线电压的基波分量.、三次谐波分量.、五次谐波分量.,并以该相为监测相;在电力电容器组与监测相母线的连接点采集电流的基波分量、三次谐波分量、五次谐波分 量;
S2.将电力电容器组的回路等效为电阻RA、电抗LA、电容CA的串联电路;对以下方程组求解,得出电力电容器组回路的LA值和CA值:
I·A1*jωLA+I·A1/(jωCA)+I·A1*RA=U·A1I·A3*j3ωLA+I·A3/(j3ωCA)+I·A3*RA=U·A3,I·A5*j5ωLA+I·A5/(j5ωCA)+I·A5*RA=U·A5]]>
其中,w为角频率,j为虚部符号;
S3.按以下公式得出电力电容器组回路的初始振荡频率fr0:
fr0=12πLACA;]]>
S4.初始化完毕;
第二步、监测目标串联电抗器的电力电容器组的运行状态:
S5.采集监测相母线电压的基波分量三次谐波分量五次谐波分量在电力电容器组与监测相母线的连接点采集电流的基波分量三次谐波分量五次谐波分量
S6.对以下方程组求解,得出电力电容器组回路当前的值和值:
I·A11*jωLA1+I·A11/(jωCA1)+I·A11*RA1=U·A11I·A31*j3ωLA1+I·A31/(j3ωCA1)+I·A31*RA1=U·A31,I·A51*j5ωLA1+I·A51/(j5ωCA1)+I·A51*RA1=U·A51]]>
S7.按以下公式得出电力电容器组回路的当前振荡频率
fr1=12πLA1CA1;]]>
S8.按下式计算振荡频率变化率l:
λ=fr1fro;]]>
S9.将l与预定故障定值比较,若l大于预定故障定值则先发出预警再转 至S10,否则直接转至S10;
S10.判断是否停止监测,若否则转至S5继续监测,若是则监测结束。
该方法将串联电抗器的电力电容器所处回路等效为RLC串联电路,然后通过采集电流和电压的基波分量、三次谐波分量、五次谐波分量,得出等效电感L和等效电容C,再进一步得出振荡频率;接着,以电力电容器开始投入运行时的振荡频率为基准,持续监测振荡频率变化,当变化超出预定值时报警。这样即可有效实现对电容器、电抗器故障的预警。
本发明进一步完善的技术方案如下:
优选地,S9中,预定故障定值的确定方法如下:
对于基准相母线而言,电力电容器组中含有M个并联单元,各并联单元内含有N个串联的电容器,各电容器内含有m个小并联单元,各小并联单元内含有n个串联的电容元件;
预设预警条件为:击穿k个电容元件时预警;
则预定故障定值为1+kNMn(m-k)+N(M-1)k.]]>
采用该优选技术方案后,可进一步有效实现故障的预警。
优选地,S2、S6中,方程组中的w=2f,其中f=50Hz。
本发明通过采集同一相的电流和电压即可敏锐地判断电容器组中电容元件是否存在故障,若存在故障则及时发出预警,精准度高,实用性强。
附图说明
图1为本发明实施例1的流程框图。
图2为图1实施例的实施示意图。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步详细描述。但是本发明不限于所给出的例子。
实施例
如图1、图2所示,本实施例针对串联电抗器的电力电容器组运行状态的 实时在线监测方法包括以下步骤:
第一步、在目标串联电抗器的电力电容器组4开始投入运行时进行初始化:
S1.采集电力电容器组4所接三相母线中一相母线电压的基波分量.UA1、三次谐波分量.、五次谐波分量.,并以该相为监测相;在电力电容器组4与监测相母线1的连接点采集电流的基波分量、三次谐波分量、五次谐波分量。如图2所示,电压采集点为3,电流采集点为2。
S2.将电力电容器组4的回路等效为电阻RA、电抗LA、电容CA的串联电路;对以下方程组求解,得出电力电容器组4回路的LA值和CA值:
I·A1*jωLA+I·A1/(jωCA)+I·A1*RA=U·A1I·A3*j3ωLA+I·A3/(j3ωCA)+I·A3*RA=U·A3,I·A5*j5ωLA+I·A5/(j5ωCA)+I·A5*RA=U·A5]]>
其中,w为角频率,j为虚部符号;w=2f,其中f=50Hz。
S3.按以下公式得出电力电容器组4回路的初始振荡频率fr0:
fr0=12πLACA;]]>
S4.初始化完毕;
第二步、监测目标串联电抗器的电力电容器组4的运行状态:
S5.采集监测相母线1电压的基波分量三次谐波分量五次谐波分量在电力电容器组4与监测相母线1的连接点采集电流的基波分量三次谐波分量五次谐波分量
S6.对以下方程组求解,得出电力电容器组4回路当前的值和值:
I·A11*jωLA1+I·A11/(jωCA1)+I·A11*RA1=U·A11I·A31*j3ωLA1+I·A31/(j3ωCA1)+I·A31*RA1=U·A31,I·A51*j5ωLA1+I·A51/(j5ωCA1)+I·A51*RA1=U·A51]]>
w=2f,其中f=50Hz。
S7.按以下公式得出电力电容器组4回路的当前振荡频率fr1:
fr1=12πLA1CA1;]]>
S8.按下式计算振荡频率变化率l:
λ=fr1fro;]]>
S9.将l与预定故障定值比较,若l大于预定故障定值则先发出预警再转至S10,否则直接转至S10;
其中,预定故障定值的确定方法如下:
对于基准相母线而言,电力电容器组4中含有M个并联单元,各并联单元内含有N个串联的电容器,各电容器内含有m个小并联单元,各小并联单元内含有n个串联的电容元件;
预设预警条件为:击穿k个电容元件时预警;
则预定故障定值为1+kNMn(m-k)+N(M-1)k.]]>
S10.判断是否停止监测,若否则转至S5继续监测,若是则监测结束。
本实施例方法的主要技术构思如下:
将串联电抗器的电力电容器所处回路等效为RLC串联电路,然后通过采集电流和电压的基波分量、三次谐波分量、五次谐波分量,得出等效电感L和等效电容C,再进一步得出振荡频率;接着,以电力电容器开始投入运行时的振荡频率为基准,持续监测振荡频率变化,当变化超出预定值时报警。
为了使预警更加可靠,本实施例还针对预定故障定值提出了确定方法,其原理如下:
设:与基准相母线相连的电力电容器组中含有M个并联单元,各并联单元内含有N个串联的电容器,各电容器内含有m个小并联单元,各小并联单元内含有n个串联的电容元件。
预设预警条件为:击穿k个电容元件时预警。
则:当k个电容元件击穿后,该电容器的阻抗变化倍,进而使故障相电容器组的阻抗变化倍,则故障相的容抗XC'为:XC(1+kNMn(m-k)+N(M-1)k)XC0,]]>而其感抗不变。
故此时的震荡频率fr'为:
fr=f0(1+kNMn(m-k)+N(M-1)K)XC0XL0=1+kNMn(m-k)+N(M-1)kfr0,]]>
则预定故障定值为:
frfr0=1+kNMn(m-k)+N(M-1)k.]]>
例如:N=1,M=2,n=2,m=8,k=1,则预定故障定值为:
frfr0=1.017;]]>
若k=2,则预定故障定值为:
frfr0=1.0377.]]>
太阳城集团本实施例方法可为电容器设备的维护提供了更可靠的预警判据,为电容器的在线监测提供完整的解决方案,为电容器设备的维护工作减轻了负担。

关 键 词:
针对 串联 电抗 电力 电容器 运行 状态 实时 在线 监测 方法
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