專利名稱：高壓并聯(lián)電容器在線監(jiān)測系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及電力系統(tǒng)在線監(jiān)測技術領域，特別是一種用于在線監(jiān)測變電站6-35kV電容器的在線監(jiān)測系統(tǒng)。
背景技術：
狀態(tài)檢修是電力設備現(xiàn)代化管理的主要手段，輸變電設備線的在線監(jiān)測就是狀態(tài) 檢修的主要依據。輸電線路、變壓器、斷路器、開關柜、互感器及避雷器正在逐步或局部實現(xiàn) 在線監(jiān)測。變電站中高壓并聯(lián)電容器裝機容量為變壓器的15-30%，是高壓變電站的主設 備之一，至今沒有實用的在線監(jiān)測產品。高壓并聯(lián)電容器(以下簡稱裝置)由多個單元組 合而成，其最初故障往往是單個元件，從絕緣降低發(fā)展到內部擊穿、自身熔斷器熔斷退出運 行，裝置的整體運行工況無明顯變化，既沒有報警信號，也不會啟動電容器的繼電保護跳閘 以脫離電源。定期巡視時可能發(fā)現(xiàn)熔斷器熔斷彈出，然后再安排停電檢修。串聯(lián)電抗器的 存在及電容器的運行電壓大于變電站的母線電壓，母線電壓互感器監(jiān)視不到電容器的運行 電壓，電抗器鐵芯間隙變化、VQC投切控制異常都會導致電容器長期過壓，積累效應加速介 質老化。電容器的并、串臺數(shù)較多時，允許熔斷器熔斷的臺數(shù)也增多，只有出現(xiàn)多臺熔斷和 發(fā)展到弧光短路時，繼電保護器才會跳間，但這時的火勢往往已經蔓延，后果極其嚴重。變 電站實行無人值守之后，巡視間隔從4個小時延長到7天，隱患不能及時發(fā)現(xiàn)，更加劇了這 種不安全局面。裝置由多臺電容器并、串組合、且非單一品種(有電抗器、電容器、熔斷器、放電線 圈)，現(xiàn)有在線監(jiān)測樣機的基本方法是采集單臺電容器的電流信息。補償容量越大、額定電 壓越高、元件越多、連接電纜也就越多，這種一對一的傳遞方式，使得裝置接線十分復雜，而 且功能有限，不能滿足簡單、實用、可靠的要求，所以至今沒有成熟的高壓并聯(lián)電容器在線 監(jiān)測系統(tǒng)進入電力系統(tǒng)。《電氣時代》03年3月署名黨曉強等，題目為“并聯(lián)電容器在線監(jiān) 測技術”，提出一種用羅可夫線圈采集電容器故障信息的設想；河北正弦波電氣有限公司04 年8月在互聯(lián)網上推出“電力電容器在線監(jiān)測儀”的廣告，沒有用戶及應用情況報道；08年 6月《電力電容器與無功補償》發(fā)表了金向朝等的一篇文章，題目為“并聯(lián)電容器在線監(jiān)測 新技術”，介紹了原理及應用實例?；窘Y構與河北正弦波電氣有限公司的廣告一樣，每個 單臺電容器加裝一個電流互感器，用電纜引到裝置內，記錄突變信號，但不能連續(xù)記錄以及 檢測絕緣介質早期的微小變異，也沒有考慮即時向用戶發(fā)出報警信號及利用數(shù)字通信技術 實現(xiàn)遠程傳送。誘發(fā)電容器事故的原因很多，有產品質量問題、有運行環(huán)境及投切不當問題。事故 發(fā)生后，由于沒有裝置運行的數(shù)據作為證據，制造廠與用戶之間的爭執(zhí)經常發(fā)生，真正的事 故原因并不能查清楚，所以分析文章使用“可能”的描述很多。每年一次的離線預試，與運 行工況不能等價，且勞動強度大，事實證明，預試并不能杜絕事故，不能適應當前電力生產 需要。在線監(jiān)測是狀態(tài)管理的最好方式。目前，該產品仍屬探索階段，尚未進入電力市場。
實用新型內容本實 用新型的目的是提供一種用于在線監(jiān)測變電站6_35kV電容器運行工況的高 壓并聯(lián)電容器在線監(jiān)測系統(tǒng)。本實用新型的目的是通過采用以下技術方案來實現(xiàn)的高壓并聯(lián)電容器在線監(jiān)測系統(tǒng)，用來監(jiān)測變電站高壓并聯(lián)電容器成套裝置，該裝 置包括串聯(lián)電抗器、若干個串、并聯(lián)電容器、避雷器、熔斷器及放電線圈，其特征是在三相 電路中分別設有電流互感器；所述電流互感器通過信號電纜與信號采集終端連接，電流互感器和放電線圈將采 集的實時模擬電信號傳輸給信號采集終端，信號采集終端設有信號處理單元、微處理器和 信號發(fā)送單元；所述電信號經過信號采集終端處理后發(fā)送給遠程監(jiān)控計算機。作為本實用新型的優(yōu)選技術方案，所述電容組中的電容與放電線圈相連接，放電 線圈通過信號電纜與信號采集終端連接。作為本實用新型的優(yōu)選技術方案，所述變電站電路包括A相、B相和C相電路，每 相電路中設有若干單臺電容，所述電容并聯(lián)后與電流互感器連接；所述電容的兩端連接放 電線圈。作為本實用新型的優(yōu)選技術方案，所述信號采集終端的信號發(fā)送單元包括無線信 號發(fā)送電路和SIM卡；所述遠程監(jiān)控計算機設有無線信號接收電路和SIM卡；所述信號發(fā)送單元將電信號通過移動通信網絡發(fā)送給遠程監(jiān)控計算機。作為本實用新型的優(yōu)選技術方案，所述信號采集終端與溫濕度傳感器連接。作為本實用新型的優(yōu)選技術方案，所述信號電纜均是屏蔽電纜。作為本實用新型的優(yōu)選技術方案，所述信號采集終端還設有存儲器和報警裝置。作為本實用新型的優(yōu)選技術方案，所述報警裝置包括顯示屏或聲光顯示器。作為本實用新型的優(yōu)選技術方案，所述信號采集終端的微處理器中設有專用信號 處理軟件；所述遠程監(jiān)控計算機設有專用在線監(jiān)測數(shù)據分析軟件。本實用新型的有益效果是相對于現(xiàn)有技術，本實用新型可以連續(xù)記錄高壓并聯(lián) 電容器的運行工況，診斷早期異常，及時向用戶和制造廠發(fā)出報警信號，準確定位故障的原 因，為制造廠提高產品質量提供信息；也為用戶改善運行條件、實現(xiàn)狀態(tài)管理提供實時數(shù) 據。
以下結合附圖與具體實施例對本實用新型作進一步說明

圖1是本實用新型的結構示意圖。圖中采集終端1、電流互感器2(A相LHa、B相LHb、C相LHc)、放電線圈3(A相 FDa, B相FDb、C相FDc)、信號電纜4、溫濕度傳感器5、發(fā)射天線6、接受天線7、遠方監(jiān)控計 算機8。
具體實施方式
如圖1所示，高壓并聯(lián)電容器在線監(jiān)測系統(tǒng)，包括變電站電路中相互并聯(lián)的補償電容組Ca、Cb、Cc，以及分別與Ca、Cb、Cc串聯(lián)連接的電抗器La、Lb、Lc和熔斷器Ra、Rb、Re， 所述電容Ca、Cb、Cc所在電路的尾段分別設有電流互感器2，包括LHa、LHb、LHc ；電容Ca、 Cb、Cc分別與放電線圈3連接，包括FDa、FDb、FDc ；電流互感器2、放電線圈3以及溫濕度傳 感器5傳分別通過信號電纜4與信號采集終端1連接，信號采集終端1設有信號處理單元、 微處理器和信號發(fā)送單元。電流互感器2和放電線圈3將采集的電信號傳輸給信號采集終 端1，經過信號采集終端1處理后發(fā)送給遠程監(jiān)控計算機8。采集終端1接收電流互感器2傳送來的A相、B相、C相的電流信號，采集終端1接 收放電線圈3傳送來的A相、B相、C相電壓信號以及溫濕度傳感器5傳送來的溫濕度信號； 采集終端1通過屏蔽電纜4接收電流、電壓、溫濕度信號，計算出被測電容的電容量、介質損 失角、有功損耗、不平衡電壓、負序電壓、負序電流，記錄環(huán)境溫度、相對濕度，自動繪制成日 曲線，自動記錄出現(xiàn)突變量的時刻、波形，畫面顯示出實時數(shù)據；所有歷史記錄全部存儲在 采集終端1的存儲器內。采集終端1通過發(fā)射天線6和GPRS通信網絡將信號發(fā)送到接受天線7，用戶在遠 方使用高壓并聯(lián)電容器專用在線監(jiān)測數(shù)據分析軟件可以獲得全部數(shù)據。采集終端1能夠發(fā) 出報警信號，該信號可就地顯示，同時可通過GPRS發(fā)送到遠方監(jiān)控站。每套系統(tǒng)采集終端 1、發(fā)射天線6、接受天線7以及遠方監(jiān)控計算機8的數(shù)量可以是一個或多個。本實用新型可以24小時在線監(jiān)測和連續(xù)記錄運行電壓Ua、Ub、Uc、電流la、lb、Ic、 電容量Ca、Cb、Cc、介質損失tg δ、不平衡電壓3Uo、負序電壓U2、負序電流12、無功發(fā)送量、 有功損耗、諧波量、電容量、介質損耗及溫濕度，并全部儲存在采集終端1內，可就地顯示及 錄波。所有運行數(shù)據可以通過GPRS傳送到用戶和制造廠，實現(xiàn)數(shù)據共享。本實用新型具體 運行如下(1)所述監(jiān)測電容器的運行電壓隊、隊、隊是通過放電線圈(并聯(lián)電容器原有設備， 是一種電壓互感器)轉換到二次側的電壓實現(xiàn)。(2)所述監(jiān)測電容器的運行電流IA、IB、Ic是通過接在電路中的三相電流互感器 2 (LHa、LHb、LHc)測量得到。(3)所述監(jiān)測電容器的介質損失tg δ A，tg δ B，tg δ c通過以下方式求得(a)專用電路測量出電流與電壓的相位角ΘΑ，ΘΒ，θε；(b)由式①計算出介質損失角，然后計算出介質損失tg δ A，tg δ B，tg δ c δ = 90° - θ------①，(4)所述監(jiān)測電容器的不平衡電壓，由式②計算出，3f/0 = Λ+ Β =^lJc......②;------②；(5)所述監(jiān)測到電容器的負序電壓，由式③計算出， 2= Α+α2 Β+α Γ......③’------③，式中 α = eJ120° ；(6)所述監(jiān)測到電容器的負序電流，由式④計算出；i2=iA+a2iB+aic......④。------④。(7)所述監(jiān)測到電容器的電容量，由式⑤、⑥、⑦計算出[0041] (8)所述檢測到電容器的無功發(fā)送量，由式⑧計算出Q = Ua2 ω CA+UB2 ω CB+Uc2 ω Cc------⑧，這是電容器實際發(fā)出的無功，它與名牌及控
制屏面顯示的無功含義是不一樣的。(9)所述檢測到電容器的有功損耗，由式⑨計算出 (10)所述記錄突變量的實時波形，可顯示在本裝置的屏幕上。(11)所述檢測到環(huán)境溫濕度，由溫濕度傳感器提供；(12)所述數(shù)字通信傳輸單元由市售手機的主板電路、SIM卡通信芯片以及發(fā)射接 收天線組成。舉例說明(1)電容器介質老化此時運行電流、母線電壓均顯示正常，宏觀看不到異常痕跡，常規(guī)監(jiān)控系統(tǒng)檢測不 至IJ。本系統(tǒng)測量出介質損耗從tg δ i上升到tg δ 2，有功損耗從P1上升到P2，發(fā)出報警信號。(2)單個電容器熔斷器熔斷此時故障相運行電流變化只有百分之零點幾到百分之一左右，母線電壓不變，宏 觀看不到異常痕跡，常規(guī)監(jiān)控系統(tǒng)檢測不到。本系統(tǒng)測量出電容量改變，發(fā)出報警信號。(3)電容器電壓過高由于串聯(lián)電抗器的存在，通常電容器的運行電壓比母線電壓高6_13%，變電站監(jiān) 控系統(tǒng)不顯示電容器電壓。VQC失控及運行中頻繁投切沖擊、機械震動及制造工藝欠缺，電 抗器的鐵芯間隙可能變小，都會使電容器運行電壓升高超過允許值，常規(guī)監(jiān)控系統(tǒng)檢測不 至IJ。本系統(tǒng)檢測到Q越限、U越限，發(fā)出報警信號。(4)室內溫度越限IOkV并聯(lián)電容器大都裝在室內，《運行規(guī)程》規(guī)定，室內最高溫度不允許超過40°C， 長期高溫會縮短電容器的運行壽命，特別是南方夏季無人值守變電站，這種情況更普遍。常 規(guī)監(jiān)控系統(tǒng)不包括此項內容，本系統(tǒng)發(fā)出報警信號。(5)記錄諧波越限裝置實際上是一種LC串聯(lián)電路，諧振電流的頻率/ =，諧波長期超標，會
損壞電容器，常規(guī)監(jiān)控系統(tǒng)不包括此項內容，本系統(tǒng)發(fā)出報警信號。(7)記錄合閘涌流，分析電抗器、電容器及斷路器有無異常。(8)記錄合閘過壓，分析電抗器、電容器及斷路器有無異常。本實用新型連續(xù)記錄運行工況，診斷早期異常，及時向用戶和制造廠發(fā)出報警信 號，準確定位故障的原因，為制造廠提高產品質量提供信息；也為用戶改善運行條件、實現(xiàn) 狀態(tài)管理提供實時數(shù)據。
權利要求一種高壓并聯(lián)電容器在線監(jiān)測系統(tǒng)，用來監(jiān)測變電站高壓并聯(lián)電容器成套裝置，該裝置包括串聯(lián)電抗器、若干個串、并聯(lián)電容器、避雷器、熔斷器及放電線圈，其特征是在三相電路中分別設有電流互感器；所述電流互感器通過信號電纜與信號采集終端連接，電流互感器和放電線圈將采集的實時模擬電信號傳輸給信號采集終端，信號采集終端設有信號處理單元、微處理器和信號發(fā)送單元；所述電信號經過信號采集終端處理后發(fā)送給遠程監(jiān)控計算機。
2.根據權利要求1所述的高壓并聯(lián)電容器在線監(jiān)測系統(tǒng)，其特征是所述電容組中的 電容與放電線圈相連接，放電線圈通過信號電纜與信號采集終端連接。
3.根據權利要求1或2所述的高壓并聯(lián)電容器在線監(jiān)測系統(tǒng)，其特征是 集終端的信號發(fā)送單元包括無線信號發(fā)送電路和SIM卡；所述遠程監(jiān)控計算機設有無線信號接收電路和SIM卡；所述信號發(fā)送單元將電信號通過移動通信網絡發(fā)送給遠程監(jiān)控計算機。
4.根據權利要求1或2所述的高壓并聯(lián)電容器在線監(jiān)測系統(tǒng)，其特征是 集終端與溫濕度傳感器連接。
5.根據權利要求1或2所述的高壓并聯(lián)電容器在線監(jiān)測系統(tǒng)，其特征是 纜均是屏蔽電纜。
6.根據權利要求1或2所述的高壓并聯(lián)電容器在線監(jiān)測系統(tǒng)，其特征是 集終端還設有存儲器和報警裝置。
7.根據權利要求6所述的高壓并聯(lián)電容器在線監(jiān)測系統(tǒng)，其特征是所述報警裝置包 括顯示屏或聲光顯示器。
8.根據權利要求1或2所述的高壓并聯(lián)電容器在線監(jiān)測系統(tǒng)，其特征是所述信號采 集終端的微處理器中設有專用信號處理軟件；所述遠程監(jiān)控計算機設有專用在線監(jiān)測數(shù)據 分析軟件。所述信號采所述信號采 所述信號電 所述信號采
專利摘要本實用新型涉及高壓并聯(lián)電容器在線監(jiān)測系統(tǒng)，屬于電力技術領域。用來監(jiān)測變電站高壓并聯(lián)電容器成套裝置，包括串聯(lián)電抗器、若干個串、并聯(lián)電容器、避雷器、熔斷器及放電線圈，在三相電路中分別設有電流互感器；電流互感器通過信號電纜與信號采集終端連接，電流互感器和放電線圈將采集的實時信號傳輸給信號采集終端，信號采集終端設有處理單元、微處理器和發(fā)送單元，信號采集終端處理后發(fā)送給遠程監(jiān)控計算機。本實用新型可以連續(xù)記錄高壓并聯(lián)電容器的運行工況，診斷早期異常，及時向用戶和制造廠發(fā)出報警信號，準確定位故障的原因，為制造廠提高產品質量提供信息；也為用戶改善運行條件、實現(xiàn)狀態(tài)管理提供實時數(shù)據。
文檔編號G01R19/00GK201637791SQ200920295899
公開日2010年11月17日 申請日期2009年12月31日 優(yōu)先權日2009年12月31日
發(fā)明者張振旗 申請人:張振旗