本發(fā)明涉及一種利用繼電保護(hù)裝置實(shí)現(xiàn)高壓并聯(lián)電容器在線監(jiān)測(cè)的方法，用于對(duì)高壓并聯(lián)電容器進(jìn)行在線監(jiān)測(cè)，屬于電力系統(tǒng)高壓并聯(lián)電容器運(yùn)行監(jiān)測(cè)與繼電保護(hù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

高壓并聯(lián)電容器作為一種重要的無功電源，對(duì)于改善電力系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，提高電能質(zhì)量有著重要的作用。高壓并聯(lián)電容器主要由電容芯和外殼組成。電容芯由數(shù)十個(gè)元件按規(guī)定的串、并聯(lián)方式組成一個(gè)完整的整體，外殼由薄鋼板彎焊制成，兩端裝有供吊運(yùn)安裝的支架，殼蓋上裝有以套管支撐的接線端子。外殼內(nèi)除芯子外充滿性能優(yōu)良的絕緣液體。

高壓并聯(lián)電容器長(zhǎng)期在額定狀態(tài)運(yùn)行，諧波、過電壓等因素對(duì)其健康狀況有著明顯的損害。同時(shí)隨著無功電壓自動(dòng)控制系統(tǒng)的使用，高壓并聯(lián)電容器的投切更趨頻繁。惡劣的運(yùn)行環(huán)境造成高壓并聯(lián)電容器故障率較高。由于高壓并聯(lián)電容器一般布置在變壓器中低壓側(cè)母線，其故障時(shí)相當(dāng)于變壓器中低壓出口短路，對(duì)變壓器會(huì)造成較大沖擊影響，不利于變壓器的安全運(yùn)行。因此實(shí)時(shí)、準(zhǔn)確把握高壓并聯(lián)電容器的健康狀況，避免事故發(fā)生有著非常緊迫的必要性。

高壓并聯(lián)電容器的故障一般是從內(nèi)部串并聯(lián)元件中個(gè)別元件的異常、故障開始逐步演化的。當(dāng)高壓并聯(lián)電容器內(nèi)部單一元件發(fā)生異常、故障時(shí)，其外部電氣量的變化往往不大，只是其內(nèi)部健康的其它元件承受的電壓會(huì)有所增高。隨著運(yùn)行時(shí)間的增長(zhǎng)，其它健康的串并聯(lián)元件由于不良運(yùn)行條件的影響可能陸續(xù)發(fā)生異常和故障，最后引發(fā)高壓并聯(lián)電容器的故障。

目前常用的高壓并聯(lián)電容器的檢測(cè)方法主要有紅外診斷及電容量測(cè)試。紅外測(cè)溫診斷無法有效發(fā)現(xiàn)設(shè)備的內(nèi)部缺陷。電容量檢測(cè)屬于周期性停電測(cè)試。其測(cè)試環(huán)境與設(shè)備實(shí)際運(yùn)行條件有差異，無法準(zhǔn)確反映潛在的內(nèi)部缺陷。同時(shí)測(cè)試間隔周期較長(zhǎng)，無法實(shí)時(shí)掌握高壓并聯(lián)電容器健康狀況。

隨著技術(shù)的發(fā)展，出現(xiàn)了高壓并聯(lián)電容器在線監(jiān)測(cè)的方法。通過實(shí)時(shí)測(cè)量分析高壓并聯(lián)電容器電容量，以便掌握高壓并聯(lián)電容器健康狀態(tài)，以及在并聯(lián)電容器內(nèi)部元件發(fā)生異常、故障，但并聯(lián)電容器整體未發(fā)生故障時(shí)及時(shí)發(fā)出告警，防止最終演化為并聯(lián)電容器故障，避免高壓并聯(lián)電容器設(shè)備本身?yè)p壞，減少對(duì)電力系統(tǒng)和其它設(shè)備造成沖擊。其實(shí)現(xiàn)方法一般是在電容器接線套管上安裝穿心型電流互感器，用以測(cè)量流過電容器的電流。在高壓并聯(lián)電容器兩極端子間安裝電壓互感器或放電線圈，用以測(cè)量電容器兩極間的電壓。電壓和電流通過有線或無線的方式傳遞給計(jì)算控制單元。計(jì)算控制單元利用測(cè)量所得電壓和電流來計(jì)算電容量，并根據(jù)電容量變化情況對(duì)高壓并聯(lián)電容器健康狀況進(jìn)行評(píng)估。這種方法主要的缺點(diǎn)是在并聯(lián)電抗器本體增加了其他附件。附件運(yùn)行在高場(chǎng)強(qiáng)、高溫的惡劣環(huán)境中容易出現(xiàn)故障，增大了設(shè)備整體的維護(hù)量，且會(huì)造成電場(chǎng)分布變化，對(duì)高壓并聯(lián)電容器本身的正常運(yùn)行帶來不利影響。還有一種方法是利用電力調(diào)度SCACD系統(tǒng)中測(cè)量的高壓并聯(lián)電容器電流、電壓數(shù)據(jù)，計(jì)算高壓并聯(lián)電容器電容量，從而判斷其健康狀態(tài)。這種方法的主要缺點(diǎn)是，電力調(diào)度SCACD系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)不是實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，還存在電流、電壓采樣不同期等問題。

高壓并聯(lián)電容器繼電保護(hù)裝置，是當(dāng)高壓并聯(lián)電容器發(fā)生了故障危及電力系統(tǒng)安全運(yùn)行時(shí)，能夠向運(yùn)行值班人員及時(shí)發(fā)出警告信號(hào)，或者直接向所控制的斷路器發(fā)出跳閘命令以終止這些事件發(fā)展的一種自動(dòng)化措施和設(shè)備?，F(xiàn)有的高壓并聯(lián)電容器繼電保護(hù)裝置，都是利用安裝的電流互感器實(shí)時(shí)測(cè)量流過高壓并聯(lián)電容器的電流，利用安裝在母線上的電壓互感器或是并聯(lián)在高壓并聯(lián)電容器兩極間的放電線圈實(shí)時(shí)測(cè)量高壓并聯(lián)電容器兩極間的電壓。利用高壓并聯(lián)電容器故障時(shí)電流、電壓量會(huì)發(fā)生變化的特點(diǎn)，通過比較電流超過整定值或是差壓、不平衡電壓超過整定值的方法，判斷高壓并聯(lián)電容器發(fā)生故障，從而向所控制的斷路器發(fā)出跳閘命令切除故障。目前國(guó)內(nèi)外使用的高壓并聯(lián)電容器繼電保護(hù)裝置均不具備在線監(jiān)測(cè)的功能。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是不增加任何外部附屬裝置，在高壓并聯(lián)電容器繼電保護(hù)裝置中，增加高壓并聯(lián)電容器在線監(jiān)測(cè)相應(yīng)電路板及軟件功能，利用繼電保護(hù)裝置原有的電流電壓輸入回路，實(shí)時(shí)測(cè)量電流和電壓數(shù)據(jù)，進(jìn)行電容量實(shí)時(shí)計(jì)算，完成高壓并聯(lián)電容器的狀態(tài)評(píng)估，通過繼電保護(hù)裝置本身的通信功能完成相關(guān)信息向變電站監(jiān)控系統(tǒng)以及調(diào)度端調(diào)控系統(tǒng)的傳送。從而實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單、高效、完善的高壓并聯(lián)電容器在線監(jiān)測(cè)功能，及時(shí)發(fā)現(xiàn)高壓并聯(lián)電容器故障趨勢(shì)，解決背景技術(shù)中存在上述問題。

本發(fā)明目的是通過下面的技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：

一種利用繼電保護(hù)裝置實(shí)現(xiàn)高壓并聯(lián)電容器在線監(jiān)測(cè)的方法，包含如下步驟：①利用繼電保護(hù)裝置的原有功能，實(shí)時(shí)測(cè)量高壓并聯(lián)電容器的電流和電壓；②繼電保護(hù)裝置執(zhí)行原有繼電保護(hù)功能；③利用測(cè)量到的電流和電壓，計(jì)算高壓并聯(lián)電容器的電容量；④根據(jù)計(jì)算得到的電容量數(shù)值，通過與預(yù)設(shè)整定值比較，判定高壓并聯(lián)電容器的健康狀況；⑤將相關(guān)判斷結(jié)論，通過繼電保護(hù)裝置的人機(jī)交互模塊顯示，并通過繼電保護(hù)裝置的通信功能，上傳至監(jiān)控系統(tǒng)和調(diào)控系統(tǒng)。

所述的利用繼電保護(hù)裝置的原有功能，是指在線監(jiān)測(cè)功能模塊的實(shí)現(xiàn)是基于原有的繼電保護(hù)裝置軟硬件平臺(tái)，不增加硬件設(shè)備，不增加外部回路，不增加附屬設(shè)備；實(shí)時(shí)測(cè)量高壓并聯(lián)電容器的電流和電壓，是指利用繼電保護(hù)裝置本身具有的電壓電流變換器、A/D轉(zhuǎn)換元件、采樣元件、CPU元件，實(shí)現(xiàn)高壓并聯(lián)電容器電流和電壓量的實(shí)時(shí)采集和計(jì)算。

所述的根據(jù)計(jì)算得到的電容量數(shù)值，通過與預(yù)設(shè)整定值比較，判定高壓并聯(lián)電容器的健康狀況，是指提前設(shè)定高壓并聯(lián)電容器的電容量整定值和偏差允許值，電容量預(yù)設(shè)整定值采用停電試驗(yàn)時(shí)的電容量測(cè)量值，偏差允許值與繼電保護(hù)裝置的測(cè)量精度相匹配并保留適當(dāng)?shù)脑６?；?dāng)計(jì)算所得的電容量數(shù)值與電容量整定值之間的偏差小于偏差允許值時(shí)，判定高壓并聯(lián)電容器健康狀況正常；當(dāng)計(jì)算所得的電容量數(shù)值與電容量整定值之間的偏差超過偏差允許值時(shí)，判定高壓并聯(lián)電容器健康狀況發(fā)生異常。

本發(fā)明的積極效果是：本發(fā)明所提出的一種利用繼電保護(hù)裝置實(shí)現(xiàn)高壓并聯(lián)電容器在線監(jiān)測(cè)的方法，不增加任何外部附屬裝置，高壓并聯(lián)電容器在線監(jiān)測(cè)功能與繼電保護(hù)裝置共享軟硬件平臺(tái)，能夠?qū)崿F(xiàn)實(shí)時(shí)計(jì)算高壓并聯(lián)電容器的電容量，實(shí)時(shí)評(píng)價(jià)高壓并聯(lián)電容器的健康狀況，不論是在成本上，還是在功能上都比現(xiàn)有技術(shù)有明顯的優(yōu)勢(shì)，可以有效地提升高壓并聯(lián)電容器在線監(jiān)測(cè)的技術(shù)水平。

附圖說明

圖1是本發(fā)明實(shí)施例利用繼電保護(hù)裝置實(shí)現(xiàn)高壓并聯(lián)電容器在線監(jiān)測(cè)的功能示意圖；

圖中：繼電保護(hù)裝置1、電流、電壓采集計(jì)算模塊2、繼電保護(hù)功能模塊3、在線監(jiān)測(cè)功能模塊4、人機(jī)交互模塊5、通信模塊6、電壓互感器7、放電線圈8、電流互感器9、監(jiān)控系統(tǒng)和調(diào)控系統(tǒng)10；

圖2是一種高壓并聯(lián)電容器接線方式示意圖，電壓取自放電線圈；

圖中：放電線圈8、電流互感器9、高壓并聯(lián)電容器11、串聯(lián)電抗器12；

圖3是一種高壓并聯(lián)電容器接線方式示意圖，電壓取自電壓互感器；

圖中：電壓互感器7、電流互感器9、高壓并聯(lián)電容器11、串聯(lián)電抗器12。

具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖，通過實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明。

第一步，電壓互感器7或放電線圈8采集并輸出電壓模擬量U至繼電保護(hù)裝置1。電流互感器9采集并輸出電流模擬量I至繼電保護(hù)裝置1。

第二步，繼電保護(hù)裝置1利用電流、電壓采集計(jì)算模塊2，計(jì)算得到高壓并聯(lián)電容器電流、電壓測(cè)量值。

第三步繼電保護(hù)裝置1，通過繼電保護(hù)功能模塊3執(zhí)行原有的繼電保護(hù)功能。

第四步，繼電保護(hù)裝置1，通過在線監(jiān)測(cè)功能模塊4，利用第二步得到的高壓并聯(lián)電容器電流、電壓測(cè)量值計(jì)算并聯(lián)電容器的電容量。

對(duì)于附圖2所示的接線方式，其電壓取自放電線圈8。電容量計(jì)算的公式見式（1），式中f為頻率，I為電流，U為電壓。

對(duì)于附圖3所示的接線方式，其電壓取自電壓互感器7。電容量計(jì)算公式見式（2），式中f為頻率，I為電流，U為電壓，L為串聯(lián)電抗器電感。

第五步，在線監(jiān)測(cè)功能模塊4根據(jù)計(jì)算得到的電容量數(shù)值，通過與預(yù)設(shè)整定值比較，判定高壓并聯(lián)電容器的健康狀況。在線監(jiān)測(cè)功能模塊4中，提前預(yù)設(shè)了高壓并聯(lián)電容器電容量整定值和允許偏差值。電容量預(yù)設(shè)整定值一般采用停電試驗(yàn)時(shí)的電容量測(cè)量值，偏差允許值需綜合考慮繼電保護(hù)裝置的測(cè)量精度因素并保留適當(dāng)裕度。當(dāng)計(jì)算所得的電容量數(shù)值與電容量整定值之間的偏差小于偏差允許值時(shí)，判定高壓并聯(lián)電容器健康狀況正常。當(dāng)計(jì)算所得的電容量數(shù)值與電容量整定值之間的偏差大于偏差允許值時(shí)，判定高壓并聯(lián)電容器健康狀況異常。

第六步，在線監(jiān)測(cè)功能模塊4得出的高壓并聯(lián)電容器健康狀況，通過繼電保護(hù)裝置的人機(jī)交互模塊5進(jìn)行顯示，并通過繼電保護(hù)裝置的通信模塊6上送至監(jiān)控系統(tǒng)和調(diào)控系統(tǒng)10。然后回到第一步，在沒有外部中斷的情況下，第一步至第六步循環(huán)進(jìn)行。

以上所述，僅為本發(fā)明較佳的具體實(shí)施方式，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到的變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。因此，本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)該以權(quán)利要求的保護(hù)范圍為準(zhǔn)。