一種電容器元件擊穿的電流監(jiān)測(cè)裝置及電流監(jiān)測(cè)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于高壓電容器在線(xiàn)監(jiān)測(cè)技術(shù)領(lǐng)域，特別設(shè)及一種電容器元件擊穿的電流 監(jiān)測(cè)裝置及電流監(jiān)測(cè)方法，適用于高壓油浸電容器。
【背景技術(shù)】
[0002] 目前，電容器故障監(jiān)測(cè)方法有內(nèi)部不平衡、電容量、溫度、壓力、局部放電、微水、油 氣譜等監(jiān)測(cè)。
[0003] 內(nèi)部不平衡監(jiān)測(cè)在電容器裝置中作為電容器內(nèi)部故障保護(hù)廣泛應(yīng)用，根據(jù)不同的 接線(xiàn)形式，內(nèi)部不平衡保護(hù)的靈敏度和應(yīng)用場(chǎng)合不同。不管是哪一種內(nèi)部不平衡保護(hù)都存 在對(duì)稱(chēng)故障條件下，內(nèi)部不平衡保護(hù)將無(wú)法監(jiān)測(cè)的情況。
[0004] 理論上和實(shí)際測(cè)量中都可W發(fā)現(xiàn)，電容器元件的擊穿是整組電容器元件隨機(jī)擊 穿。拿橋式接線(xiàn)方式的內(nèi)部不平衡保護(hù)來(lái)看，如圖1所示，當(dāng)某一橋臂。電容器發(fā)生擊穿 后，四個(gè)橋臂中C2電容器、C3電容器發(fā)生故障將會(huì)時(shí)橋臂重新恢復(fù)平衡，只有當(dāng)C1電容器 或C4電容器發(fā)生故障時(shí)，才能擴(kuò)大不平衡直到內(nèi)部不平衡監(jiān)測(cè)報(bào)警，其他的內(nèi)部不平衡監(jiān) 測(cè)接線(xiàn)都存在同樣的問(wèn)題。運(yùn)說(shuō)明，該傳統(tǒng)的內(nèi)部不平衡監(jiān)測(cè)有50%左右的可能性將故障 累積，直到發(fā)生電容器雪崩式大量損壞或爆炸等嚴(yán)重故障。
[0005] 電容器在運(yùn)行過(guò)程中電容量會(huì)隨時(shí)間發(fā)生變化，也會(huì)隨著溫度發(fā)生變化，運(yùn)是由 電容器本身的特性所決定的。運(yùn)些因素會(huì)影響利用絕對(duì)電容量來(lái)反映電容器故障的可靠 性。因此，在線(xiàn)監(jiān)測(cè)電容量的方法最近幾年雖然有些變電站嘗試使用，但是沒(méi)有得到廣泛 應(yīng)用。
[0006] 隨著國(guó)內(nèi)輸電容量W及電壓等級(jí)的提高，電容器組的容量也越來(lái)越大。有資料顯 示±500kV的輸電系統(tǒng)將會(huì)使用800多萬(wàn)kvar的電容器，±800kV的輸電系統(tǒng)將會(huì)使用 1200多萬(wàn)kvar的電容器。按照國(guó)內(nèi)目前使用的電容器單臺(tái)容量在SOOkvar~eOOkvar之 間計(jì)算，一條直流輸電線(xiàn)使用的電容器量將在1. 5萬(wàn)臺(tái)~2. 4萬(wàn)臺(tái)。而不平衡檢出法只可 能檢出電容器組中發(fā)生了元件擊穿，而對(duì)發(fā)生元件擊穿的電容器個(gè)數(shù)和位置無(wú)法確定，檢 修的時(shí)候需要對(duì)整個(gè)電容器組中的電容器進(jìn)行逐個(gè)測(cè)量，數(shù)量如此巨大的電容器在剔除故 障單元的過(guò)程中會(huì)耗費(fèi)大量的人力物力。
[0007] 其他相關(guān)監(jiān)測(cè)手段如局放、油溫、油色譜等，均為間接監(jiān)測(cè)。目前尚無(wú)與運(yùn)些參量 有關(guān)的實(shí)用的壽命模型，很難反映電容器的當(dāng)前狀態(tài)，同時(shí)，運(yùn)些傳感器的安裝可能會(huì)破壞 電容器的密封性，目前僅在集合式電容器中少量使用。運(yùn)行量最大的電容器組架裝置監(jiān)測(cè) 中尚未得到廣泛應(yīng)用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008] 本發(fā)明的目的在于提供一種電容器元件擊穿的電流監(jiān)測(cè)裝置及電流監(jiān)測(cè)方法，適 用于高壓油浸電容器。該裝置和方法不僅可W監(jiān)測(cè)電容器在運(yùn)行過(guò)程中是否發(fā)生元件擊 穿，而且可W定位故障電容器并將電容器的累計(jì)擊穿次數(shù)W及擊穿時(shí)刻并輸出；能夠避免 電容器在對(duì)稱(chēng)故障下累積故障造成更大的損失，也可w快速定位故障電容器，節(jié)約檢修的 人力物力。
[0009] 為達(dá)到上述技術(shù)目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案予W實(shí)現(xiàn)。
[0010] 方案一：
[0011] 一種電容器元件擊穿的電流監(jiān)測(cè)裝置，用于至少兩個(gè)電容器，其特征在于，包括微 處理器CPU,用于測(cè)量每個(gè)電容器工作電流的對(duì)應(yīng)的電流互感器，用于模數(shù)轉(zhuǎn)換的A\D轉(zhuǎn) 換模塊，用于顯示元件擊穿的電容器編號(hào)、擊穿時(shí)間和擊穿累計(jì)次數(shù)的顯示器；所述電流互 感器的輸出端電連接A\D轉(zhuǎn)換模塊的輸入端，所述A\D轉(zhuǎn)換模塊的輸出端電連接所述微處 理器CPU的I/O輸入端，所述微處理器CPU的I/O輸出端電連接所述顯示器的輸入端。
[0012] 本技術(shù)方案的特點(diǎn)和進(jìn)一步改進(jìn)在于：
[0013] 所述監(jiān)測(cè)裝置還包括用于存儲(chǔ)元件擊穿的電容器的編號(hào)、擊穿時(shí)間和擊穿累計(jì)次 數(shù)的存儲(chǔ)器，所述存儲(chǔ)器與所述微處理器CPU電連接。
[0014] 所述監(jiān)測(cè)裝置還包括通訊模塊和外部后臺(tái)管理計(jì)算機(jī)，所述通訊模塊的輸入端與 所述微處理器CPU電連接，所述通訊模塊的輸出端與外部后臺(tái)管理計(jì)算機(jī)電連接。
[001引 方案二：
[0016] 一種電容器元件擊穿的電流監(jiān)測(cè)方法，其特征在于，包括W下步驟：
[0017] 步驟一，選取第一電容器、第二電容器W及對(duì)應(yīng)的第一電流互感器CTi、第二電流 互感器押2,第一電流互感器CTi和第二電流互感器CT2分別實(shí)時(shí)測(cè)量第一電容器工作電流、 第二電容器工作電流；并將第一電容器工作電流、第二電容器工作電流輸入微處理器CPU;
[0018] 步驟二，首先，微處理器CPU計(jì)算電容器前一時(shí)刻狀態(tài)量K。
[0019]
[0020] 其中，為第一電容器的前一時(shí)刻工作電流，與a為第二電容器的前一時(shí)刻工作 電流；
[0021] 然后，微處理器CPU計(jì)算當(dāng)前時(shí)刻狀態(tài)量Ki
[0022]
[0023] 其中，也為第一電容器的當(dāng)前時(shí)刻工作電流，為第二電容器的當(dāng)前時(shí)刻工作 電流；
[0024] 最后，微處理器CPU計(jì)算電容器當(dāng)前時(shí)刻狀態(tài)量變化率T
[00 巧]
:;
[002引步驟三將元件擊穿時(shí)狀態(tài)量變化率T的極小值，作為判斷闊值IV;
[0027] (1)所述選取第一電容器、第二電容器均為內(nèi)烙絲電容器時(shí)，其判據(jù)如下：
[002引當(dāng)-Tp<T<lV時(shí)，沒(méi)有電容器發(fā)生元件擊穿；
[0029] 當(dāng)K〇〉0且T〉Tf〉0時(shí)，第二電容器發(fā)生元件擊穿一次；
[0030] 當(dāng)Kn〉0且T< -Tf<0時(shí)，第一電容器發(fā)生元件擊穿一次；
[0031] 當(dāng)K〇<0且T< -Tf<0時(shí)，第二電容器發(fā)生元件擊穿一次；
[0032] 當(dāng)K〇<0且T〉Tf〉0時(shí)，第一電容器發(fā)生元件擊穿一次；
[0033] (2)所述選取第一電容器、第二電容器均為外烙絲電容器或無(wú)烙絲電容器時(shí)，其判 據(jù)如下：
[0034] 當(dāng)-Tp<T<lV時(shí)，沒(méi)有電容器發(fā)生元件擊穿；
[0035] 當(dāng)K〇〉0且T〉Tf〉0時(shí)，第一電容器發(fā)生元件擊穿一次；
[0036] 當(dāng)K〇〉0且T< -Tf<0時(shí)，第二電容器發(fā)生元件擊穿一次；
[0037] 當(dāng)K〇<0且T< -Tf<0時(shí)，第一電容器發(fā)生元件擊穿一次；
[0038] 當(dāng)K〇<0且T〉Tf〉0時(shí)，第二電容器發(fā)生元件擊穿一次；
[0039] 步驟四，微處理器CPU記錄并輸出發(fā)生元件擊穿的電容器和累計(jì)擊穿數(shù)量。
[0040] 本技術(shù)方案的特點(diǎn)和進(jìn)一步改進(jìn)在于：
[0041] 所述選取第一電容器、第二電容器時(shí)，第一電容器與第二電容器型號(hào)相同或額定 參數(shù)相同。
[0042] 所述選取第一電容器、第二電容器時(shí)，第一電容器的前一時(shí)刻工作電流與第二電 容器的前一時(shí)刻工作電流的幅值相近。
[0043] 所述選取第一電容器、第二電容器時(shí)，二者均為內(nèi)烙絲電容器，其判斷闊值IV的計(jì) 算公式如下：
[0044]
[004引當(dāng)k<kmax時(shí)，Qmax=m;
[004引當(dāng)k=kmax時(shí)，qmax=S-km;
[0047] s=km+q,
□為取整運(yùn)算符；
[0048] 其中，P為狀態(tài)量變化率T的誤差系數(shù)最小值；m為電容器單元的串聯(lián)段數(shù)；n為 電容器單元的并聯(lián)元件數(shù)；S為電容器單元的允許擊穿元件數(shù)量，是串聯(lián)段數(shù)m的整數(shù)倍k 和余數(shù)q之和。
[0049] 所述選取第一電容器、第二電容器時(shí)，二者均為外烙絲電容器或無(wú)烙絲電容器，其 判斷闊值Tp的計(jì)算公式如下：
[0050]
[0051] 其中，P為狀態(tài)量變化率T的誤差系數(shù)最小值；m為電容器的串聯(lián)段數(shù)；s為電容 器的允許擊穿元件數(shù)量。
[0052] 本發(fā)明的電容器元件擊穿的電流監(jiān)測(cè)裝置及其電流監(jiān)測(cè)方法，可W實(shí)現(xiàn)電容器擊 穿的在線(xiàn)監(jiān)測(cè)，監(jiān)測(cè)電容器在運(yùn)行過(guò)程中是否發(fā)生擊穿，記錄擊穿數(shù)量和時(shí)間，定位故障電 容器并將電容器的擊穿數(shù)量W及擊穿時(shí)間傳輸至顯示器進(jìn)行顯示；避免電容器在對(duì)稱(chēng)故障 下累積故障造成更大的損失，節(jié)約檢修的人力物力；而且該裝置安裝使用方便。
【附圖說(shuō)明】
[0053] 下面結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。
[0054] 圖1為【背景技術(shù)】中的橋式接線(xiàn)方式的內(nèi)部不平衡監(jiān)測(cè)方法的電氣連接示意圖。
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