專利名稱：浮模差值高壓電容器狀態監測法的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種浮模差值高壓電容器狀態監測法，是用于高壓電容器組，進行電容器組及單臺電容器運行狀態監測的一種方法。
背景技術：
高壓電容器組是由多臺單臺電容器構成的，加之電容器本身的設計場強高，因此電容器的運行故障率是電器設備中較高的。由于電容器組中電容器數量眾多(常是數十臺)，影響因素眾多，因此僅靠目前的電容器組電壓、電流信號提供的信息，很難分析出電容器故障的原因，也就難有針對性的改進措施。從而造成辦法想了很多，但故障率減少有限的 局面。現有技術I (CN1412795A)和現有技術2 (CN101313380A)兩項專利，均是用測量值與一標準值進行相減來獲取一項差值用于判斷故障，這是一項典型的算術差值計算過程。現有技術I和現有技術2涉及的專利均是在工廠中的試驗方法專利，電容器處于穩定的直流電源作用下，通過直流源對電容器的充電電流、充電電壓過程的測量和電容器充電后的放電過程的測量，再與標準源進行差值來對電容器質量進行判斷。其中現有技術2是利用充電過程及放電過程中的時間節點的比較，來完成對電容器質量判斷，現有技術I則是利用充電過程中的電流分解成電容電流(iMP)、極化電流(ilim)和漏電流(ilMk)來與標準源進行比較，以判斷電容器質量的優劣。由于在這些過程中，電源電壓是穩定不變的，充電、放電過程的參數關系是確定的。因此，只需通過與標準源比較就可判斷出電容器質量的優劣由于電流、電壓模值是浮動的，作簡單的算術差值無任何意義。比如2號電容器在時間為^時，測量獲取I2U1)值，在t2時間測量獲取I2(t2)值，假設這兩個電流的差值為零(即Al2 = l2(t2)-I2(tl) =0)，若按現有技術I和2中的差值法進行判定，則得出結論2號電容器為優良品。但是情況并不一定如此。因為在h時電源電壓KtJ可能偏聞，1(1^)可能偏低，此時AI2 = I2(I2)-I2U1) = O則可能表示2號電容器存有故障。因為若2號電容器無故障，將因Us(ti) > Us(t2)，則有I2 (ti) > I2 (t2)，而現是I2U1) = I2 (t2)，此情況表明2號電容器可能在t2時,存在電容量減小，即2號電容器存有故障,反之亦然。基于這一狀況，十分需要了解電容器的運行狀況及故障發展的過程和原因，以使改進措施有針對性而達到提高系統安全可靠性之目的。
發明內容
本發明的目的在于提供了一種浮模差值高壓電容器狀態監測法，可有效地避免干擾，十分快捷、準確地判斷電容器裝置的運行狀況，及時發現故障電容器及裝置在運行中的問題，避免電容器組故障擴大，而提高電容器組運行水平。本發明的技術方案是浮模差值高壓電容器狀態監測法，其特征在于采用浮模差值法，將不同高壓電容器所測到的電流模值各自相減和相互相減得到一組單一變量的方程，將不同高壓電容器所測到的電壓模值各自相減和相互相減得到一組單一變量的方程，由這兩組方程得出這些模值的差值做故障判別標準。本發明為解決電流、電壓模值是浮動的問題，方法是通過不同電容器通道間的電流、電壓在同一時間的值進行相減，即AIi = Iw-Ii, AUi = Uw-Ui,達到減小電源電壓及其它外部干擾的影響，并獲得ΛΙρΙρρΙρ AUi,Uw^Ui等參數與時間的函數關系的一組方程式。單靠這組方程式僅可以獲取無電源電壓影響因素條件下的電容器電流電壓的差值，卻無法消除不同通道間電容器差異的影響，從而不能判斷電容器的優劣。因此，再通過不同時間條件下的同一電容器通道的電流、電壓進行相減來解決不同電容器間的差異影響。即ΔIj = Ii (t+ Δ t) -Ii (t) Δ Uj = Ui (t+ Δ t) -Ui (t) 同時并獲取Al」、Ii(t+At)、Idt)、AUj^Ui (t+Δ t), Ui (t)與電源電壓及外部因素間的函數關系的一組方程式。這組方程式可以去除不同電容器間的差異等內部因素，但無法去除電源電壓等外部影響的作用。因此，只有將這兩組方程式聯合解出，并相互代入消除電源、外部因素和不同電容器間的差異因素后，得出解Λ I/、Al/、AU/、AU/并將所得出的解與給定差值ΛΙκ)、ΔΙ20, AU10, AU2tl進行比較，即如下Δ I/ < ΔΙ10 Al/ < Δ I20AU/ < AU10 AU/ < AU20方可判別電容器的優劣。在本發明中所用的電流、電壓模的差值過程，只是構建一組方程，用來消除電源等外部影響和電容差異的影響的方法，使得到的值具有可比性。本發明說明書附圖3已清晰的表示了此過程。以下舉例說明，當有三臺電容器時，方程組如下AI1 = I1 (t+ Δ t) -I1 (t) Δ I23 = I3 (t) -I2 (t)Δ I2 = I2 (t+ Δ t) -I2 (t) Δ I21 = I2 (t) -I1 (t)Δ I3 = I3 (t+ Δ t) -I3 (t) Δ Il3 = I1 (t) -I3(t)Δ U1 = U1 (t+ Δ t) -U1 (t) Δ U23 = U3 (t) -U2 (t)Δ U2 = U2 (t+ Δ t) -U2 (t) Δ U21 = U2 (t) -U1 (t) Δ U3 = U3 (t+ Δ t) -U3 (t) Δ U13 = U1 (t) -U3 (t)經過解上述十二個方程構成的方程組，得出這些模值的差值Al/、ΛΙ2'、AI3'、ΔΙ23/、AI2/、ΔΙ13/、AU/、AU2'、AU3'、AU23'、AU21'、aV，這些模值與ΛΙ1(Ι、ΔΙ20, AU10, AU2tl進行比較才可判定電容器是否出現故障。因為本發明是用于變電站中電容器測量的原因，在本發明中的電容器的電流、電壓的模值是受電源電壓、時間、電容器的電容量等因素影響，即電容器的電流和電壓是電源電壓、時間、電容值的函數，其模值是浮動的，簡單的差值是無法得出正確結論的。本發明的有益效果本發明通過對電容器組運行參數和單臺電容器運行參數的測量及分析，達到了解電容器組是否存在合閘過壓、涌流、分閘重擊穿、諧波是否超標等運行狀況的了解，了解單臺電容器是否存在故障，記錄故障發展的過程、并報警。這樣使電容器組和單臺電容器故障過程和原因較清晰地反映出來，從而有針對性地進行和實施改造措施而提高電容器運行可靠性。使用本發明電容器狀態監測法可十分快捷、準確地判斷電容器裝置的運行狀況，及時發現故障電容器及裝置在運行中的問題，避免電容器組故障擴大，而提高電容器組運行水平。
圖I是本發明實施例的工作原理圖。圖2是圖I中的電流傳感器安裝方式示意圖。圖3是本發明實施例浮模差值法框圖。
具體實施例方式以下結合附圖和實施例對本發明浮模差值高壓電容器狀態監測法及其裝置做進一步的說明。圖I中標記的說明1-高壓電容器(即C)，2-電流傳感器(即CT)，3_電壓互感器(即Tv)，4-端子板，5-電纜，6-采集卡，7-計算機及數據處理系統，La, Lb, Lc-電抗器。圖2中標記的說明8-套管。如圖I所示，本發明實施例浮模差值高壓電容器狀態監測裝置包括被測高壓電容器I、電流傳感器2、電壓互感器3、端子板4、電纜5、采集卡6和計算機及數據處理系統7 ；電流傳感器2裝于高壓電容器I 一只套管8根部，高壓電容器I的運行電流信號被電流傳感器2轉換后各自獨立并聯送到端子板4上；電壓互感器3與高壓電容器I并聯，高壓電容器I上的高壓信號被電壓互感器3轉化后各自獨立并聯送到端子板4上；電流傳感器2和電壓互感器3傳來的信號經端子板4，由電纜5送到采集卡6上，采集卡6完成模-數轉換后，由電纜5將數字信號傳于計算機及數據處理系統7中，形成監測電路示意圖。每臺高壓電容器I的一極(一只套管8上)安裝一個電流傳感器2。每相M臺高壓電容器I并聯，使用M個電流傳感器2。通過上述電路A、B、C三相被測高壓電容器I的運行電流信號，通過電流傳感器2將高電壓隔離，而轉換為低壓小電流信號后，各自獨立并聯送到端子板4上；電壓互感器3則將電容器上的高壓信號轉化為低壓信號后，各自獨立并聯送到端子板4上，以利于電纜5連接送出和電流、電壓間的相互比較、計算。各電流、電壓信號送到采集卡6上將按一定的編號順序轉化為數字信號，再通過電纜5送入計算機及數據處理系統7進行分析、計算及判斷。計算機及數據處理系統7和采集卡6的工作電源由外部獨立電源供給，從而使計算機及數據處理系統7和采集卡6無論高壓電容器I是處于什么狀態都在進行數據的采集、存 貯、判別、刷新狀況，而不會丟失任何暫態快速變化過程，對高壓電容器I的合、分閘故障過程記錄特別有效。由于每臺被測高壓電容器I都卡套有一個獨立的、可完成電位隔離和電流信號轉換的電流傳感器2。因此，可直接獲得反映每臺被測高壓電容器I的運行質量狀況的信號信息，大大提高了監測的靈敏度、準確性。經過將所有信號傳入計算機及數據處理系統7，而獲得電容器組的所有運行參數、信號信息，從而達到對各臺被測高壓電容器1，全組電容器的各種運行質量參數進行監測之目的。由于高壓電容器I臺數眾多，參數也存在一定差異，運行條件也時常變化，因此各電流、電壓信號的模值是變化的。如果直接用模值的變化量來判斷被測高壓電容器I的質量狀況，要考慮因素過多，難以有效、準確、靈敏地得出被測高壓電容器I的運行狀況。為解決這個難題，本發明實施例采用浮模差值方法處理各電壓、電流信號，即各電流傳感器2和電壓互感器3測量到的模值并不做故障判別標準，而是將不同高壓電容器I所測到的電流模值各自相減和相互相減得到一組單一變量的方程，將不同高壓電容器I所測到的電壓模值各自相減和相互相減得到一組單一變量的方程，由這兩組方程得出這些模值的差值做故障判別標準。即如圖3所示將不同通道的電流、電壓信號和同一通道的電流、電壓信號相減，得到其各種情況下的差模值。由此來反映被測高壓電容器I的各種運行狀況，如合閘、分閘、電容器故障暫態過程不平衡狀況等。而模值則用于諧波分析、計算，從而使監測靈敏、準確、可靠，不會因外部因素干擾而誤判。采用每臺高壓電容器I的一只套管8根部都安裝一個電流傳感器2，直接獲得某一臺高壓電容器I的運行電流參數(模值)。這些參數(模值)雖會隨運行條件而變化，但這些參數(模值)的差值則是不隨運行條件而變的，只有故障態出現才會出一定的差值變化。而電壓信號來自電壓互感器3，其模值也會隨運行條件而變化，但模值的差值在正常運行條件下是基本不變的，只有暫態過程出現如合閘、分閘才會發生較大的差模變化。計算機及數據處理系統7將采集到的電壓、電流等信號進行處理判別，電流或電 壓的模值是隨運行條件而變化的。一旦發現模值出現一定的差值時，則認為存在暫態過程或故障，即將其記錄、存貯下來，將其進行分析比較。如是故障造成、則發出警報。而只要電流或電壓的模值前后的差值不大于某個值，或多臺電流模值相互相減的差值不大于某個值時，即模值未出現超標差值時，則認為無故障或無暫態過程，不作記錄或存貯。這樣可節約大量的存貯空間和計算機CPU資源，而提高計算機及數據處理系統7對暫態過程的記錄處理速度，也給計算機及數據處理系統7進行諧波分析等計算分析提供了支持。
權利要求
1.浮模差值高壓電容器狀態監測法，其特征在于采用浮模差值法，將不同高壓電容器所測到的電流模值各自相減和相互相減得到一組單一變量的方程，將不同高壓電容器所 測到的電壓模值各自相減和相互相減得到一組單一變量的方程，由這兩組方程得出這些模值的差值做故障判別標準。
全文摘要
本發明提供了一種浮模差值高壓電容器狀態監測法，其特征在于采用浮模差值法，將不同高壓電容器所測到的電流模值各自相減和相互相減得到一組單一變量的方程，將不同高壓電容器所測到的電壓模值各自相減和相互相減得到一組單一變量的方程，由這兩組方程得出這些模值的差值做故障判別標準。本發明可有效地避免干擾，十分快捷、準確地判斷電容器裝置的運行狀況，及時發現故障電容器及裝置在運行中的問題，避免電容器組故障擴大，而提高電容器組運行水平。
文檔編號G01R31/00GK102967775SQ201110256329
公開日2013年3月13日 申請日期2011年9月1日 優先權日2011年9月1日
發明者劉瑞云, 陶維亮, 蘆愛軍 申請人:武漢電聯電力電氣技術有限公司