專利名稱：基于三相諧波的無功補償電容器故障檢測方法及系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電能質(zhì)量分析領(lǐng)域，特別涉及一種基于三相諧波的無功補償電容器故障檢測方法以及一種基于三相諧波的無功補償電容器故障檢測系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
近十多年，隨著我國社會經(jīng)濟的快速發(fā)展，電力系統(tǒng)也經(jīng)歷了快速建設(shè)的階段。隨著電力行業(yè)的迅速發(fā)展，電容裝置安裝投運容量迅速增長。據(jù)統(tǒng)計，全國電容裝置總?cè)萘空既菪匝a償容量的98%，成為無功電力的主要電源，對于電力系統(tǒng)調(diào)相調(diào)壓、安全穩(wěn)定運行、改善電能質(zhì)量和降損節(jié)能具有極其重要作用。并聯(lián)電容補償裝置由于容量組合靈活、安裝維 護(hù)簡便、投資省等原因而廣泛應(yīng)用于電力系統(tǒng)。國內(nèi)電容器經(jīng)歷了由膜紙電容器階段發(fā)展到全膜電容器的階段。但新產(chǎn)品的投運，故障率反而有較大的上升，引起了用戶及廠家的重視。如何降低電容器的故障率、提高電容器的可靠性，是目前對無功補償電容器研究的重要課題之一。對無功補償電容器組進(jìn)行故障檢測，是分析和預(yù)防電容器故障的前提。目前，傳統(tǒng)的無功補償電容器故障檢測方法，通常是離線進(jìn)行的。然而，離線檢測電容器在實際應(yīng)用中往往存在以下缺陷一、供電公司所轄變電站電容器數(shù)量龐大，離線檢測無法在電容器正常運行時對其進(jìn)行有效的監(jiān)測，也無法定位每組電容器容量變化過程趨勢信息；二、傳統(tǒng)離線的檢測方法是在電容器故障發(fā)展到一定程度導(dǎo)致電容器保護(hù)裝置動作后，再獲取電容器故障組信息，不能做到提前預(yù)判，更早、更及時地發(fā)現(xiàn)和防范事故的發(fā)生。

發(fā)明內(nèi)容
基于此，有必要針對上述傳統(tǒng)離線檢測無法在電容器正常運行時進(jìn)行監(jiān)測以及無法提前發(fā)現(xiàn)和防范事故的問題，提供一種基于三相諧波的無功補償電容器故障檢測方法及系統(tǒng)。為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案一種基于三相諧波的無功補償電容器故障檢測方法，包括以下步驟對變電站并聯(lián)電容器組進(jìn)行三相諧波監(jiān)測；建立諧波影響下三相電容器組的諧波分析模型；根據(jù)監(jiān)測得到的諧波檢測數(shù)據(jù)以及所述諧波分析模型計算各電容器組的電容量，并根據(jù)所述電容量確定各電容器組的電容量隨時間變化曲線；根據(jù)所述電容量隨時間變化曲線判斷無功補償電容器是否發(fā)生故障。—種基于三相諧波的無功補償電容器故障檢測系統(tǒng)，包括監(jiān)測模塊，用于對變電站并聯(lián)電容器組進(jìn)行三相諧波監(jiān)測；模型建立模塊，用于建立諧波影響下三相電容器組的諧波分析模型；
曲線計算模塊，用于根據(jù)監(jiān)測得到的諧波檢測數(shù)據(jù)以及所述諧波分析模型計算各電容器組的電容量，并根據(jù)所述電容量確定各電容器組的電容量隨時間變化曲線；故障判斷模塊，用于根據(jù)所述電容量隨時間變化曲線判斷無功補償電容器是否發(fā)生故障。由以上方案可以看出，本發(fā)明的基于三相諧波的無功補償電容器故障檢測方法及系統(tǒng)，具有如下優(yōu)點 一、本發(fā)明方案的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)是三相諧波的監(jiān)測數(shù)據(jù)，不需要專門的電容器容量測量設(shè)備，能夠最大化地節(jié)約投資成本；二、本發(fā)明方案可以在系統(tǒng)運行時進(jìn)行諧波監(jiān)測，不影響系統(tǒng)的正常運行。通過對電容器組進(jìn)行三相諧波監(jiān)測，其監(jiān)測結(jié)果能夠滿足實時性、完整性和精確性的要求；三、本發(fā)明方案推廣應(yīng)用可以在不影響系統(tǒng)正常運行的前提下，對所有電容器組電容量進(jìn)行有效監(jiān)測，定位到每組電容器變化過程趨勢信息；四、本發(fā)明方案通過對電容器組的三相諧波監(jiān)測，準(zhǔn)確快速地確定電容器處于實際運行狀態(tài)時的電容量變化情況，從而可以對電容器故障情況進(jìn)行提前預(yù)判，及時發(fā)現(xiàn)和防范事故的發(fā)生，有效的保證了電容器組的安全可靠運行。


圖I為一種基于三相諧波的無功補償電容器故障檢測方法的流程示意圖；圖2為對并聯(lián)電容器諧波監(jiān)測的簡化示意圖；圖3為并聯(lián)電容器組的諧波分析模型圖；圖4為某電容器組監(jiān)測點三相諧波電壓含量頻譜圖；圖5是某電容器組監(jiān)測點三相諧波電流含量頻譜圖；圖6為一種基于三相諧波的無功補償電容器故障檢測系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖以及具體的實施例，對本發(fā)明的技術(shù)方案作進(jìn)一步的描述。參見圖I所示，一種基于三相諧波的無功補償電容器故障檢測方法，包括以下步驟步驟S101，對變電站并聯(lián)電容器組進(jìn)行三相諧波監(jiān)測，然后進(jìn)入步驟S102。作為一個較好的實施例，本發(fā)明中可以參照下如要求來進(jìn)行所述三相諧波監(jiān)測同時對電容器組三相諧波電壓、三相諧波電流進(jìn)行監(jiān)測，并測量出至少25次的三相諧波電壓、三相諧波電流有效值及其相位；每3秒監(jiān)測一次三相諧波電壓、三相諧波電流；進(jìn)行三相諧波監(jiān)測時間在24h以上，監(jiān)測值的誤差在5%以內(nèi)。作為一個較好的實施例，本發(fā)明中可以采用電能質(zhì)量檢測儀來對變電站并聯(lián)電容器組進(jìn)行三相諧波監(jiān)測(具體為對電容器組進(jìn)行三相諧波電壓、三相諧波電流的監(jiān)測)，對每個監(jiān)測點進(jìn)行24h以上的監(jiān)測。如圖2所示為采用電能質(zhì)量檢測儀對并聯(lián)電容器諧波監(jiān)測的簡化示意圖。步驟S102，建立諧波影響下三相電容器組的諧波分析模型，然后進(jìn)入步驟S103。本發(fā)明中建立的諧波分析模型如圖3所示，其中，IAn、IBn、Icn分別為A、B、C三相的η次諧波電流矢量；UAn、UBn、U Cn分別為A、B、C三相的η次諧波電壓矢量；LA、LB、LC為電容器串聯(lián)的小電抗的電抗值；UNn為中性點η次諧波電壓矢量；CA、CB、L。為電容器電容量；n為諧波次數(shù)。作為一個較好的實施例，為了提高后續(xù)計算結(jié)果的精確度，本發(fā)明在建立好諧波分析模型后、進(jìn)入步驟S103之前，還可以包括一個步驟S1021 :對所述諧波監(jiān)測數(shù)據(jù)進(jìn)行提煉分析，判斷每個監(jiān)測數(shù)據(jù)是否是離群數(shù)據(jù)，如果發(fā)現(xiàn)有離群數(shù)據(jù)(又稱“不良數(shù)據(jù)”)剔除該離群數(shù)據(jù)；如果沒有則不需處理。步驟S103，根據(jù)監(jiān)測得到的諧波檢測數(shù)據(jù)以及所述諧波分析模型計算各電容器組的電容量，并根據(jù)所述電容量確定各電容器組的電容量隨時間變化曲線，然后進(jìn)入步驟S104。對于每次諧波，每個時刻都可以列出一個方程組。故可以通過求解每個時刻的方程，來計算得到該時刻各電容器組電容量。本發(fā)明首先采用如下公式來計算各電容器組的電容量
權(quán)利要求
1.一種基于三相諧波的無功補償電容器故障檢測方法，其特征在于，包括以下步驟 對變電站并聯(lián)電容器組進(jìn)行三相諧波監(jiān)測； 建立諧波影響下三相電容器組的諧波分析模型； 根據(jù)監(jiān)測得到的諧波檢測數(shù)據(jù)以及所述諧波分析模型計算各電容器組的電容量，并根據(jù)所述電容量確定各電容器組的電容量隨時間變化曲線； 根據(jù)所述電容量隨時間變化曲線判斷無功補償電容器是否發(fā)生故障。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的基于三相諧波的無功補償電容器故障檢測方法，其特征在于，所述進(jìn)行三相諧波監(jiān)測的過程具體包括 同時對電容器組三相諧波電壓、三相諧波電流進(jìn)行監(jiān)測，并測量出至少25次的三相諧波電壓、三相諧波電流有效值及其相位；每3秒監(jiān)測一次三相諧波電壓、三相諧波電流；進(jìn)行三相諧波監(jiān)測時間在24h以上，監(jiān)測值的誤差在5%以內(nèi)。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的基于三相諧波的無功補償電容器故障檢測方法，其特征在于，采用電能質(zhì)量檢測儀來對變電站并聯(lián)電容器組進(jìn)行三相諧波監(jiān)測。
4.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的基于三相諧波的無功補償電容器故障檢測方法，其特征在于，在所述根據(jù)監(jiān)測得到的諧波檢測數(shù)據(jù)以及所述諧波分析模型計算各電容器組的電容量之前，還包括步驟對所述諧波監(jiān)測數(shù)據(jù)進(jìn)行提煉分析，剔除離群數(shù)據(jù)。
5.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的基于三相諧波的無功補償電容器故障檢測方法，其特征在于，所述計算各電容器組的電容量的過程具體包括 采用如下公式計算各電容器組的電容量
6.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的基于三相諧波的無功補償電容器故障檢測方法，其特征在于，在所述確定電容量隨時間變化曲線之后、根據(jù)電容量隨時間變化曲線判斷無功補償電容器是否發(fā)生故障之前，還包括步驟對所述電容量隨時間變化曲線采用最小二乘法擬合出最終的電容量隨時間變化曲線；以及 根據(jù)所述最終的電容量隨時間變化曲線來判斷無功補償電容器是否發(fā)生故障。
7.一種基于三相諧波的無功補償電容器故障檢測系統(tǒng)，其特征在于，包括 監(jiān)測模塊，用于對變電站并聯(lián)電容器組進(jìn)行三相諧波監(jiān)測； 模型建立模塊，用于建立諧波影響下三相電容器組的諧波分析模型； 曲線計算模塊，用于根據(jù)監(jiān)測得到的諧波檢測數(shù)據(jù)以及所述諧波分析模型計算各電容器組的電容量，并根據(jù)所述電容量確定各電容器組的電容量隨時間變化曲線；故障判斷模塊，用于根據(jù)所述電容量隨時間變化曲線判斷無功補償電容器是否發(fā)生故障。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的基于三相諧波的無功補償電容器故障檢測系統(tǒng)，其特征在于，所述監(jiān)測模塊在進(jìn)行三相諧波監(jiān)測時，同時對電容器組三相諧波電壓、三相諧波電流進(jìn)行監(jiān)測，并測量出至少25次的三相諧波電壓、三相諧波電流有效值及其相位；每3秒監(jiān)測一次三相諧波電壓、三相諧波電流；進(jìn)行三相諧波監(jiān)測時間在24h以上，監(jiān)測值的誤差在5%以內(nèi)。
9.根據(jù)權(quán)利要求7或8所述的基于三相諧波的無功補償電容器故障檢測系統(tǒng)，其特征在于，還包括數(shù)據(jù)剔除模塊，用于在計算各電容器組的電容量之前，對所述諧波監(jiān)測數(shù)據(jù)進(jìn)行提煉分析，剔除離群數(shù)據(jù)。
10.根據(jù)權(quán)利要求7或8所述的基于三相諧波的無功補償電容器故障檢測系統(tǒng)，其特征在于，還包括曲線優(yōu)化模塊，用于對所述電容量隨時間變化曲線采用最小二乘法擬合出最終的電容量隨時間變化曲線； 故障判斷模塊根據(jù)該最終的電容量隨時間變化曲線來判斷無功補償電容器是否發(fā)生故障。
全文摘要
本發(fā)明提供一種基于三相諧波的無功補償電容器故障檢測方法及系統(tǒng)，該方法包括以下步驟對變電站并聯(lián)電容器組進(jìn)行三相諧波監(jiān)測；建立諧波影響下三相電容器組的諧波分析模型；根據(jù)監(jiān)測得到的諧波檢測數(shù)據(jù)以及所述諧波分析模型計算各電容器組的電容量，并根據(jù)所述電容量確定各電容器組的電容量隨時間變化曲線；根據(jù)所述電容量隨時間變化曲線判斷無功補償電容器是否發(fā)生故障。本發(fā)明的基于三相諧波的無功補償電容器故障檢測方法及系統(tǒng)，可以在不影響系統(tǒng)正常運行的前提下對所有電容器組電容量進(jìn)行有效監(jiān)測，定位到每組電容器變化過程趨勢信息；而且可以對電容器故障情況進(jìn)行提前預(yù)判，及時發(fā)現(xiàn)和防范事故的發(fā)生，保證了電容器組的安全可靠運行。
文檔編號G01R31/00GK102928709SQ20121042962
公開日2013年2月13日 申請日期2012年10月31日 優(yōu)先權(quán)日2012年10月31日
發(fā)明者曾江, 王永源, 陳壽平, 張漢光, 張永康, 劉錦寧, 吳汝豪, 黃憲武, 萬四維, 葉燦倫, 江少民 申請人:廣東電網(wǎng)公司東莞供電局, 華南理工大學(xué)