一种串补电容器元件故障监测方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种串补电容器元件故障监测方法及装置，涉及电力输电技术领域。方法包括：获取串补装置在初始状态下的H形电桥总电流、H形电桥两个支路电流以及H形电桥两个支路之间的不平衡电流，并确定不平衡电流和H形电桥总电流的初始相位关系；监测所述不平衡电流，在所述不平衡电流满足预先设置的故障条件时，确定电容器组存在元件故障；根据不平衡电流和H形电桥总电流的初始相位关系，以及不平衡电流的变化，对串补装置进行相位判断，确定疑似存在元件故障的两个电容器组；根据H形电桥两个支路电流的差值变化，对串补装置进行支路电流差判断，从疑似存在元件故障的两个电容器组中确定存在元件故障的一个电容器组。

【技术实现步骤摘要】
一种串补电容器元件故障监测方法及装置
本专利技术涉及电力输电
，尤其涉及一种串补电容器元件故障监测方法及装置。
技术介绍
目前，在电力系统中，串补电容器元件的应用较多，例如通过在高压输电线中连接串补装置，可以对线路的阻抗进行补偿，进而可以提高线路的输电能力。一般每个串补装置由连接成H形电桥的四个电容器组组成。一般情况下，串联电容器组容量较大，500kV的串补装置中的电容器组容量可达500Mvar以上，因此电容器单元串并联数量多，对控制保护要求较高。目前对于串补电容器的保护主要采用H桥不平衡保护，运行过程中监测不平衡电流有效值，达到保护定值时跳闸，跳闸动作保护定值一般设定在元件击穿5-6个时，当元件击穿数量未达到保护定值时，无法发现电容器内部故障。而电容器的损坏过程往往是内部元件接连击穿，故障不断扩大，最终导致电容器鼓肚或爆炸的严重事故，目前的保护方法无法连续监测电容器的运行状态。同时，在传统的不平衡电流保护方式下，当两个相邻桥臂连续发生元件故障时，两个桥臂的变化电流相互抵消，保护可能失效。当前，如何对串补电容器元件进行有效的故障监测成为了一个亟待解决的问题。
技术实现思路
本专利技术的实施例提供一种串补电容器元件故障监测方法及装置，以解决现有技术中缺少对串补电容器元件进行有效的故障监测的问题。为达到上述目的，本专利技术采用如下技术方案：一种串补电容器元件故障监测方法，应用于一种由连接成H形电桥的4个电容器组组成的串补装置，其中所述4个电容器组中的第一电容器组和第三电容器组串联形成一个支路，第二电容器组和第四电容器组串联形成另一个支路；所述方法包括：获取串补装置在初始状态下的H形电桥总电流、H形电桥两个支路电流以及H形电桥两个支路之间的不平衡电流，并确定不平衡电流和H形电桥总电流的初始相位关系；监测所述不平衡电流，在所述不平衡电流满足预先设置的故障条件时，确定电容器组存在元件故障；根据不平衡电流和H形电桥总电流的初始相位关系，以及不平衡电流的变化，对串补装置进行相位判断，确定疑似存在元件故障的两个电容器组；根据H形电桥两个支路电流的差值变化，对串补装置进行支路电流差判断，从疑似存在元件故障的两个电容器组中确定存在元件故障的一个电容器组。进一步的，所述的串补电容器元件故障监测方法，还包括：记录发生故障后的串补装置的不平衡电流和H形电桥总电流的相位，以及H形电桥总电流、H形电桥两个支路电流以及H形电桥两个支路之间的不平衡电流。具体的，在H形电桥两个支路或两个支路的任一条支路上设置有支路电流互感器；所述获取串补装置在初始状态下的H形电桥总电流、H形电桥两个支路电流以及H形电桥两个支路之间的不平衡电流，并确定不平衡电流和H形电桥总电流的初始相位关系，包括：通过设置于串补装置中的总电流互感器获取H形电桥总电流；通过所述支路电流互感器确定H形电桥两个支路电流；通过设置于串补装置中的不平衡电流互感器获取所述不平衡电流；确定所述不平衡电流和H形电桥总电流的相位差，并根据所述相位差确定不平衡电流和H形电桥总电流的初始相位关系；或者，以本次监测的上一次记录的发生故障后的串补装置的不平衡电流和H形电桥总电流的相位，以及H形电桥总电流、H形电桥两个支路电流以及H形电桥两个支路之间的不平衡电流，作为本次监测的初始状态；根据上一次记录的发生故障后的串补装置的不平衡电流和H形电桥总电流的相位确定不平衡电流和H形电桥总电流的初始相位关系。具体的，监测所述不平衡电流，在所述不平衡电流满足预先设置的故障条件时，确定电容器组存在元件故障，包括：监测所述不平衡电流，确定所述不平衡电流相对于H形电桥总电流的第一标幺值；在所述第一标幺值的变化量大于等于电容器元件击穿时的变化值时，确定电容器组存在元件击穿故障。具体的，根据不平衡电流和H形电桥总电流的初始相位关系，以及不平衡电流的变化，对串补装置进行相位判断，确定疑似存在元件故障的两个电容器组，包括：若不平衡电流和H形电桥总电流的初始相位关系为反相，且所述第一标幺值增大，则确定存在元件故障的电容器组为第一电容器组或第四电容器组；若不平衡电流和H形电桥总电流的初始相位关系为反相，且所述第一标幺值减小或不平衡电流和H形电桥总电流的相位关系变为同相，则确定存在元件故障的电容器组为第二电容器组或第三电容器组；若不平衡电流和H形电桥总电流的初始相位关系为同相，且所述第一标幺值增大，则确定存在元件故障的电容器组为第二电容器组或第三电容器组；若不平衡电流和H形电桥总电流的初始相位关系为同相，且所述第一标幺值减小或不平衡电流和H形电桥总电流的相位关系变为反相，则确定存在元件故障的电容器组为第一电容器组或第四电容器组。具体的，根据H形电桥两个支路电流的差值变化，对串补装置进行支路电流差判断，从疑似存在元件故障的两个电容器组中确定存在元件故障的一个电容器组，包括：确定H形电桥两个支路电流的差值相对于H形电桥总电流的第二标幺值；若不平衡电流和H形电桥总电流的初始相位关系为反相，所述第一标幺值增大，且所述第二标幺值减小，则确定存在元件故障的电容器组为第一电容器组；若不平衡电流和H形电桥总电流的初始相位关系为反相，所述第一标幺值减小或不平衡电流和H形电桥总电流的相位关系变为同相，且所述第二标幺值增大，则确定存在元件故障的电容器组为第二电容器组；若不平衡电流和H形电桥总电流的初始相位关系为同相，所述第一标幺值增大，且所述第二标幺值减小，则确定存在元件故障的电容器组为第三电容器组；若不平衡电流和H形电桥总电流的初始相位关系为同相，所述第一标幺值减小或不平衡电流和H形电桥总电流的相位关系变为反相，且所述第二标幺值增大，则确定存在元件故障的电容器组为第四电容器组。一种串补电容器元件故障监测装置，应用于一种由连接成H形电桥的4个电容器组组成的串补装置，其中所述4个电容器组中的第一电容器组和第三电容器组串联形成一个支路，第二电容器组和第四电容器组串联形成另一个支路；所述串补电容器元件故障监测装置包括：数据获取单元，用于获取串补装置在初始状态下的H形电桥总电流、H形电桥两个支路电流以及H形电桥两个支路之间的不平衡电流，并确定不平衡电流和H形电桥总电流的初始相位关系；监测单元，用于监测所述不平衡电流，在所述不平衡电流满足预先设置的故障条件时，确定电容器组存在元件故障；相位判断单元，用于根据不平衡电流和H形电桥总电流的初始相位关系，以及不平衡电流的变化，对串补装置进行相位判断，确定疑似存在元件故障的两个电容器组；支路电流差判断单元，用于根据H形电桥两个支路电流的差值变化，对串补装置进行支路电流差判断，从疑似存在元件故障的两个电容器组中确定存在元件故障的一个电容器组。进一步的，所述串补电容器元件故障监测装置，还包括：数据记录单元，用于记录发生故障后的串补装置的不平衡电流和H形电桥总电流的相位，以及H形电桥总电流、H形电桥两个支路电流以及H形电桥两个支路之间的不平衡电流。具体的，在H形电桥两个支路或两个支路的任一条支路上设置有支路电流互感器；所述数据获取单元，具体用于：通过设置于串补装置中的总电流互感器获取H形电桥总电流；通过所述支路电流互感器确定H形电桥两个支路电流；通过设置于串补装置中的不平衡电流互感器获取所述不平衡电流；确定所述不平衡电本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种串补电容器元件故障监测方法，其特征在于，应用于一种由连接成H形电桥的4个电容器组组成的串补装置，其中所述4个电容器组中的第一电容器组和第三电容器组串联形成一个支路，第二电容器组和第四电容器组串联形成另一个支路；所述方法包括：获取串补装置在初始状态下的H形电桥总电流、H形电桥两个支路电流以及H形电桥两个支路之间的不平衡电流，并确定不平衡电流和H形电桥总电流的初始相位关系；监测所述不平衡电流，在所述不平衡电流满足预先设置的故障条件时，确定电容器组存在元件故障；根据不平衡电流和H形电桥总电流的初始相位关系，以及不平衡电流的变化，对串补装置进行相位判断，确定疑似存在元件故障的两个电容器组；根据H形电桥两个支路电流的差值变化，对串补装置进行支路电流差判断，从疑似存在元件故障的两个电容器组中确定存在元件故障的一个电容器组。

【技术特征摘要】
1.一种串补电容器元件故障监测方法，其特征在于，应用于一种由连接成H形电桥的4个电容器组组成的串补装置，其中所述4个电容器组中的第一电容器组和第三电容器组串联形成一个支路，第二电容器组和第四电容器组串联形成另一个支路；所述方法包括：获取串补装置在初始状态下的H形电桥总电流、H形电桥两个支路电流以及H形电桥两个支路之间的不平衡电流，并确定不平衡电流和H形电桥总电流的初始相位关系；监测所述不平衡电流，在所述不平衡电流满足预先设置的故障条件时，确定电容器组存在元件故障；根据不平衡电流和H形电桥总电流的初始相位关系，以及不平衡电流的变化，对串补装置进行相位判断，确定疑似存在元件故障的两个电容器组；根据H形电桥两个支路电流的差值变化，对串补装置进行支路电流差判断，从疑似存在元件故障的两个电容器组中确定存在元件故障的一个电容器组。2.根据权利要求1所述的串补电容器元件故障监测方法，其特征在于，还包括：记录发生故障后的串补装置的不平衡电流和H形电桥总电流的相位，以及H形电桥总电流、H形电桥两个支路电流以及H形电桥两个支路之间的不平衡电流。3.根据权利要求2所述的串补电容器元件故障监测方法，其特征在于，在H形电桥两个支路或两个支路的任一条支路上设置有支路电流互感器；所述获取串补装置在初始状态下的H形电桥总电流、H形电桥两个支路电流以及H形电桥两个支路之间的不平衡电流，并确定不平衡电流和H形电桥总电流的初始相位关系，包括：通过设置于串补装置中的总电流互感器获取H形电桥总电流；通过所述支路电流互感器确定H形电桥两个支路电流；通过设置于串补装置中的不平衡电流互感器获取所述不平衡电流；确定所述不平衡电流和H形电桥总电流的相位差，并根据所述相位差确定不平衡电流和H形电桥总电流的初始相位关系；或者，以本次监测的上一次记录的发生故障后的串补装置的不平衡电流和H形电桥总电流的相位，以及H形电桥总电流、H形电桥两个支路电流以及H形电桥两个支路之间的不平衡电流，作为本次监测的初始状态；根据上一次记录的发生故障后的串补装置的不平衡电流和H形电桥总电流的相位确定不平衡电流和H形电桥总电流的初始相位关系。4.根据权利要求3所述的串补电容器元件故障监测方法，其特征在于，监测所述不平衡电流，在所述不平衡电流满足预先设置的故障条件时，确定电容器组存在元件故障，包括：监测所述不平衡电流，确定所述不平衡电流相对于H形电桥总电流的第一标幺值；在所述第一标幺值的变化量大于等于电容器元件击穿时的变化值时，确定电容器组存在元件击穿故障。5.根据权利要求4所述的串补电容器元件故障监测方法，其特征在于，根据不平衡电流和H形电桥总电流的初始相位关系，以及不平衡电流的变化，对串补装置进行相位判断，确定疑似存在元件故障的两个电容器组，包括：若不平衡电流和H形电桥总电流的初始相位关系为反相，且所述第一标幺值增大，则确定存在元件故障的电容器组为第一电容器组或第四电容器组；若不平衡电流和H形电桥总电流的初始相位关系为反相，且所述第一标幺值减小或不平衡电流和H形电桥总电流的相位关系变为同相，则确定存在元件故障的电容器组为第二电容器组或第三电容器组；若不平衡电流和H形电桥总电流的初始相位关系为同相，且所述第一标幺值增大，则确定存在元件故障的电容器组为第二电容器组或第三电容器组；若不平衡电流和H形电桥总电流的初始相位关系为同相，且所述第一标幺值减小或不平衡电流和H形电桥总电流的相位关系变为反相，则确定存在元件故障的电容器组为第一电容器组或第四电容器组。6.根据权利要求5所述的串补电容器元件故障监测方法，其特征在于，根据H形电桥两个支路电流的差值变化，对串补装置进行支路电流差判断，从疑似存在元件故障的两个电容器组中确定存在元件故障的一个电容器组，包括：确定H形电桥两个支路电流的差值相对于H形电桥总电流的第二标幺值；若不平衡电流和H形电桥总电流的初始相位关系为反相，所述第一标幺值增大，且所述第二标幺值减小，则确定存在元件故障的电容器组为第一电容器组；若不平衡电流和H形电桥总电流的初始相位关系为反相，所述第一标幺值减小或不平衡电流和H形电桥总电流的相位关系变为同相，且所述第二标幺值增大，则确定存在元件故障的电容器组为第二电容器组；若不平衡电流和H形电桥总电流的初始相位关系为同相，所述第一标幺值增大，且所述第二标幺值减小，则确定存在元件故障的电容器组为第三电容器组；若不平衡电流和H形电桥总电流的初始相位...

【专利技术属性】
技术研发人员：马鑫晟，彭珑，张超，赵媛，胡应宏，
申请(专利权)人：华北电力科学研究院有限责任公司，国家电网公司，国网冀北电力有限公司电力科学研究院，
类型：发明
国别省市：北京,11