双Y接线电力电容器组在线检测系统技术方案

本发明专利技术为双Ｙ接线电力电容器组在线检测系统，三个分支上的电容器１ＹＡ、１ＹＢ、１ＹＣ组成第一Ｙ形组，另外三个分支上的电容器２ＹＡ、２ＹＢ、２ＹＣ组成第二Ｙ形组，第一、二Ｙ形组的引出端接三相交流电力系统的Ａ相、Ｂ相、Ｃ相，第一，二Ｙ形组的中性点Ｎ１、Ｎ２连接形成中性线，包括：与Ａ相、Ｂ相、Ｃ相连接的三个电压互感器ＰＴ，串联接入中性线的电流互感器ＣＴ，三个电压变换器，电流变换器，模拟滤波器，Ａ／Ｄ转换器，富氏变换单元，第一矢量计算单元，第二矢量计算单元，第三矢量计算单元，第四矢量计算单元，数据堆栈单元：第五矢量计算单元，故障判别单元，故障分支判别单元，报警驱动单元，显示驱动单元，人机交换单元。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术与电力电容器组的轻微故障在线检测系统有关。
技术介绍
电力电容器可用于电力系统无功补偿，是一类重要电力设备。由于设计、制造、运行老化等原因，电力电容器会发生故障，严重故障会导致电容器外壳爆炸并扩大故事范围，对电力的可靠供应造成威胁。目前用于保护电力电容器的方法主要有反应于故障电流的保护继电器和金属熔丝。这些保护不能动作于电容器内部的如下轻微故障(1)组成双Y接线电容器组的单体电容器采用内熔丝时，电容器组中任一单体电容器内的任一电容元件发生一根熔丝熔断的故障；(2)组成双Y接线电容器组的单体电容器采用外熔丝时，电容器组中任一单体电容器内部发生一段击穿故障。专利技术专利公开号CN2498614也是为检测运行中的电力电容器组内部故障而制成的在线检测装置。该装置利用电压传感器、电流传感器、温度传感器、传输传感器信号的信息传输系统以及对电流异常、温度异常进行判断的中心处理装置组成。电力电容器组可能由上百只电容器单元(每一电容器单元均有一个金属外壳，内部有数十只电容元件串、并联)组成，为检测这些电容器单元的故障需要大量电压传感器、电流传感器和温度传感器，所需信号传输系统也十分复杂。庞大的信号采集系统使此在线检测系统难以获得高可靠性，较高的成本也使此项技术难以获得广泛使用。专利技术的内容本专利技术的目的是提供一种结构简单，成本低廉，使用方便、检测灵敏度高、可靠性高的双Y接线电力电容器组故障在线检测系统。本专利技术是这样实现的 本专利技术为用于双Y接线电力电容器组的在线检测系统，三个分支上的电容器1YA、1YB、1YC组成第一Y形组，另外三个分支上的电容器2YA、2YB、2YC组成第二Y形组，第一、二Y形组的引出端接三相交流电力系统的A相、B相、C相，第一，二Y形组的中性点N1、N2连接形成中性线，包括与A相、B相、C相连接的三个电压互感器PT，将三相高电压信号ua、ub、uc变成低电压信号ua’、ub’、uc’；串联接入中性线的电流互感器CT，将大电流信号变成小电流信号；三个电压变换器，将三个低电压信号变成三个弱电信号；电流变换器，将小电流信号变成弱电信号；模拟滤波器，滤除弱电信号中的高次谐波和干扰信号，A/D转换器，将模拟弱电信号转换成数字信号；富氏变换单元，利用全波富氏变换，根据A/D变换器获得的k时刻电压信号瞬时值ua(k)、ub(k)、uc(k)计算出K时刻三相电压矢量Ua(k)，Ub(k)、Uc(k)，利用全波富氏变换由电流信号瞬时值i_bph(k)计算得到中性线电流矢量值I_bph(k)；第一矢量计算单元，由三相电压矢量Ua(k)、Ub(k)、Uc(k)计算出k时刻正序电压矢量值U1(k)，负序电压矢量值U2(k)。第二矢量计算单元，利用正序电压矢量值U1(k)和中性线电流矢量值I_bph(k)计算不平衡电容矢量值C_CL(k)；第三矢量计算单元，利用不平衡电容矢量值C_CL(k)计算电容矢量值C_CL(k)的镜像值C_jx(k)；第四矢量计算单元，利用不平衡电容矢量值、正负序电压矢量值、不平衡电容矢量值的镜像值计算带镜像补偿的不平衡电容矢量值C_bph(k)；数据堆栈单元存储经过上述单元获得的“k”时刻和“k-T”时刻的带镜像补偿的不平衡电容矢量值C_pbh；第五矢量计算单元，计算“k”时刻和“k-T”时刻带镜像补偿的不平衡电容矢量的变化量C_bh(k)，故障判别单元，将带镜像补偿的不平衡电容矢量的变化量C_bh(k)与门槛值C_Set进行比较，如C_bh(k)小于或等于门槛值C_set则电容器组无故障，不给出报警信号；当C_bh(k)＞C_Set则判为有内部故障，输出报警信号；故障分支判别单元，如带镜相补偿的不平衡电容矢量变化量的相角0°＜α＜60°，判为1YC故障；60°＜α＜120°，判为2YB故障；120°＜α＜180°，判为1YB故障；180°＜α＜240°，判为2YC故障；240°＜α＜300°，判为1YA故障；300°＜α＜360°，判为2YB故障；报警驱动单元，根据输出的报警信号驱动报警器；显示驱动单元，根据输出的显示信号驱动显示器；人机交换单元，通过键盘和显示屏实现参数设置和状态检查。分支上的电容器由多支单体电力电容器组成，每只单体电力电容器由多只电容元件串联或/和并联组成。电力电容器组可用于电力系统无功功率补偿，该类设备称为“无功补偿电力电容器装置”；“双Y接线”是电力电容器的一种接线方法，接线原理如图1所示。双Y接线电力电容器组由6个分支构成，每个分支可以由数只或数十只单体电方电容器组成，每只单体电力电容器内部由数十只电容元件串、并联组成。由于制造质量上的原因，各个分支的电容值不等。将各分支电容值与6个分支的平均电容值之间的差值，称为该分支的不平衡电容。由于电容器组的6个分支位于不同空间位置，当以加在电容器组上的正序电压作为参考基准时，电容器组的不平衡电容可以视为一个空间矢量，即双Y接线电容器组的不平衡电容表现为空间矢量形式。当电容值的不平衡仅存在于一个分支时，电容器组的“不平衡电容矢量”与该分支不平衡电容矢量一致；当多个分支存在不平衡电容时，“不平衡电容矢量”是各分支不平衡电容矢量综合作用的结果。“不平衡电容变化量”也是一个矢量。当电容器结构和故障类型确定时，“不平衡电容变化量矢量”是一个确定的矢量，包含故障强度和故障分支信息。首先“双Y”接线电容器组的接线在空间形成两个“Y”形分支。其次，“双Y”电容器组工作于三相交流电力系统，三相交流工频电压可以用正序矢量、负序矢量、零序矢量表达。本专利技术的一个要点是巧妙的使空间矢量与工频电气矢量发生关系。本专利技术以加于“双Y”电容器组引出线端的三相电压的正序分量为基准向量，检测不平衡电流变化量矢量的相对方向。故障分支不同，不平衡电流变化量矢量的方向就不同；当电容器组结构确定时，因内部故障而产生的不平衡电流变化量矢量的方向与故障分支保持一致。关于故障强度与不平衡电容变化量的关系故障强度不同，不平衡电流变化量矢量的大小就不同。故障强度小(例如一只由16×3(并联个数×串联组数)个电容元件串并联组成的电容器单元内部发生一个元件的熔丝熔断的故障)不平衡电流变化量矢量的模值较小；故障强度大(同样的电容器发生2根熔丝同时熔断的故障)不平衡电流变化量矢量的模值就大。为使物理概念易于理解，本专利技术将最终结果表达为不平衡电容变化量矢量值。由于不平衡电容变化量正比于不平衡电流变化量，所以不平衡电容变化量正比于故障强度。关于故障严重程度的判定对于固定结构的电容器组，发生最轻微内部故障时“不平衡电容变化量矢量”的模值是确定的，可以利用仿真或计算的方法确定。在此，将此模值称为ΔC_gz。可取判别门槛C_Set等于0.7*ΔC_gz，当使用本专利技术的方法检测到的不平衡电容变化量矢量模值大于0.7*ΔC_gz时，判别为发生内部故障。关于故障分支的判定“双Y”接线电容器组有6个分支。当不同分支发生故障时，不平衡电容变化量矢量按“60°电角度”变化，有明确的对应性。为便于理解上述陈述，结合图表叙述如下“图5”给出“双Y”电容器组一个分支中的一个电容器单元的内部元件连接图。“表1”给出双Y接线一个分支的一只电容器单元内部发生不同程度(强度)故障时，不平衡电容变化量矢量的变化本文档来自技高网...

【技术保护点】
双Ｙ接线电力电容器组在线检测系统，三个分支上的电容器１ＹＡ、１ＹＢ、１ＹＣ组成第一Ｙ形组，另外三个分支上的电容器２ＹＡ、２ＹＢ、２ＹＣ组成第二Ｙ形组，第一、二Ｙ形组的引出端接三相交流电力系统的Ａ相、Ｂ相、Ｃ相，第一，二Ｙ形组的中性点Ｎ１、Ｎ２连接形成中性线，其特征在于还包括：与Ａ相、Ｂ相、Ｃ相连接的三个电压互感器ＰＴ，将三相高电压信号ｕａ、ｕｂ、ｕｃ变成低电压信号ｕａ’、ｕｂ’、ｕｃ’；串联接入中性线的电流互感器ＣＴ，将大电流信号变成小电流信号；三个电 压变换器，将三个低电压信号变成三个弱电信号；电流变换器，将小电流信号变成弱电信号；模拟滤波器，滤除弱电信号中的高次谐滤和干扰信号，Ａ／Ｄ转换器，将模拟弱电信号转换成数字信号；富氏变换单元，利用全波富氏变换，根 据Ａ／Ｄ变换获得的ｋ时刻电压信号瞬时值ｕａ（ｋ）、ｕｂ（ｋ）、ｕｃ（ｋ）计算出Ｋ时刻三相电压矢量Ｕａ（ｋ），Ｕｂ（ｋ）、Ｕｃ（ｋ）利用全波富氏变换由电流信号瞬时值ｉ＿ｂｐｈ（ｋ）计算得到中性线电流矢量值Ｉ＿ｂｐｈ（ｋ）；第一矢量计算 单元，由三相电压矢量Ｕａ（ｋ）、Ｕｂ（ｋ）、Ｕｃ（ｋ）计算出ｋ时刻正序电压矢量值Ｕ１（ｋ），负序电压矢量值Ｕ２（ｋ）。第二矢量计算单元，利用正序电压矢量值Ｕ１（ｋ）和中性线电流矢量值Ｉ＿ｂｐｈ（ｋ）计算不平衡电容矢量值Ｃ＿ＣＬ（ｋ） ；第三矢量计算单元，利用不平衡电容矢量值Ｃ＿ＣＬ（ｋ）计算电容矢量值Ｃ＿ＣＬ（ｋ）的镜像值Ｃ＿ｊｘ（ｋ）；第四矢量计算单元，利用不平衡电容矢量值、正负序电压矢量值、不平衡电容矢量值的镜像值计算带镜像补偿的不平衡电容矢量值Ｃ＿ ｂｐｈ（ｋ）；数据堆栈单元：存储经过上述单元获得的“ｋ”时刻和“ｋ－Ｔ”时刻的带镜像补偿的不平衡电容矢量值Ｃ＿ｐｂｈ；第五矢量计算单元，计算“ｋ”时刻和“ｋ－Ｔ”时刻带镜像补偿的不平衡电容矢量的变化量Ｃ＿ｂｈ（ｋ）； 故障判别单元，将带镜像补偿的不平衡电容矢量的变化量与门槛值进行比较，如Ｃ＿ｂｈ（ｋ）小于或等于门槛值Ｃ＿ｓｅｔ则电容器组无故障，无信号输出，当Ｃ＿ｂｈ（ｋ）＞Ｃ＿Ｓｅｔ判为发生内部故障，输出报警信号；故障分支判别单元，如带镜相补偿的 不平衡电容矢量变化量的相角０°＜α＜６０°，判为１ＹＣ故障；６０°＜α＜１２０°，判为２ＹＡ故障；１２０°＜α＜１８０°，判为...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：甄威，
申请(专利权)人：四川电力试验研究院，
类型：发明
国别省市：90[中国|成都]