本发明专利技术属于电力设备在线监测技术领域，具体涉及一种基于无线方式的变电站电容在线监测方法及其装置，主要组成步骤：在每只电容的高压侧设计加装自供电电流测量单元，在每一组并联电容的放电PT的二次侧输出端加装自供电的电压测量单元，获取各个电容的工作电压、电流后无线发送至监测基站；监测基站内置计算机和无线模块：发送电容电压、电流同步采样启动转换命令，接收测量数据并存储管理，利用频谱分析计算每只电容的电容量和介质损耗，计算结果发送至远程监控中心监控主机进行综合评估分析，对变化量大于一定值的电容器提出故障告警。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于电カ设备在线监测
，具体涉及ー种基于无线方式的变电站电容在线监测方法及其装置。
技术介绍
并联电容器广泛应用于电カ系统的无功功率补偿，一般安装在变电站内采用集中补偿，某500KV变电站的电容器组结构如图I所示。随着电网规模的日益扩大和负荷需求的不断増加，系统对其电压及无功的调节越来越頻繁，并联电容器组的安全运行对于整个 电カ系统的稳定、正常供电起着非常重要的作用。当框架式电容器组中的某只电容器损坏导致整组电容跳闸时，其他电容可能会因受冲击而损坏，严重者会发生电容器组群爆故障，从而扩大了事故的范围及影响。由于电カ设备故障造成的直接损失是巨大的，而由供电中断造成的间接损失更是无法估量。传统的对电カ设备检修是通过预防性试验即定期维修来完成的，但预防性试验是离线进行的，即在停电状态下进行的试验，通常有周期长、电压低的特点，且停电后设备状态(如试验电压、温度等)和运行中状态不一致，试验结果不能十分真实地反映设备的故障状況。而状态检修能够及时反映电カ设备的运行状态，从而及时发现缺陷，提高整个系统供电的可靠性，因而成为电カ系统设备维修发展的趋势。实现设备状态检修的前提条件是电カ设备绝缘在线监测与故障诊断技术的研发应用。对于电力补偿电容器组的在线监测，主要是对其电容量和介质损耗參数的监测。电容绝缘不良会引起电容器电容值发生明显变化，电容量是电容器故障预警的直接參数；监测介质损耗同样可灵敏地发现电容器绝缘的整体劣化。尽管随着电カ设备在线监测技术的快速发展，可应用于电容性电カ设备的在线监测系统开始得到研发和应用，并已成为预防性试验方法的有益补充，但文献检索表明，专门针对变电站电カ补偿电容器组在线监测的研发尚处于空白阶段。公告日2005年12月21日，公告号为CN 1232831C的中国专利技术专利(专利号200410026133. 2)公开了ー种“电容性电力设备介质损耗在线监测方法及装置”，主要步骤有(I)采集接地线上设备泄漏电流信号，经过信号电缆传输到位于监控室的第一信号调理器进行处理后，送入数据采集卡第一通道进行采集；(2)采集变电站电压互感器低压输出获取參考电压信号，经过信号电缆传输到位于监控室的第二信号调理器进行处理后，送入数据采集卡第二通道进行采集；采集时通过第二通道信号触发第一通道，以保证两个通道同时采集；(3)计算机将数据采集卡采集到的两路信号进行频谱分析求出它们的角差及角差正切值(介质损耗)；(4)计算机内设置数据库，对监测数据进行数据管理和查询，通过Web服务器实现远程监测。该专利技术通过采集电容性电カ设备的系统电压和接地泄漏电流，先将其转换为数字信号，再利用频谱分析(傅里叶变换)求取设备介质损耗。该专利技术实现了电容性电カ设备介质损耗的在线监测、对采集信号的数字化处理以及利用计算机实现数据的管理和历史数据分析、查询。该方法存在主要问题(I)方案设计采取有线方式即所有信号均通过信号电缆传输。在实际当中，变电站内的同一条母线上通常安装有一台电压互感器(PT)和若干台的电容性设备，因此为了能够对所有电容性设备的绝缘參数进行在线监测，需铺设众多信号电缆将该PT的二次侧电压信号分别引到各个电容性设备的采集装置内进行相应的处理后，再将采集卡输出分别通过多条线缆引入计算分析用的计算机，这样做会带来很多的弊端。首先，对于110KV及以上电压等级的变电站来说，由于不同设备之间的距离是比较远的，作为计算用的基准电压信号在变电站复杂电磁环境下的远距离传输中很容易发生畸变，从而影响测量精度，造成故障的误判。其次，长距离敷设电缆也会増大产生电缆接地故障的概率，影响系统的安全可靠运行。再者，变电站电容性设备众多，需敷设大量电缆，现场施工量大。此外，若变电站一次设备主接线发生变化，都会产生传输信号电缆敷设或拆除问题；(2)对于变电站无功补偿电容器组来说，被测电容始終处于高压带电状态，基于绝缘安全考虑，也不允许把PT 二次侧电压信号用有线方式接到处于高压状态 的电容电流采集単元上，因而该技术方案并不适用于变电站补偿电容器组的在线监测。公开日2006年6月28日，公告号为CN 1793990A的中国专利技术专利申请(申请号200510022748. 2)公开了ー种“电容性设备介质损耗在线监测系统”，包括测试仪、中心计算机和电流采样电路。该专利技术采取中心计算机通过GPRS无线远程控制多个相对独立的测试仪，借助测试仪上安装的GPS模块，实现异地的同步采集，收到测试仪回传的采集数据后，对采集的数据进行傅里叶分析，求得各个电容性设备的采样电流的基波相位，再由相位求得相互之间的介质损耗角差。该申请方案重点解决了多个相对距离较远的分散电容性设备之间的异地同步采集问题，能使测试仪就近接入采样，从而利用GPRS无线网络可满足远距离通信指令的特点，同时监测多个电容性设备之间的介质损耗角差。但面对本专利技术的监测对象框架式并联电容器组通常几十个电カ电容器同一地点集中安装的情况，则存在一系列问题(1)该申请方案只能利用其设计的电流采样电路同步采集多个电容性设备的末屏电流信号，计算后得到其相位差，利用其表征的介质损耗角差来间接判断被测设备的介质损耗(以ー个介质损耗较小的电容性设备作为基准)，不能获取并存储电容性设备的实际介质损耗值和电容量值并与历史值比较、评估，采用基准(自身会变化)对比法难以保证检测的准确性；(2)该申请方案的电流采样电路只能当与之并联的短路接地刀闸拉开时才可进行并完成带电测试，当电容性设备末屏电流接地时，接地刀闸K闭合，无法实现设备的连续在线采样；(3)该申请方案为克服GPRS网络通信实时性差的问题，每个测试仪上都安装GPRS模块和GPS模块并采用蓄电池供电，由于其测试仪和电流采样电路可放置在电容性设备末屏接地处，不必过分考虑体积、供电功率及更换维修问题，但面对集中大量安装的变电站无功补偿电容器组，一是加装大量的GPRS模块和GPS模块成本高、投资大，更重要的是由于运行高压及安装空间的限制，要求加装测量设备体积须足够小并尽可能地长期连续供电运行，因此必须减小装置体积、功耗，尽可能減少可能影响设备运行的维护更换，该申请方案显然无法满足这一点。公告日2011年4月6日，公告号为CN 101493485B的中国专利技术专利(申请号200910021454. 6)也公开了ー种“电容性设备介质损耗角在线监测系统”，包括微处理器、泄漏电流信号采集模块、GPS同步模块、无线通信模块、A/D采样模块、测频采样单元，其采用分层分布式结构集中管理的方式，根据功能要求将系统分为监测层、控制层和信息层，由一个监测主机(控制层)控制多个现场监测分机(包括采集单元SU和智能处理单元IPU)完成对异地多个不同电容性设备的异地同步采集；其存在问题是(I)监测原理上选择一组电容性设备做参考标准，提取其末屏电流后使用相对比较法进行故障判断，不能获得对电容性设备电容量及介质损耗值的检测数据及其历史值从而对其变化趋势进行评估对比；(2)其现场监测分机(包括微处理器、泄漏电流信号采集模块、A/D采样模块、测频采样单元、无线通信模块、GPS模块)为实现异地同步采集加装了网络通信和GPS模块，不但供电功耗大、运行费用高，难以解决设备连续供电问题，而且如果大量集中加装显然投资本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.ー种基于无线方式的变电站电容在线监测方法，可实现对变电站电カ补偿电容器组电容的电容量和介质损耗的在线监测，其特征在于，同位置、同步采样各个电容的工作电流以及工作电压，采用无线方式实现同步采样控制并传送测量数据，利用计算机完成数据处理和故障分析告警；包括以下步骤 1)在每只电容的高压侧设计加装自供电的电流测量单元，获取各个电容的工作电流并无线发送至位于变电站内的监测基站； 2)选择在每ー组并联电容的放电PT的二次侧输出端加装自供电的电压测量单元，获取各组电容的定点工作电压并无线发送至位于变电站内的监测基站； 3)每个电压、电流测量单元接到基站无线发送的采集转换命令后立即启动同步采样； 4)在变电站内设置监测基站，内置计算机和无线模块①发送电容电压、电流同步采 样启动转换命令，②接收測量数据并存储管理，③利用频谱分析计算每只电容的电容量和介质损耗，④计算结果发送至远程监控中心监控主机； 5)远程监控中心监控主机接收变电站监测基站数据，对同一电容数据进行历史对比、同组电容数据分别进行横向及纵向对比，综合评估电容绝缘參数的变化量后，对变化量大于一定值的电容器提出故障告警。2.如权利要求I所述的基于无线方式的变电站电容在线监测方法，所述监测基站还内置有一參考相位模块，基站发送电容电压、电流同步采样启动转换命令的时刻为參考相位模块中エ频交流信号的过零点。3.ー种基于无线方式的变电站电容在线监测装置，其特征在于，包括 电流测量単元至少包括穿芯小...
【专利技术属性】
技术研发人员：李洪景，
申请(专利权)人：山东惠工电气股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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