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专利名称：基于三相谐波的无功补偿电容器故障检测方法及系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及电能质量分析领域，特别涉及一种基于三相谐波的无功补偿电容器故障检测方法以及一种基于三相谐波的无功补偿电容器故障检测系统。
背景技术：
近十多年，随着我国社会经济的快速发展，电力系统也经历了快速建设的阶段。随着电力行业的迅速发展，电容装置安装投运容量迅速增长。据统计，全国电容装置总容量占容性补偿容量的98%，成为无功电力的主要电源，对于电力系统调相调压、安全稳定运行、改善电能质量和降损节能具有极其重要作用。并联电容补偿装置由于容量组合灵活、安装维 护简便、投资省等原因而广泛应用于电力系统。国内电容器经历了由膜纸电容器阶段发展到全膜电容器的阶段。但新产品的投运，故障率反而有较大的上升，引起了用户及厂家的重视。如何降低电容器的故障率、提高电容器的可靠性，是目前对无功补偿电容器研究的重要课题之一。对无功补偿电容器组进行故障检测，是分析和预防电容器故障的前提。目前，传统的无功补偿电容器故障检测方法，通常是离线进行的。然而，离线检测电容器在实际应用中往往存在以下缺陷一、供电公司所辖变电站电容器数量庞大，离线检测无法在电容器正常运行时对其进行有效的监测，也无法定位每组电容器容量变化过程趋势信息；二、传统离线的检测方法是在电容器故障发展到一定程度导致电容器保护装置动作后，再获取电容器故障组信息，不能做到提前预判，更早、更及时地发现和防范事故的发生。

发明内容
基于此，有必要针对上述传统离线检测无法在电容器正常运行时进行监测以及无法提前发现和防范事故的问题，提供一种基于三相谐波的无功补偿电容器故障检测方法及系统。为实现上述目的，本发明采用以下技术方案一种基于三相谐波的无功补偿电容器故障检测方法，包括以下步骤对变电站并联电容器组进行三相谐波监测；建立谐波影响下三相电容器组的谐波分析模型；根据监测得到的谐波检测数据以及所述谐波分析模型计算各电容器组的电容量，并根据所述电容量确定各电容器组的电容量随时间变化曲线；根据所述电容量随时间变化曲线判断无功补偿电容器是否发生故障。—种基于三相谐波的无功补偿电容器故障检测系统，包括监测模块，用于对变电站并联电容器组进行三相谐波监测；模型建立�？椋糜诮⑿巢ㄓ跋煜氯嗟缛萜髯榈男巢ǚ治瞿Ｐ停�
曲线计算模块，用于根据监测得到的谐波检测数据以及所述谐波分析模型计算各电容器组的电容量，并根据所述电容量确定各电容器组的电容量随时间变化曲线；故障判断�？椋糜诟菟龅缛萘克媸奔浔浠吲卸衔薰Σ钩サ缛萜魇欠穹⑸收�。由以上方案可以看出，本发明的基于三相谐波的无功补偿电容器故障检测方法及系统，具有如下优点 一、本发明方案的数据基础是三相谐波的监测数据，不需要专门的电容器容量测量设备，能够最大化地节约投资成本；二、本发明方案可以在系统运行时进行谐波监测，不影响系统的正常运行。通过对电容器组进行三相谐波监测，其监测结果能够满足实时性、完整性和精确性的要求；三、本发明方案推广应用可以在不影响系统正常运行的前提下，对所有电容器组电容量进行有效监测，定位到每组电容器变化过程趋势信息；四、本发明方案通过对电容器组的三相谐波监测，准确快速地确定电容器处于实际运行状态时的电容量变化情况，从而可以对电容器故障情况进行提前预判，及时发现和防范事故的发生，有效的保证了电容器组的安全可靠运行。


图I为一种基于三相谐波的无功补偿电容器故障检测方法的流程示意图；图2为对并联电容器谐波监测的简化示意图；图3为并联电容器组的谐波分析模型图；图4为某电容器组监测点三相谐波电压含量频谱图；图5是某电容器组监测点三相谐波电流含量频谱图；图6为一种基于三相谐波的无功补偿电容器故障检测系统的结构示意图。
具体实施例方式下面结合附图以及具体的实施例，对本发明的技术方案作进一步的描述。参见图I所示，一种基于三相谐波的无功补偿电容器故障检测方法，包括以下步骤步骤S101，对变电站并联电容器组进行三相谐波监测，然后进入步骤S102。作为一个较好的实施例，本发明中可以参照下如要求来进行所述三相谐波监测同时对电容器组三相谐波电压、三相谐波电流进行监测，并测量出至少25次的三相谐波电压、三相谐波电流有效值及其相位；每3秒监测一次三相谐波电压、三相谐波电流；进行三相谐波监测时间在24h以上，监测值的误差在5%以内。作为一个较好的实施例，本发明中可以采用电能质量检测仪来对变电站并联电容器组进行三相谐波监测(具体为对电容器组进行三相谐波电压、三相谐波电流的监测)，对每个监测点进行24h以上的监测。如图2所示为采用电能质量检测仪对并联电容器谐波监测的简化示意图。步骤S102，建立谐波影响下三相电容器组的谐波分析模型，然后进入步骤S103。本发明中建立的谐波分析模型如图3所示，其中，IAn、IBn、Icn分别为A、B、C三相的η次谐波电流矢量；UAn、UBn、U Cn分别为A、B、C三相的η次谐波电压矢量；LA、LB、LC为电容器串联的小电抗的电抗值；UNn为中性点η次谐波电压矢量；CA、CB、L。为电容器电容量；n为谐波次数。作为一个较好的实施例，为了提高后续计算结果的精确度，本发明在建立好谐波分析模型后、进入步骤S103之前，还可以包括一个步骤S1021 :对所述谐波监测数据进行提炼分析，判断每个监测数据是否是离群数据，如果发现有离群数据(又称“不良数据”)剔除该离群数据；如果没有则不需处理。步骤S103，根据监测得到的谐波检测数据以及所述谐波分析模型计算各电容器组的电容量，并根据所述电容量确定各电容器组的电容量随时间变化曲线，然后进入步骤S104。对于每次谐波，每个时刻都可以列出一个方程组。故可以通过求解每个时刻的方程，来计算得到该时刻各电容器组电容量。本发明首先采用如下公式来计算各电容器组的电容量
权利要求
1.一种基于三相谐波的无功补偿电容器故障检测方法，其特征在于，包括以下步骤 对变电站并联电容器组进行三相谐波监测； 建立谐波影响下三相电容器组的谐波分析模型； 根据监测得到的谐波检测数据以及所述谐波分析模型计算各电容器组的电容量，并根据所述电容量确定各电容器组的电容量随时间变化曲线； 根据所述电容量随时间变化曲线判断无功补偿电容器是否发生故障。
2.根据权利要求I所述的基于三相谐波的无功补偿电容器故障检测方法，其特征在于，所述进行三相谐波监测的过程具体包括 同时对电容器组三相谐波电压、三相谐波电流进行监测，并测量出至少25次的三相谐波电压、三相谐波电流有效值及其相位；每3秒监测一次三相谐波电压、三相谐波电流；进行三相谐波监测时间在24h以上，监测值的误差在5%以内。
3.根据权利要求I所述的基于三相谐波的无功补偿电容器故障检测方法，其特征在于，采用电能质量检测仪来对变电站并联电容器组进行三相谐波监测。
4.根据权利要求I或2所述的基于三相谐波的无功补偿电容器故障检测方法，其特征在于，在所述根据监测得到的谐波检测数据以及所述谐波分析模型计算各电容器组的电容量之前，还包括步骤对所述谐波监测数据进行提炼分析，剔除离群数据。
5.根据权利要求I或2所述的基于三相谐波的无功补偿电容器故障检测方法，其特征在于，所述计算各电容器组的电容量的过程具体包括 采用如下公式计算各电容器组的电容量
6.根据权利要求I或2所述的基于三相谐波的无功补偿电容器故障检测方法，其特征在于，在所述确定电容量随时间变化曲线之后、根据电容量随时间变化曲线判断无功补偿电容器是否发生故障之前，还包括步骤对所述电容量随时间变化曲线采用最小二乘法拟合出最终的电容量随时间变化曲线；以及 根据所述最终的电容量随时间变化曲线来判断无功补偿电容器是否发生故障。
7.一种基于三相谐波的无功补偿电容器故障检测系统，其特征在于，包括 监测�？椋糜诙员涞缯静⒘缛萜髯榻腥嘈巢ḿ嗖猓� 模型建立�？椋糜诮⑿巢ㄓ跋煜氯嗟缛萜髯榈男巢ǚ治瞿Ｐ停� 曲线计算模块，用于根据监测得到的谐波检测数据以及所述谐波分析模型计算各电容器组的电容量，并根据所述电容量确定各电容器组的电容量随时间变化曲线；故障判断�？椋糜诟菟龅缛萘克媸奔浔浠吲卸衔薰Σ钩サ缛萜魇欠穹⑸收�。
8.根据权利要求7所述的基于三相谐波的无功补偿电容器故障检测系统，其特征在于，所述监测模块在进行三相谐波监测时，同时对电容器组三相谐波电压、三相谐波电流进行监测，并测量出至少25次的三相谐波电压、三相谐波电流有效值及其相位；每3秒监测一次三相谐波电压、三相谐波电流；进行三相谐波监测时间在24h以上，监测值的误差在5%以内。
9.根据权利要求7或8所述的基于三相谐波的无功补偿电容器故障检测系统，其特征在于，还包括数据剔除�？椋糜谠诩扑愀鞯缛萜髯榈牡缛萘恐埃运鲂巢ḿ嗖馐萁刑崃斗治觯蕹肴菏�。
10.根据权利要求7或8所述的基于三相谐波的无功补偿电容器故障检测系统，其特征在于，还包括曲线优化�？椋糜诙运龅缛萘克媸奔浔浠卟捎米钚《朔夂铣鲎钪盏牡缛萘克媸奔浔浠撸� 故障判断�？楦莞米钪盏牡缛萘克媸奔浔浠呃磁卸衔薰Σ钩サ缛萜魇欠穹⑸收�。
全文摘要
本发明提供一种基于三相谐波的无功补偿电容器故障检测方法及系统，该方法包括以下步骤对变电站并联电容器组进行三相谐波监测；建立谐波影响下三相电容器组的谐波分析模型；根据监测得到的谐波检测数据以及所述谐波分析模型计算各电容器组的电容量，并根据所述电容量确定各电容器组的电容量随时间变化曲线；根据所述电容量随时间变化曲线判断无功补偿电容器是否发生故障。本发明的基于三相谐波的无功补偿电容器故障检测方法及系统，可以在不影响系统正常运行的前提下对所有电容器组电容量进行有效监测，定位到每组电容器变化过程趋势信息；而且可以对电容器故障情况进行提前预判，及时发现和防范事故的发生，保证了电容器组的安全可靠运行。
文档编号G01R31/00GK102928709SQ20121042962
公开日2013年2月13日 申请日期2012年10月31日 优先权日2012年10月31日
发明者曾江, 王永源, 陈寿平, 张汉光, 张永康, 刘锦宁, 吴汝豪, 黄宪武, 万四维, 叶灿伦, 江少民 申请人:广东电网公司东莞供电局, 华南理工大学