高壓電力電容器成套裝置的干式空心電抗器在線監(jiān)測方法，屬于變電站設(shè)備在線監(jiān)測技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

為補(bǔ)償電力系統(tǒng)中阻感性負(fù)載消耗的無功功率，變電站裝設(shè)了大量電力電容器成套裝置。無功補(bǔ)償裝置合理配置是保證電壓質(zhì)量、降低電網(wǎng)損耗的重要手段。為了提高供用電設(shè)備的功率因數(shù)，減少電能在輸送過程中的損耗，增強(qiáng)輸變電設(shè)備供電能力，國內(nèi)變電站在電力變壓器低壓側(cè)安裝了大量的低壓電抗器和電容器組，用以調(diào)整系統(tǒng)電壓、提高變壓器功率因數(shù)。為限制電力電容器投入時的合閘涌流，改善電網(wǎng)電壓波形，抑制電網(wǎng)高次諧波對電容器的危害，電力電容器成套裝置中必須串入一定電抗率的電抗器。而干式空心電抗器因干式無油、安裝簡單、維護(hù)量小和運(yùn)行成本低等優(yōu)點被廣泛使用。

由于設(shè)計、制造、運(yùn)行、維護(hù)及使用環(huán)境等原因，干式空心電抗器的故障時有發(fā)生，如：繞組的匝間絕緣擊穿導(dǎo)致匝間短路，引起繼電保護(hù)動作跳閘甚至燒毀干式空心電抗器。導(dǎo)致燒毀的直接原因是匝間絕緣破壞后電抗器內(nèi)部形成的匝間短路，該匝間短路環(huán)在漏磁感應(yīng)電勢作用下產(chǎn)生短路環(huán)流，使得短路線匝發(fā)熱，發(fā)熱高溫又加速了絕緣老化，在電場的作用下引發(fā)匝間短路的雪崩效應(yīng)，導(dǎo)致絕緣材料起火，最終造成干式空心電抗器燒毀。

電力電容器成套裝置的干式空心電抗器一旦絕緣受損，形成匝間短路環(huán)，必然造成回路消耗的有功功率增加，電抗器的電抗值或電抗率是標(biāo)志高壓并聯(lián)電力電容器成套裝置基本性能和狀態(tài)的一項重要指標(biāo)，因此對于電抗器的運(yùn)行狀態(tài)的監(jiān)測尤為重要，而現(xiàn)有技術(shù)中，對電抗器進(jìn)行測試時，需要斷電測量，有電抗器在斷電后未處于工作狀態(tài)，因此所得到的測量結(jié)果可靠性較差，因此大大的增加了故障發(fā)生的隱患。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是：克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種對電抗器實現(xiàn)在線監(jiān)測，避免了現(xiàn)有技術(shù)中斷電檢測時可靠性較差的缺陷，大大提高了電抗器以及高壓電力電容器成套裝置工作安全性的高壓電力電容器成套裝置的干式空心電抗器在線監(jiān)測方法。

本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：該高壓電力電容器成套裝置的干式空心電抗器在線監(jiān)測方法，其特征在于：設(shè)置有對高壓電力電容器成套裝置的電流參數(shù)和電壓參數(shù)進(jìn)行測量和處理的參數(shù)測量單元，還包括如下步驟：

步驟1001，開始進(jìn)行高壓電力電容器成套裝置的干式空心電抗器在線監(jiān)測方法；

步驟1002，通過參數(shù)測量單元獲得高壓并聯(lián)電容器成套設(shè)備所在變電站母線電壓互感器的二次側(cè)電壓信號u；

步驟1003，通過參數(shù)測量單元計算得到高壓并聯(lián)電容器成套設(shè)備中干式空心電抗器的運(yùn)行電壓u1；

步驟1004，通過參數(shù)測量單元得到高壓并聯(lián)電容器成套裝置出線開關(guān)柜電流互感器二次側(cè)的電流信號i；

步驟1005，參數(shù)測量單元對高壓并聯(lián)電容器成套設(shè)備的電流信號i進(jìn)行傅里葉變換得到其中阻性電流分量ir和容性電流分量ic；

步驟1006，參數(shù)測量單元計算得到干式空心電抗器消耗的有功功率；

步驟1007，參數(shù)測量單元根據(jù)嚴(yán)重狀態(tài)判定規(guī)則判斷高壓并聯(lián)電容器成套設(shè)備是否處于嚴(yán)重狀態(tài)，如果處于嚴(yán)重狀態(tài)，執(zhí)行步驟1008，如果未處于嚴(yán)重狀態(tài)，執(zhí)行步驟1009；

步驟1008，參數(shù)測量單元向出線開關(guān)柜的斷路器發(fā)出跳閘指令；

步驟1009，參數(shù)測量單元根據(jù)異常狀態(tài)判定規(guī)則判斷高壓并聯(lián)電容器成套設(shè)備是否處于異常狀態(tài)，如果處于異常狀態(tài)，執(zhí)行步驟1010，如果未處于異常狀態(tài)，執(zhí)行步驟1011；。

步驟1010，參數(shù)測量單元對電抗器的狀態(tài)進(jìn)行報警；

步驟1011，電抗器處于正常工作狀態(tài)，高壓電力電容器成套裝置繼續(xù)運(yùn)行。

優(yōu)選的，步驟1007中的嚴(yán)重狀態(tài)判斷規(guī)則為：參數(shù)測量單元將步驟1006中計算得到的有功功率與干式空心電抗器的額定值比較并得到其偏差率，如果偏差率大于15%則處于嚴(yán)重狀態(tài)。

優(yōu)選的，步驟1009中的異常狀態(tài)判斷規(guī)則為：參數(shù)測量單元將步驟1006中得到的干式中空電抗器的有功功率與其有功功率的額定值進(jìn)行比值計算，對于100kvar的干式空心電抗器，其比值大于3%則表示處于異常狀態(tài)，對于1000kvar的干式空心電抗器，其比值大于1.3%則表示處于異常狀態(tài)，對于2000kvar的干式空心電抗器，其比值大于0.9%，則表示處于異常狀態(tài)。

優(yōu)選的，所述的參數(shù)測量單元，包括電流采集模塊、電壓采集模塊、信號處理模塊、邏輯分析模塊以及聲光報警模塊，電流采集模塊和電壓采集模塊的輸出端同時與信號處理模塊的輸入端相連，信號處理模塊的輸出端與邏輯分析模塊的輸入端相連，邏輯分析模塊的輸出端連接聲光報警模塊。

優(yōu)選的，所述的電壓采集模塊連接設(shè)置在高壓并聯(lián)電容器成套設(shè)備變電站母線的電壓互感器的二次側(cè)。

優(yōu)選的，所述的電流采集模塊連接高壓并聯(lián)電容器成套裝置出線開關(guān)柜的電流互感器的二次側(cè)。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明所具有的有益效果是：

本高壓電力電容器成套裝置的干式空心電抗器在線監(jiān)測方法與現(xiàn)有的檢測方法相比，電抗器處于正常的工作中，由于常規(guī)測量方法需要在電力電容器成套裝置停電狀態(tài)下測量，所加的測量電壓一般較低，且電抗器回路無負(fù)載電流通過，無發(fā)熱現(xiàn)象，難以反映電抗器實際運(yùn)行中的電抗值。而該裝置和方法是在電力電容器成套裝置在實際運(yùn)行工況下測量，能夠真實反映其運(yùn)行狀態(tài)，可在線同時監(jiān)測三相電抗器的電抗值或電抗率，測量結(jié)果可信度和可比較性更高，而且能有發(fā)現(xiàn)一些低電壓下不能發(fā)現(xiàn)的設(shè)備缺陷。若電抗值或電抗率超過規(guī)程規(guī)定值，或者變化率明顯增大，立即發(fā)出告警信號，或者向其開關(guān)柜內(nèi)的斷路器發(fā)出跳閘指令，退出裝置運(yùn)行，防止發(fā)生電力電容器成套裝置的事故發(fā)生。

通過設(shè)置參數(shù)測量單元，在不增加電抗器端電壓互感器的情況下，實現(xiàn)對電抗器電抗值或電抗率的實時監(jiān)測，通過比較其變化情況，能夠掌握電抗器的實際絕緣狀態(tài)、是否存在匝間短路等等，在電抗器出現(xiàn)故障時立即發(fā)出警報，提醒運(yùn)維人員的對電抗器狀態(tài)進(jìn)行后續(xù)的檢查或更換。

附圖說明

圖1為高壓電力電容器成套裝置的干式空心電抗器在線監(jiān)測方法流程圖。

圖2為高壓電力電容器成套裝置的干式空心電抗器在線監(jiān)測方法參數(shù)測量單元原理方框圖。

具體實施方式

圖1~2是本發(fā)明的最佳實施例，下面結(jié)合附圖1~2對本發(fā)明做進(jìn)一步說明。

如圖1所示，高壓電力電容器成套裝置的干式空心電抗器在線監(jiān)測方法，包括如下步驟：

步驟1001，開始；

開始進(jìn)行高壓電力電容器成套裝置的干式空心電抗器在線監(jiān)測方法；

步驟1002，測量得到變電站母線的電壓信號；

在本高壓電力電容器成套裝置的干式空心電抗器在線監(jiān)測方法中，設(shè)置有對高壓并聯(lián)電容器成套設(shè)備的運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行測量和處理的參數(shù)測量單元。如圖2所示，參數(shù)測量單元包括：電流采集模塊、電壓采集模塊、信號處理模塊、邏輯分析模塊以及聲光報警模塊。電流采集模塊和電壓采集模塊的輸出端同時與信號處理模塊的輸入端相連，信號處理模塊的輸出端與邏輯分析模塊的輸入端相連，邏輯分析模塊的輸出端連接聲光報警模塊。

電壓采集模塊連接設(shè)置在高壓并聯(lián)電容器成套設(shè)備變電站母線的電壓互感器的二次側(cè)，電流測量模塊連接高壓并聯(lián)電容器成套裝置出線開關(guān)柜的電流互感器的二次側(cè)，分別用于采集變電站母線電壓互感器二次側(cè)的電壓信號和高壓并聯(lián)電容器成套裝置運(yùn)行回路中的電流信號。信號處理模塊用于將電流采集模塊和電壓采集模塊采集到的參數(shù)進(jìn)行處理并送入邏輯分析模塊，邏輯分析模塊將電壓采集模塊和電流采集模塊送入的電流信號和電壓信號進(jìn)行進(jìn)一步運(yùn)算，如果需要進(jìn)行報警，則邏輯分析模塊驅(qū)動聲光報警模塊進(jìn)行聲光報警。

在本步驟中，通過電壓測量模塊獲得高壓并聯(lián)電容器成套設(shè)備所在變電站母線電壓互感器的二次側(cè)獲取電壓信號u。

步驟1003，計算得到干式空心電抗器的運(yùn)行電壓信號；

邏輯分析模塊根據(jù)公式：ul=β·u/（1﹣β）計算得到高壓并聯(lián)電容器成套設(shè)備中干式空心電抗器的運(yùn)行電壓u1，其中u為步驟1002中得到的高壓并聯(lián)電容器成套設(shè)備所在變電站母線電壓互感器二次側(cè)的電壓信號，β為高壓并聯(lián)電容器成套裝置的電抗率。

步驟1004，得到高壓并聯(lián)電容器成套設(shè)備的電流信號i；

通過電流采集模塊得到高壓并聯(lián)電容器成套裝置出線開關(guān)柜電流互感器二次側(cè)的電流信號i。

步驟1005，分解高壓并聯(lián)電容器成套設(shè)備的電流信號i；

邏輯分析模塊對高壓并聯(lián)電容器成套設(shè)備的電流信號i進(jìn)行傅里葉變換得到其中阻性電流分量ir和容性電流分量ic。

步驟1006，計算得到干式空心電抗器消耗的有功功率；

邏輯分析單元根據(jù)公式pl=ir·ul計算出干式空心電抗器消耗的有功功率pl，其中u1為步驟1003中計算得到的干式空心電抗器的運(yùn)行電壓，ir為高壓并聯(lián)電容器成套設(shè)備的電流信號i中的阻性電流分量。

步驟1007，判斷干式空心電抗器的工作狀態(tài)是否處于嚴(yán)重狀態(tài)；

邏輯分析單元判斷電抗器的工作狀態(tài)是否處于嚴(yán)重狀態(tài)，其判斷依據(jù)為：將步驟1006中得到的干式中空電抗器的有功功率與其有功功率的額定值進(jìn)行比較并計算得到有功功率的變化量，如果干式空心電抗器消耗的有功功率與其額定值相比，偏差率大于15%，則電抗器的工作狀態(tài)處于嚴(yán)重狀態(tài)，執(zhí)行步驟1008，如果未處于嚴(yán)重狀態(tài)，執(zhí)行步驟1009。

步驟1008，發(fā)出跳閘指令；

邏輯分析單元判斷電抗器處于嚴(yán)重狀態(tài)，邏輯分析單元向出線開關(guān)柜的斷路器發(fā)出跳閘指令。

步驟1009，判斷電抗器的工作狀態(tài)是否處于異常狀態(tài)；

邏輯分析單元判斷電抗器的工作狀態(tài)是否處于異常狀態(tài)，其判斷依據(jù)為：將步驟1006中得到的干式中空電抗器的有功功率與其有功功率的額定值進(jìn)行比值計算，對于100kvar的干式空心電抗器，其比值大于3%則表示處于異常狀態(tài)，對于1000kvar的干式空心電抗器，其比值大于1.3%則表示處于異常狀態(tài)，對于2000kvar的干式空心電抗器，其比值大于0.9%，則表示處于異常狀態(tài)，干式空心電抗器處于異常狀態(tài)時，執(zhí)行步驟1010，如果未處于異常狀態(tài)，執(zhí)行步驟1011。

步驟1010，進(jìn)行聲光報警；

邏輯分析單元驅(qū)動聲光報警模塊進(jìn)行聲光報警。

步驟1011，繼續(xù)運(yùn)行；

干式空心電抗器處于正常工作狀態(tài)，邏輯分析單元不執(zhí)行其他操作，高壓電力電容器成套裝置繼續(xù)運(yùn)行。

工作過程及工作原理如下：

在利用高壓電力電容器成套裝置中干式空心電抗器運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測方法對電抗器的工作狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測時，首先通過參數(shù)測量單元中的電壓采集模塊獲得高壓并聯(lián)電容器成套設(shè)備所在變電站母線電壓互感器的二次側(cè)獲取電壓信號u，同時通過電流采集模塊得到高壓并聯(lián)電容器成套裝置出線開關(guān)柜電流互感器二次側(cè)的電流信號i，參數(shù)測量單元中的信號處理模塊將電流采集模塊和電壓采集模塊采集到的參數(shù)進(jìn)行處理并送入邏輯分析模塊，由邏輯分析模塊將電壓采集模塊和電流采集模塊送入的電流信號和電壓信號進(jìn)行進(jìn)一步運(yùn)算。

邏輯分析模塊對電流信號i進(jìn)行傅里葉變換得到其中的阻性電流分量ir和容性電流分量ic，并進(jìn)一步計算出干式空心電抗器消耗的有功功率，并將計算得到的有功功率與其有功功率的額定值進(jìn)行比較求得變化率，如果干式空心電抗器消耗的有功功率與其額定值相比，100kvar干式空心電抗器的變化率為3%~15%，1000kvar干式空心電抗器的變化率為1.3%~15%，2000kvar干式空心電抗器的變化率為0.9%~15%，則表示相應(yīng)的干式中空電抗器處于異常狀態(tài)，此時邏輯分析模塊驅(qū)動聲光報警模塊進(jìn)行聲光報警，如果干式空心電抗器的變化率超過15%，則表示干式空心變壓器處于嚴(yán)重狀態(tài)，邏輯分析單元判斷電抗器處于嚴(yán)重狀態(tài)，邏輯分析單元向出線開關(guān)柜的斷路器發(fā)出跳閘指令。當(dāng)電抗器未處于異?；驀?yán)重狀態(tài)時，則表示電抗器處于正常工作狀態(tài)，邏輯分析單元不執(zhí)行其他操作，高壓電力電容器成套裝置繼續(xù)運(yùn)行。

以上所述，僅是本發(fā)明的較佳實施例而已，并非是對本發(fā)明作其它形式的限值，任何熟悉本專業(yè)的技術(shù)人員可能利用上述揭示的技術(shù)內(nèi)容加以變更或改型為等同變化的等效實施例。但是凡是未脫離本發(fā)明技術(shù)方案內(nèi)容，依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實質(zhì)對以上實施例所作的任何簡單修改、等同變化與改型，仍屬于本發(fā)明技術(shù)方案的保護(hù)范圍。