CN102830310B - 一种基于运行数据评估电力电容器剩余寿命的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于运行数据评估电力电容器剩余寿命的方法，该方法充分考虑了电力电容器介质温度、所连接***的供电电压、***背景谐波、电力电容器运行缺陷、已运行年限的影响，修正电力电容器的寿命指数。通过得出寿命指数，便可估算出电力电容器的剩余运行寿命，还可依据实际需要发出预警信号，以便采取必要措施。

Description

一种基于运行数据评估电力电容器剩余寿命的方法
技术领域
本发明属于评估电力电容器运行状况与剩余寿命的方法，特别涉及一种基于运行数据评估电力电容器运行状况与剩余寿命的方法。
背景技术
电力电容器是电力***中重要的和故障率较高供用电设备。电力电容器对提高电网功率因数，改善电压质量具有重要作用。电力电容器的特点是一旦投入运行就将满负荷运行，一般来说，电力电容器的设计寿命通常是在20～30年，但在很多情况下电力电容器往往达不到设计寿命，这是由于其运行寿命容易受到自身和外部因素的影响，比如运行中的电容器由于受到电场和热场的作用，其介质会不断地发生老化，从而影响其寿命。
影响电容器运行寿命的因素主要有运行环境因素和设备因素。运行环境因素主要包括介质温度、电网电压和电网背景谐波。设备因素主要包括电容器自身设备因素和外部设备因素。电容器自身设备因素主要包括原材料、设计、工艺等。外部设备因素主要是指与电容器在同一支路上的断路器和串抗。受设备因素影响而产生的结果，通常表现为电容器的运行缺陷，如渗漏油、熔断器熔断等。
长期以来，对电力电容器剩余寿命的评估只是限定在单个因素对电力电容器寿命的影响，或者只是对影响因素进行定性的分析评估，很少有给出过在工程上可应用的综合评估方法。在中国专利第200980120673.8号提出的电力电容器寿命评估方法主要体现为通过对电容器的温度测量单元、电压测量单元以及电流测量单位评估电容器的剩余寿命，但这种评估方法显然忽视了电网背景谐波及设备因素对电力电容器寿命的影响。
发明内容
专利文献1提出了一种电容器的剩余寿命诊断装置，其特征在于,具备：
温度测量单元，用于测量蓄电体的温度；
电压测量单元，用以测量蓄电体的直流电压；
电流测量单位，用以测量蓄电体的输出直流电流。
剩余寿命运算单元，根据放电时间、测量温度以及电容器剩余寿命特性来运行剩余寿命。
本发明鉴于已有技术，充分考虑到电网谐波以及设备因素的影响，提出一种简易的工程评估方法。其技术特征在于:采用温度修正系数、电压修正系数、谐波修正系数、缺陷修正系数、寿命修正系数评估电力电容器的剩余寿命，其步骤如下:
步骤一：在电容器室和电容器外壳处安装温度传感器，测量环境温度θ1和电容器外壳温度θ2；
步骤二：在电容器所连接母线上安装电能质量在线监测终端，以获取电网电压和谐波值；
步骤三：读取环境温度θ1、电容器外壳温度θ2和母线电压Un，利用公式计算电容器内部介质最高温度θn；若实际计算得到的θn<50，则取θn=50；然后按照公式计算温度修正系数k1，k1的取值范围是0<k1≤1；
步骤四：读取母线电压Un，依据公式计算电压修正系数k2，式中，Ue为电容器所在母线的额定电压，k2的取值范围是0<k2≤1；若Un<1.1×Ue，取Un=1.1×Ue；
步骤五：从电能质量在线监测终端读取谐波电流总畸变率值THD（I）值；依据谐波电流总畸变率情况，评估得到谐波修正系数k3；具体方法为：
若谐波电流总畸变率THD（I）<5%,k3取1.0;
若谐波电流总畸变率5%<THD（I）<30%,k3取0.95;
若谐波电流总畸变率THD（I）>30%,k3取0.90;
步骤六：从生产管理***中调取电容器运行缺陷记录，并依据运行缺陷记录，评估缺陷修正系数k4；具体方法为：
在运行周期内，若一般缺陷及以上的记录次数≤1，k4取1.0;
若存在1次严重缺陷或2次及以上的一般缺陷,k4取0.8;
若存在1次及以上的紧急缺陷或2次及以上的严重缺陷或4次及以上的一般缺陷,k4取0.6;
缺陷类型定义如下：
  缺陷类型   定义
  紧急缺陷   应立即安排处理，时间不超过24小时
  重大缺陷   一周内安排处理
  一般缺陷   三个月之内安排处理
步骤七：依据投运时间，确定年限修正系数k5，其计算公式为式中，Le为电容器额定寿命，L0为已使用过的年限。
步骤八：对得出的系数k1、k2、k3，计算其积分平均值，数据采样按每3分种刷新一次，积分时间长度为一天（共1440分钟，480个采样点），如对于k1按公式计算，可得到以一天为计算周期的结果K1；系数K4和K5均按每天刷新一次进行计算，即K4=k4、K5=k5；
步骤九：依据最终所得到温度修正系数K1、电压修正系数K2、谐波修正系数K3、缺陷修正系数K4、年限修正系数K5计算电容器寿命指数K=K1×K2×K3×K4×K5；
步骤十：如果最终得到的电容器寿命指数K低于0.25，应当发出预警信号；最后，按公式L=Le×K计算评估电力电容器的剩余运行寿命。
与现有技术相比，本发明的优点是：（1）考虑到了运行环境因素和设备因素对电容器寿命的影响；（2）将影响电容器寿命的因素细化为介质温度、电网电压、电网背景谐波、电容器运行缺陷，可以定量地评估得到电力电容器的寿命指数及剩余运行寿命。（3）本发明简单易行，评估结果可靠，具有很强的可操作性。
附图说明
图1是本发明的框架图；
图2是本发明的流程图。
下面结合附图对本发明的内容作进一步详细说明。
具体实施方式
实施例
本实例中电力电容器为某变电站10kV电容器组。
如图1所示为本发明的***框架图。需要收集的原始数据有：环境温度、设备外壳温度、母线电压、谐波电流总畸变率、运行缺陷数据、设备投运年限，设计寿命等。
数据资料收集整理如下：某变电站10kV一段母线电容器组，生产厂家为西安电力电容器有限公司，投运日期2007.8，某一时刻环境温度21度，外壳温度42度，电网电压为1.08倍额定电压，谐波电流总畸变率为8%，缺陷记录显示该电容器曾发生过一次轻度的电容器渗漏油，属重大缺陷。
如图2所示为本发明的评估流程图，其步骤为：
第一步：读入环境温度和设备外壳温度：
通过安装在电容器附近和电容器外壳处的温度传感器，得到环境温度θ1=21和电容器外壳温度θ2=42。
第二步：读入电网电压和谐波电流总畸变率值：
通过安装在电容器所连接母线上的电能质量在线监测终端，获取电网电压Un=1.08Ue和谐波电流总畸变率值THD（I）=8%。
第三步：计算温度修正系数k1:
利用公式计算电容器内部介质最高温度θn=51.4(若实
际计算得到的θn<50，则取θn=50)；
然后按照公式计算温度修正系数k1=0.88。
第四步，计算电压修正系数：
依据公式计算电压修正系数k2=1。
第五步，计算谐波修正系数：
依据谐波电流总畸变率情况，评估得到谐波修正系数k3，具体方法为：
若谐波电流总畸变率THD（I）<5%,k3取1.0;
若谐波电流总畸变率5%<THD（I）<30%,k3取0.95;
若谐波电流总畸变率THD（I）>30%,k3取0.90;
此处谐波修正系数k3=0.95。
第六步，计算缺陷修正系数：
评估缺陷修正系数k4，具体方法为：
在运行周期内，若一般缺陷及以上的记录次数≤1，k4取1.0;
若存在1次以上的严重缺陷或2次以上的一般缺陷,k4取0.8;
若存在1次以上的紧急缺陷或2次以上的严重缺陷或4次以上的一般缺陷,k4取0.6;此处缺陷修正系数k4=0.8。
第七步，计算年限修正系数：
依据投运时间，确定年限修正系数k5，其计算公式为可得年限修正系数k5=0.83。
第八步，以一天为周期计算积分平均值K1、K2、K3、K4、K5：
对得出的系数k1、k2、k3，计算其积分平均值，数据采样按每3分种刷新一次，积分时间长度为一天（共1440分钟，480个采样点），如对于k1按公式计算，可得到以一天为计算周期的结果K1；系数K4和K5均按每天刷新一次进行计算，即K4=k4、K5=k5，得到以一天为周期计算积分平均值K1=0.85、K2=1.0、K3=0.95、K4=0.8、K5=0.93。
第九步，计算电容器寿命指数：
依据公式K=K1×K2×K3×K4×K5计算电容器寿命指数值为K=0.60。
第十步，计算电容器剩余运行寿命和风险预警：
按公式L=Le×K评估电力电容器的剩余运行寿命约为18年；
由于最终得到的电容器寿命指数K=0.60，低于0.25限值，可知,该电容器尚处于较好的运行状态，因此，不发风险预警信号。

Claims (1)

1.一种基于运行数据评估电力电容器剩余寿命的方法，分别采用温度修正系数、电压修正系数、谐波修正系数、缺陷修正系数、寿命修正系数评估电力电容器的寿命指数，其特征在于，步骤如下：
步骤一：在电容器室和电容器外壳处安装温度传感器，测量环境温度θ1和电容器外壳温度θ2；
步骤二：在电容器所连接母线上安装电能质量在线监测终端，以获取电网电压和谐波值；
步骤三：读取环境温度θ1、电容器外壳温度θ2和母线电压Un，利用公式计算电容器内部介质最高温度θn；若实际计算得到的θn<50，则取θn=50；然后按照公式计算温度修正系数k1，k1的取值范围是0<k1≤1；
步骤四：读取母线电压Un，依据公式计算电压修正系数k2，式中，Ue为电容器所在母线的额定电压，k2的取值范围是0<k2≤1；若Un<1.1×Ue，取Un=1.1×Ue；
步骤五：从电能质量在线监测终端读取谐波电流总畸变率值THD（I）值；依据谐波电流总畸变率情况，评估得到谐波修正系数k3；具体方法为：
若谐波电流总畸变率THD（I）<5%,k3取1.0;
若谐波电流总畸变率5%<THD（I）<30%,k3取0.95;
若谐波电流总畸变率THD（I）>30%,k3取0.90;
步骤六：从生产管理***中调取电容器运行缺陷记录，并依据运行缺陷记录，评估缺陷修正系数k4；具体方法为：
在运行周期内，若一般缺陷及以上的记录次数≤1，k4取1.0;
若存在1次严重缺陷或2次及以上的一般缺陷,k4取0.8;
若存在1次及以上的紧急缺陷或2次及以上的严重缺陷或4次及以上的一般缺陷,k4取0.6;
步骤七：依据投运时间，确定年限修正系数k5，其计算公式为
式中，Le为电容器额定寿命，L0为已使用过的年限；
步骤八：对得出的系数k1、k2、k3，计算其积分平均值，数据采样按每3分种刷新一次，积分时间长度为一天，共1440分钟，480个采样点，如对于k1按公式计算，可得到以一天为计算周期的结果K1；系数K4和K5均按每天刷新一次进行计算，即K4=k4、K5=k5；
步骤九：依据最终所得到温度修正系数K1、电压修正系数K2、谐波修正系数K3、缺陷修正系数K4、年限修正系数K5计算电容器寿命指数K=K1×K2×K3×K4×K5；
步骤十：按公式L=Le×K计算电力电容器的剩余运行寿命；式中，Le为电力电容器的额定使用寿命；如果最终得到的电容器寿命指数K低于0.25，应当发出预警信号。
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