CN112327076A - 一种基于tanδ差值的串联干式电抗器运行状态诊断方法 - Google Patents
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Abstract
一种基于tanδ差值的串联干式电抗器运行状态诊断方法，属于变电站设备在线监测技术领域。其特征在于：包括如下步骤：步骤a～c：得到电力电容器放电线圈的二次侧电压信号、出线开关柜二次侧的电流信号以及电容值；步骤d，判断电容器的工作状态是否处于异常状态；步骤e，声光报警并发出跳闸指令；步骤f～h，得到变电站母线电压值、串联干式电抗器运行电压以及tanδ值；步骤i，判断串联干式电抗器的工作状态是否处于异常状态；步骤j，声光报警。步骤k，串联干式电抗器继续运行。通过本基于tanδ差值的串联干式电抗器运行状态诊断方法，对电抗器运行状态实现在线监测，大大提高了电抗器以及电力电容器工作安全性。
Description
技术领域
一种基于tanδ差值的串联干式电抗器运行状态诊断方法，属于变电站设备在线监测技术领域。
背景技术
随着电力***感性负荷的增加，***对无功的需求越来越高。我国的无功补偿装置中，电力电容器数量最多也最为经济，其在电力***安全稳定运行、改善电能质量、降低网络损耗、提高输配电能力等方面发挥了很好的作用。
为抑制因投入电力电容器而引起的电网高次谐波放大和限制电容器合闸涌流，电力电容器中往往会投入一定电抗率的串联串联干式电抗器，其中，干式空心串联串联干式电抗器(以下简称串联干式电抗器)由于具有线性度好、损耗小、噪声低、机械强度高、维护方便等优点而被广泛应用于电力电容器中。
由于设计、制造、运行、维护及使用环境等原因，串联干式电抗器往往会发生一定的故障，串联干式电抗器电压能够反映其安全运行的状态和水平，而现有技术中，对串联干式电抗器进行测试时，需要断电测量，由于串联干式电抗器在断电后未处于工作状态，所得结果无法反映其在运行中的状态，因此所得到的测量结果可靠性较差，大大增加了故障发生的隐患。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供一种对电抗器运行状态实现在线监测，避免现有技术中断电检测时可靠性较差的缺陷，大大提高电抗器以及电力电容器工作安全性的基于tanδ差值的串联干式电抗器运行状态诊断方法。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：该基于tanδ差值的串联干式电抗器运行状态诊断方法，包括运行状态诊断***，其特征在于：包括如下步骤：
步骤a，通过运行状态诊断***测量得到电力电容器放电线圈的二次侧电压信号；
步骤b，通过运行状态诊断***测量得到电力电容器出线开关柜电流互感器二次侧的电流信号；
步骤c，通过运行状态诊断***计算得到电力电容器的电容值；
步骤d，运行状态诊断***判断电容器的工作状态是否处于异常状态，如果电容器的工作状态处于异常状态，执行步骤e，如果未处于异常状态，执行步骤f；
步骤e，运行状态诊断***对电力电容器进行声光报警并发出跳闸指令，然后结束；
步骤f，运行状态诊断***测量得到变电站母线电压值；
步骤g，运行状态诊断***计算得到串联干式电抗器运行电压；
步骤h，运行状态诊断***计算得到串联干式电抗器的tanδ值；
步骤i，运行状态诊断***判断串联干式电抗器的工作状态是否处于异常状态，如果串联干式电抗器的工作状态处于异常状态，执行步骤j，如果未处于异常状态，执行步骤k；
步骤j，运行状态诊断***对串联干式电抗器进行声光报警，然后结束；
步骤k，串联干式电抗器继续运行。
优选的，所述的运行状态诊断***包括：电流采集模块、电压采集模块、信号处理模块、逻辑分析模块以及声光报警模块。电流采集模块和电压采集模块的输出端同时与信号处理模块的输入端相连，信号处理模块的输出端与逻辑分析模块的输入端相连，逻辑分析模块的输出端连接声光报警模块。
优选的，所述的电流采集模块连接电力电容器出线开关柜的电流互感器的二次侧；所述的电压采集单元连接设置在电力电容器变电站母线的电压互感器的二次侧和电力电容器放电线圈二次侧。
优选的，在所述的步骤d中，电容器的工作状态是否处于异常状态的判断依据为：电容器的电容值与额定值偏差是否大于10％，如果电容器的电容值C与额定值偏差大于10％，则电容器的工作状态处于异常状态。
优选的，在所述的步骤i中，串联干式电抗器的工作状态是否处于异常状态的判断依据为：串联干式电抗器的tanδ值与额定值偏差是否大于10％，如果串联干式电抗器的tanδ值与额定值偏差大于10％，则串联干式电抗器处于异常状态。
优选的，在所述的步骤c中，电力电容器电容值的计算公式为：
其中，Uc为电力电容器放电线圈二次侧电压信号，I为电力电容器的电流信号。
优选的，在所述的步骤h中，串联干式电抗器tanδ值的计算公式为：
其中，U1为串联干式电抗器运行电压，I为电力电容器的电流信号。
与现有技术相比，本发明所具有的有益效果是：
通过本基于tanδ差值的串联干式电抗器运行状态诊断方法，对电抗器运行状态实现在线监测，避免了现有技术中断电检测时可靠性较差的缺陷，大大提高了电抗器以及电力电容器工作安全性。
基于tanδ差值的串联干式电抗器运行状态诊断方法与现有的检测方法相比，电抗器处于正常的工作中，由于常规测量方法需要在电力电容器停电状态下测量，所加的测量电压一般较低，且电抗器回路无负载电流通过，无发热现象，难以反映电抗器实际运行中的状态。而该装置和方法是在电力电容器在实际运行工况下测量，能够真实反映其运行状态，可在线同时监测三相电抗器的tanδ值，测量结果可信度和可比较性更高，而且能发现一些低电压下不能发现的设备缺陷。若tanδ值超过规程规定值，或者变化率明显增大，立即发出告警信号，或者向其开关柜内的断路器发出跳闸指令，退出装置运行，防止发生电力电容器的事故发生。
通过设置参数测量单元，在不增加电抗器端电压互感器的情况下，实现对电抗器tanδ值的实时监测，通过比较其变化情况，能够掌握电抗器的实际绝缘状态、是否存在匝间短路等等，在电抗器出现故障时立即发出警报，提醒运维人员的对电抗器状态进行后续的检查或更换。
附图说明
图1为基于tanδ差值的串联干式电抗器运行状态诊断方法流程图。
图2为基于tanδ差值的串联干式电抗器运行状态诊断***原理方框图。
具体实施方式
图1～2是本发明的最佳实施例，下面结合附图1～2对本发明做进一步说明。
如图1所示，一种基于tanδ差值的串联干式电抗器运行状态诊断方法，包括如下步骤：
步骤1001，开始；
开始进行基于tanδ差值的串联干式电抗器运行状态诊断方法；
步骤1002，测量得到电力电容器放电线圈的二次侧电压信号Uc；
在基于tanδ差值的串联干式电抗器运行状态诊断方法中，设置有对电力电容器的运行参数进行测量和处理的运行状态诊断***。如图2所示，运行状态诊断***包括：电流采集模块、电压采集模块、信号处理模块、逻辑分析模块以及声光报警模块。电流采集模块和电压采集模块的输出端同时与信号处理模块的输入端相连，信号处理模块的输出端与逻辑分析模块的输入端相连，逻辑分析模块的输出端连接声光报警模块。
电压采集模块连接设置在电力电容器变电站母线的电压互感器的二次侧和电力电容器放电线圈二次侧，分别用于采集变电站母线电压互感器二次侧的电压信号和电力电容器放电线圈二次侧电压信号；电流采集单元连接电力电容器出线开关柜的电流互感器的二次侧，用于采集电力电容器运行回路中的电流信号。信号处理模块用于将电流采集模块和电压采集模块采集到的参数进行处理并送入逻辑分析模块，逻辑分析模块将电压采集模块和电流采集模块送入的电流信号和电压信号进行进一步运算，如果需要进行报警，则逻辑分析模块驱动声光报警模块进行声光报警。逻辑分析模块可通过本领域常见的单片机、PLC实现。
在本步骤中，通过电压采集单元获得电力电容器放电线圈的二次侧电压信号Uc。
步骤1003，测量得到电力电容器的电流信号I；
通过电流采集模块得到电力电容器出线开关柜电流互感器二次侧的电流信号I。
步骤1004，计算得到电力电容器的电容值C；
逻辑分析模块根据如下公式计算得到电力电容器的电容值C：
其中，Uc为步骤1002中得到的电力电容器放电线圈二次侧电压信号，I为步骤1003中得到的电力电容器的电流信号。
步骤1005，判断电力电容器的电容值是否异常；
逻辑分析单元判断电容器的工作状态是否处于异常状态，其判断依据为：电容器的电容值C与额定值偏差是否大于10％，如果电容器的电容值C与额定值偏差大于10％，则电容器的工作状态处于异常状态，执行步骤1006，如果未处于异常状态，执行步骤1007；
步骤1006，对电力电容器进行声光报警并发出跳闸指令；
逻辑分析模块通过声光报警模块对电力电容器进行声光报警并发出跳闸指令，然后结束执行本基于tanδ差值的串联干式电抗器运行状态诊断方法。
步骤1007，测量得到变电站母线的电压信号U；
通过电压采集模块得到变电站母线电压值U。
步骤1008，计算得到串联干式电抗器运行电压Ul；
逻辑分析模块根据如下公式计算得到电力电容器成套设备中串联干式电抗器的运行电压U1：
U1＝Uc-U 公式(2)
其中，Uc为步骤1002中得到的电力电容器放电线圈二次侧电压信号，U为变电站母线的电压信号U。
步骤1009，计算得到串联干式电抗器的tanδ值；
逻辑分析模块根据如下公式(3)计算得到电力电容器成套设备中串联干式电抗器的tanδ值，tanδ值即为电力电容器的介质损耗因数，
其中，U1为步骤1008中计算得到的串联干式电抗器运行电压，I为步骤1003中得到的电力电容器的电流信号。Re表示复数的实部，Im表示复数的虚部。
步骤1010，判断串联干式电抗器的工作状态是否处于异常状态；
逻辑分析单元判断串联干式电抗器的工作状态是否处于异常状态，其判断依据为：串联干式电抗器的tanδ值与额定值偏差是否大于10％，如果串联干式电抗器的tanδ值与额定值偏差大于10％，则串联干式电抗器的工作状态处于异常状态，执行步骤1011，如果未处于异常状态，执行步骤1012。
步骤1011，对串联干式电抗器进行声光报警；
逻辑分析单元驱动声光报警模块对串联干式电抗器进行声光报警，然后结束执行本基于tanδ差值的串联干式电抗器运行状态诊断方法；
步骤1012，继续运行；
串联干式电抗器处于正常工作状态，逻辑分析单元不执行其他操作，电力电容器继续运行。
工作过程及工作原理如下：
在利用基于tanδ差值的串联干式电抗器运行状态诊断方法对串联干式电抗器的工作状态进行监测时，首先通过参数采集单元中的电压采集模块获得电力电容器所在变电站母线电压互感器的二次侧获取电压信号U和电力电容器放电线圈二次侧电压Uc，同时通过电流采集模块得到电力电容器出线开关柜电流互感器二次侧的电流信号I，参数采集单元中的信号处理模块将电流采集模块和电压采集模块采集到的参数进行处理并送入逻辑分析模块，由逻辑分析模块将电压采集模块和电流采集模块送入的电流信号和电压信号进行进一步运算。
逻辑分析模块首先计算得到电容器的电容值C，并将其与额定值进行比较判断电容器是否处于异常状态，如果电容器的电容值C与额定值偏差大于10％，则电容器的工作状态处于异常状态，此时逻辑分析单元驱动声光报警模块对电力电容器进行声光报警并发出跳闸指令。
若电力电容器未处于异常状态，逻辑分析模块根据电压采集模块得到变电站母线电压值U，然后逻辑分析模块计算得到电力电容器成套设备中串联干式电抗器的运行电压Ul以及串联干式电抗器的tanδ值。最后逻辑分析模块计算得到串联干式电抗器的tanδ值与额定值进行比较，如果串联干式电抗器的tanδ值与额定值偏差大于10％，则表示串联干式电抗器处于异常运行状态，此时逻辑分析单元驱动声光报警模块对串联干式电抗器进行声光报警，当串联干式电抗器未处于异常状态时，则表示串联干式电抗器处于正常工作状态，此时逻辑分析单元不执行其他操作，电力电容器继续运行。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非是对本发明作其它形式的限制，任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更或改型为等同变化的等效实施例。但是凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与改型，仍属于本发明技术方案的保护范围。
Claims (7)
1.一种基于tanδ差值的串联干式电抗器运行状态诊断方法，包括运行状态诊断***，其特征在于：包括如下步骤：
步骤a，通过运行状态诊断***测量得到电力电容器放电线圈的二次侧电压信号；
步骤b，通过运行状态诊断***测量得到电力电容器出线开关柜电流互感器二次侧的电流信号；
步骤c，通过运行状态诊断***计算得到电力电容器的电容值；
步骤d，运行状态诊断***判断电容器的工作状态是否处于异常状态，如果电容器的工作状态处于异常状态，执行步骤e，如果未处于异常状态，执行步骤f；
步骤e，运行状态诊断***对电力电容器进行声光报警并发出跳闸指令，然后结束；
步骤f，运行状态诊断***测量得到变电站母线电压值；
步骤g，运行状态诊断***计算得到串联干式电抗器运行电压；
步骤h，运行状态诊断***计算得到串联干式电抗器的tanδ值；
步骤i，运行状态诊断***判断串联干式电抗器的工作状态是否处于异常状态，如果串联干式电抗器的工作状态处于异常状态，执行步骤j，如果未处于异常状态，执行步骤k；
步骤j，运行状态诊断***对串联干式电抗器进行声光报警，然后结束；
步骤k，串联干式电抗器继续运行。
2.根据权利要求1所述的基于tanδ差值的串联干式电抗器运行状态诊断方法，其特征在于：所述的运行状态诊断***包括：电流采集模块、电压采集模块、信号处理模块、逻辑分析模块以及声光报警模块。电流采集模块和电压采集模块的输出端同时与信号处理模块的输入端相连，信号处理模块的输出端与逻辑分析模块的输入端相连，逻辑分析模块的输出端连接声光报警模块。
3.根据权利要求2所述的基于tanδ差值的串联干式电抗器运行状态诊断方法，其特征在于：所述的电流采集模块连接电力电容器出线开关柜的电流互感器的二次侧；所述的电压采集单元连接设置在电力电容器变电站母线的电压互感器的二次侧和电力电容器放电线圈二次侧。
4.根据权利要求1所述的基于tanδ差值的串联干式电抗器运行状态诊断方法，其特征在于：在所述的步骤d中，电容器的工作状态是否处于异常状态的判断依据为：电容器的电容值与额定值偏差是否大于10％，如果电容器的电容值C与额定值偏差大于10％，则电容器的工作状态处于异常状态。
5.根据权利要求1所述的基于tanδ差值的串联干式电抗器运行状态诊断方法，其特征在于：在所述的步骤i中，串联干式电抗器的工作状态是否处于异常状态的判断依据为：串联干式电抗器的tanδ值与额定值偏差是否大于10％，如果串联干式电抗器的tanδ值与额定值偏差大于10％，则串联干式电抗器处于异常状态。
6.根据权利要求1所述的基于tanδ差值的串联干式电抗器运行状态诊断方法，其特征在于：在所述的步骤c中，电力电容器电容值的计算公式为：
其中，Uc为电力电容器放电线圈二次侧电压信号，I为电力电容器的电流信号。
7.根据权利要求1所述的基于tanδ差值的串联干式电抗器运行状态诊断方法，其特征在于：在所述的步骤h中，串联干式电抗器tanδ值的计算公式为：
其中，U1为串联干式电抗器运行电压，I为电力电容器的电流信号。
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