一種35kV電容器組在線監(jiān)測預警裝置制造方法
【專利摘要】一種35kV電容器組在線監(jiān)測預警裝置，該35kV電容器組在線監(jiān)測預警裝置包括電流就地信號采集裝置及遠程在線預警監(jiān)測終端；電流就地信號采集裝置還包括就地信號采集箱和通信箱；在該35kV電容器組在線監(jiān)測預警裝置的末端星性連接的A、B、C三相連接鋁排處安裝電流傳感器，等等。本發(fā)明對被監(jiān)測設(shè)備的監(jiān)測項目不需安排周期性停電預試，可以有效在線診斷出即將故障的電容器并預警，提醒運行部門提前制定計劃更換該即將故障的電容器，預防事故的發(fā)生，避免事故的損失。通過對歷史數(shù)據(jù)的挖掘,可以分析如何提高電容器的使用壽命。
【專利說明】-種35kV電容器組在線監(jiān)測預警裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于高壓輸電技術(shù)中的一次設(shè)備監(jiān)測保護，特別涉及一種35kV電力電容 器組各串電容器器的在線監(jiān)測預警裝置結(jié)構(gòu)【技術(shù)領(lǐng)域】。

【背景技術(shù)】
[0002] 電力電容器在電力系統(tǒng)中用途廣泛，是電力系統(tǒng)中最重要的工作元件。電力電容 器在運行中除長時間承受工作電壓外，還受到各種內(nèi)外過電壓作用而逐漸老化。運行條件 下電力電容器與輸電線路直接聯(lián)接，采用常規(guī)檢測方法對電力電容器進行檢測時，必須使 整個輸電線路停止運行才能進行，影響了生產(chǎn)。而且每年都曾因停電困難造成電力電容器 預防性漏試，這對電力電容器的安全運行也留下隱患。當電容器組中的某只電容器損壞導 致整組電容跳閘時，其他電容可能會因受沖擊而損壞，嚴重者會發(fā)生電容器組群爆故障，擴 大了事故的范圍及影響。除了設(shè)備故障損失，臨時增加的電容故障搶修干擾了運行部門的 計劃工作安排，增加了工作負擔。
[0003] 電力電容器作為電力系統(tǒng)無功補償、消除諧波的重要裝置，電容器組的正常運行 對于電力系統(tǒng)電能的質(zhì)量與效益都起著重要的作用，但由于電容器本身的設(shè)計及運行條件 各方面的原因，造成電容器的損壞率較高。電力電容運行時常見的故障如下。
[0004] (1)環(huán)境溫度：電容器周圍環(huán)境的溫度太高或者太低。如果環(huán)境溫度太高，電容 工作時所產(chǎn)生的熱就散不出去：如果環(huán)境溫度太低，電容器內(nèi)的油就可能會凍結(jié)，容易電擊 穿。
[0005] (2)工作溫度：電容器工作時，其內(nèi)部介質(zhì)的溫度應低于65°C，最高不得超過 70°C，否則會引起熱擊穿，或是引起鼓肚現(xiàn)象。
[0006] (3)工作電壓：電容器對電壓十分敏感，因為電容器的損耗與電壓平方成正比，過 電壓會使電容器發(fā)熱嚴重，電容器絕緣會加速老化，壽命縮短，甚至電擊穿。
[0007] (4)工作電流與諧波問題：當電容器安裝工作于含有磁飽和穩(wěn)壓器、大型整流器和 電弧爐等"諧波源"的電網(wǎng)上時，交流電中就會出現(xiàn)高次諧波。對于η次諧波而言，電容器 的電抗將是基波時的1/η，因此.諧波對電流的影響是很厲害的。諧波的這種電流對電容器 非常有害。極容易使電容器擊穿引起相間短路。
[0008] (5)切電容器組時，由于斷路器重燃引起的重燃過電壓造成電容器極間絕緣損傷 甚至擊穿。有的電容器組無任何過電壓保護措施，也無串聯(lián)電抗器，尤其在農(nóng)灌季節(jié)，平均 每天操作1次，就更容易導致其絕緣損傷。甚至引起爆炸。
[0009] 為實時掌握電力電容器的運行工況，需要對電容器放電電壓和支路補償電流進行 采集，通過計算分析出實際電容值，電壓電流諧波等與電容安全運行密切相關(guān)的量值等參 數(shù)進行在線監(jiān)測，在線診斷出即將故障的電容器并預警，提醒運行部門提前制定計劃更換 該即將故障的電容器，預防事故的發(fā)生，避免事故的損失。此外，提醒運行部門制定整改措 施，改善電容運行環(huán)境，延長電容使用壽命。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0010] 本發(fā)明提出一種35kV電容器組串在線監(jiān)測預警裝置。能夠?qū)崿F(xiàn)對35kV電容器組 各串電容器的電容值、介損變化、諧波電壓及諧波電流等功能的在線預警監(jiān)測功能。本發(fā)明 采用無線電流傳感器實現(xiàn)對35kV電容器組各串電容器電流的采集和傳輸，克服了高壓對 二次端子引出線放電造成短路的潛在安全隱患；本發(fā)明通過電容器組就地采集箱實現(xiàn)了對 35kV電容器組各串電容器電壓、電流的同步采集，通信箱中的光耦合隔離運算放大器，將監(jiān) 測信號轉(zhuǎn)化為光信號，通過單模光纖與站內(nèi)在線監(jiān)測屏通訊。智能在線監(jiān)測屏通過計算各 串電容器電容值偏差、有功功率偏差及諧波電壓和諧波電流，當偏差值高于設(shè)定的限值時， 發(fā)告警信號至變電站監(jiān)控后臺，實現(xiàn)對電容器組故障的預警。
[0011] 本發(fā)明采用的技術(shù)方案為，一種35kV電容器組在線監(jiān)測預警裝置，該35kV電容器 組在線監(jiān)測預警裝置包括電流就地信號采集裝置及遠程在線預警監(jiān)測終端；電流就地信號 采集裝置還包括就地信號采集箱和通信箱；在該35kV電容器組在線監(jiān)測預警裝置的末端 星性連接的A、B、C三相連接鋁排處安裝電流傳感器，該電流互感器采用卡口式，A、B、C三 相連接鋁排穿過其內(nèi)部空心處，采集的電流信號變換至二次側(cè)小電流后通過無線方式傳遞 到對應單元信號采集箱；各單元信號采集箱匯集至通信箱后，通過光纜遠程傳輸至遠程在 線預警監(jiān)測終端。
[0012] 本發(fā)明所述的電流就地信號采集裝置安裝在被監(jiān)測電容器組安全圍欄上；就地 信號采集箱包括電流、電壓采集單元、采集信號處理單元、LED指示燈、電源單元；電源單元 由交直流電源接口和開關(guān)電源模塊構(gòu)成，供電電源通過交直流電源接口與開關(guān)電源模塊連 接，開關(guān)電源模塊分別與采集信號處理單元、數(shù)據(jù)傳輸單元、LED指示燈連接；采集信號處 理單元由傳感器、電流、電壓變換器、光耦型隔離運算放大器、A/D轉(zhuǎn)換器依序連接構(gòu)成；數(shù) 據(jù)傳輸單元由以太網(wǎng)TCP/IP協(xié)議模塊作為通訊端口、模擬信號輸入接口和數(shù)字信號傳輸 接口構(gòu)成。
[0013] 本發(fā)明所述的信號采集箱電壓傳感器接口的個數(shù)為2X3 + 1共7個模擬信號采 集。
[0014] 本發(fā)明所述的信號采集箱數(shù)字信號輸出接口的個數(shù)為1個。
[0015] 本發(fā)明所述的35kV電容器組在線監(jiān)測預警裝置對時信號輸入、輸出接口的個數(shù) 為1對，采用B碼對時。
[0016] 本發(fā)明所述的35kV電容器組在線監(jiān)測預警裝置告警信號接口的個數(shù)為2對。
[0017] 本發(fā)明所述的電流傳感器為無線電流傳感器，且信號采集箱可實現(xiàn)對無線電流信 號和有線電壓信號的同步采集。
[0018] 本發(fā)明的有益效果是： 1. 通信裝置提供4個輸入接口 1個輸出接口，通過光纜通信，單臺遠程在線監(jiān)測預警 裝置可以同時完成4組電容器組的在線監(jiān)測預警，節(jié)約成本，節(jié)省安裝空間； 2. 本裝置的電源模塊提供給220V±40V交流接入方式供電，范圍廣，寬度大，便于選 取； 3. 遠程監(jiān)測預警裝置提供2路傳輸通道，可以將告警信息通過模擬通道送到變電站后 臺，也可以將其通過internet接入技術(shù)監(jiān)督部門后臺服務器，方便技術(shù)人員實時監(jiān)控和分 析并保存數(shù)據(jù)； 4. 模擬信號通道直接接入變電站公共測控單元，經(jīng)其完成數(shù)據(jù)的傳輸和處理，很大程 度上利用了變電站內(nèi)已有設(shè)備，節(jié)約資源； 5. 就地監(jiān)測信號采用光電耦型隔離，提高了裝置抗電磁干擾能力； 6. 35kV電容器組故障在線監(jiān)測預警裝置投運后，對被監(jiān)測設(shè)備的監(jiān)測項目不需安排周 期性停電預試，可以有效在線診斷出即將故障的電容器并預警，提醒運行部門提前制定計 劃更換該即將故障的電容器，預防事故的發(fā)生，避免事故的損失。通過對歷史數(shù)據(jù)的挖掘， 可以分析如何提高電容器的使用壽命。
[0019] 本發(fā)明對35kV電力電容器的電容量實際值、電壓電流諧波等參數(shù)進行在線監(jiān)測 并預警，在線監(jiān)測系統(tǒng)需實現(xiàn)以下技術(shù)指標： 1) 實現(xiàn)電流采樣精度0.5級要求； 2) 實現(xiàn)電壓采樣精度0.5級要求； 3) 實現(xiàn)硬接點報警報送到調(diào)度主站功能； 4) 實現(xiàn)遠程數(shù)據(jù)查詢及報警查詢功能； 5) 實現(xiàn)35kV電容器組各串電容量在線監(jiān)測、越限報警功能； 6) 實現(xiàn)35kV電容器組各串諧波電壓和諧波電流在線監(jiān)測、越限報警功能。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0020] 圖1是電容器組在線監(jiān)測預警裝置的技術(shù)方案結(jié)構(gòu)圖； 圖2是信號采集箱的結(jié)構(gòu)圖； 圖3是在線監(jiān)測屏的結(jié)構(gòu)圖。

【具體實施方式】
[0021] 下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明作進一步的闡述。
[0022] 電容器組在線監(jiān)測預警裝置由4個信號采集箱，1個通訊箱及1臺在線監(jiān)測屏組 成，如圖1所示。
[0023] 監(jiān)測裝置采集電容串聯(lián)組放電PT電壓及補償支路電流，通過計算分析出實際電 容值，電壓電流諧波等與電容安全運行密切相關(guān)的量值，通過隔離光纖送回站內(nèi)主控室中 的電容器在線監(jiān)測屏，監(jiān)測屏可以儲存，計算，設(shè)定，顯示所有數(shù)據(jù)，并可根據(jù)需要通過USB 口導出數(shù)據(jù)，以及根據(jù)設(shè)定閥值來完成本地告警和遠動告警。根據(jù)變電站對時要求，監(jiān)測屏 可以通過IRIG接口完成時鐘校對。
[0024] (1)信號采集箱 信號采集箱由2臺NEMU-IP-4001電信息采集單元及其外圍單元組成，結(jié)構(gòu)圖見圖2。電 信息采集單元分別采集上下兩串電容組電壓，兩個采集單元的電流輸入采用串聯(lián)方式。采 集單元使用RS485作為通訊端口，需要做好屏蔽。供電使用站內(nèi)220VAC或直流電，箱內(nèi)電 源進線加裝電涌保護器。
[0025] 信號采集箱安裝于戶外各電容室的安全圍欄上，分別采集來自各室電容放電PT 的三相電壓及電容組支路三相電流。35kV電容放電PT有兩組次級繞組，ul，u2，u3為串 聯(lián)組上端電壓次級輸出，u4，u5，u6為串聯(lián)組下端電壓次級輸出，變比為35kV/2/0. lkV。 il，i2, i3為電容組支路電流，使用35kV開啟式電流互感器安裝在電容組匯流排上。
[0026] (2)通訊箱 通訊箱前端為RS485網(wǎng)絡(luò)，采用菊花鏈結(jié)構(gòu)與4個信號采集箱通訊，每1分鐘采集一次 數(shù)據(jù)；并轉(zhuǎn)換成光信號，通過單模光纖與站內(nèi)在線監(jiān)測屏通訊。單模光纖的有效通信距離可 達到2km。使用光纖組件可將戶外高壓與站內(nèi)設(shè)備有效地隔離。通訊箱由1臺RS485轉(zhuǎn)光 纖模塊及外圍組成，安裝在安全圍欄上。
[0027] (3)在線監(jiān)測屏 電容在線監(jiān)測屏由1臺SBC6345單板機，1臺RS485轉(zhuǎn)光纖模塊，1臺NKSDI0及面板指 示燈，繼電器等組成，其結(jié)構(gòu)圖見圖3。
[0028] 光纖模塊將前端通訊箱通過光纖傳輸來的光信號轉(zhuǎn)換為RS485信號，送給單板 機。
[0029] 通過單板機的USB 口可以將電容當前狀態(tài)及歷史狀態(tài)等數(shù)值導出。
[0030] 由于其10寫驅(qū)動比較復雜，故擴展1臺PTSDI0作為輸入輸出設(shè)備。單板機通過 RS232 口與PTSDI0通訊，PTSDI0模塊的主要功能是接收來自站內(nèi)的對時操作，通過電平轉(zhuǎn) 換和解碼得到時間信息，并傳送給單板機；以及驅(qū)動繼電器及指示燈等，當裝置故障或者電 容器告警時，可以輸出繼電器接點信號到公用測控屏，并點亮相應的指示燈。
[0031] 裝置在線監(jiān)測的特點 (1)采樣精度高 采用CT型號為LDK4-35,該CT準確級為0. 2級，滿足電流采樣精度0. 5級要求； 采用電容器組放電PT二次電壓取樣值參與電容器電容量的計算，放電PT的精度為0. 5 級，滿足電壓采樣精度〇. 5級要求。
[0032] (2)可靠的信號傳輸方式 由于電測單元所監(jiān)測的參數(shù)較多、數(shù)據(jù)量大，對于通訊的速率要求很高，故傳統(tǒng)的 RS485等低傳輸率通訊方式已經(jīng)不能滿足需要。發(fā)明裝置對就地監(jiān)測終端采用以太網(wǎng)技術(shù) 傳輸數(shù)據(jù)，保證各信號參數(shù)準確、高速地傳輸。
[0033] 在線監(jiān)測預警裝置人機交互及數(shù)據(jù)管理技術(shù)特點 (1) 采用電阻式觸控屏，界面操作比傳統(tǒng)的按鍵操作更方便快捷，可以滿足更豐富的 人機交互需求； (2) 設(shè)有歷史數(shù)據(jù)庫用來保存歷史數(shù)據(jù)，可以通過本地觸控屏翻閱概況，也可以通過 USB導出詳細數(shù)據(jù)，供離線分析以及更長時間的保存歷史數(shù)據(jù)； (3) 系統(tǒng)支持數(shù)據(jù)對象的訪問控制、授權(quán)和權(quán)限的管理，來滿足高可靠性； (4) 歷史數(shù)據(jù)實現(xiàn)周期性地自動保存功能，采用循環(huán)存儲方式，即自動刪除舊數(shù)據(jù)； (5) 提供多種電參量的實時趨勢和歷史趨勢曲線； (6) 具備設(shè)置設(shè)備參數(shù)、告警定值等功能。
【權(quán)利要求】
1. 一種35kV電容器組在線監(jiān)測預警裝置，其特征在于，該35kV電容器組在線監(jiān)測預警 裝置包括電流就地信號采集裝置及遠程在線預警監(jiān)測終端；電流就地信號采集裝置還包括 就地信號采集箱和通信箱；在該35kV電容器組在線監(jiān)測預警裝置的末端星性連接的A、B、 C三相連接鋁排處安裝電流傳感器，該電流互感器采用卡口式，A、B、C三相連接鋁排穿過其 內(nèi)部空心處，采集的電流信號變換至二次側(cè)小電流后通過無線方式傳遞到對應單元信號采 集箱；各單元信號采集箱匯集至通信箱后，通過光纜遠程傳輸至遠程在線預警監(jiān)測終端。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種35kV電容器組在線監(jiān)測預警裝置，其特征在于，電流就 地信號采集裝置安裝在被監(jiān)測電容器組安全圍欄上；就地信號采集箱包括電流、電壓采集 單元、采集信號處理單元、LED指示燈、電源單元；電源單元由交直流電源接口和開關(guān)電源 模塊構(gòu)成，供電電源通過交直流電源接口與開關(guān)電源模塊連接，開關(guān)電源模塊分別與采集 信號處理單元、數(shù)據(jù)傳輸單元、LED指示燈連接；采集信號處理單元由傳感器、電流、電壓變 換器、光耦型隔離運算放大器、A/D轉(zhuǎn)換器依序連接構(gòu)成；數(shù)據(jù)傳輸單元由以太網(wǎng)TCP/IP協(xié) 議模塊作為通訊端口、模擬信號輸入接口和數(shù)字信號傳輸接口構(gòu)成。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種35kV電容器組在線監(jiān)測預警裝置，其特征在于，信號采 集箱電壓傳感器接口的個數(shù)為2X3 + 1共7個模擬信號采集。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種35kV電容器組在線監(jiān)測預警裝置，其特征在于，信號采 集箱數(shù)字信號輸出接口的個數(shù)為1個。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種35kV電容器組在線監(jiān)測預警裝置，其特征在于，該35kV 電容器組在線監(jiān)測預警裝置對時信號輸入、輸出接口的個數(shù)為1對。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種35kV電容器組在線監(jiān)測預警裝置，其特征在于，該35kV 電容器組在線監(jiān)測預警裝置告警信號接口的個數(shù)為2對。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種35kV電容器組在線監(jiān)測預警裝置，其特征在于，電流 傳感器為無線電流傳感器，且信號采集箱可實現(xiàn)對無線電流信號和有線電壓信號的同步采 集。
【文檔編號】G01R31/00GK104111392SQ201410338039
【公開日】2014年10月22日 申請日期:2014年7月16日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月16日
【發(fā)明者】覃日升, 陳晶, 李勝男, 徐志, 邢超, 郭成, 趙澤平 申請人:云南電力試驗研究院（集團）有限公司電力研究院, 云南電網(wǎng)公司技術(shù)分公司