电力电容器成套装置中串联电抗器匝间短路故障识别方法

摘要

电力电容器成套装置中串联电抗器匝间短路故障识别方法，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，得到变电站母线的电压信号；步骤b，得到电力电容器放电线圈的二次侧电压信号；步骤c，得到电抗器的运行电压信号；步骤d，得到电抗器电压信号的基波电压和相位；步骤e，得到电力电容器成套装置的电流信号；步骤f，得到电力电容器成套设备电流信号的基波电流和相位；步骤g~h，得到电抗器的阻抗及其变化率；步骤i，判断电抗器是否发生匝间短路故障；步骤j，进行声光报警；步骤k，继续运行。通过本电力电容器成套装置中串联电抗器匝间短路故障识别方法，能够真实反映其运行状态，测量结果可信度和可比较性更高。

说明书

技术领域

电力电容器成套装置中串联电抗器匝间短路故障识别方法，属于变电站设备在线监测技术领域。

背景技术

在电力系统感性负荷不断增加的大背景下，系统电压等级越来越高，对无功功率的需求也在不断增加。电力电容器成套装置是并联于交流电力系统中的，其输出容性无功功率、补偿感性负荷无功功率，从而达到提高系统功率因数、改善电压质量以及降低线路损耗的目的。但若直接将电力电容器投入到电网，将会引起电网高次谐波的放大和电容器合闸涌流，因此电力电容器成套装置中往往会投入一定电抗率的串联电抗器，其中，干式空心串联电抗器（以下简称电抗器）由于具有线性度好、损耗小、噪声低、机械强度高、维护方便等优点而得到广泛应用。

由于产品在设计、制造、安装过程中存在缺陷以及其一旦投运即在额定负载下运行等原因，电抗器往往会发生一系列故障，其中，绕组匝间短路故障发生概率高、危害大，其危害程度占所有故障之首。当电抗器发生匝间短路故障时，短路匝将形成闭合回路，受电磁感应作用，该闭合回路与其他正常线圈耦合后短路匝内将会产生极大的短路电流。当电抗器发生匝间短路故障而又无法得到有效监测时极易造成电抗器烧毁，甚至引发火灾事故危及整个变电站的安全运行。

电抗器的阻抗是标志电抗器性能和状态的一项重要指标，能够反映安全运行的状态和水平，对电抗器运行状态的监测尤为重要。而现有技术中，对电抗器进行测试时，需要断电测量，由于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。另外，现有的电力电容器成套装置所配备的保护并不能反应出串联电抗器的故障，因此寻找一种有效的保护方法对于串联电抗器以及电力电容器成套装置的正常运行显得意义重大。

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，提供一种在电力电容器成套装置在实际运行工况下测量，能够真实反映其运行状态，测量结果可信度和可比较性更高，而且能有发现一些低电压下不能发现设备缺陷的电力电容器成套装置中串联电抗器匝间短路故障识别方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：该电力电容器成套装置中串联电抗器匝间短路故障识别方法，其特征在于：包括参数测量单元，还包括如下步骤：

步骤a，通过参数测量单元中的电压采集单元获得电力电容器成套装置所在变电站母线电压互感器的二次侧获取电压信号；

步骤b，通过参数测量单元获得电力电容器放电线圈的二次侧电压信号；

步骤c，参数测量单元中的逻辑分析模块计算得到电抗器的运行电压信号；

步骤d，通过参数测量单元计算得到电抗器电压信号的基波电压和相位；

步骤e，通过参数测量单元中的电流采集模块得到电力电容器成套装置出线开关柜电流互感器二次侧的电流信号；

步骤f，通过参数测量单元得到电力电容器成套装置出线开关柜电流互感器二次侧电流信号的基波电流和相位；

步骤g，计算得到电抗器的阻抗；

步骤h，逻辑分析单元计算得到电抗器阻抗的变化率；

步骤i，逻辑分析单元判断电抗器是否发生匝间短路故障，如果电抗器发生匝间短路故障，执行步骤j，如果未发生匝间短路故障，执行步骤k；

步骤j，参数测量单元中的声光报警模块进行声光报警

步骤k，继续运行。

优选的，在所述的步骤i中，判断电抗器是否发生匝间短路故障的判断依据为：电抗器的阻抗的变化率是否大于10%，如果电抗器的阻抗变化率大于10%，则电抗器发生匝间短路故障。

优选的，在步骤c中，电抗器运行电压信号的计算公式为：

优选的，在步骤g中，电抗器的阻抗的计算公式为：z=U

优选的，所述的参数测量单元包括：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，所述的电压采集模块连接设置在电力电容器成套装置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；所述的电流采集单元连接电力电容器成套装置出线开关柜的电流互感器的二次侧。

与现有技术相比，本发明所具有的有益效果是：

本电力电容器成套装置中串联电抗器匝间短路故障识别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成套装置停电状态下测量，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成套装置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阻抗，测量结果可信度和可比较性更高，而且能有发现一些低电压下不能发现的设备缺陷。若阻抗超过规程规定值，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成套装置的事故发生。

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，实现对电抗器阻抗的实时监测，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为电力电容器成套装置中串联电抗器匝间短路故障识别方法流程图。

图2为电力电容器成套装置中串联电抗器匝间短路故障识别方法参数测量单元原理方框图。

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。

步骤1001，开始；

开始进行电力电容器成套装置中串联电抗器匝间短路故障识别方法；

步骤1002，测量得到变电站母线的电压信号；

在本电力电容器成套装置中串联电抗器匝间短路故障识别方法中，设置有对电力电容器成套装置的运行参数进行测量和处理的参数测量单元。如图2所示，参数测量单元包括：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成套装置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，电流采集单元连接电力电容器成套装置出线开关柜的电流互感器的二次侧，分别用于采集变电站母线电压互感器二次侧的电压信号、电力电容器放电线圈二次侧电压信号和电力电容器成套装置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。

在本步骤中，通过电压采集单元获得电力电容器成套装置所在变电站母线电压互感器的二次侧获取电压信号

步骤1003，得到电力电容器放电线圈的二次侧电压信号；

通过参数测量单元获得电力电容器放电线圈的二次侧电压信号

步骤1004，计算得到电抗器的运行电压信号；

逻辑分析模块根据公式：

步骤1005，得到电抗器电压信号的基波电压和相位；

通过参数测量单元计算得到电抗器电压信号的基波电压U

步骤1006，得到电力电容器成套装置的电流信号

通过电流采集模块得到电力电容器成套装置出线开关柜电流互感器二次侧的电流信号

步骤1007，得到电力电容器成套设备电流信号的基波电流和相位；

通过参数测量单元得到电力电容器成套装置出线开关柜电流互感器二次侧电流信号的基波电流I和相位φ

步骤1008，计算得到电抗器的阻抗；

逻辑分析单元根据公式：z=U

步骤1009，得到电抗器阻抗的变化率；

逻辑分析单元根据步骤1008中得到的电抗器的阻抗，与电抗器阻抗的额定值进行比较，计算得到电抗器阻抗的变化率。

步骤1010，判断电抗器是否发生匝间短路故障；

逻辑分析单元判断电抗器是否发生匝间短路故障，其判断依据为：电抗器的阻抗的变化率是否大于10%，如果电抗器的阻抗变化率大于10%，则判断为电抗器发生匝间短路故障，执行步骤1011，如果未发生匝间短路故障，执行步骤1012。

步骤1011，进行声光报警；

逻辑分析单元驱动声光报警模块进行声光报警。

步骤1012，继续运行；

电抗器处于正常工作状态，逻辑分析单元不执行其他操作，电力电容器成套装置继续运行。

工作过程及工作原理如下：

在利用一种电力电容器成套装置中串联电抗器匝间短路故障识别方法对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成套装置所在变电站母线电压互感器的二次侧获取电压信号

逻辑分析模块首先计算得到电抗器的电压相位和电流相位，然后计算得到电抗器的阻抗。逻辑分析模块根据电抗器的额定阻抗进一步计算得到电抗器阻抗的变化率，并根据电抗器阻抗的变化率判断电抗器是否发生匝间短路故障，如果电抗器的阻抗变化率大于10%，则判断为电抗器发生匝间短路故障，此时逻辑分析单元驱动声光报警模块进行声光报警。当电抗器未发生匝间短路故障，则表示电抗器匝间绝缘良好，逻辑分析单元不执行其他操作，电力电容器成套装置继续运行。

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。