[发明专利]一种电力电容器的介质损耗在线测量装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种电力设备在线监测的技术领域，特别涉及一种应用于交流电力系统中的高压电力电容器的介质损耗的在线监测装置。 

背景技术

随着社会经济的发展，社会用电量迅速增长，电力系统的规模和输送容量也迅速增长，电力电容器广泛应用于交流电力系统的无功功率补偿或直流输电的滤波环节，电力电容器的安全可靠运行可有力支撑电力系统的电压稳定和保证电压质量。由于电力电容器组用于大容量的无功功率补偿场合，其在运行中容易受到过电压、过电流、温度、谐波等主要损坏因素影响，造成电容器的介质损耗异常增大，使得单个电容器很容易损坏，从而导致整组电容器组停运，甚至有可能引发严重的电力设备事故和人身安全。而电力电容器的实际运行介质损耗，可以通过在线监测装置来进行监测计算，从而有效判断电容器的介质绝缘情况，及时对电容器的损坏故障预测并发出报警信息。因此，加强对电容器组的在线运行监测，预防电容器组事故并提高电容器组可靠性，对提高电力系统的可靠性和保证电能质量具有重大意义。 

目前广泛应用于交流电力系统或直流输电的滤波环节的电力电容器为全膜电容器，其额定电压绝大多数为6.3～12kV，工作频率为50Hz，其内部介质由聚丙烯薄膜及浸渍剂构成。由于现在电力电容器的介质损耗较原先的膜纸结构电容器大幅降低，介质损耗角正切值tanδ达到0.02％以下，其功率损耗角约为0.011°角，电流相量超前电压相量的相位角89.989°角，非常接近理想电容器，因此，按电容器的功率损耗定义计算，要准确测量相对于90°角来说很小的电角度，如果按目前采用的仅依靠电容器上的电压、电流信号进行测量和运算，测量误差大，很难保证测量结果的测量准确度。所以，提出一种高精度在线测量电力电容器的介质损耗的装置已成为提高电力系统运行可靠性的迫切要求。

发明内容

本发明的目的在于提供一种高精度的三相电力电容器组的介质损耗在线监测装置，可实现在线监测各个电容器的实际运行介质损耗，并有效判断电容器的介质绝缘情况，及时对电容器的损坏故障预测并发出报警信息。 

为达上述目的，本发明采用如下的技术方案：一种电力电容器的介质损耗在线测量装置，通过电缆信号线相互连接，包括： 

用于获取电力电容器电压信号的电压互感器，所述电压互感器的一次侧设置在电力电容器的两端，二次侧与数据采集卡相连接； 

用于获取电力电容器电流信号的电流互感器，所述电流互感器安装于每台电力电容器的其中一个套管与电容器连接处，二次侧与数据采集卡相连接； 

用于测量电力电容器环境温度的热电偶，所述热电偶位于任意两台电力电容器之间的间隔内，其另一端与多通道数据选择器相连接；所述热电偶位于任意两相电力电容器之间的间隔内为优选方案； 

用于测量电力电容器的外壳稳态温度的贴片热电偶，所述贴片热电偶贴于电力电容器本体上，其另一端与多通道数据选择器相连接；所述贴片热电偶贴于电力电容器本体三分二高度处为优选方案，此处测到的电容器的外壳稳态温度的精确度最高； 

用于对温度信号进行多路选择处理的多通道数据选择器； 

用于对电力电容器电压、电流信号和经过多路选择处理之后的温度信号进行采集的数据采集卡； 

用于实现对数据采集卡采集到的数据进行处理、报警和实时监测的计算机； 

用于显示计算机处理结果的显示器； 

其中，热电偶、贴片热电偶另一端与多通道数据选择器和数据采集卡依次连接，电压互感器和电流互感器也分别与数据采集卡连接，数据采集卡与计算机和显示器依次连接。 

为了更好地实现本发明，所述电压互感器是指0.5级以上的电压互感器，各电压互感器在工频下的相角误差偏差性≤2％。 

所述电压互感器具有A、B、C三组，分别对应电力电容器组A、B、C三相的电压。 

所述电流互感器是指高精度、带间隙坡膜合金磁芯的电流互感器，其输出信号为模拟电信号或模拟光信号。 

所述多通道数据选择器是指28路多通道数据选择器。 

所述数据采集卡是指最高实时采样速率为40MS/s、模拟带宽为10MHz、A/D转换分辨率为12位、输入电压为-15～+15V的具有32路模拟输入端的模拟数据转换信号采集卡。 

所述计算机是指工控计算机。 

所述计算机带有人机交互接口。 

本发明电力电容器的介质损耗在线测量装置的测量原理是这样的：