[发明专利]用于监控电容器组的系统、方法和设备

说明书

技术领域

本发明大体涉及配电系统和电网监控系统。更具体地，本发明涉及用于监控一个或多个电容器组的系统、方法和设备。

背景

传统电力网络为了商业、住宅、工业目的而提供电力。例如，在一般配电系统中，例如电能由供电商或电力公司生成，并通过配电网络配送给消费者。配电网络常常是将供电商连接到消费者的配电电线（更通常地称为“输电线路”）的网络。一般布置在互换机和/或分隔间中的另外的设备例如母线、开关（例如，断路器或隔离开关）、电力变压器和仪表互感器被自动化用于控制、保护、测量、监控变电站。

通常，来自电力公司的电从主站通过配电电缆馈送到若干本地变电站。在本地变电站，配电变压器将供电从配电电缆上的相对高的电压转换成较低电压，以该较低电压，供电然后被供应给最终消费者。电力通过分布式电网从本地变电站提供给工业用户，分布式电网将电力供应到各种负载。这类负载可包括例如各种动力机械、照明设备、HVAC系统等。

当大的电抗负载重复地连接到配电线路或者从配电线路断开时，一些配电网例如多相交流电（AC）网络经受较重的负担。电力循环中的这些变化可导致低系统效率和高能量损耗。例如，当大的电感负载连接到配电线路时，可在线路中产生过度的滞后无功电流，能量损耗可出现。

一般来说，AC电力系统的功率因数是在电路中使用的实际（或“有功”）功率与电路所使用的表观功率之比。通常用瓦特（W）或千瓦（kW）表示的实际功率是电路在特定时间内执行工作的能力，而通常用伏安（VA）或千伏安（kVA）表示的表观功率是电路的电流与电压的乘积。增加系统的功率因数常常是合乎需要的。

例如，通过接通或者切断电容器组（或电容器机架）可以实现功率因数校正（PFC）。电容器组通常由很多分立的级(step)组成，这些级可在工作和不工作之间切换。每一级由多个单独的电容器组成，这些电容器并联（或串联，取决于系统）接线，并合在一起为该级提供总电容。用于控制将电容器组接入到配电线路上或从配电线路断开的一种传统的设备是功率因数控制器。控制器设备可以在任何给定时间根据需要切换电容器组的连接以校正所探测到的负载的功率因数。根据多个可测量参数例如无功电流、电压、时间、温度等，传统的功率因数控制器将电容器组接入到电力线路上或从电力线路断开。

电力电容器自然容易有可改变其电力特性（例如电容、等效电阻等）的老化效应，这又可降低其效力。例如，根据所使用的材料、设计类型和制造细节，如果一些电容器的电力特性以比从正常老化预期的速率快的速率改变，则这些电容器可能易于有不同类型的故障。在一些情况下，例如通过超压、过热温度和/或过流所激活的自我保护机制将电容器从电路移除，可以减轻这些故障。其它情况在自我保护机制未能被激活的场合可导致故障。

如今，部分地由于与监控电容器组中的单独级的状况相关的费用，电容器组装置有非常有限的或者没有可用的监控和诊断是很常见的。作为这个有限的监控和诊断的结果，难以通过定期维护工作而在操作问题出现之前检测到操作问题来减轻操作顾虑并最小化服务中断。

发明内容

根据本公开的一个方面，提供一种用于监控具有多个级的至少一个电容器组的方法。该方法包括：接收指示在相应的电力线路上的电压或电流或者电压与电流的测量结果，电力线路通过相应的接触器操作地耦合到所述电容器组的多个级；接收指示接触器的相应状态的状态信息；给测量结果和接触器状态信息加时间戳；存储带时间戳的测量结果以及带时间戳的接触器状态信息中的相应接触器状态信息；对于至少一些已存储的带时间戳的测量结果和接触器状态，确定指示至少与该电容器组中的多个级中的至少一个相关的测量结果或从至少与该电容器组中的多个级中的至少一个相关的测量结果得到的参数的变化率；比较确定的变化率与基准变化率以产生偏差；确定偏差是否满足标准；以及响应于偏差满足标准，指示所述偏差满足标准。

在一个可选方面，所述比较包括确定所述基准变化率与所述确定的变化率之间的差值，其中如果所述差值超过了预定阈值，则所述偏差满足标准。在该实例中，所述指示包括响应于所述差值超过所述预定阈值而显示相关的级具有潜在问题的指示。

在另一个可选方面，该方法还包括确定所述电容器组中的每个级的置信水平，以及指示每个所述级的所述置信水平。所述置信水平指示每个级的潜在问题的置信度。