[发明专利]基于无线方式的变电站电容在线监测方法及其装置

说明书

技术领域

本发明属于电力设备在线监测技术领域，具体涉及一种基于无线方式的变电站电容在线监测方法及其装置。

背景技术

并联电容器广泛应用于电力系统的无功功率补偿，一般安装在变电站内采用集中补偿，某500KV变电站的电容器组结构如图1所示。随着电网规模的日益扩大和负荷需求的不断增加，系统对其电压及无功的调节越来越频繁，并联电容器组的安全运行对于整个电力系统的稳定、正常供电起着非常重要的作用。当框架式电容器组中的某只电容器损坏导致整组电容跳闸时，其他电容可能会因受冲击而损坏，严重者会发生电容器组群爆故障，从而扩大了事故的范围及影响。

由于电力设备故障造成的直接损失是巨大的，而由供电中断造成的间接损失更是无法估量。传统的对电力设备检修是通过预防性试验即定期维修来完成的，但预防性试验是离线进行的，即在停电状态下进行的试验，通常有周期长、电压低的特点，且停电后设备状态(如试验电压、温度等)和运行中状态不一致，试验结果不能十分真实地反映设备的故障状况。而状态检修能够及时反映电力设备的运行状态，从而及时发现缺陷，提高整个系统供电的可靠性，因而成为电力系统设备维修发展的趋势。

实现设备状态检修的前提条件是电力设备绝缘在线监测与故障诊断技术的研发应用。对于电力补偿电容器组的在线监测，主要是对其电容量和介质损耗参数的监测。电容绝缘不良会引起电容器电容值发生明显变化，电容量是电容器故障预警的直接参数；监测介质损耗同样可灵敏地发现电容器绝缘的整体劣化。尽管随着电力设备在线监测技术的快速发展，可应用于电容性电力设备的在线监测系统开始得到研发和应用，并已成为预防性试验方法的有益补充，但文献检索表明，专门针对变电站电力补偿电容器组在线监测的研发尚处于空白阶段。

公告日2005年12月21日，公告号为CN 1232831C的中国发明专利(专利号200410026133.2)公开了一种“电容性电力设备介质损耗在线监测方法及装置”，主要步骤有：(1)采集接地线上设备泄漏电流信号，经过信号电缆传输到位于监控室的第一信号调理器进行处理后，送入数据采集卡第一通道进行采集；(2)采集变电站电压互感器低压输出获取参考电压信号，经过信号电缆传输到位于监控室的第二信号调理器进行处理后，送入数据采集卡第二通道进行采集；采集时通过第二通道信号触发第一通道，以保证两个通道同时采集；(3)计算机将数据采集卡采集到的两路信号进行频谱分析求出它们的角差及角差正切值(介质损耗)；(4)计算机内设置数据库，对监测数据进行数据管理和查询，通过Web服务器实现远程监测。该发明通过采集电容性电力设备的系统电压和接地泄漏电流，先将其转换为数字信号，再利用频谱分析(傅里叶变换)求取设备介质损耗。该发明实现了电容性电力设备介质损耗的在线监测、对采集信号的数字化处理以及利用计算机实现数据的管理和历史数据分析、查询。该方法存在主要问题：(1)方案设计采取有线方式：即所有信号均通过信号电缆传输。在实际当中，变电站内的同一条母线上通常安装有一台电压互感器(PT)和若干台的电容性设备，因此为了能够对所有电容性设备的绝缘参数进行在线监测，需铺设众多信号电缆将该PT的二次侧电压信号分别引到各个电容性设备的采集装置内进行相应的处理后，再将采集卡输出分别通过多条线缆引入计算分析用的计算机，这样做会带来很多的弊端。首先，对于110KV及以上电压等级的变电站来说，由于不同设备之间的距离是比较远的，作为计算用的基准电压信号在变电站复杂电磁环境下的远距离传输中很容易发生畸变，从而影响测量精度，造成故障的误判。其次，长距离敷设电缆也会增大产生电缆接地故障的概率，影响系统的安全可靠运行。再者，变电站电容性设备众多，需敷设大量电缆，现场施工量大。此外，若变电站一次设备主接线发生变化，都会产生传输信号电缆敷设或拆除问题；(2)对于变电站无功补偿电容器组来说，被测电容始终处于高压带电状态，基于绝缘安全考虑，也不允许把PT二次侧电压信号用有线方式接到处于高压状态的电容电流采集单元上，因而该技术方案并不适用于变电站补偿电容器组的在线监测。