[发明专利]一种35kV高压并联电容器在线监测系统及方法

说明书

技术领域

本发明属于高压电力无功补偿设备在线监测领域，尤其涉及一种多参量的35kV高压并联电容器在线监测系统及方法。

背景技术

并联电容器是一种广泛应用于电力系统中的电气设备，主要用于补偿感性无功功率、改善功率因数、减少电能损耗、保障电压质量、增强系统稳定性和提高系统输送电能能力，其安全运行对整个电力系统至关重要。

在实际生产中，由于电容器工作的高场强环境，其内部介质损耗在运行过程中存在累积效应，最终会导致电容器故障的发生，因此迫切需要研制一套电容器在线监测系统。

现有高压并联电容器在线监测系统主要存在以下不足：

1.目前，高压电容器在线监测系统的研究绝大部分都集中在10kV的变电站，且往往都是以单参量作为故障诊断和预警的依据。由于不同参量可能对不同的干扰敏感，所以上述基于单参量的监测方法容易造成漏判或误判；

2.高压并联电容器所处变电站的电磁环境复杂，当前监测系统常用的电缆通信介质极易受到强电磁场干扰，不适合作为高压电容器在线监测装置的通信介质；

3.现有的谐波分析通常采用FFT对非正弦周期函数进行分解，但在实际检测中，由于对被测信号的截断以及电网频率的波动，容易造成频谱泄露效应，严重影响了谐波分析精度。

发明内容

针对上述存在的问题，本发明的目的是提供一种多参量的35kV高压并联电容器在线监测系统及方法，能够通过对多种参数的收集达到全面监测的目的，并采用光纤通信实现信号的可靠传输，最终通过嵌入的LabVIEW分析模块和显示模块将监测和分析结果简洁明了地展现在客户端。

为达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：一种35kV高压并联电容器在线监测系统，所述的35kV高压并联电容器中由6个单相高压电容器组成；其特征在于，包括数据采集模块、数据传输模块、数据分析模块、数据显示模块和电源供给模块；

所述的电源供给模块包含高压电气隔离PT、开关电源和电源调理电路，所述的高压电气隔离PT为工业级的变电站用PT，输出端接所述的开关电源输入接口；所述的开关电源输出端直接与所述的电源调理电路的输入相连，电源调理电路的输出端与所述的数据采集模块相连，为所述的数据采集模块供电；

所述的数据采集模块由48个电流互感器、12个电压互感器、48个温度传感器和6块数据采集板组成，所述的48个电流互感器分别一一套接与所述的35kV高压并联电容器的内部电容根部，所述的12个电压互感器分别一一安装在所述的35kV高压并联电容器的内部放电线圈的二次侧，所述的48个温度传感器分别一一贴合在所述的35kV高压并联电容器的外壳上，所述的数据采集板包括主控单元CPU和A/D转换电路，所述的8个电流互感器、2个电压互感器、8个温度传感器和1块数据采集板组成一组，分别用于所述的35kV高压并联电容器中的单相高压电容器的电流、电压和温度的数据采集；所述的电流互感器及电压互感器的输出信号通过电源调理电路后直接送入所述的数据采集板的A/D转换电路后送入所述的数据采集板的主控单元CPU，所述温度传感器输出信号为数字信号，直接送入所述的数据采集板的主控单元CPU；

所述的数据传输模块包括不止一个光纤收发器和一个以太网交换机，所述的数据采集板的电流、温度数据经双绞线传输给所述的其一光纤收发器后，经光纤传输给另一光纤收发器，然后经双绞线传输给所述的以太网交换机后再传输给所述的另二光纤收发器，接着经光纤传输给另三光纤收发器后，经双绞线传输给所述的数据分析模块；

所述的数据采集模块采集的数据分析模块电流、电压、温度数据经所述的数据分析模块分析后，得到的分析数据经所述的数据显示模块显示。

作为优选，所述的高压电气隔离PT为工业级的变电站用PT，其隔离等级是10kV，输入端接市电220V。

作为优选，所述的开关电源输出端输出12V电压后直接与所述的电源调理电路的输入相连。

作为优选，所述的电源调理电路的输出电压为3.3V和±5V。

作为优选，所述的48个温度传感器分别一一贴合在所述的35kV高压并联电容器的外壳离地面2/3处的位置处。

作为优选，所述的A/D转换电路通过IO口直接与所述的主控单元CPU相连接。

作为优选，所述的温度传感器采用型号为DS18B20的温度传感器，它是特制的具有磁性的贴片式数字温度传感器，具有体积小、接线方便、精确度高、测温方便等优点。

作为优选，所述的主控单元CPU采用LM3S9B90芯片，所述A/D转换电路芯片采用AD7656芯片。