一种电力电容器在线监测方法以及监测系统与流程

1.本发明涉及变电检修运行优化领域，特别是涉及一种电力电容器在线监测方法以及监测系统。


背景技术：

2.电力电容器是一种在电力系统中应用十分广泛的电气元件之一，主要用于补偿电力系统感性负载的无功功率，占整个补偿装置容量的首位。其安全运行对整个电力系统的稳定和正常供电起着非常重要的作用。无功电源保证了电能质量和电网的经济安全运行，如果无功电源不足将会降低系统电压，损坏用电设备，严重的时候还会造成系统电压崩溃，从而使系统瓦解并造成大面积停电。但电力电容器在运行中损坏次数较多，不可修复，甚至发生电容器爆炸而造成严重事故，对电力系统的安全经济运行构成隐患，也威胁到了运维人员的人身安全，由于电容器内部结构复杂，不便解体修复，且出现故障比较频繁，电力电容器的损坏与电网运行、现场环境、自身质量均有密切联系。
3.当前，电力用户对供电可靠性要求越来越高，而电容器故障后需进行试验、维修，更严重的故障需要进行隔离和新设备更换，电容器退出运行后会对直接影响电能质量，因此电容器的安全运行至关重要，需要对电容器运行状态进行实时监控，所以有必要设计电容器运行在线监测装置，用于电容器故障预警，对电容器组运行状态和绝缘状态进行实时监测，提前进行检修和更换以减少事故的发生。提高电力系统运行经济性，节省电力建设投资，使电网运行达到最佳的经济效益。
4.综上所述可以看出，如何在线监测电力电容器及时发现故障以便提前检修和更换是目前有待解决的问题。


技术实现要素：

5.本发明的目的是提供一种电力电容器在线监测方法以及监测系统解决了现有技术中无法实现在线对电力电容器进行监测，减小故障的发生的问题。
6.为解决上述技术问题，本发明提供一种电力电容器在线监测方法，包括：实时采集多个电力电容器的电流信号和电压信号，得到多组电流电压信号；
7.将所述多组电流电压信号进行模数转化，得到数电多组电流电压信号；
8.基于预设电压电流标准准则将所述数电多组电流电压信号进行校准，得到多组目标电流电压信号；
9.将所述多组目标电流电压信号进行同步采集，并转化为多组傅里叶级数的正弦波；
10.将每组傅里叶级数的正弦波与预设标准的正弦波进行对比，得到误差值；
11.判断所述误差值是否在预设误差范围内；
12.若所述误差值不在预设范围内，则该组所在的电力电容器存在故障，控制该电力电容器所在电路的报警装置发出报警。
13.优选地，所述实时采集多个电力电容器的电流信号和电压信号，得到多组电流电压信号包括：
14.利用电流互感器实时采集所述电力电容器的电流信号；
15.利用电压互感器实时采集所述电力电容器的电压信号。
16.优选地，所述将所述多组电流电压信号进行模数转化，得到数电多组电流电压信号包括：
17.将所述多组电流电压信号进行隔离去干扰、放大处理，得到多组处理后电流电压信号；
18.将所述多组处理后电流电压信号通过模数转换器转化为所述数电多组电流电压信号。
19.优选地，所述将所述多组目标电流电压信号进行同步采集，并转化为多组傅里叶级数的正弦波前包括：
20.将所述多组目标电路电压信号进行滤波处理，去除干扰信号。
21.优选地，所述将所述多组目标电流电压信号进行同步采集，并转化为多组傅里叶级数的正弦波还包括：
22.将所述每组傅里叶级数的正弦波进行数据分析，得到电压的谐波信息以及总谐波畸变率；
23.根据所述电压的谐波信息以及总谐波畸变率判断所述电力电容器的绝缘损耗因素，评估所述电力电容器的损坏程度，得到所述电力电容器的评估报告。
24.优选地，所述将所述多组目标电流电压信号进行同步采集，并转化为多组傅里叶级数的正弦波前包括：
25.将所述多组目标电流电压信号进行波形整形，得到整形后的多组目标电流电压信号，等待进行同步采集。
26.本发明还提供了一种电力电容器在线监测系统，包括：
27.信号采集装置，实时采集多个电力电容器的电流信号和电压信号；
28.电流互感器，实时采集所述电力电容器的电流信号；
29.电压互感器，实时采集所述电力电容器的电压信号；
30.信号源切换模块，用于将所述信息采集装置采集的电流信号和电压信号进行滤波处理和模数转化，输出模电电流电压信号；
31.自校准模块，用于对所述信息采集装置采集的电流信号和电压信号校准为标准规格；
32.信号滤波处理模块，用于将输出的模电电流电压信号进行滤波处理，并发出信号同步采集指令；
33.信号同步采集芯片，用于根据信号采集指令同步采集多组数电电流电压信号，并将所述数电电流电压信号转化为傅里叶级数的正谐波；
34.微处理器，接收所述信号同步采集指令后发出所述信号采集指令控制所述信号同步采集芯片进行采集，判断是否发生故障，所述微处理器包括对比分析模块、判断模块和控制模块；
35.对比分析模块，用于将所述傅里叶级数的正弦波与标准电容器的正弦波进行对
比，得到误差值；
36.判断模块，用于判断所述误差值是否属于预设误差范围内，若不属于，则该电力电容器存在故障；
37.控制模块，用于锁定所述电力电容器存在故障的电路，通过无线通讯技术发出报警指令。
38.优选地，还包括：
39.报警装置，位于每组电力电容器电路中，通过无线通讯技术接收所述控制模块发出的报警指令进行报警；
40.显示器，用于显示所述微处理器的判断结果。
41.优选地，所述微处理器还包括：
42.分析模块，用于将所述傅里叶级数的正弦波进行数据分析，得到电压的谐波信息以及总谐波畸变率，评估所述电力电容器的损坏程度。
43.优选地，所述信号同步信息采集芯片包括ad7656、ad7657、eval-ad7656cb。
44.本发明所提供的一种电力电容器在线监测方法，实时采集电力电容器的电流信号和电压信号，然后将电流和电压信号进行模数转化，并对信号进行校准，得到多组目标电流电压信号，然后对多组目标电流电压信号进行同步采集，并转化为傅里叶级数的正弦波；将每组傅里叶级数的正弦波与标准的正弦波进行对比，得到误差值，判断误差值是否在预设误差范围内，不在误差范围内则发出报警。本发明对电力电容器实时在线监测，将实时采集数据处理得到的傅里叶正弦波与标准的正弦波进行对比，只要超出误差范围，就会发出报警，以便工作人员进行维修或更换。本发明无需断电检测，减少了停电对客户以及供电可靠性的不良影响，避免了断电开电时复杂的倒闸操作切换，降低了事故发生率，提高电力系统运行经济性。
附图说明
45.为了更清楚的说明本发明实施例或现有技术的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
46.图1为本发明所提供的电力电容器的在线监测方法的第一种具体实施例的流程图；
47.图2为本发明所提供的电力电容器的在线监测方法的第二种具体实施例的流程图；
48.图3为本发明实施例所提供的电压和电流采集方式的示意图；
49.图4为本发明实施例所提供的电力电容器在线监测系统结构示意图；
50.图5为本发明所提供实施例的微处理器外围电路框图。
具体实施方式
51.本发明的核心是提供一种电力电容器在线监测方法，实时采集电力电容的电流和电压，然后对电流电压进行处理，得到正弦波，与正常工作的电力电容的正弦波进行对比，
判断电力电容器是否发生故障。本发明实现了对电力电容器的实时在线监测，能够提前预测电力电容器的的故障，降低事故的发生率，便于及时维修或更换。
52.为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
53.请参考图1，图1为本发明所提供的电力电容器的在线监测方法的第一种具体实施例的流程图；具体操作步骤如下：
54.步骤s101：实时采集多个电力电容器的电流信号和电压信号，得到多组电流电压信号；
55.步骤s102：将所述多组电流电压信号进行模数转化，得到数电多组电流电压信号；
56.步骤s103：基于预设电压电流标准准则将所述数电多组电流电压信号进行校准，得到多组目标电流电压信号；
57.步骤s104：将所述多组目标电流电压信号进行同步采集，并转化为多组傅里叶级数的正弦波；
58.步骤s105：将每组傅里叶级数的正弦波与预设标准的正弦波进行对比，得到误差值；
59.步骤s106：判断所述误差值是否在预设误差范围内；
60.步骤s107：若所述误差值不在所述预设误差范围内，则该组所在的电力电容器存在故障，控制该电力电容器所在电路的报警装置发出报警。
61.在本实施例中，实时采集电力电容器的电流信号和电压信号，然后将电流和电压信号进行模数转化，并对信号进行校准，得到多组目标电流电压信号，然后对多组目标电流电压信号进行同步采集，并转化为傅里叶级数的正弦波；将每组傅里叶级数的正弦波与标准的正弦波进行对比，得到误差值，判断误差值是否在预设误差范围内，不在误差范围内则发出报警。本发明对电力电容器实时在线监测，将实时采集数据处理得到的傅里叶正弦波与标准的正弦波进行对比，只要超出误差范围，就会发出报警，以便工作人员进行维修或更换。本发明无需断电检测，减少了停电对客户以及供电可靠性的不良影响，避免了断电开电时复杂的倒闸操作切换，降低了事故发生率，提高电力系统运行经济性。
62.基于上述实施例，本实施例对电力电容器在线监测方法进行更加详细的描述，请参考图2，图2为本发明所提供的电力电容器的在线监测方法的第二种具体实施例的流程图；具体操作步骤如下：
63.步骤s201：利用电流互感器实时采集电力电容器的电力信号，利用电压互感器实时采集电力电容器的电压信号；
64.请参考图3，图3为本发明实施例所提供的电压和电流采集方式的示意图，本实施例采用电流互感器和电压互感器采集流过电力电容器的电流和电压，也可以采用其他的电压电流采集装置进行采集。
65.步骤s202：将电流信号和电压信号进行隔离去干扰处理和放大信号处理；
66.使用滤波器将采集的电流信号和电压信号进行去干扰处理，去除干扰信号，将所需的电流信号和电压信号通过放大电路进行放大，得到处理后的电流信号和电压信号。
67.步骤s203：将处理后的电流信号和电压信号进行模数转化，转化为数电电流信号和数电电压信号；
68.利用模数转换器将采集模电的电流信号和电压信号转化为数电电流信号和模电电压信号。
69.步骤s204：将数电电流和数电电压信号进行标准化，得到目标电流电压信号；
70.根据预设的标准信号源，将数电电流信号和数电电压信号进行标准化处理，得到目标电流电压信号。
71.步骤s205：将目标电流电压信号进行波形整形处理，并进行同步采集；
72.步骤s206：将同步采集的目标电流电压信号转化为傅里叶级数的正弦波，并与预设标准的正弦波进行对比；
73.步骤s207：根据对比结果判断电力电容器是否受损，若受损，则控制报警装置报警；
74.步骤s208：将傅里叶级数的正弦波进行数据分析，得到电压的谐波信息以及总谐波畸变率；
75.步骤s209：根据电压的谐波信息以及总谐波畸变率判断电力电容器的绝缘损失因素，并评估电力电容器的损失程度，输出评估报告。
76.将所述每组傅里叶级数的正弦波进行数据分析，得到电压的谐波信息以及总谐波畸变率；
77.根据所述电压的谐波信息以及总谐波畸变率判断所述电力电容器的绝缘损耗因素，评估所述电力电容器的损坏程度，得到所述电力电容器的评估报告。
78.采集故障运行的电力电容器相电压、相电流的有效值及波形数据，并把采集到的数据进行分析，得出电压的谐波信息和总谐波畸变率。而且当电容器运行状态超过电容器的使用标准时，以上数据保存起来，供以后调取及用于进一步分析。监测到的这些信息主要是反应了电力电能质量，这些数据可以用来判断电容器损坏的原因，明确事故发生的原因。为了能够做到事前的故障预警，可以利用谐波分析法监测电力电容器绝缘损耗因素，实时在线反映电容器的损坏程度，及时给出预警信息，提醒维护人员采取措施防止电容器故障的发生。
79.在本实施例中，本实施例预测器电力电容器的是否受损，对傅里叶级数的正弦波进行数据分析，得到电压的谐波信息以及总谐波畸变率，然后对电压谐波信息和总谐波畸变率进行分析，得到该电力电容器的损坏原因以及损坏程度，及时给出预警信息，提醒维护人员采取措施放置电力电容器发生故障。本发明本发明无需断电检测，减少了停电对客户以及供电可靠性的不良影响，避免了断电开电时复杂的倒闸操作切换，降低了事故发生率，提高电力系统运行经济性。
80.请参考图4，图4为本发明实施例所提供的电力电容器在线监测系统结构示意图；具体详情如下：
81.信号采集装置，实时采集多个电力电容器的电流信号和电压信号；
82.电流互感器，实时采集所述电力电容器的电流信号；
83.电压互感器，实时采集所述电力电容器的电压信号；
84.信号源切换模块，用于将所述信息采集装置采集的电流信号和电压信号进行滤波
处理和模数转化，输出模电电流电压信号；
85.自校准模块，用于对所述信息采集装置采集的电流信号和电压信号校准为标准规格；
86.信号滤波处理模块，用于将输出的模电电流电压信号进行滤波处理，并发出信号同步采集指令；
87.信号处理模块对模电电流电压信号整形，发给微处理器中断端口，提供同步采集信号，控制ad7656发送对电压电流进行采集。
88.信号同步采集芯片，用于根据信号采集指令同步采集多组数电电流电压信号，并将所述数电电流电压信号转化为傅里叶级数的正谐波；
89.本实施例中的信号同步采集芯片采用ad7656，也可以采用ad7657、eval-ad7656cb中的任意一种芯片进行同步信息采集。
90.微处理器，接收所述信号同步采集指令后发出所述信号采集指令控制所述信号同步采集芯片进行采集，并进行处理分析，判断是否发生故障，所述微处理器包括对比分析模块、判断模块和控制模块；
91.对比模块，用于将所述傅里叶级数的正弦波与标准电容器的正弦波进行对比，得到误差值；
92.判断模块，用于判断所述误差值是否属于预设误差范围内，若不属于，则该电力电容器存在故障；
93.控制模块，用于锁定所述电力电容器存在故障的电路，通过无线通讯技术发出报警指令。
94.分析模块，用于将所述傅里叶级数的正弦波进行数据分析，得到电压的谐波信息以及总谐波畸变率，评估所述电力电容器的损坏程度。
95.报警装置，位于每组电力电容器电路中，通过无线通讯技术接收所述控制模块发出的报警指令进行报警；
96.显示器，用于显示所述微处理器的判断结果。
97.请参考图5，图5为本发明所提供实施例的微处理器外围电路框图；具体结构如下：
98.1、供电电源来自站内就近电源，经过电源隔离变换模块，滤波整流，给系统各模块供电。
99.2、本地内存有sd卡接口，保存有系统日常运行的各种数据，可拔下来在计算机上用专门提供的软件进行查阅。
100.3、系统预留rs-485接口，站内短距离2.4ghz无线数据传输模块以及4g网络数据发送方式，可根据场地以及后台控制条件，选择合适的通讯方式。
101.4、后台控制系统是站内所有各独立检测单元的控制中心，可对每个独立检测单元进行编号，可精准定位到每个设备的运行情况，对有疑似故障的电容器或者检测单元发出报警信号。
102.处理器采用32位或64位的均可，在本实施例中采用的是32位处理器。
103.在本实施例中，利用信号采集装置实时采集电流和电压信号，然后所采集的信号进行隔离去干扰处理，然后在输入信号源切换模块中进行模电数电的转换，根据自校准模块中存储的标准信号源对采集信号进行校准。然后将校准后的标准信号送入滤波处理模块
中进行处理，等待信号同步信息进行同步采集，并将采集到的数电电流电压信号转化为傅里叶级数的正弦波，然后经过对比模块、判断模块和分析模块进行处理，判断电力电容器是否存在故障，以及对故障进行评估，最后发出控制指令控制报警装置进行报警，以便维修人员进行及时的维修和更换，降低了发生故障的风险，本发明能够及时发现隐患、预防供电事故，保证安全供电起到很好的作用，并且本发明还对电力电容器进行受损评估，为检修提供了数据，客户传统周期性预防检修的盲目性。
104.本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其它实施例的不同之处，各个实施例之间相同或相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。
105.专业人员还可以进一步意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。
106.结合本文中所公开的实施例描述的方法或算法的步骤可以直接用硬件、处理器执行的软件模块，或者二者的结合来实施。软件模块可以置于随机存储器(ram)、内存、只读存储器(rom)、电可编程rom、电可擦除可编程rom、寄存器、硬盘、可移动磁盘、cd-rom、或技术领域内所公知的任意其它形式的存储介质中。
107.以上对本发明所提供的一种电力电容器在线监测方法以及监测系统进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。