本發(fā)明涉及電力輸電技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種串補(bǔ)電容器元件故障監(jiān)測(cè)方法及裝置。

背景技術(shù)：

目前，在電力系統(tǒng)中，串補(bǔ)電容器元件的應(yīng)用較多，例如通過在高壓輸電線中連接串補(bǔ)裝置，可以對(duì)線路的阻抗進(jìn)行補(bǔ)償，進(jìn)而可以提高線路的輸電能力。一般每個(gè)串補(bǔ)裝置由連接成h形電橋的四個(gè)電容器組組成。

一般情況下，串聯(lián)電容器組容量較大，500kv的串補(bǔ)裝置中的電容器組容量可達(dá)500mvar以上，因此電容器單元串并聯(lián)數(shù)量多，對(duì)控制保護(hù)要求較高。目前對(duì)于串補(bǔ)電容器的保護(hù)主要采用h橋不平衡保護(hù)，運(yùn)行過程中監(jiān)測(cè)不平衡電流有效值，達(dá)到保護(hù)定值時(shí)跳閘，跳閘動(dòng)作保護(hù)定值一般設(shè)定在元件擊穿5-6個(gè)時(shí)，當(dāng)元件擊穿數(shù)量未達(dá)到保護(hù)定值時(shí)，無(wú)法發(fā)現(xiàn)電容器內(nèi)部故障。而電容器的損壞過程往往是內(nèi)部元件接連擊穿，故障不斷擴(kuò)大，最終導(dǎo)致電容器鼓肚或爆炸的嚴(yán)重事故，目前的保護(hù)方法無(wú)法連續(xù)監(jiān)測(cè)電容器的運(yùn)行狀態(tài)。同時(shí)，在傳統(tǒng)的不平衡電流保護(hù)方式下，當(dāng)兩個(gè)相鄰橋臂連續(xù)發(fā)生元件故障時(shí)，兩個(gè)橋臂的變化電流相互抵消，保護(hù)可能失效。當(dāng)前，如何對(duì)串補(bǔ)電容器元件進(jìn)行有效的故障監(jiān)測(cè)成為了一個(gè)亟待解決的問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的實(shí)施例提供一種串補(bǔ)電容器元件故障監(jiān)測(cè)方法及裝置，以解決現(xiàn)有技術(shù)中缺少對(duì)串補(bǔ)電容器元件進(jìn)行有效的故障監(jiān)測(cè)的問題。

為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

一種串補(bǔ)電容器元件故障監(jiān)測(cè)方法，應(yīng)用于一種由連接成h形電橋的4個(gè)電容器組組成的串補(bǔ)裝置，其中所述4個(gè)電容器組中的第一電容器組和第三電容器組串聯(lián)形成一個(gè)支路，第二電容器組和第四電容器組串聯(lián)形成另一個(gè)支路；

所述方法包括：

獲取串補(bǔ)裝置在初始狀態(tài)下的h形電橋總電流、h形電橋兩個(gè)支路電流以及h形電橋兩個(gè)支路之間的不平衡電流，并確定不平衡電流和h形電橋總電流的初始相位關(guān)系；

監(jiān)測(cè)所述不平衡電流，在所述不平衡電流滿足預(yù)先設(shè)置的故障條件時(shí)，確定電容器組存在元件故障；

根據(jù)不平衡電流和h形電橋總電流的初始相位關(guān)系，以及不平衡電流的變化，對(duì)串補(bǔ)裝置進(jìn)行相位判斷，確定疑似存在元件故障的兩個(gè)電容器組；

根據(jù)h形電橋兩個(gè)支路電流的差值變化，對(duì)串補(bǔ)裝置進(jìn)行支路電流差判斷，從疑似存在元件故障的兩個(gè)電容器組中確定存在元件故障的一個(gè)電容器組。

進(jìn)一步的，所述的串補(bǔ)電容器元件故障監(jiān)測(cè)方法，還包括：

記錄發(fā)生故障后的串補(bǔ)裝置的不平衡電流和h形電橋總電流的相位，以及h形電橋總電流、h形電橋兩個(gè)支路電流以及h形電橋兩個(gè)支路之間的不平衡電流。

具體的，在h形電橋兩個(gè)支路或兩個(gè)支路的任一條支路上設(shè)置有支路電流互感器；

所述獲取串補(bǔ)裝置在初始狀態(tài)下的h形電橋總電流、h形電橋兩個(gè)支路電流以及h形電橋兩個(gè)支路之間的不平衡電流，并確定不平衡電流和h形電橋總電流的初始相位關(guān)系，包括：

通過設(shè)置于串補(bǔ)裝置中的總電流互感器獲取h形電橋總電流；

通過所述支路電流互感器確定h形電橋兩個(gè)支路電流；

通過設(shè)置于串補(bǔ)裝置中的不平衡電流互感器獲取所述不平衡電流；

確定所述不平衡電流和h形電橋總電流的相位差，并根據(jù)所述相位差確定不平衡電流和h形電橋總電流的初始相位關(guān)系；

或者，以本次監(jiān)測(cè)的上一次記錄的發(fā)生故障后的串補(bǔ)裝置的不平衡電流和h形電橋總電流的相位，以及h形電橋總電流、h形電橋兩個(gè)支路電流以及h形電橋兩個(gè)支路之間的不平衡電流，作為本次監(jiān)測(cè)的初始狀態(tài)；根據(jù)上一次記錄的發(fā)生故障后的串補(bǔ)裝置的不平衡電流和h形電橋總電流的相位確定不平衡電流和h形電橋總電流的初始相位關(guān)系。

具體的，監(jiān)測(cè)所述不平衡電流，在所述不平衡電流滿足預(yù)先設(shè)置的故障條件時(shí)，確定電容器組存在元件故障，包括：

監(jiān)測(cè)所述不平衡電流，確定所述不平衡電流相對(duì)于h形電橋總電流的第一標(biāo)幺值；

在所述第一標(biāo)幺值的變化量大于等于電容器元件擊穿時(shí)的變化值時(shí)，確定電容器組存在元件擊穿故障。

具體的，根據(jù)不平衡電流和h形電橋總電流的初始相位關(guān)系，以及不平衡電流的變化，對(duì)串補(bǔ)裝置進(jìn)行相位判斷，確定疑似存在元件故障的兩個(gè)電容器組，包括：

若不平衡電流和h形電橋總電流的初始相位關(guān)系為反相，且所述第一標(biāo)幺值增大，則確定存在元件故障的電容器組為第一電容器組或第四電容器組；

若不平衡電流和h形電橋總電流的初始相位關(guān)系為反相，且所述第一標(biāo)幺值減小或不平衡電流和h形電橋總電流的相位關(guān)系變?yōu)橥?，則確定存在元件故障的電容器組為第二電容器組或第三電容器組；

若不平衡電流和h形電橋總電流的初始相位關(guān)系為同相，且所述第一標(biāo)幺值增大，則確定存在元件故障的電容器組為第二電容器組或第三電容器組；

若不平衡電流和h形電橋總電流的初始相位關(guān)系為同相，且所述第一標(biāo)幺值減小或不平衡電流和h形電橋總電流的相位關(guān)系變?yōu)榉聪?，則確定存在元件故障的電容器組為第一電容器組或第四電容器組。

具體的，根據(jù)h形電橋兩個(gè)支路電流的差值變化，對(duì)串補(bǔ)裝置進(jìn)行支路電流差判斷，從疑似存在元件故障的兩個(gè)電容器組中確定存在元件故障的一個(gè)電容器組，包括：

確定h形電橋兩個(gè)支路電流的差值相對(duì)于h形電橋總電流的第二標(biāo)幺值；

若不平衡電流和h形電橋總電流的初始相位關(guān)系為反相，所述第一標(biāo)幺值增大，且所述第二標(biāo)幺值減小，則確定存在元件故障的電容器組為第一電容器組；

若不平衡電流和h形電橋總電流的初始相位關(guān)系為反相，所述第一標(biāo)幺值減小或不平衡電流和h形電橋總電流的相位關(guān)系變?yōu)橥?，且所述第二?biāo)幺值增大，則確定存在元件故障的電容器組為第二電容器組；

若不平衡電流和h形電橋總電流的初始相位關(guān)系為同相，所述第一標(biāo)幺值增大，且所述第二標(biāo)幺值減小，則確定存在元件故障的電容器組為第三電容器組；

若不平衡電流和h形電橋總電流的初始相位關(guān)系為同相，所述第一標(biāo)幺值減小或不平衡電流和h形電橋總電流的相位關(guān)系變?yōu)榉聪啵宜龅诙?biāo)幺值增大，則確定存在元件故障的電容器組為第四電容器組。

一種串補(bǔ)電容器元件故障監(jiān)測(cè)裝置，應(yīng)用于一種由連接成h形電橋的4個(gè)電容器組組成的串補(bǔ)裝置，其中所述4個(gè)電容器組中的第一電容器組和第三電容器組串聯(lián)形成一個(gè)支路，第二電容器組和第四電容器組串聯(lián)形成另一個(gè)支路；

所述串補(bǔ)電容器元件故障監(jiān)測(cè)裝置包括：

數(shù)據(jù)獲取單元，用于獲取串補(bǔ)裝置在初始狀態(tài)下的h形電橋總電流、h形電橋兩個(gè)支路電流以及h形電橋兩個(gè)支路之間的不平衡電流，并確定不平衡電流和h形電橋總電流的初始相位關(guān)系；

監(jiān)測(cè)單元，用于監(jiān)測(cè)所述不平衡電流，在所述不平衡電流滿足預(yù)先設(shè)置的故障條件時(shí)，確定電容器組存在元件故障；

相位判斷單元，用于根據(jù)不平衡電流和h形電橋總電流的初始相位關(guān)系，以及不平衡電流的變化，對(duì)串補(bǔ)裝置進(jìn)行相位判斷，確定疑似存在元件故障的兩個(gè)電容器組；

支路電流差判斷單元，用于根據(jù)h形電橋兩個(gè)支路電流的差值變化，對(duì)串補(bǔ)裝置進(jìn)行支路電流差判斷，從疑似存在元件故障的兩個(gè)電容器組中確定存在元件故障的一個(gè)電容器組。

進(jìn)一步的，所述串補(bǔ)電容器元件故障監(jiān)測(cè)裝置，還包括：

數(shù)據(jù)記錄單元，用于記錄發(fā)生故障后的串補(bǔ)裝置的不平衡電流和h形電橋總電流的相位，以及h形電橋總電流、h形電橋兩個(gè)支路電流以及h形電橋兩個(gè)支路之間的不平衡電流。

具體的，在h形電橋兩個(gè)支路或兩個(gè)支路的任一條支路上設(shè)置有支路電流互感器；

所述數(shù)據(jù)獲取單元，具體用于：通過設(shè)置于串補(bǔ)裝置中的總電流互感器獲取h形電橋總電流；通過所述支路電流互感器確定h形電橋兩個(gè)支路電流；通過設(shè)置于串補(bǔ)裝置中的不平衡電流互感器獲取所述不平衡電流；確定所述不平衡電流和h形電橋總電流的相位差，并根據(jù)所述相位差確定不平衡電流和h形電橋總電流的初始相位關(guān)系；

或者，以本次監(jiān)測(cè)的上一次記錄的發(fā)生故障后的串補(bǔ)裝置的不平衡電流和h形電橋總電流的相位，以及h形電橋總電流、h形電橋兩個(gè)支路電流以及h形電橋兩個(gè)支路之間的不平衡電流，作為本次監(jiān)測(cè)的初始狀態(tài)；根據(jù)上一次記錄的發(fā)生故障后的串補(bǔ)裝置的不平衡電流和h形電橋總電流的相位確定不平衡電流和h形電橋總電流的初始相位關(guān)系。

另外，所述監(jiān)測(cè)單元，具體用于監(jiān)測(cè)所述不平衡電流，確定所述不平衡電流相對(duì)于h形電橋總電流的第一標(biāo)幺值；在所述第一標(biāo)幺值的變化量大于等于電容器元件擊穿時(shí)的變化值時(shí)，確定電容器組存在元件擊穿故障。

另外，所述相位判斷單元，具體用于：

在不平衡電流和h形電橋總電流的初始相位關(guān)系為反相，且所述第一標(biāo)幺值增大時(shí)，確定存在元件故障的電容器組為第一電容器組或第四電容器組；

在不平衡電流和h形電橋總電流的初始相位關(guān)系為反相，且所述第一標(biāo)幺值減小或不平衡電流和h形電橋總電流的相位關(guān)系變?yōu)橥鄷r(shí)，確定存在元件故障的電容器組為第二電容器組或第三電容器組；

在不平衡電流和h形電橋總電流的初始相位關(guān)系為同相，且所述第一標(biāo)幺值增大時(shí)，確定存在元件故障的電容器組為第二電容器組或第三電容器組；

在不平衡電流和h形電橋總電流的初始相位關(guān)系為同相，且所述第一標(biāo)幺值減小或不平衡電流和h形電橋總電流的相位關(guān)系變?yōu)榉聪鄷r(shí)，確定存在元件故障的電容器組為第一電容器組或第四電容器組。

此外，所述支路電流差判斷單元，具體用于：

確定h形電橋兩個(gè)支路電流的差值相對(duì)于h形電橋總電流的第二標(biāo)幺值；

在不平衡電流和h形電橋總電流的初始相位關(guān)系為反相，所述第一標(biāo)幺值增大，且所述第二標(biāo)幺值減小時(shí)，確定存在元件故障的電容器組為第一電容器組；

在不平衡電流和h形電橋總電流的初始相位關(guān)系為反相，所述第一標(biāo)幺值減小或不平衡電流和h形電橋總電流的相位關(guān)系變?yōu)橥啵宜龅诙?biāo)幺值增大時(shí)，確定存在元件故障的電容器組為第二電容器組；

在不平衡電流和h形電橋總電流的初始相位關(guān)系為同相，所述第一標(biāo)幺值增大，且所述第二標(biāo)幺值減小時(shí)，確定存在元件故障的電容器組為第三電容器組；

在不平衡電流和h形電橋總電流的初始相位關(guān)系為同相，所述第一標(biāo)幺值減小或不平衡電流和h形電橋總電流的相位關(guān)系變?yōu)榉聪?，且所述第二?biāo)幺值增大時(shí)，確定存在元件故障的電容器組為第四電容器組。

本發(fā)明實(shí)施例提供的一種串補(bǔ)電容器元件故障監(jiān)測(cè)方法及裝置，通過不平衡電流值的監(jiān)測(cè)、不平衡電流與h形電橋總電流相位比較以及支路電流差的比較多種監(jiān)測(cè)手段，判斷一個(gè)元件擊穿時(shí)，擊穿點(diǎn)具體發(fā)生在某一個(gè)電容器組(橋臂)內(nèi)。本發(fā)明能夠確定串補(bǔ)裝置內(nèi)部故障的電容器組的準(zhǔn)確數(shù)量并精確定位故障發(fā)生的電容器組(橋臂)，可以得到更準(zhǔn)確的故障信息，提早發(fā)現(xiàn)電容器元件故障，對(duì)于停電檢修時(shí)，可以判斷故障橋臂，減小檢修查找及配平工作量。

附圖說明

為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)性的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

圖1為由連接成h形電橋的4個(gè)電容器組組成的串補(bǔ)裝置的示意圖；

圖2為本發(fā)明實(shí)施例提供的一種串補(bǔ)電容器元件故障監(jiān)測(cè)方法的流程圖一；

圖3為本發(fā)明實(shí)施例提供的一種串補(bǔ)電容器元件故障監(jiān)測(cè)方法的流程圖二；

圖4為本發(fā)明實(shí)施例中的步驟301所采用的一種方式的流程圖；

圖5為本發(fā)明實(shí)施例提供的一種串補(bǔ)電容器元件故障監(jiān)測(cè)裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。

在本發(fā)明實(shí)施例中，串補(bǔ)電容器元件故障監(jiān)測(cè)方法所針對(duì)的是如圖1所示的，在a點(diǎn)和b點(diǎn)之間，由連接成h形電橋的4個(gè)電容器組組成的串補(bǔ)裝置10，其中所述4個(gè)電容器組中的第一電容器組101和第三電容器組103串聯(lián)形成一個(gè)支路，第二電容器組102和第四電容器組104串聯(lián)形成另一個(gè)支路；在串補(bǔ)裝置10中可以設(shè)置有用于檢測(cè)h形電橋總電流的總電流互感器105，在串補(bǔ)裝置10中還可以設(shè)置有用于檢測(cè)不平衡電流的不平衡電流互感器106(不平衡電流即在h形電橋的兩個(gè)支路之間的通路上的電流)。另外，如圖1所示，在h形電橋兩個(gè)支路或兩個(gè)支路的任一條支路上設(shè)置有支路電流互感器(此處以兩個(gè)支路均設(shè)置支路電流互感器為例——分別為第一支路電流互感器107和第二支路電流互感器108)。

如圖2所示，本發(fā)明實(shí)施例提供一種串補(bǔ)電容器元件故障監(jiān)測(cè)方法，包括：

步驟201、獲取串補(bǔ)裝置在初始狀態(tài)下的h形電橋總電流、h形電橋兩個(gè)支路電流以及h形電橋兩個(gè)支路之間的不平衡電流，并確定不平衡電流和h形電橋總電流的初始相位關(guān)系。

步驟202、監(jiān)測(cè)所述不平衡電流，在所述不平衡電流滿足預(yù)先設(shè)置的故障條件時(shí)，確定電容器組存在元件故障。

步驟203、根據(jù)不平衡電流和h形電橋總電流的初始相位關(guān)系，以及不平衡電流的變化，對(duì)串補(bǔ)裝置進(jìn)行相位判斷，確定疑似存在元件故障的兩個(gè)電容器組。

步驟204、根據(jù)h形電橋兩個(gè)支路電流的差值變化，對(duì)串補(bǔ)裝置進(jìn)行支路電流差判斷，從疑似存在元件故障的兩個(gè)電容器組中確定存在元件故障的一個(gè)電容器組。

本發(fā)明實(shí)施例提供的一種串補(bǔ)電容器元件故障監(jiān)測(cè)方法，通過不平衡電流值的監(jiān)測(cè)、不平衡電流與h形電橋總電流相位比較以及支路電流差的比較多種監(jiān)測(cè)手段，判斷一個(gè)元件擊穿時(shí)，擊穿點(diǎn)具體發(fā)生在某一個(gè)電容器組(橋臂)內(nèi)。本發(fā)明能夠確定串補(bǔ)裝置內(nèi)部故障的電容器組的準(zhǔn)確數(shù)量并精確定位故障發(fā)生的電容器組(橋臂)，可以得到更準(zhǔn)確的故障信息，提早發(fā)現(xiàn)電容器元件故障，對(duì)于停電檢修時(shí)，可以判斷故障橋臂，減小檢修查找及配平工作量。

為了使本領(lǐng)域的技術(shù)人員更好的了解本發(fā)明，下面列舉一個(gè)更為詳細(xì)的實(shí)施例，如圖3所示，本發(fā)明實(shí)施例提供一種串補(bǔ)電容器元件故障監(jiān)測(cè)方法，包括：

步驟301、獲取串補(bǔ)裝置在初始狀態(tài)下的h形電橋總電流、h形電橋兩個(gè)支路電流以及h形電橋兩個(gè)支路之間的不平衡電流，并確定不平衡電流和h形電橋總電流的初始相位關(guān)系。

此處，步驟301可以采用如下方式，如圖4所示，包括：

步驟3011、通過設(shè)置于串補(bǔ)裝置中的總電流互感器獲取h形電橋總電流。

此處的h形電橋總電流如圖1所示，以in表示。

步驟3012、通過所述支路電流互感器確定h形電橋兩個(gè)支路電流。

此處的h形電橋兩個(gè)支路電流如圖1所示，以i1和i2表示。該i1和i2可以通過第一支路電流互感器107和第二支路電流互感器108分別檢測(cè)獲得。當(dāng)然，若支路電流互感器靈敏度較高時(shí)，可以僅采用一個(gè)支路電流互感器，另一支路的電流可以通過h形電橋總電流減去支路電流互感器的檢測(cè)值來求得。

步驟3013、通過設(shè)置于串補(bǔ)裝置中的不平衡電流互感器獲取所述不平衡電流。

此處的不平衡電流如圖1所示，以iun表示。

步驟3014、確定所述不平衡電流和h形電橋總電流的相位差，并根據(jù)所述相位差確定不平衡電流和h形電橋總電流的初始相位關(guān)系。

或者，步驟301還可以采用如下方式：以本次監(jiān)測(cè)的上一次記錄的發(fā)生故障后的串補(bǔ)裝置的不平衡電流和h形電橋總電流的相位，以及h形電橋總電流、h形電橋兩個(gè)支路電流以及h形電橋兩個(gè)支路之間的不平衡電流，作為本次監(jiān)測(cè)的初始狀態(tài)；根據(jù)上一次記錄的發(fā)生故障后的串補(bǔ)裝置的不平衡電流和h形電橋總電流的相位確定不平衡電流和h形電橋總電流的初始相位關(guān)系。當(dāng)?shù)谝淮伪O(jiān)測(cè)時(shí)，即串補(bǔ)裝置剛剛投運(yùn)時(shí)，可將此時(shí)作為初始狀態(tài)，可以通過上述步驟3011至步驟3014來獲取串補(bǔ)裝置在初始狀態(tài)下的h形電橋總電流、h形電橋兩個(gè)支路電流以及h形電橋兩個(gè)支路之間的不平衡電流，并確定不平衡電流和h形電橋總電流的初始相位關(guān)系。

步驟302、監(jiān)測(cè)所述不平衡電流，確定所述不平衡電流相對(duì)于h形電橋總電流的第一標(biāo)幺值。

此處，第一標(biāo)幺值可以為不平衡電流除以h形電橋總電流所得到的值。標(biāo)幺值是無(wú)量綱的量。

步驟303、在所述第一標(biāo)幺值的變化量大于等于電容器元件擊穿時(shí)的變化值時(shí)，確定電容器組存在元件擊穿故障。

步驟304、根據(jù)不平衡電流和h形電橋總電流的初始相位關(guān)系，以及不平衡電流的變化，對(duì)串補(bǔ)裝置進(jìn)行相位判斷，確定疑似存在元件故障的兩個(gè)電容器組。

此處，在步驟304中，若不平衡電流和h形電橋總電流的初始相位關(guān)系為反相，且所述第一標(biāo)幺值增大，則確定存在元件故障的電容器組為第一電容器組或第四電容器組。

若不平衡電流和h形電橋總電流的初始相位關(guān)系為反相，且所述第一標(biāo)幺值減小或不平衡電流和h形電橋總電流的相位關(guān)系變?yōu)橥?，則確定存在元件故障的電容器組為第二電容器組或第三電容器組。

若不平衡電流和h形電橋總電流的初始相位關(guān)系為同相，且所述第一標(biāo)幺值增大，則確定存在元件故障的電容器組為第二電容器組或第三電容器組。

若不平衡電流和h形電橋總電流的初始相位關(guān)系為同相，且所述第一標(biāo)幺值減小或不平衡電流和h形電橋總電流的相位關(guān)系變?yōu)榉聪?，則確定存在元件故障的電容器組為第一電容器組或第四電容器組。

對(duì)于上述步驟304，假設(shè)故障發(fā)生在第一電容器組(c1)中某單元電容器內(nèi)的一個(gè)串聯(lián)元件段上，此時(shí)由于第一電容器組(c1)電容量減小，阻抗增大，流過該支路的電流減小，因此不平衡電流iun與h形電橋總電流in反相位，不平衡電流和總電流的關(guān)系如公式(1)所示。

其中，c1、c2、c3、c4分別表示第一電容器組、第二電容器組、第三電容器組和第四電容器組的電容量。

根據(jù)公式(1)可以判斷某兩個(gè)交叉橋臂電容量的變化情況。在初始不平衡電流的基礎(chǔ)上，比較不平衡電流標(biāo)幺值，同時(shí)比較不平衡電流和總電流的相位關(guān)系，若發(fā)生初始不平衡電流與總電流同相位且不平衡電流增大的情況，可以判斷c1或c4橋臂發(fā)生電容器元件擊穿；若初始不平衡電流與總電流同相位且不平衡電流減小甚至反相的情況，可以判斷c2或c3橋臂發(fā)生電容器元件擊穿。在初始不平衡電流與總電流反相時(shí)也可采用同樣的方法判斷哪兩個(gè)橋臂中發(fā)生了元件擊穿，如下表1所示。

表1：

步驟305、根據(jù)h形電橋兩個(gè)支路電流的差值變化，對(duì)串補(bǔ)裝置進(jìn)行支路電流差判斷，從疑似存在元件故障的兩個(gè)電容器組中確定存在元件故障的一個(gè)電容器組。

此處，步驟305可以通過如下方式實(shí)現(xiàn)：

確定h形電橋兩個(gè)支路電流的差值相對(duì)于h形電橋總電流的第二標(biāo)幺值。

此處，所述第二標(biāo)幺值為：dib＝(i1-i2)/in；

若不平衡電流和h形電橋總電流的初始相位關(guān)系為反相，所述第一標(biāo)幺值增大，且所述第二標(biāo)幺值減小，則確定存在元件故障的電容器組為第一電容器組。

若不平衡電流和h形電橋總電流的初始相位關(guān)系為反相，所述第一標(biāo)幺值減小或不平衡電流和h形電橋總電流的相位關(guān)系變?yōu)橥啵宜龅诙?biāo)幺值增大，則確定存在元件故障的電容器組為第二電容器組。

若不平衡電流和h形電橋總電流的初始相位關(guān)系為同相，所述第一標(biāo)幺值增大，且所述第二標(biāo)幺值減小，則確定存在元件故障的電容器組為第三電容器組。

若不平衡電流和h形電橋總電流的初始相位關(guān)系為同相，所述第一標(biāo)幺值減小或不平衡電流和h形電橋總電流的相位關(guān)系變?yōu)榉聪?，且所述第二?biāo)幺值增大，則確定存在元件故障的電容器組為第四電容器組。

如圖1所示，當(dāng)iun同相增加時(shí)，若故障發(fā)生在第一電容器組的橋臂，第一電容器組電容量減小，阻抗增加，在in不變的情況下，i1減小，i2增大；若故障發(fā)生在第四電容器組的橋臂，流經(jīng)第四電容器組的電流i4減小，而iun增大，則i2減小，i1增大。iun反相增大時(shí)，若故障發(fā)生在第二電容器組的橋臂，i2減小，i1增大；若故障發(fā)生在第三電容器組的橋臂，則i1減小，i2增大。綜上分析，若故障發(fā)生在左橋臂，i1減小，i2增大，若故障發(fā)生在右橋臂，i1增大，i2減小。

i1及i2的大小隨負(fù)荷電流in的變化而變化，但在無(wú)元件故障時(shí)，i1及i2相對(duì)in的標(biāo)幺值不變。即dib＝(i1-i2)/in；那么可以通過dib值的相對(duì)變化判斷左或右兩個(gè)橋臂故障。通過上述相位判斷可判斷故障發(fā)生在某兩個(gè)交叉橋臂，通過支路電流差判斷則可以判斷故障發(fā)生在左或右橋臂，因此兩者結(jié)合起來可以將故障定位在某一個(gè)橋臂上，如下表2所示。

表2：

步驟306、記錄發(fā)生故障后的串補(bǔ)裝置的不平衡電流和h形電橋總電流的相位，以及h形電橋總電流、h形電橋兩個(gè)支路電流以及h形電橋兩個(gè)支路之間的不平衡電流。

這樣，如上述步驟301所述，此處記錄的發(fā)生故障后的串補(bǔ)裝置的不平衡電流和h形電橋總電流的相位，以及h形電橋總電流、h形電橋兩個(gè)支路電流以及h形電橋兩個(gè)支路之間的不平衡電流，可以作為下一次監(jiān)測(cè)的初始狀態(tài)。

下面列舉一個(gè)上述步驟301至步驟306的具體應(yīng)用實(shí)例：

以某500kv串補(bǔ)站為例：串補(bǔ)度35％，每個(gè)平臺(tái)電容器組總?cè)萘?74.74mvar，額定電流2700a。電容器組由電容器單元組成兩個(gè)完整的并聯(lián)h橋，每個(gè)h橋橋臂由電容器單元組成，接線方式為先并后串，額定電流1350a。電容器單元額定電壓為5.913kv，容量571kvar。可以計(jì)算滿負(fù)荷下每增加一個(gè)故障元件各電流的變化值如表3所示。

表3滿負(fù)荷下每增加一個(gè)故障元件各電流變化值

對(duì)于不平衡電流互感器，滿負(fù)荷下最大一次電流不超過2a，不平衡電流變化值大于0.1a，因此可采用3a/3a，誤差等級(jí)0.2級(jí)的電流互感器。目前平臺(tái)上的不平衡電流互感器完全滿足該方法的工程需要。對(duì)于支路電流互感器，兩個(gè)支路流過的電流為675a，按1.3倍過電流考慮，支路電流互感器額定電流應(yīng)選擇1000a。由于支路電流判據(jù)是兩個(gè)電流互感器的差值的變化量，因此要保證支路電流互感器的靈敏度小于0.15a。而對(duì)于支路電流互感器的二次值，采用1000/1的電流互感器，二次電流最大值為877ma，二次電流最小變化量0.31ma；若采用1000/5的電流互感器，二次最大電流為4.39a，二次電流最小變化量1.55ma。目前的二次取樣裝置最小可檢測(cè)靈敏度為0.1ma，可采用1000/1的電流互感器。

串補(bǔ)裝置正常運(yùn)行過程中對(duì)不平衡電流和總電流進(jìn)行采樣，當(dāng)?shù)谝粯?biāo)幺值大于等于0.11％時(shí)，判斷一個(gè)元件發(fā)生故障，此時(shí)啟動(dòng)相位判斷和支路電流差判斷，通過表1的相位比較判據(jù)判斷故障發(fā)生在哪兩個(gè)交叉橋臂上，通過表2的支路電流差變化判據(jù)判斷故障發(fā)生在左或右橋臂上，進(jìn)而確定故障發(fā)生在哪一個(gè)橋臂上，同時(shí)記錄本次的各電流值，作為下一次元件故障的初始值。

本發(fā)明實(shí)施例提供的一種串補(bǔ)電容器元件故障監(jiān)測(cè)方法，通過不平衡電流值的監(jiān)測(cè)、不平衡電流與h形電橋總電流相位比較以及支路電流差的比較多種監(jiān)測(cè)手段，判斷一個(gè)元件擊穿時(shí)，擊穿點(diǎn)具體發(fā)生在某一個(gè)電容器組(橋臂)內(nèi)。本發(fā)明能夠確定串補(bǔ)裝置內(nèi)部故障的電容器組的準(zhǔn)確數(shù)量并精確定位故障發(fā)生的電容器組(橋臂)，可以得到更準(zhǔn)確的故障信息，提早發(fā)現(xiàn)電容器元件故障，對(duì)于停電檢修時(shí)，可以判斷故障橋臂，減小檢修查找及配平工作量。

對(duì)應(yīng)于上述圖2和圖3所示的方法實(shí)施例，如圖5所示，本發(fā)明實(shí)施例提供一種串補(bǔ)電容器元件故障監(jiān)測(cè)裝置，應(yīng)用于如圖1所示的一種由連接成h形電橋的4個(gè)電容器組組成的串補(bǔ)裝置。

所述串補(bǔ)電容器元件故障監(jiān)測(cè)裝置包括：

數(shù)據(jù)獲取單元41，用于獲取串補(bǔ)裝置在初始狀態(tài)下的h形電橋總電流、h形電橋兩個(gè)支路電流以及h形電橋兩個(gè)支路之間的不平衡電流，并確定不平衡電流和h形電橋總電流的初始相位關(guān)系。

監(jiān)測(cè)單元42，用于監(jiān)測(cè)所述不平衡電流，在所述不平衡電流滿足預(yù)先設(shè)置的故障條件時(shí)，確定電容器組存在元件故障。

相位判斷單元43，用于根據(jù)不平衡電流和h形電橋總電流的初始相位關(guān)系，以及不平衡電流的變化，對(duì)串補(bǔ)裝置進(jìn)行相位判斷，確定疑似存在元件故障的兩個(gè)電容器組。

支路電流差判斷單元44，用于根據(jù)h形電橋兩個(gè)支路電流的差值變化，對(duì)串補(bǔ)裝置進(jìn)行支路電流差判斷，從疑似存在元件故障的兩個(gè)電容器組中確定存在元件故障的一個(gè)電容器組。

進(jìn)一步的，如圖5所示，所述串補(bǔ)電容器元件故障監(jiān)測(cè)裝置，還包括：

數(shù)據(jù)記錄單元45，用于記錄發(fā)生故障后的串補(bǔ)裝置的不平衡電流和h形電橋總電流的相位，以及h形電橋總電流、h形電橋兩個(gè)支路電流以及h形電橋兩個(gè)支路之間的不平衡電流。

具體的，在h形電橋兩個(gè)支路或兩個(gè)支路的任一條支路上設(shè)置有支路電流互感器。

所述數(shù)據(jù)獲取單元41，具體用于：通過設(shè)置于串補(bǔ)裝置中的總電流互感器獲取h形電橋總電流；通過所述支路電流互感器確定h形電橋兩個(gè)支路電流；通過設(shè)置于串補(bǔ)裝置中的不平衡電流互感器獲取所述不平衡電流；確定所述不平衡電流和h形電橋總電流的相位差，并根據(jù)所述相位差確定不平衡電流和h形電橋總電流的初始相位關(guān)系；

或者，以本次監(jiān)測(cè)的上一次記錄的發(fā)生故障后的串補(bǔ)裝置的不平衡電流和h形電橋總電流的相位，以及h形電橋總電流、h形電橋兩個(gè)支路電流以及h形電橋兩個(gè)支路之間的不平衡電流，作為本次監(jiān)測(cè)的初始狀態(tài)；根據(jù)上一次記錄的發(fā)生故障后的串補(bǔ)裝置的不平衡電流和h形電橋總電流的相位確定不平衡電流和h形電橋總電流的初始相位關(guān)系。

另外，所述監(jiān)測(cè)單元42，具體用于監(jiān)測(cè)所述不平衡電流，確定所述不平衡電流相對(duì)于h形電橋總電流的第一標(biāo)幺值；在所述第一標(biāo)幺值的變化量大于等于電容器元件擊穿時(shí)的變化值時(shí)，確定電容器組存在元件擊穿故障。

另外，所述相位判斷單元43，具體用于：

在不平衡電流和h形電橋總電流的初始相位關(guān)系為反相，且所述第一標(biāo)幺值增大時(shí)，確定存在元件故障的電容器組為第一電容器組或第四電容器組。

在不平衡電流和h形電橋總電流的初始相位關(guān)系為反相，且所述第一標(biāo)幺值減小或不平衡電流和h形電橋總電流的相位關(guān)系變?yōu)橥鄷r(shí)，確定存在元件故障的電容器組為第二電容器組或第三電容器組。

在不平衡電流和h形電橋總電流的初始相位關(guān)系為同相，且所述第一標(biāo)幺值增大時(shí)，確定存在元件故障的電容器組為第二電容器組或第三電容器組。

在不平衡電流和h形電橋總電流的初始相位關(guān)系為同相，且所述第一標(biāo)幺值減小或不平衡電流和h形電橋總電流的相位關(guān)系變?yōu)榉聪鄷r(shí)，確定存在元件故障的電容器組為第一電容器組或第四電容器組。

此外，所述支路電流差判斷單元44，具體用于：

確定h形電橋兩個(gè)支路電流的差值相對(duì)于h形電橋總電流的第二標(biāo)幺值。

在不平衡電流和h形電橋總電流的初始相位關(guān)系為反相，所述第一標(biāo)幺值增大，且所述第二標(biāo)幺值減小時(shí)，確定存在元件故障的電容器組為第一電容器組。

在不平衡電流和h形電橋總電流的初始相位關(guān)系為反相，所述第一標(biāo)幺值減小或不平衡電流和h形電橋總電流的相位關(guān)系變?yōu)橥?，且所述第二?biāo)幺值增大時(shí)，確定存在元件故障的電容器組為第二電容器組。

在不平衡電流和h形電橋總電流的初始相位關(guān)系為同相，所述第一標(biāo)幺值增大，且所述第二標(biāo)幺值減小時(shí)，確定存在元件故障的電容器組為第三電容器組。

在不平衡電流和h形電橋總電流的初始相位關(guān)系為同相，所述第一標(biāo)幺值減小或不平衡電流和h形電橋總電流的相位關(guān)系變?yōu)榉聪?，且所述第二?biāo)幺值增大時(shí)，確定存在元件故障的電容器組為第四電容器組。

值得說明的是，本發(fā)明實(shí)施例提供的一種串補(bǔ)電容器元件故障監(jiān)測(cè)裝置的具體實(shí)現(xiàn)方式可以參見上述的方法實(shí)施例，此處不再贅述。

本發(fā)明實(shí)施例提供的一種串補(bǔ)電容器元件故障監(jiān)測(cè)裝置，通過不平衡電流值的監(jiān)測(cè)、不平衡電流與h形電橋總電流相位比較以及支路電流差的比較多種監(jiān)測(cè)手段，判斷一個(gè)元件擊穿時(shí)，擊穿點(diǎn)具體發(fā)生在某一個(gè)電容器組(橋臂)內(nèi)。本發(fā)明能夠確定串補(bǔ)裝置內(nèi)部故障的電容器組的準(zhǔn)確數(shù)量并精確定位故障發(fā)生的電容器組(橋臂)，可以得到更準(zhǔn)確的故障信息，提早發(fā)現(xiàn)電容器元件故障，對(duì)于停電檢修時(shí)，可以判斷故障橋臂，減小檢修查找及配平工作量。

本領(lǐng)域內(nèi)的技術(shù)人員應(yīng)明白，本發(fā)明的實(shí)施例可提供為方法、系統(tǒng)、或計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品。因此，本發(fā)明可采用完全硬件實(shí)施例、完全軟件實(shí)施例、或結(jié)合軟件和硬件方面的實(shí)施例的形式。而且，本發(fā)明可采用在一個(gè)或多個(gè)其中包含有計(jì)算機(jī)可用程序代碼的計(jì)算機(jī)可用存儲(chǔ)介質(zhì)(包括但不限于磁盤存儲(chǔ)器、cd-rom、光學(xué)存儲(chǔ)器等)上實(shí)施的計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品的形式。

本發(fā)明是參照根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的方法、設(shè)備(系統(tǒng))、和計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品的流程圖和/或方框圖來描述的。應(yīng)理解可由計(jì)算機(jī)程序指令實(shí)現(xiàn)流程圖和/或方框圖中的每一流程和/或方框、以及流程圖和/或方框圖中的流程和/或方框的結(jié)合?？商峁┻@些計(jì)算機(jī)程序指令到通用計(jì)算機(jī)、專用計(jì)算機(jī)、嵌入式處理機(jī)或其他可編程數(shù)據(jù)處理設(shè)備的處理器以產(chǎn)生一個(gè)機(jī)器，使得通過計(jì)算機(jī)或其他可編程數(shù)據(jù)處理設(shè)備的處理器執(zhí)行的指令產(chǎn)生用于實(shí)現(xiàn)在流程圖一個(gè)流程或多個(gè)流程和/或方框圖一個(gè)方框或多個(gè)方框中指定的功能的裝置。

這些計(jì)算機(jī)程序指令也可存儲(chǔ)在能引導(dǎo)計(jì)算機(jī)或其他可編程數(shù)據(jù)處理設(shè)備以特定方式工作的計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)器中，使得存儲(chǔ)在該計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)器中的指令產(chǎn)生包括指令裝置的制造品，該指令裝置實(shí)現(xiàn)在流程圖一個(gè)流程或多個(gè)流程和/或方框圖一個(gè)方框或多個(gè)方框中指定的功能。

這些計(jì)算機(jī)程序指令也可裝載到計(jì)算機(jī)或其他可編程數(shù)據(jù)處理設(shè)備上，使得在計(jì)算機(jī)或其他可編程設(shè)備上執(zhí)行一系列操作步驟以產(chǎn)生計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)的處理，從而在計(jì)算機(jī)或其他可編程設(shè)備上執(zhí)行的指令提供用于實(shí)現(xiàn)在流程圖一個(gè)流程或多個(gè)流程和/或方框圖一個(gè)方框或多個(gè)方框中指定的功能的步驟。

本發(fā)明中應(yīng)用了具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的原理及實(shí)施方式進(jìn)行了闡述，以上實(shí)施例的說明只是用于幫助理解本發(fā)明的方法及其核心思想；同時(shí)，對(duì)于本領(lǐng)域的一般技術(shù)人員，依據(jù)本發(fā)明的思想，在具體實(shí)施方式及應(yīng)用范圍上均會(huì)有改變之處，綜上所述，本說明書內(nèi)容不應(yīng)理解為對(duì)本發(fā)明的限制。