高压直流断路器并联电容器不平衡电流监测装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种高压直流断路器并联电容器不平衡电流监测装置及方法。其特点是：包括至少一个无线电流传感录波装置，该所有无线电流传感录波装置均通过无线方式与数据采集单元连接，从而将采集到的测量点的瞬时电流数据波形无线传送至数据采集单元，该数据采集单元通过无线或有线方式与计算分析平台连接，从而由计算分析平台对前述瞬时电流数据波形进行分析处理并且在发现异常时给出提示。采用本发明专利技术的装置和方法后，可以通过采集、分析各支路电容器的电流参数，分析判断流过各支并联电容器的不平衡电流差值是否接近异常范围，可以尽早发现运行工况异常的电容器，并及时进行检修更换处理，有效提高高压直流输电装置的运行可靠性。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种高压直流断路器并联电容器不平衡电流监测装置及方法。
技术介绍
在高压直流装置运行过程中，断路器开断转换电流的能力对高压直流装置的正常运行具有决定性作用。以常规±500kV高压直流装置为例，双极直流共包含8台直流断路器，由于例行检修等原因，每年都会对各台直流断路器进行分合闸操作若干次，如果出现分合闸操作失败情况，将没有旁路断路器可以替换运行，此时对直流断路器进行检修处理，会直流导致相应直流装置的持续停止运行，造成直流输送功率的中断。因此，提高直流断路器的运行可靠性，对提高高压直流装置的能量可用率具有重要意义。由于高压直流断路器的开断电流没有自身过零点，因此开断直流电流必须强迫过零。现有直流工程中运行的高压直流断路器采用并联叠加电流法进行电流强迫过零。叠加电流法通过在直流断路器上并联电容和电感，形成电流过零的振荡回路，并采用并联避雷器进行能量吸收。高压直流断路器的并联回路电流振荡过零方式是：利用电弧电压随电流增大而下降的非线性负电阻效应，在与电弧间隙并联的电容、电感(LC)回路中产生自激振荡，使电弧电流叠加上增幅振荡电流，从而实现总电流过零时进行遮断。由于这种方式是根据断弧间隙电弧的不稳定性，利用电弧电压波动使LC回路与电弧之间存在一个充放电过程，电弧的负阻特性使得在开断装置QB断口之间产生一个幅值不断增加的高频谐波电流当自波电流幅值达到要转换的直流电流值时，产生电流过零点，电弧熄灭，实现总电流强迫过零。但是，由于是依赖于间隙电弧的不稳定性和电弧的负阻特性而产生电流过零的，要求断路器与LC回路的参数配合要具备良好的契合。且采用这种方式的断路器即使在开断过程中电流过零后电弧又重燃，也不会对随后的电流过零点的形成造成影响。为达到振荡过零目的，直流断路器并联电容器通常采用多支分组并联方式，常规高压直流断路器采用4串8并方式。在近年来发生的直流断路器故障事故中，曾多次发生电容器本体爆炸、引线烧毁、电缆头击穿等恶性事故，对电网的安全稳定运行构成了极大的威胁，并严重的影响到了直流负荷的持续输送，对人员的人身安全也构成了极大的威胁。这些事故的产生，究其原因是由于并联电容器组在断路器的投切过程产生了严重的过电压。现场运行表明，由于直流装置发生的异常故障，如直流线路过电压、阀短路、交直流碰线等，会导致直流保护动作，自动进行直流断路器的分合操作，此时直流断路器并联电容器的运行特性会发生异常，分支电容器两端会承受严重的过电压，从而对电容器设备内部产生一定程度的损耗。如果电容器由于设备自身材料缺陷或受热、受潮等异常运行工况等原因，导致电容器承受的损耗超过自身耐受水平，不能持续完成对应断路器的振荡过零过程。直流断路器并联电容器如果出现严重的内部故障，可能会出现电容器外壳鼓肚变形、渗漏油、温度过高等现象，运维人员可以及时发现并进行处理。但在本专利技术提出之前，缺乏有效的手段提前检测出运行工况趋向异常的并联电容器。如果在电容器劣化早期进行发现处理，例如利用直流装置的年度例行检修进行集中检查处理，可以有效避免由于直流断路器并联电容器工作异常导致的直流装置停运事故。
技术实现思路
本专利技术的目的之一是提供一种高压直流断路器并联电容器不平衡电流监测装置，能够对采集到的流过每支电容器的电流进行对比分析，从而及时发现出现异常不平衡电流的电容器，提前将故障电容器进行检修更换处理；本专利技术的目的之二是提供一种高压直流断路器并联电容器不平衡电流监测监测方法，能够尽早发现运行工况异常的电容器。一种高压直流断路器并联电容器不平衡电流监测装置，其特别之处在于：包括至少一个无线电流传感录波装置，该所有无线电流传感录波装置均通过无线方式与数据采集单元连接，从而将采集到的测量点的瞬时电流数据波形无线传送至数据采集单元，该数据采集单元通过无线或有线方式与计算分析平台连接，从而由计算分析平台对前述瞬时电流数据波形进行分析处理并且在发现异常时给出提示。其中无线电流传感录波装置采用带有无线通信功能的故障录波器，计算分析平台采用计算机。一种高压直流断路器并联电容器不平衡电流监测方法，其特别之处在于，包括如下步骤：(1)当换流站的测控装置接收到直流断路器分闸或合闸的操作指令以后，立即发送启动指令给权利要求1中记载的监测装置的数据采集单元；(2)当数据采集单元收到启动指令以后立即发送启动指令给所有的无线电流传感录波装置，从而使其进入运行状态；(3)当任意一个无线电流传感录波装置根据电流的突变检测到并联电容器的动作之后，将发生电流突变时刻的时间标签通过数据采集单元发送给计算分析平台；(4)当计算分析平台在收到无线电流传感录波装置发来的突变量启动的时间标签以后，会根据该时间标签从所有无线电流传感录波装置调取与该时间同步的电流波形；(5)计算分析平台根据所有无线电流传感录波装置时间同步的电流波形和并联电容器拓扑结构计算流过每一支电容器的动作电流，并且根据这些电流值计算并联电容器的电流分布不均匀系数β；该电流分布不均匀系数β具体定义为：β＝nImax/Iarr；式中Iarr为总电流峰值，Imax为通过任意支路电容的最大电流峰值，n为并联电容数；(6)计算分析平台进行判断，若任意一支并联电容器的电流分布不均匀系数β＞2.5％，则向监控后台发出报警，提示对应支路电容器的运行特性异常。经过试用证明，采用本专利技术的装置和方法后，可以通过采集、分析各支路电容器的电流参数，分析判断流过各支并联电容器的不平衡电流差值是否接近异常范围，可以尽早发现运行工况异常的电容器，并及时进行检修更换处理，从而有效提高高压直流输电装置的运行可靠性。附图说明附图1为本专利技术的电路原理示意图。具体实施方式如附图1所示，本专利技术包括三部分：无线传感录波装置，具体可以采用现有常规的带有无线通信功能的故障录波器，然后安装于直流断路器并联电容器的各支路电容器引线处，与直流断路器并联电容器所在设备区的数据采集单元进行无线通讯；数据采集单元与计算分析平台通过光纤连接，负责数据及指令的中转传输；计算分析平台的后台软件可以横向比较流过各支电容器的不平衡电流值，并判断所测量电流值是否偏离安全阈值范围的要求，从而快速准确的诊断出工作异常的电容器。本专利技术中的无线传感录波器可以安装于每个分支电容器的引线处。实施例1：本专利技术提供了一种高压直流断路器并联电容器电流监测装置，可以实时定位运行特性异常的直流断路器并联电容器。该直流断路器用于高压直流装置极运行与极隔离等运行状态之间的转换，以及用于转换直流大地/金属回路，其中直流断路器应包括：断路器本体、与本体并联的电容器组、电感振荡过零回路，以及用于释放断路器分合过程中生产能量的多支并联避雷器组。本专利技术装置中的无线传感录波装置被设置用于在直流断路器大地/金属回线转换操作时，可以自动提前激活测量装置进行各分支电容器的电流量测量，并在操作结束后设定时间内自动进入休眠状态。无线传感录波装置被激活工作时，通过卫星对时装置与直流测控装置进行对时，保证数据传输的及时性和准确性。本专利技术可以实现对高压直流断路器并联电容器的运行状态进行有效监测和分析。更具体地说，本专利技术是提供一种用于高压直流断路器并联电容器的实时故障监测装置，可以称之为高压直流断路器并联电容器在线监测装置。本专利技术的高压直流断路器并联本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高压直流断路器并联电容器不平衡电流监测装置，其特征在于：包括至少一个无线电流传感录波装置，该所有无线电流传感录波装置均通过无线方式与数据采集单元连接，从而将采集到的测量点的瞬时电流数据波形无线传送至数据采集单元，该数据采集单元通过无线或有线方式与计算分析平台连接，从而由计算分析平台对前述瞬时电流数据波形进行分析处理并且在发现异常时给出提示。

【技术特征摘要】
1.一种高压直流断路器并联电容器不平衡电流监测装置，其特征在于：包括至少一个无线电流传感录波装置，该所有无线电流传感录波装置均通过无线方式与数据采集单元连接，从而将采集到的测量点的瞬时电流数据波形无线传送至数据采集单元，该数据采集单元通过无线或有线方式与计算分析平台连接，从而由计算分析平台对前述瞬时电流数据波形进行分析处理并且在发现异常时给出提示。2.如权利要求1所述的高压直流断路器并联电容器不平衡电流监测装置，其特征在于：其中无线电流传感录波装置采用带有无线通信功能的故障录波器，计算分析平台采用计算机。3.一种高压直流断路器并联电容器不平衡电流监测方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)当换流站的测控装置接收到直流断路器分闸或合闸的操作指令以后，立即发送启动指令给权利要求1中记载的监测装置的数据采集单元；(2)当数据采集单元收到启动指令以后立即发送启动指令给所有的无线电流...

【专利技术属性】
技术研发人员：秦有苏，邹洪森，徐辉，陈瑞，宋靖宁，于晓军，黄欣，尹磊，赵欣洋，张斌，叶涛，杨晨，赵希洋，仇利辉，陈昊阳，靳武，王思，白明俊，许云龙，
申请(专利权)人：国家电网公司，国网宁夏电力公司检修公司，国网宁夏电力公司，
类型：发明
国别省市：北京;11