【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及电力系统监测技术，特别是涉及一种高频谐波工况下高压并联电容器的状态监测方法及装置。
技术介绍
1、高压并联电容器作为电力系统中重要的无功功率补偿设备，广泛应用于电力传输和配电网络中，以提高系统的功率因数、降低线路损耗、改善电压质量。随着电力需求的不断增长和电力设备的日益复杂，电力系统对高压并联电容器的运行性能和可靠性提出了更高的要求。然而，电容器在长期运行过程中，受到电气、热、机械等多种因素的影响，可能会出现老化、故障等问题，进而影响整个电力系统的安全和稳定。
2、目前，国内外对高压并联电容器的研究主要集中在其设计、制造及运行特性等方面。传统的监测方法多依赖于定期的人工检查和简单的电气参数测量，这种方式不仅效率低下，而且难以实时反映电容器的运行状态，无法及时发现潜在的故障隐患。随着智能电网和物联网技术的发展，基于实时监测和数据分析的智能监测技术逐渐成为研究的热点。
3、近年来，许多研究者开始探索基于传感器技术的电容器状态监测方法。这些方法通常通过安装电流传感器和电压传感器，实时采集电容器的电气参数，并结合环境因素进行综合分析。然而，现有的监测系统往往存在数据传输不稳定、抗干扰能力不足、监测精度不高等问题，难以满足高压并联电容器在复杂电力环境中的应用需求。
4、此外，随着高频谐波的普遍存在，传统的监测方法在高频环境下的有效性受到限制，导致监测结果的不准确。因此，开发一种高效、稳定的高压并联电容器状态监测系统，能够在高频谐波和工频环境下准确测量电气参数，并结合非电气参数进行综合评估，
5、综上所述，针对高压并联电容器的状态监测技术亟需创新，以提高电力系统的运行安全性和可靠性。本专利技术旨在通过引入先进的传感器技术、无线通信技术和智能数据分析方法，构建一套高效的监测系统，实现对高压并联电容器的实时监测、故障诊断和状态评估，从而为电力系统的安全运行提供有力保障。
技术实现思路
1、为解决现有技术中存在的不足，本专利技术的目的在于，提供高频谐波工况下高压并联电容器的状态监测方法，该方法能够有效应对高频谐波环境下的监测挑战，通过实时获取电容器的电气参数，提升电容器监测的准确性和可靠性。
2、本专利技术解决其问题所采用的技术方案：
3、本专利技术第一方面，涉及一种高频谐波工况下高压并联电容器的状态监测方法，包括以下步骤：步骤1：采用高频及工频的电流传感器和电压传感器，所述电流传感器和电压传感器具有高灵敏度和宽频带特性，用于在高频谐波条件下测量电流和电压信号；步骤2：通过所述电流传感器和电压传感器采集高压并联电容器的电气参量，包括电流幅值、相位、频率及电压幅值；步骤3：采用无线信号同步技术，将所述电气参量的监测数据实时传输至数据处理终端；步骤4：对所述监测数据进行实时分析，结合电气参量建立高压并联电容器运行状态的评价简化模型，以判断电容器的健康状态和故障预警。
4、优选的，所述步骤4中，高压并联电容器运行状态的评价简化模型包括等效串联电阻和理想电容器。
5、优选的，所述步骤4中，等效串联电阻和理想电容器取值都是时间的函数，电容器两端电压表示为：
6、
7、其中，uc(t)是电容器电压瞬时值，uc0是理想电容器电压瞬时值，uesr是等效串联电阻电压瞬时值，vc0是理想电容器电压初始值，c是理想电容器电容值，ic(t)是电流瞬时值，resr是等效串联电阻电阻值；
8、根据模块化多电平换流器mmc的操作特性，将电容器两端电压改写为：
9、
10、其中，uci(t)为第i个子模块的电容电压，si为子模块的接入状态，电容接入取值为1，电容退出取值为0，vci0为第i个子模块的初始电容电压，iarm_u为桥臂电流；
11、式中iarm_u可表示为：
12、
13、其中，ism为交流电流振幅，θi为交流电流的初始相位，i2ω为二次循环振幅，θi2ω为二次循环初始相位。
14、优选的，所述步骤4中，高压并联电容器的等效采用离散化的思想，t1到t2取步长为0.01秒的时间间隔，t1到t2之间的电压差表示为：
15、
16、δuci＝uci(t2)-uci(t1)
17、
18、ier＝(iarm_u(t2)-iarm_u(t1))·si
19、其中，iec和ier为等效电流系数，uci(t2)为t2时刻第i个子模块的电容电压，uci(t1)为t1时刻第i个子模块的电容电压，iarm_u(t2)为t2时刻桥臂电流，iarm_u(t1)为t1时刻桥臂电流；
20、进行离散化计算：
21、
22、其中xk＝t1+kh(k＝0,1,2,3,4)。
23、优选的，所述步骤4中，等效电阻和电容值仅与电容器两端的电容电压和流经电容的电流大小有关，其中电容电压和流经电容的电流分别通过电流传感器和电压传感器采集得到，构造二元一阶方程来求解等效电阻和电容值：
24、
25、其中iec1、ier1为第1个子模块的等效电流系数，iec2、ier2为第2个子模块的等效电流系数，δuc1为第1个子模块的电容电压差，δuc2为第2个子模块的电容电压差。
26、优选的，所述步骤4中，评价简化模型根据电容量偏差，给出电容器故障预警：
27、对于内熔丝电容器，334kvar以上容量的电容器，当电容量减少超过1％-3％时，系统报警并退出运行；334kvar容量的电容器，当电容量减少超过5％时，系统报警并退出运行；200kvar及以下容量的电容器，当电容量减少超过10％时，系统报警并退出运行。
28、优选的，所述无线信号同步技术采用zigbee、wi-fi或蓝牙等无线通信协议。
29、本专利技术第二方面，涉及一种高频谐波工况下高压并联电容器装置，包括电流传感器和电压传感器、信号调理与数据采集模块、无线传输模块和数据处理终端；
30、电流传感器和电压传感器，用于在高频及工频范围内测量电流和电压；
31、信号调理与数据采集模块，用于对所述电流传感器和电压传感器采集的信号进行处理和转换；
32、无线传输模块，用于将处理后的数据通过无线网络传输至数据处理终端；
33、数据处理终端，包括数据分析软件和用户界面，用于实时显示电容器的运行状态和生成健康状态报告。
34、本专利技术第三方面，涉及一种终端，包括处理器及存储介质；所述存储介质用于存储指令；所述处理器用于根据所述指令进行操作以执行本专利技术第一方面中方法的步骤。
35、本专利技术第四方面，涉及计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现本专利技术第一方面中方法的步骤。
36、本专利技术相比于现有技术具有的有益效果是：本专利技术采用高频及工频电流传感器和电压传感器实时采集电容器本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种高频谐波工况下高压并联电容器的状态监测方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的状态监测方法，其特征在于，所述步骤4中，高压并联电容器的等效采用离散化的思想，运行状态的评价简化模型包括等效串联电阻和理想电容器。
3.根据权利要求1或2所述的状态监测方法，其特征在于，所述步骤4中，等效串联电阻和理想电容器取值都是时间的函数，电容器两端电压表示为：
4.根据权利要求3所述的状态监测方法，其特征在于，所述步骤4中，高压并联电容器的等效采用离散化的思想，t1到t2取步长为0.01秒的时间间隔，时间t1到t2之间的电压差表示为：
5.根据权利要求4所述的状态监测方法，其特征在于，所述步骤4中，等效电阻和电容值仅与电容器两端的电容电压和流经电容的电流大小有关，其中电容电压和流经电容的电流分别通过电流传感器和电压传感器采集得到，构造二元一阶方程来求解等效电阻和电容值：
6.根据权利要求5所述的状态监测方法，其特征在于，所述步骤4中，评价简化模型根据电容量偏差，给出电容器故障预警：
7.根据权利要求1
8.一种基于权利要求1-7任一项权利要求所述状态监测方法的高频谐波工况下高压并联电容器装置，包括电流传感器和电压传感器、信号调理与数据采集模块、无线传输模块和数据处理终端；其特征在于，
9.一种终端，包括处理器及存储介质；其特征在于，
10.计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，该程序被处理器执行时实现权利要求1-7任一项所述方法的步骤。
...【技术特征摘要】
1.一种高频谐波工况下高压并联电容器的状态监测方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的状态监测方法，其特征在于，所述步骤4中，高压并联电容器的等效采用离散化的思想，运行状态的评价简化模型包括等效串联电阻和理想电容器。
3.根据权利要求1或2所述的状态监测方法，其特征在于，所述步骤4中，等效串联电阻和理想电容器取值都是时间的函数，电容器两端电压表示为：
4.根据权利要求3所述的状态监测方法，其特征在于，所述步骤4中，高压并联电容器的等效采用离散化的思想，t1到t2取步长为0.01秒的时间间隔，时间t1到t2之间的电压差表示为：
5.根据权利要求4所述的状态监测方法，其特征在于，所述步骤4中，等效电阻和电容值仅与电容器两端的电容电压和流经电容的电流大小有关，其中电容电压和流经...
【专利技术属性】
技术研发人员：张建军，孙红华，李耐心，于勇，王剑，潘卓，陈仲，杨静宇，王新彤，闫玉鑫，黄彬，邵永明，李欢，韩丹，刘长亮，陈永刚，杨坤，李蕊，刘京涛，宋波，张升，牛冠清，
申请(专利权)人：国网冀北电力有限公司唐山供电公司，
类型：发明
国别省市：
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