CN105353792B - 一种具有电容器温度检测及保护功能的无功补偿装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种具有电容器温度检测及保护功能的无功补偿装置，包括核心控制单元、电力参数采集单元、温度检测单元、输出报警及温度控制单元，温度检测单元实时检测电容器顶部外壳的温度参数，并输入核心控制单元进行处理，核心控制单元根据电容器的外壳温度与内部温度的对应关系，等效出电容器内部温度，从而判断出电容器内部温度是否超出预定值；当某一电容器温度超出预定值时，核心控制单元发出控制信号，切断该电容器，输出报警及温度控制单元触发进行声光报警、对电容器进行降温，同时投入运行另一备用电容器，这样，由于电容器采用了温度检测及保护功能，有效地提高电容器的寿命，保障了电力系统的安全。
Description
技术领域
本发明涉及高压电力系统的无功补偿技术，特别是一种为电容器提供高温保护的无功补偿装置。
背景技术
随着电网改造的逐步深入，电力配网技术的高速发展，无功补偿装置被大规模采用。无功补偿装置中采用的电力电容器，其固体介质击穿场强受电容器内部温度影响很大，因此需要对其温度进行监测。但由于电容器内部元件是密封于钢板箱内部，运行中测量电容器内部温度较难实现，也不切实际。而内部温度过高易造成电容器寿命降低，甚至出现热击穿而导致损坏；同时，电容器内部如果温度过高，绝缘介质会分解大量气体、电容器外壳膨胀，严重时甚至会产生爆炸。传统的技术目前对此没有较好的解决办法。
根据研究，电容器寿命与温度表现为“八度原则”，即常规电容器正常原型最高温度为70℃，电容器内部最高点温度每升高8℃，电容器寿命会缩短一半；申请人通过实验表明，室温条件下，高压电容在1.2倍额定容量运行时，外壳最高温度比环境温度高8-10℃时，电容器内部温度达到70-90℃。因此，对现有技术改进的思路是：可根据无功补偿装置中电容器的外壳温度与内部温度的关系，来等效出电容器内部温度，实现对高压电力系统中的电容器进行监测与保护。
发明内容
本发明的目的是针对上述已有技术的不足之处，提供一种具有电容器温度检测及保护功能的无功补偿装置，根据电容器外壳温度参数等效出电容器内部温度，完成对电容器内部温度的探测，可有效提高电容器的寿命，提高电力系统的安全性，具有合理性、可行性。
本发明的目的是通过如下技术方案实现的：一种具有电容器温度检测及保护功能的无功补偿装置，包括有核心控制单元、电力参数采集单元、温度检测单元、输出报警及温度控制单元，其特征在于：核心控制单元的输入端分别与电力参数采集单元和温度检测单元相连，其中，电力参数采集单元通过传感器接入电力系统，温度检测单元通过RS485总线与核心控制单元相连，核心控制单元的输出端接输出报警及温度控制单元；电力参数采集单元采集系统电力参数，通过AD转换后接入核心控制单元，温度检测单元实时检测电容器顶部外壳的温度参数，并输入核心控制单元进行处理，核心控制单元根据电容器的外壳温度与内部温度的对应关系，等效出电容器内部温度，从而判断出电容器内部温度是否超出预定值；当某一电容器温度超出预定值时，核心控制单元发出控制信号，切断该电容器，输出报警及温度控制单元触发进行声光报警、对电容器进行降温，同时投入运行另一备用电容器。
进一步地，所述核心控制单元由数据处理模块和电容投切模块组成；电容投切模块通过内部总线与数据处理模块相连；数据处理模块根据电力参数采集单元实时发送的数据，计算电力系统无功参数，当功率因数达不到规定数值时，电容投切模块启动，投入相应的电容器；当系统出现过补时，电容投切模块切断相应的电容器，以保持功率因数在规定数值内，同时数据处理模块通过RS485总线与温度检测单元相连，处理来自温度检测单元的温度信号，实时检测电容器外壳温度及环境温度。
所述电力参数采集单元由传感器和AD转换电路组成，传感器信号采集端与电力系统中电压互感器二次侧相连，另一端通过AD转换电路与核心控制单元中的数据处理模块相连。
所述温度检测单元由多组红外温度探测器和温度转发/接受模块组成，一部分红外温度探测器的测温端对准电容器顶部外壳，用于采集电容器外壳温度；另一部分红外温度探测器位于远离电容器的高压柜内，用于测量柜内环境温度；红外温度探测器另一端通过无线传输与温度转发/接受模块连接；温度转发/接受模块通过RS485总线与核心控制单元连接，核心控制单元根据电容器外壳与内部温度之间的对应关系，等效出电容器内部温度。
所述输出报警及温度控制单元由报警指示灯、驱动电路、降温装置组成，驱动电路一端与核心控制单元相连，另一端通过屏蔽线与降温装置相连。
研究表明，电容器寿命与温度表现为“八度原则”，即常规电容器正常原型最高温度为70℃，电容器内部最高点温度每升高8℃，电容器寿命会缩短一半。在室温条件下，高压电容在1.2倍额定容量运行时，外壳最高温度比环境温度高 8-10℃时，电容器内部温度达到70-90℃。根据这一实验数据，可以确立电容器的外壳温度与内部温度的对应关系。
本发明的有益效果：
本发明利用电容器的外壳温度与内部温度的对应关系，通过探测电容器外壳的温度来等效确定电容器内部温度，这样就可以很准确及时的测量出电容器运行时的内部温度。当内部温度过高时，及时切断温度过高的电容器，同时投入备用电容器；对温度过高的电容器提供了及时的保护，提高了高压电容器的运行寿命，降低了整个无功补偿装置的使用成本。
附图说明
图1为本发明的连接结构示意图。
附图说明：1、核心控制单元；2、电力参数采集单元；3、温度检测单元4、输出报警及温度控制单元；5、数据处理模块；6、电容投切模块；7、红外温度探测器；8、温度转发/接受模块。
具体实施方式
参见图1，本实施例的一种具有电容器温度检测及保护功能的无功补偿装置包括：核心控制单元1、电力参数采集单元2、温度检测单元3、输出报警及温度控制单元4、数据处理模块5、电容投切模块6、红外温度探测器7、温度转发/接受模块8。
核心控制单元1由数据处理模块5和电容投切模块6及外围电路组成，数据处理模块5主要由Arm7系列芯片及外围电路组成；电容投切模块6由可控硅及复合开关组成，其一端与核心处理模块5直接连接，另一端通过导线与多组高压电容器相接，可对电容器实现接入电力系统或与电力系统切断连接的操作。
电力参数采集单元2由高精度电压/电流传感器和AD转换电路组成，高精度传感器的信号采集端与电力系统中电压互感器二次侧相连，另一端通过AD转换电路与所述核心控制单元1中的数据处理模块5相连。
温度检测单元3由红外温度探测器7和温度转发/接受模块8组成。红外温度探测器7分为多组，一部分位于电容器外壳顶部，用来测量电容器外壳温度，另一组安装在远离电容器的高压室内，用来测量柜内环境温度，其红外温度探测器7另一端与温度转发/接受模块8相连；温度转发/接受模块8通过RS 485总线与核心控制单元1相连。
输出报警及温度控制单元4由报警指示灯、驱动电路及降温装置组成；
当功率因数低于规定值时，电力参数采集单元2实时采集系统电力参数信号，通过AD转换电路转换后传输给数据处理模块5，计算出所需投入的电容器组数，电容投切模块6发出指令，投入相应组数的电容器；当电容器以超饱和状态长时间运行，内部温度升高，温度检测单元3进行实时监测，红外温度探测器7多组同时监测柜内环境温度和电容器外壳温度，将温度信号通过无线传输发送到温度转发/接受模块8，温度转发/接受模块8通过RS485总线将温度数据传输给核心控制单元1；当检测到电容器外壳附近温度高于柜内环境温度8℃，且柜内环境温度大于15℃时，电容投切模块6发出指令，切除温度过高的电容器组，同时投入另一备用电容器运行；输出报警及温度控制单元4发出电容器高温报警，降温装置投入工作。当温度过高的电容器外壳温度降低到设定区间时，降温装置停止工作，警报解除。
应当理解的是，本专利的应用不限于上述的举例，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，所有这些改进和变换都应属于本专利所附权利要求的保护范围，这里不再赘述。
Claims (4)
1.一种具有电容器温度检测及保护功能的无功补偿装置，包括有核心控制单元、电力参数采集单元、温度检测单元、输出报警及温度控制单元，其特征在于：核心控制单元的输入端分别与电力参数采集单元和温度检测单元相连，其中，电力参数采集单元通过传感器接入电力系统，温度检测单元通过RS485总线与核心控制单元相连，核心控制单元的输出端接输出报警及温度控制单元；电力参数采集单元采集系统电力参数，通过AD转换后接入核心控制单元，温度检测单元实时检测电容器顶部外壳的温度参数，并输入核心控制单元进行处理，核心控制单元根据电容器的外壳温度与内部温度的对应关系，等效出电容器内部温度，从而判断出电容器内部温度是否超出预定值；当某一电容器温度超出预定值时，核心控制单元发出控制信号，切断该电容器，输出报警及温度控制单元触发进行声光报警、对电容器进行降温，同时投入运行另一备用电容器，所述温度检测单元由多组红外温度探测器和温度转发/接受模块组成，一部分红外温度探测器的测温端对准电容器顶部外壳，用于采集电容器外壳温度；另一部分红外温度探测器位于远离电容器的高压柜内，用于测量柜内环境温度；红外温度探测器另一端通过无线传输与温度转发/接受模块连接；温度转发/接受模块通过RS485总线与核心控制单元连接，核心控制单元根据电容器外壳温度与内部温度之间的对应关系，等效出电容器内部温度，在室温条件下，高压电容在1.2倍额定容量运行时，外壳最高温度比环境温度高8-10℃时，电容器内部温度达到70-90℃，根据这一实验数据，确立电容器的外壳温度与内部温度的对应关系。
2.根据权利要求1所述的无功补偿装置，其特征是，所述核心控制单元由数据处理模块和电容投切模块组成；电容投切模块通过内部总线与数据处理模块相连；数据处理模块根据电力参数采集单元实时发送的数据，计算电力系统无功参数，当功率因数达不到规定数值时，电容投切模块启动，投入相应的电容器；当系统出现过补时，电容投切模块切断相应的电容器，以保持功率因数在规定数值内，同时数据处理模块通过RS485总线与温度检测单元相连，处理来自温度检测单元的温度信号，实时检测电容器的外壳温度及环境温度。
3.根据权利要求1或2所述的无功补偿装置，其特征是，所述电力参数采集单元由传感器和AD转换电路组成，传感器信号采集端与电力系统中电压互感器二次侧相连，另一端通过AD转换电路与核心控制单元中的数据处理模块相连。
4.根据权利要求1或2所述的无功补偿装置，其特征是，所述输出报警及温度控制单元由报警指示灯、驱动电路、降温装置组成，驱动电路一端与核心控制单元相连，另一端通过屏蔽线与降温装置相连。
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