电容器开关故障运行的判断工具研发探讨

马琳

摘要：变电站并联电容器是保证电压和力率的重要设备之一，然而电容器频繁投切会造成机械故障等问题，不易及时发现，给日常工作带来了一定的难度。找出解决方法，探讨整改方案，及时发现电容器开关故障运行，是文章解决的重要问题。

关键词：变电站；并联电容器；开关故障运行；力率 文献标识码：A

中图分类号：TM85 文章编号：1009-2374（2015）29-0026-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.29.013

随着经济的不断发展，工业生产不断扩大，人民的生活水平不断提高，用电负荷再创新高，对电压质量要求越来越高。变电站并联电容器是保证电压和力率的重要设备之一。电容器为电网提供无功功率，减少线路传输电能时的能量损耗，能够改善电能质量。然而电容器频繁投切会造成机械故障等问题，发生此类故障时，监控员不易及时发现，给日常工作带来了一定的难度。找出解决方法，探讨整改方案，及时发现电容器开关故障运行，是目前急需解决的一个问题。

经调查，电容器使用时间较长，设备老化，由于天气等原因，会导致零件生锈或松动等问题；电容器频繁投切，会导致机械故障等问题；电容器非全相运行，则会出现遥测遥信不对应或信号缺失等情况，影响监控对电容器的监视和判断；现场装置采样板出现异常情况，导致电容器遥测遥信不对应。若要保证电容器正常运行，及时发现电容器的异常，需要花费大量的时间和精力来查看电容器运行情况。

要缩短查看电容器的时间，需要研发电容器开关故障运行的判断工具，由此工具来辅助分析，可以有效减少查看电容器的时间。在AVC系统内，针对监视窗口大小、告警界面形式、数据展示方式等具体问题，初步确定了以下两种方案：

经过评估，确定了采用异常状态告警及封锁窗口，对发生故障的电容器进行直观的显示，有效减少了查看电容器的时间，提高了工作效率。

针对电容器开关操作频繁，开关机构故障运行的几率增加，在无功优化控制系统增加电流异常闭锁功能。系统电容器开关采集三相电流值。当电容器开关合位时，三相电流值均大于20A为正常，任一相小于20A时为异常，电容器进行封锁并发出异常信息提醒监控员。反之，电容器开关分位时，电容器开关三相电流值均小于20A为正常，任一相大于20A时为异常，电容器进行封锁并发出异常信息提醒监控员。采样板故障、通道异常、电容器非全相运行等，通过AVC系统发出异常封锁状态，监控员只需通过参看告警窗口就可及时发现电容器开关故障运行。

该方案及时发现电容器开关故障运行，有效提高了查看电容器的效率，减少了监控员的工作量，此方案可行。结合技术要求和参数，严格按照对策表的安排，小组成员进行AVC系统等方面的学习，掌握了相关知识，最终完成了电容器开关故障运行判断工具的设计。

1 系统功能设计

建立电网模型：将常州辖区所有变电站的无功优化控制进行整合，实现地县一体化全网无功电压优化运行。

实时数据采集：市区电网和县级电网的所有相关实时数据统一采集到地区电网EMS系统，AVC作为内嵌模块，直接读取EMS系统数据库获取数据，并完成集中决策。

控制策略执行：AVC系统利用EMS系统的遥控与遥调功能直接闭环控制辖区内相关设备。

告警封锁功能：AVC系统采集电容器的遥测遥信数据，根据判据进行判断，如有异常及时进行告警封锁。

2 控制策略执行

当某系统电压越上限时，通过判断力率是否正常，来进行下一步无功功率是否平衡的判断，再综合上级电压对系统进行调节操作。

图1 电压越上限判断流程图 图2 电压越下限判断流程图

当某系统电压越下限时，通过判断力率是否正常，来进行下一步无功功率是否平衡的判断，再综合上级电压对系统进行调节操作。

当某系统功率因数越上限时，通过判断母线电压是否正常来进行下一步无功功率是否平衡的判断，综合进行调节操作。

图3 功率因数越上限判断流程图 图4 功率因数越下限判断流程图

当某系统功率因数越下限时，通过判断母线电压是否正常来进行下一步无功功率是否平衡的判断，综合进行调节操作。

3 设备状态及判据

整个AVC系统的命令发送方式有两种，即自动控制和建议控制。

自动控制：由AVC直接根据无功电压优化的原则来对主变分接头和电容器进行控制。

建议控制：由AVC根据无功电压优化的原则以语音和信息框的形式来提示监控操作人员进行操作，自己不进行操作。

AVC系统根据相关判据，对设备进行告警及封锁。

判据：系统电容器开关采集三相电流值。当电容器开关合位时，三相电流值均大于20A为正常，任一相小于20A时为异常，电容器进行封锁并发出异常信息提醒监控员。反之，电容器开关分位时，电容器开关三相电流值均小于20A为正常，任一相大于20A时为异常，电容器进行封锁并发出异常信息提醒监控员。

系统中每个设备的状态都有四种：解锁、封锁、异常封锁、临时闭锁。

解锁：对设备而言，如果要对它进行自动控制，该设备必须处于解锁状态。

封锁：如果想禁止对某个设备的自动控制可以封锁它，通过手工设定。

异常封锁：当AVC侦测到非自己发出命令而造成的设备动作的话，就会导致异常封锁。

临时闭锁：为了保证某个设备的两次动作间隔，某个设备发生动作后会把它临时闭锁，一定的时间之后再将它自动解锁。

4 告警封锁窗口

左上角窗口：当AVC监测到非自己发命令而造成的设备动作或者电容器有异常变位情况时，告警及封锁信号会进入该窗口。

左下角窗口：当电容器发生故障或者进行检修时，监控员人工手动封锁该电容器，封锁信息及原因进入该窗口。

右上角窗口：AVC系统检测到有功、无功等数据异常时，告警信号进入该窗口。

右下角窗口：当主变档位异常或者主变分接头操作次数达到限值时，告警信号进入该窗口。

通过AVC系统告警及封锁窗口，可以及时查看电容器故障运行状态。一旦发现有异常运行的电容器，可以到一次接线画面进行具体判断。

在研发判断工具之前，监控员每日每班次查看电容器的时间花费较长，约为83min，不利于高效监控工作。研发了电容器开关故障运行的判断工具，并积极投入应用后，监控员每日每班次查看电容器的时间大大减少，经调查统计约为7min，大大提高了监控员的工作效率。电容器开关故障运行判断工具的研发，使得电网功能逐步扩展，保障了电力系统安全稳定运行。AVC系统作为电力电网重要的辅助系统和技术平台，从开始研发到生产运营的全过程，都对促进社会经济效益提高产生了巨大的作用。通过提高电容器故障运行的监视效率，保障电气设备安全，提高电网运行的可靠性，增加企业经济效益，提升居民的生活质量，为建设和谐社会做出了一份贡献。

现代社会用电设备的数字化对电能质量越来越敏感，电能质量问题可以导致生产线的停产，对社会经济发展带来重大损失。AVC系统通过全网的传感器组件反馈的信息，将迅速识别电能质量问题，并准确地解决电能质量问题。AVC系统通过提高电能在电网中的运行和使用效率，集成先进的信息、自动化、运行控制和调度技术，能够对电力系统进行准确预测和优化调度，有效提高电网的安全稳定运行。

（责任编辑：周 琼）