電容器開關(guān)故障運行的判斷工具研發(fā)探討

馬琳

摘要：變電站并聯(lián)電容器是保證電壓和力率的重要設(shè)備之一，然而電容器頻繁投切會造成機械故障等問題，不易及時發(fā)現(xiàn)，給日常工作帶來了一定的難度。找出解決方法，探討整改方案，及時發(fā)現(xiàn)電容器開關(guān)故障運行，是文章解決的重要問題。

關(guān)鍵詞：變電站；并聯(lián)電容器；開關(guān)故障運行；力率 文獻標(biāo)識碼：A

中圖分類號：TM85 文章編號：1009-2374（2015）29-0026-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.29.013

隨著經(jīng)濟的不斷發(fā)展，工業(yè)生產(chǎn)不斷擴大，人民的生活水平不斷提高，用電負(fù)荷再創(chuàng)新高，對電壓質(zhì)量要求越來越高。變電站并聯(lián)電容器是保證電壓和力率的重要設(shè)備之一。電容器為電網(wǎng)提供無功功率，減少線路傳輸電能時的能量損耗，能夠改善電能質(zhì)量。然而電容器頻繁投切會造成機械故障等問題，發(fā)生此類故障時，監(jiān)控員不易及時發(fā)現(xiàn)，給日常工作帶來了一定的難度。找出解決方法，探討整改方案，及時發(fā)現(xiàn)電容器開關(guān)故障運行，是目前急需解決的一個問題。

經(jīng)調(diào)查，電容器使用時間較長，設(shè)備老化，由于天氣等原因，會導(dǎo)致零件生銹或松動等問題；電容器頻繁投切，會導(dǎo)致機械故障等問題；電容器非全相運行，則會出現(xiàn)遙測遙信不對應(yīng)或信號缺失等情況，影響監(jiān)控對電容器的監(jiān)視和判斷；現(xiàn)場裝置采樣板出現(xiàn)異常情況，導(dǎo)致電容器遙測遙信不對應(yīng)。若要保證電容器正常運行，及時發(fā)現(xiàn)電容器的異常，需要花費大量的時間和精力來查看電容器運行情況。

要縮短查看電容器的時間，需要研發(fā)電容器開關(guān)故障運行的判斷工具，由此工具來輔助分析，可以有效減少查看電容器的時間。在AVC系統(tǒng)內(nèi)，針對監(jiān)視窗口大小、告警界面形式、數(shù)據(jù)展示方式等具體問題，初步確定了以下兩種方案：

表1

序號 對策方案 優(yōu)缺點 結(jié)論

1 電容器信號直接上傳 優(yōu)點：制作簡單，易實施

缺點：信號數(shù)量較多，遇到惡劣天氣等可能有刷屏情況 不采用

2 異常狀態(tài)告警及封鎖窗口 優(yōu)點：直觀顯示發(fā)生故障的電容器情況

缺點：不易制作 采用

經(jīng)過評估，確定了采用異常狀態(tài)告警及封鎖窗口，對發(fā)生故障的電容器進行直觀的顯示，有效減少了查看電容器的時間，提高了工作效率。

針對電容器開關(guān)操作頻繁，開關(guān)機構(gòu)故障運行的幾率增加，在無功優(yōu)化控制系統(tǒng)增加電流異常閉鎖功能。系統(tǒng)電容器開關(guān)采集三相電流值。當(dāng)電容器開關(guān)合位時，三相電流值均大于20A為正常，任一相小于20A時為異常，電容器進行封鎖并發(fā)出異常信息提醒監(jiān)控員。反之，電容器開關(guān)分位時，電容器開關(guān)三相電流值均小于20A為正常，任一相大于20A時為異常，電容器進行封鎖并發(fā)出異常信息提醒監(jiān)控員。采樣板故障、通道異常、電容器非全相運行等，通過AVC系統(tǒng)發(fā)出異常封鎖狀態(tài)，監(jiān)控員只需通過參看告警窗口就可及時發(fā)現(xiàn)電容器開關(guān)故障運行。

該方案及時發(fā)現(xiàn)電容器開關(guān)故障運行，有效提高了查看電容器的效率，減少了監(jiān)控員的工作量，此方案可行。結(jié)合技術(shù)要求和參數(shù)，嚴(yán)格按照對策表的安排，小組成員進行AVC系統(tǒng)等方面的學(xué)習(xí)，掌握了相關(guān)知識，最終完成了電容器開關(guān)故障運行判斷工具的設(shè)計。

1 系統(tǒng)功能設(shè)計

建立電網(wǎng)模型：將常州轄區(qū)所有變電站的無功優(yōu)化控制進行整合，實現(xiàn)地縣一體化全網(wǎng)無功電壓優(yōu)化運行。

實時數(shù)據(jù)采集：市區(qū)電網(wǎng)和縣級電網(wǎng)的所有相關(guān)實時數(shù)據(jù)統(tǒng)一采集到地區(qū)電網(wǎng)EMS系統(tǒng)，AVC作為內(nèi)嵌模塊，直接讀取EMS系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫獲取數(shù)據(jù)，并完成集中決策。

控制策略執(zhí)行：AVC系統(tǒng)利用EMS系統(tǒng)的遙控與遙調(diào)功能直接閉環(huán)控制轄區(qū)內(nèi)相關(guān)設(shè)備。

告警封鎖功能：AVC系統(tǒng)采集電容器的遙測遙信數(shù)據(jù)，根據(jù)判據(jù)進行判斷，如有異常及時進行告警封鎖。

2 控制策略執(zhí)行

當(dāng)某系統(tǒng)電壓越上限時，通過判斷力率是否正常，來進行下一步無功功率是否平衡的判斷，再綜合上級電壓對系統(tǒng)進行調(diào)節(jié)操作。

當(dāng)某系統(tǒng)電壓越下限時，通過判斷力率是否正常，來進行下一步無功功率是否平衡的判斷，再綜合上級電壓對系統(tǒng)進行調(diào)節(jié)操作。

當(dāng)某系統(tǒng)功率因數(shù)越上限時，通過判斷母線電壓是否正常來進行下一步無功功率是否平衡的判斷，綜合進行調(diào)節(jié)操作。

當(dāng)某系統(tǒng)功率因數(shù)越下限時，通過判斷母線電壓是否正常來進行下一步無功功率是否平衡的判斷，綜合進行調(diào)節(jié)操作。

3 設(shè)備狀態(tài)及判據(jù)

整個AVC系統(tǒng)的命令發(fā)送方式有兩種，即自動控制和建議控制。

自動控制：由AVC直接根據(jù)無功電壓優(yōu)化的原則來對主變分接頭和電容器進行控制。

建議控制：由AVC根據(jù)無功電壓優(yōu)化的原則以語音和信息框的形式來提示監(jiān)控操作人員進行操作，自己不進行操作。

AVC系統(tǒng)根據(jù)相關(guān)判據(jù)，對設(shè)備進行告警及封鎖。

判據(jù)：系統(tǒng)電容器開關(guān)采集三相電流值。當(dāng)電容器開關(guān)合位時，三相電流值均大于20A為正常，任一相小于20A時為異常，電容器進行封鎖并發(fā)出異常信息提醒監(jiān)控員。反之，電容器開關(guān)分位時，電容器開關(guān)三相電流值均小于20A為正常，任一相大于20A時為異常，電容器進行封鎖并發(fā)出異常信息提醒監(jiān)控員。

系統(tǒng)中每個設(shè)備的狀態(tài)都有四種：解鎖、封鎖、異常封鎖、臨時閉鎖。

解鎖：對設(shè)備而言，如果要對它進行自動控制，該設(shè)備必須處于解鎖狀態(tài)。

封鎖：如果想禁止對某個設(shè)備的自動控制可以封鎖它，通過手工設(shè)定。

異常封鎖：當(dāng)AVC偵測到非自己發(fā)出命令而造成的設(shè)備動作的話，就會導(dǎo)致異常封鎖。

臨時閉鎖：為了保證某個設(shè)備的兩次動作間隔，某個設(shè)備發(fā)生動作后會把它臨時閉鎖，一定的時間之后再將它自動解鎖。

4 告警封鎖窗口

左上角窗口：當(dāng)AVC監(jiān)測到非自己發(fā)命令而造成的設(shè)備動作或者電容器有異常變位情況時，告警及封鎖信號會進入該窗口。

左下角窗口：當(dāng)電容器發(fā)生故障或者進行檢修時，監(jiān)控員人工手動封鎖該電容器，封鎖信息及原因進入該窗口。

右上角窗口：AVC系統(tǒng)檢測到有功、無功等數(shù)據(jù)異常時，告警信號進入該窗口。

右下角窗口：當(dāng)主變檔位異常或者主變分接頭操作次數(shù)達到限值時，告警信號進入該窗口。

通過AVC系統(tǒng)告警及封鎖窗口，可以及時查看電容器故障運行狀態(tài)。一旦發(fā)現(xiàn)有異常運行的電容器，可以到一次接線畫面進行具體判斷。

在研發(fā)判斷工具之前，監(jiān)控員每日每班次查看電容器的時間花費較長，約為83min，不利于高效監(jiān)控工作。研發(fā)了電容器開關(guān)故障運行的判斷工具，并積極投入應(yīng)用后，監(jiān)控員每日每班次查看電容器的時間大大減少，經(jīng)調(diào)查統(tǒng)計約為7min，大大提高了監(jiān)控員的工作效率。電容器開關(guān)故障運行判斷工具的研發(fā)，使得電網(wǎng)功能逐步擴展，保障了電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行。AVC系統(tǒng)作為電力電網(wǎng)重要的輔助系統(tǒng)和技術(shù)平臺，從開始研發(fā)到生產(chǎn)運營的全過程，都對促進社會經(jīng)濟效益提高產(chǎn)生了巨大的作用。通過提高電容器故障運行的監(jiān)視效率，保障電氣設(shè)備安全，提高電網(wǎng)運行的可靠性，增加企業(yè)經(jīng)濟效益，提升居民的生活質(zhì)量，為建設(shè)和諧社會做出了一份貢獻。

現(xiàn)代社會用電設(shè)備的數(shù)字化對電能質(zhì)量越來越敏感，電能質(zhì)量問題可以導(dǎo)致生產(chǎn)線的停產(chǎn)，對社會經(jīng)濟發(fā)展帶來重大損失。AVC系統(tǒng)通過全網(wǎng)的傳感器組件反饋的信息，將迅速識別電能質(zhì)量問題，并準(zhǔn)確地解決電能質(zhì)量問題。AVC系統(tǒng)通過提高電能在電網(wǎng)中的運行和使用效率，集成先進的信息、自動化、運行控制和調(diào)度技術(shù)，能夠?qū)﹄娏ο到y(tǒng)進行準(zhǔn)確預(yù)測和優(yōu)化調(diào)度，有效提高電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運行。

（責(zé)任編輯：周 瓊）