電容器開(kāi)關(guān)故障運(yùn)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(huì)造成機(jī)械故障等問(wèn)題，不易及時(shí)發(fā)現(xiàn)，給日常工作帶來(lái)了一定的難度。找出解決方法，探討整改方案，及時(shí)發(fā)現(xiàn)電容器開(kāi)關(guān)故障運(yùn)行，是文章解決的重要問(wèn)題。

關(guān)鍵詞：變電站；并聯(lián)電容器；開(kāi)關(guān)故障運(yùn)行；力率 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

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

隨著經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，工業(yè)生產(chǎn)不斷擴(kuò)大，人民的生活水平不斷提高，用電負(fù)荷再創(chuàng)新高，對(duì)電壓質(zhì)量要求越來(lái)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(wú)功功率，減少線(xiàn)路傳輸電能時(shí)的能量損耗，能夠改善電能質(zhì)量。然而電容器頻繁投切會(huì)造成機(jī)械故障等問(wèn)題，發(fā)生此類(lèi)故障時(shí)，監(jiān)控員不易及時(shí)發(fā)現(xiàn)，給日常工作帶來(lái)了一定的難度。找出解決方法，探討整改方案，及時(shí)發(fā)現(xiàn)電容器開(kāi)關(guān)故障運(yùn)行，是目前急需解決的一個(gè)問(wèn)題。

經(jīng)調(diào)查，電容器使用時(shí)間較長(zhǎng)，設(shè)備老化，由于天氣等原因，會(huì)導(dǎo)致零件生銹或松動(dòng)等問(wèn)題；電容器頻繁投切，會(huì)導(dǎo)致機(jī)械故障等問(wèn)題；電容器非全相運(yùn)行，則會(huì)出現(xiàn)遙測(cè)遙信不對(duì)應(yīng)或信號(hào)缺失等情況，影響監(jiān)控對(duì)電容器的監(jiān)視和判斷；現(xiàn)場(chǎng)裝置采樣板出現(xiàn)異常情況，導(dǎo)致電容器遙測(cè)遙信不對(duì)應(yīng)。若要保證電容器正常運(yùn)行，及時(shí)發(fā)現(xiàn)電容器的異常，需要花費(fèi)大量的時(shí)間和精力來(lái)查看電容器運(yùn)行情況。

要縮短查看電容器的時(shí)間，需要研發(fā)電容器開(kāi)關(guān)故障運(yùn)行的判斷工具，由此工具來(lái)輔助分析，可以有效減少查看電容器的時(shí)間。在AVC系統(tǒng)內(nèi)，針對(duì)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(wèn)題，初步確定了以下兩種方案：

經(jīng)過(guò)評(píng)估，確定了采用異常狀態(tài)告警及封鎖窗口，對(duì)發(fā)生故障的電容器進(jìn)行直觀(guān)的顯示，有效減少了查看電容器的時(shí)間，提高了工作效率。

針對(duì)電容器開(kāi)關(guān)操作頻繁，開(kāi)關(guān)機(jī)構(gòu)故障運(yùn)行的幾率增加，在無(wú)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(kāi)關(guān)采集三相電流值。當(dāng)電容器開(kāi)關(guān)合位時(shí)，三相電流值均大于20A為正常，任一相小于20A時(shí)為異常，電容器進(jìn)行封鎖并發(fā)出異常信息提醒監(jiān)控員。反之，電容器開(kāi)關(guān)分位時(shí)，電容器開(kāi)關(guān)三相電流值均小于20A為正常，任一相大于20A時(shí)為異常，電容器進(jìn)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(yùn)行等，通過(guò)AVC系統(tǒng)發(fā)出異常封鎖狀態(tài)，監(jiān)控員只需通過(guò)參看告警窗口就可及時(shí)發(fā)現(xiàn)電容器開(kāi)關(guān)故障運(yùn)行。

該方案及時(shí)發(fā)現(xiàn)電容器開(kāi)關(guān)故障運(yùn)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(duì)策表的安排，小組成員進(jìn)行AVC系統(tǒng)等方面的學(xué)習(xí)，掌握了相關(guān)知識(shí)，最終完成了電容器開(kāi)關(guān)故障運(yùn)行判斷工具的設(shè)計(jì)。

1 系統(tǒng)功能設(shè)計(jì)

建立電網(wǎng)模型：將常州轄區(qū)所有變電站的無(wú)功優(yōu)化控制進(jìn)行整合，實(shí)現(xiàn)地縣一體化全網(wǎng)無(wú)功電壓優(yōu)化運(yùn)行。

實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集：市區(qū)電網(wǎng)和縣級(jí)電網(wǎng)的所有相關(guān)實(shí)時(shí)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(kù)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(cè)遙信數(shù)據(jù)，根據(jù)判據(jù)進(jìn)行判斷，如有異常及時(shí)進(jìn)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(shí)，通過(guò)判斷力率是否正常，來(lái)進(jìn)行下一步無(wú)功功率是否平衡的判斷，再綜合上級(jí)電壓對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)節(jié)操作。

圖1 電壓越上限判斷流程圖 圖2 電壓越下限判斷流程圖

當(dāng)某系統(tǒng)電壓越下限時(shí)，通過(guò)判斷力率是否正常，來(lái)進(jìn)行下一步無(wú)功功率是否平衡的判斷，再綜合上級(jí)電壓對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)節(jié)操作。

當(dāng)某系統(tǒng)功率因數(shù)越上限時(shí)，通過(guò)判斷母線(xiàn)電壓是否正常來(lái)進(jìn)行下一步無(wú)功功率是否平衡的判斷，綜合進(jìn)行調(diào)節(jié)操作。

圖3 功率因數(shù)越上限判斷流程圖 圖4 功率因數(shù)越下限判斷流程圖

當(dāng)某系統(tǒng)功率因數(shù)越下限時(shí)，通過(guò)判斷母線(xiàn)電壓是否正常來(lái)進(jìn)行下一步無(wú)功功率是否平衡的判斷，綜合進(jìn)行調(diào)節(jié)操作。

3 設(shè)備狀態(tài)及判據(jù)

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

自動(dòng)控制：由AVC直接根據(jù)無(wú)功電壓優(yōu)化的原則來(lái)對(duì)主變分接頭和電容器進(jìn)行控制。

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

AVC系統(tǒng)根據(jù)相關(guān)判據(jù)，對(duì)設(shè)備進(jìn)行告警及封鎖。

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

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

解鎖：對(duì)設(shè)備而言，如果要對(duì)它進(jìn)行自動(dòng)控制，該設(shè)備必須處于解鎖狀態(tài)。

封鎖：如果想禁止對(duì)某個(gè)設(shè)備的自動(dòng)控制可以封鎖它，通過(guò)手工設(shè)定。

異常封鎖：當(dāng)AVC偵測(cè)到非自己發(fā)出命令而造成的設(shè)備動(dòng)作的話(huà)，就會(huì)導(dǎo)致異常封鎖。

臨時(shí)閉鎖：為了保證某個(gè)設(shè)備的兩次動(dòng)作間隔，某個(gè)設(shè)備發(fā)生動(dòng)作后會(huì)把它臨時(shí)閉鎖，一定的時(shí)間之后再將它自動(dòng)解鎖。

4 告警封鎖窗口

左上角窗口：當(dāng)AVC監(jiān)測(cè)到非自己發(fā)命令而造成的設(shè)備動(dòng)作或者電容器有異常變位情況時(shí)，告警及封鎖信號(hào)會(huì)進(jìn)入該窗口。

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

右上角窗口：AVC系統(tǒng)檢測(cè)到有功、無(wú)功等數(shù)據(jù)異常時(shí)，告警信號(hào)進(jìn)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(dá)到限值時(shí)，告警信號(hào)進(jìn)入該窗口。

通過(guò)AVC系統(tǒng)告警及封鎖窗口，可以及時(shí)查看電容器故障運(yùn)行狀態(tài)。一旦發(fā)現(xiàn)有異常運(yùn)行的電容器，可以到一次接線(xiàn)畫(huà)面進(jìn)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(shí)間花費(fèi)較長(zhǎng)，約為83min，不利于高效監(jiān)控工作。研發(fā)了電容器開(kāi)關(guān)故障運(yùn)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(shí)間大大減少，經(jīng)調(diào)查統(tǒng)計(jì)約為7min，大大提高了監(jiān)控員的工作效率。電容器開(kāi)關(guān)故障運(yùn)行判斷工具的研發(fā)，使得電網(wǎng)功能逐步擴(kuò)展，保障了電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)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(tái)，從開(kāi)始研發(fā)到生產(chǎn)運(yùn)營(yíng)的全過(guò)程，都對(duì)促進(jìn)社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益提高產(chǎn)生了巨大的作用。通過(guò)提高電容器故障運(yùn)行的監(jiān)視效率，保障電氣設(shè)備安全，提高電網(wǎng)運(yùn)行的可靠性，增加企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益，提升居民的生活質(zhì)量，為建設(shè)和諧社會(huì)做出了一份貢獻(xiàn)。

現(xiàn)代社會(huì)用電設(shè)備的數(shù)字化對(duì)電能質(zhì)量越來(lái)越敏感，電能質(zhì)量問(wèn)題可以導(dǎo)致生產(chǎn)線(xiàn)的停產(chǎn)，對(duì)社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展帶來(lái)重大損失。AVC系統(tǒng)通過(guò)全網(wǎng)的傳感器組件反饋的信息，將迅速識(shí)別電能質(zhì)量問(wèn)題，并準(zhǔn)確地解決電能質(zhì)量問(wèn)題。AVC系統(tǒng)通過(guò)提高電能在電網(wǎng)中的運(yùn)行和使用效率，集成先進(jìn)的信息、自動(dòng)化、運(yùn)行控制和調(diào)度技術(shù)，能夠?qū)﹄娏ο到y(tǒng)進(jìn)行準(zhǔn)確預(yù)測(cè)和優(yōu)化調(diào)度，有效提高電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。

（責(zé)任編輯：周 瓊）