一种电容器分析方法及系统与流程

1.本发明涉及电容质量分析技术领域，具体而言，涉及一种电容器分析方法及系统。


背景技术：

2.无功补偿柜是一种可以在在电力供电系统中，起到提高电网的功率因数作用的电力设备，可以降低供电变压器及输送线路的损耗，提高供电效率，改善供电环境，在电力供电系统中使用较为普遍。电力供用电系统是一个复杂的电磁环境，所有电器设备运行在这样一种电能质量环境下，若电能质量环境超出了无功补偿柜的承载能力，就可能对无功补偿柜产生危害，当这些危害累积到一定程度，无功补偿柜就可能损坏。反过来，电器设备在潜在风险下运行也会影响其电能质量环境的变化发展。因此，基于设计阶段无功补偿柜承载电能质量环境的约束，从资产全寿命周期管理的角度对无功补偿柜运行进行全程预警，是保证无功补偿柜安全可靠运行的必要手段。
3.目前我国低压无功补偿柜基本采用一台控制器加若干组投切开关，以及若干组电容和相应投切状态指示灯等组成。由于谐波的存在，容易导致电容器发热，噪音增加，造成电容器的故障，进而影响相关设备的正常运行。通过检测电容器故障所激发的局放超声波信号，判断出故障类型、故障强度、故障演化趋势，实现了对电容器故障的自动预警，然而该方法需要安装局放传感器、温度传感器等外部设备，另外，该方法依据实验室局放波形进行预警判断，可靠性差。
4.对电容器进行故障检测，是分析和预防电容器故障的前提。目前，传统的电容器故障检测方法，通常是离线进行的。然而，离线检测电容器在实际应用中往往存在以下缺陷：
5.一、电容器数量庞大，离线检测无法在电容器正常运行时对其进行有效的监测，也无法定位每组电容器容量变化过程趋势信息；
6.二、传统离线的检测方法是在电容器故障发展到一定程度导致电容器保护装置动作后，再获取电容器故障组信息，不能做到提前预判，更早、更及时地发现和防范事故的发生。


技术实现要素：

7.为了解决上述问题，本技术提供了一种电容器分析方法，包括以下步骤：
8.采集母线的电流有效值，以电流有效值的变化率超过第一阈值作为触发条件，获取由电容器投切引起的暂态事件；
9.基于暂态事件，采集电容器投切前后的暂态电能质量数据，通过傅里叶变换，生成谐波电压值和谐波电流值；
10.根据谐波电压值和谐波电流值，分别生成谐波电压矢量和谐波电流矢量，依据电容器的中性点谐波电压矢量以及基波角频率，获取电容器的电容量以及电容量随时间变化的第一变化规律；
11.采集电容器在暂态事件下的升温速度，获取电容量随温度变化的第二变化规律；
12.根据第一变化规律和第二变化规律，判断电容器是否发生故障。
13.优选地，根据第一变化规律和第二变化规律，判断电容器是否发生故障的步骤包括：通过采集暂态事件的出现次数，获取电容器投切次数，并根据电容器投切次数，生成电容量随电容器投切次数的第三变化规律；
14.根据第一变化规律、第二变化规律、第三变化规律，判断电容器是否发生故障。
15.优选地，根据第一变化规律、第二变化规律、第三变化规律，判断电容器是否发生故障的步骤中包括：根据第一变化规律和第三变化规律，生成第一故障诊断模型，用于通过采集电容器投切次数，预测电容器发生故障的第一概率；
16.根据第一变化规律和第二变化规律，生成第二故障诊断模型，用于通过采集电容器的升温速度，预测电容器发生故障的第二概率；
17.根据第二变化规律和第三变化规律，生成第三故障诊断模型，用于通过采集电容投切次数和升温速度，预测电容量发生故障的第三概率；
18.根据第一概率和/或第二概率，判断电容器是否发生故障；
19.和/或，根据第三概率，判断电容器是否发生故障。
20.优选地，生成谐波电压值和谐波电流值的步骤之后包括：根据生成谐波电压值和谐波电流值，获取电容器在母线处的谐波阻抗值，并根据谐波阻抗值，对电容器进行定位。
21.优选地，在获取谐波阻抗值的过程中，谐波阻抗值的计算公式为：
[0022][0023]
其中，z表示谐波阻抗值，v1表示电容器投切前的谐波电压值，v2表示电容器投切后的谐波电压值，i2表示电容器投切后的谐波电流值，i1表示电容器投切前的谐波电流值。
[0024]
优选地，在获取电容器的电容量的过程中，电容量的计算公式为：
[0025][0026]
其中，in为n次谐波电流矢量；un为n次谐波电压矢量；l为电容器串联的小电抗的电抗值；unn为中性点n次谐波电压矢量；c为电容器的电容量；n为谐波次数；j为虚数单位；w为基波角频率。
[0027]
本发明还公开了一种电容器分析系统，包括：
[0028]
暂态事件获取模块，用于通过采集母线的电流有效值，以电流有效值的变化率超过第一阈值作为触发条件，获取由电容器投切引起的暂态事件；
[0029]
数据采集与处理模块，用于基于暂态事件，采集电容器投切前后的暂态电能质量数据，通过傅里叶变换，生成谐波电压值和谐波电流值；
[0030]
第一数据分析模块，用于根据谐波电压值和谐波电流值，分别生成谐波电压矢量和谐波电流矢量，依据电容器的中性点谐波电压矢量以及基波角频率，获取电容器的电容量以及电容量随时间变化的第一变化规律；
[0031]
第二数据分析模块，用于通过采集电容器在暂态事件下的升温速度，获取电容量随温度变化的第二变化规律；
[0032]
电容器故障诊断模块，用于根据第一变化规律和第二变化规律，判断电容器是否
发生故障。
[0033]
优选地，电容器分析系统还包括第三数据分析模块，用于通过采集暂态事件的出现次数，获取电容器投切次数，并根据电容器投切次数，生成电容量随电容器投切次数的第三变化规律；
[0034]
电容器故障诊断模块还用于根据第一变化规律、第二变化规律、第三变化规律，判断电容器是否发生故障。
[0035]
优选地，电容器分析系统还包括故障预测模块，根据第一变化规律、第二变化规律、第三变化规律，生成用于电容器进行故障预测的故障诊断模型，其中，
[0036]
根据第一变化规律和第三变化规律，生成第一故障诊断模型，用于通过采集电容器投切次数，预测电容器发生故障的第一概率；
[0037]
根据第一变化规律和第二变化规律，生成第二故障诊断模型，用于通过采集电容器的升温速度，预测电容器发生故障的第二概率；
[0038]
根据第二变化规律和第三变化规律，生成第三故障诊断模型，用于通过采集电容投切次数和升温速度，预测电容量发生故障的第三概率；
[0039]
根据第一概率和/或第二概率，判断电容器是否发生故障；
[0040]
和/或，根据第三概率，判断电容器是否发生故障。
[0041]
优选地，电容器分析系统还包括故障定位模块，用于根据生成谐波电压值和谐波电流值，获取电容器在母线处的谐波阻抗值，并根据谐波阻抗值，对电容器进行定位。
[0042]
本发明公开了以下技术效果：
[0043]
本发明不需要专门的电容器容量测量设备，能够最大化地节约投资成本；
[0044]
本发明的技术方案可以在系统运行时进行谐波监测，不影响系统的正常运行，通过对电容器进行谐波监测，其监测结果能够满足实时性、完整性和精确性的要求；
[0045]
本发明针对的电容器投切的次数统计、电容器投切的暂态过程、电容器投切时的系统谐波阻抗情况等；所提系统及方法达到了工程实用水平，为开展电容器投切对电网的影响、电容器故障分析以及谐波阻抗计算等相关问题研究提供了实测依据。
附图说明
[0046]
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0047]
图1是本发明所述的电容器分析方法流程图。
[0048]
图2为本技术一实施例的电容器分析系统连接示意图。
[0049]
图3为本技术一实施例的电容器分析系统的曲线显示示意图。
[0050]
图4为本技术一实施例的电容器分析系统的表格显示示意图。
具体实施方式
[0051]
下为使本技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本技术实施例中附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅
仅是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本技术实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本技术的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本技术的范围，而是仅仅表示本技术的选定实施例。基于本技术的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。
[0052]
本技术提供一种电容器分析方法，图1是本发明所述的电容器分析方法流程图。
[0053]
如图1所示，一种电容器分析方法，包括以下步骤：
[0054]
s10：采集母线的电流有效值，以电流有效值的变化率超过第一阈值作为触发条件，获取由电容器投切引起的暂态事件。
[0055]
s20：基于暂态事件，采集电容器投切前后的暂态电能质量数据，通过傅里叶变换，生成谐波电压值和谐波电流值。
[0056]
s30：根据谐波电压值和谐波电流值，分别生成谐波电压矢量和谐波电流矢量，依据电容器的中性点谐波电压矢量以及基波角频率，获取电容器的电容量以及电容量随时间变化的第一变化规律。
[0057]
s40：采集电容器在暂态事件下的升温速度，获取电容量随温度变化的第二变化规律。
[0058]
s50：根据第一变化规律和第二变化规律，判断电容器是否发生故障。
[0059]
示例性地，在电容无功补偿柜的监测中，通过在系统运行时进行电容器的谐波监测，能够在不影响系统的正常运行的情况下，及时发现故障电容器，以便于无功补偿柜系统的及时维护和运行。需要说明的是，第一阈值优选为80％，在实际应用中也可以选择其他数值作为触发条件，本技术对此不做限制。
[0060]
进一步优选地，在获取暂态事件的过程中，通过采集暂态事件的出现次数，获取电容器投切次数，并根据电容器投切次数，生成电容量随电容器投切次数的第三变化规律；
[0061]
根据第一变化规律、第二变化规律、第三变化规律，判断电容器是否发生故障。
[0062]
多层次多角度地对电容器进行监测，能够减少误判几率，增加监测预警的覆盖率。示例性地，在投切工作过程中，电容器的电容量随时间的增加急剧变化，代表着这个电容器出现故障的概率很高。在投切工作过程中，电容器的电容量随温度的升高而急剧变化，代表着这个电容器出现故障的概率很高。示例性地，在投切工作过程中，电容器的电容量随投切次数的增加急剧变化，代表着这个电容器出现故障的概率很高。
[0063]
示例性地，根据第一变化规律得到电容器的损坏概率为x1，根据第二变化规律得到电容器的损坏概率为x2
……
根据第m变化规律得到电容器的损坏概率为xm。
[0064]
可选地，电容器的总损坏概率x可以根据以下公式进行计算：
[0065][0066]
可选地，电容器的总损坏概率x也可以根据以下公式进行计算：
[0067]
x＝1-(1-x1)*(1-x2)*
…
(1-xm)。
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(2)
[0068]
示例性地，在8小时监测中，电容器的电容量变化超出3％时，电容器发生损坏的概率有16％；在温度由20度升高至35度的情况下，电容器的电容量变化超过5％时，电容器发生损坏的概率为25％；示例性地，在投切次数由5次到30次的过程中，电容器的电容量的变化超过4％时，电容器发生损坏的概率为36％。如果一个电容器同时出现了这些情况中的至
少两种，那么电容器发生损坏的概率可能升高，比如故障概率升高为70％或95％。若上述前两种情况同时发生，按照公式(1)进行计算，则电容器的损坏概率急剧上升至81％；按照公式(2)进行计算，则电容器的损坏概率温和上升至37％。若上述三种情况同时发生，按照公式(1)进行计算，则电容器的损坏概率急剧上升至225％；按照公式(2)进行计算，则电容器的损坏概率温和上升至60％。
[0069]
由计算结果可以看出，通过上述技术方案，能够在电容器运行过程中实时采集数据，对电容器的损坏概率进行量化计算，以协助用户及时做好维护工作。需要说明的是，在实际应用中，可以根据情况选用上述公式或进一步融合上述公式或其计算结果，以量化电容器的损坏概率。但也可以在本技术的技术思路上选用或融合其他计算公式，本技术对此不做限制。
[0070]
进一步优选地，在判断电容器是否发生故障的过程中，根据第一变化规律和第三变化规律，生成第一故障诊断模型，用于通过采集电容器投切次数，预测电容器发生故障的第一概率。
[0071]
根据第一变化规律和第二变化规律，生成第二故障诊断模型，用于通过采集电容器的升温速度，预测电容器发生故障的第二概率。
[0072]
根据第二变化规律和第三变化规律，生成第三故障诊断模型，用于通过采集电容投切次数和升温速度，预测电容量发生故障的第三概率。
[0073]
根据第一概率和/或第二概率，判断电容器是否发生故障；和/或根据第三概率，判断电容器是否发生故障。
[0074]
对于根据第一变化规律、第二变化规律和第三变化规律，判断电容器发生故障概率的过程中，可以通过建立预测模型，对于不同情况下的第一变化规律和第二变化规律作为输入，将电容器的故障概率值作为预测模型的最终输出。可以理解地，预测模型可以通过智能机器学习的方式进行大数据训练后获取。
[0075]
示例性地，在系统运行的过程中，收集第一变化规律、第二变化规律、第三变化规律的大量诊断数据，通过机器智能学习的方式，对故障模型进行分别训练。完成一定训练量的模型，能够建立良好的识别能力，综合性地从第一变化规律、第二变化规律、第三变化规律的变化中发现电容器故障的预警特征。
[0076]
进一步优选地，在生成谐波电压值和谐波电流值的过程中，根据生成谐波电压值和谐波电流值，获取电容器在母线处的谐波阻抗值，并根据谐波阻抗值，对电容器进行定位。
[0077]
在无功补偿柜等许多电器系统中，会有若干电容器组成的电容器组，那么，通过计算电容器在母线处的谐波阻抗值，可以得到母线不同位置对应的电容器的不同的阻抗。而一旦出现故障电容器，该位置的阻抗值会明显区别于其他位置电容器的阻抗值，由此可以实现故障电容器的定位，以利于快速找到故障电容器进行相应的维护工作。
[0078]
进一步优选地，在获取谐波阻抗值的过程中，谐波阻抗值的计算公式为：
[0079][0080]
其中，z表示谐波阻抗值，v1表示电容器投切前的谐波电压值，v2表示电容器投切后的谐波电压值，i2表示电容器投切后的谐波电流值，i1表示电容器投切前的谐波电流值。
[0081]
进一步优选地，在获取电容器的电容量的过程中，电容量的计算公式为：
[0082][0083]
其中，in为n次谐波电流矢量；un为n次谐波电压矢量；l为电容器串联的小电抗的电抗值；u
nn
为中性点n次谐波电压矢量；c为电容器的电容量；n为谐波次数；j为虚数单位；w为基波角频率。
[0084]
一个具有一定频率的振幅最大的正弦波叫基波。这些高于基波频率的小波就叫作谐波。谐波是指对周期性非正弦交流量进行傅里叶级数分解所得到的大于基波频率整数倍的各次分量，通常称为高次谐波，而基波是指其频率与工频(50hz)相同的分量。高次谐波的干扰是当前电力系统中影响电能质量的一大“公害”。在较大容量的电容器组中，电压中的少量高次谐波分量就可以在电容器中产生较大的高次谐波电流，严重时会造成电容器过负荷。为此，可以在每组电容器中串接一只电抗器以限制高次谐波电流。
[0085]
供电系统谐波的定义是对周期性非正弦电量进行傅立叶级数分解，除了得到与电网基波频率相同的分量，还得到一系列大于电网基波频率的分量，这部分电量称为谐波。谐波频率与基波频率的比值(n＝fn/f1)称为谐波次数。电网中有时也存在非整数倍谐波，称为非谐波(non-harmonics)或分数谐波。
[0086]
使用上述公式，能够通过谐波电流矢量和谐波电压矢量及其他特定参数方便地计算出电容器的电容量，满足了电容器在工作中动态监测电容量的要求。
[0087]
本发明还公开了一种电容器分析系统，图2为本技术一实施例的电容器分析系统连接示意图。
[0088]
请参考图2，电容器分析系统包括：
[0089]
暂态事件获取模块1，用于通过采集母线的电流有效值，以电流有效值的变化率超过第一阈值作为触发条件，获取由电容器投切引起的暂态事件。
[0090]
数据采集与处理模块2，用于基于暂态事件，采集电容器投切前后的暂态电能质量数据，通过傅里叶变换，生成谐波电压值和谐波电流值。
[0091]
第一数据分析模块3，用于根据谐波电压值和谐波电流值，分别生成谐波电压矢量和谐波电流矢量，依据电容器的中性点谐波电压矢量以及基波角频率，获取电容器的电容量以及电容量随时间变化的第一变化规律。
[0092]
第二数据分析模块4，用于通过采集电容器在暂态事件下的升温速度，获取电容量随温度变化的第二变化规律。
[0093]
电容器故障诊断模块5，用于根据第一变化规律和第二变化规律，判断电容器是否发生故障。
[0094]
示例性地，在电容无功补偿柜的监测中，通过在系统运行时进行电容器的谐波监测，能够在不影响系统的正常运行的情况下，及时发现故障电容器，以便于系统的及时维护和运行。需要说明的是，第一阈值优选为80％，在实际应用中也可以选择其他数值作为触发条件，本技术对此不做限制。
[0095]
进一步优选地，电容器分析系统还包括第三数据分析模块，用于通过采集暂态事件的出现次数，获取电容器投切次数，并根据电容器投切次数，生成电容量随电容器投切次数的第三变化规律。
[0096]
电容器故障诊断模块还用于根据第一变化规律、第二变化规律、第三变化规律，判断电容器是否发生故障。
[0097]
多层次多角度地对电容器进行监测，能够减少误判几率，增加监测预警的覆盖率。示例性地，在投切工作过程中，电容器的电容量随时间的增加急剧变化，代表着这个电容器出现故障的概率很高。在投切工作过程中，电容器的电容量随温度的升高而急剧变化，代表着这个电容器出现故障的概率很高。示例性地，在投切工作过程中，电容器的电容量随投切次数的增加急剧变化，代表着这个电容器出现故障的概率很高。
[0098]
示例性地，根据第一变化规律得到电容器的损坏概率为x1，根据第二变化规律得到电容器的损坏概率为x2
……
根据第m变化规律得到电容器的损坏概率为xm。
[0099]
可选地，电容器的总损坏概率x可以根据以下公式进行计算：
[0100][0101]
可选地，电容器的总损坏概率x也可以根据以下公式进行计算：
[0102]
x＝1-(1-x1)*(1-x2)*
…
(1-xm)。
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(2)
[0103]
示例性地，在8小时监测中，电容器的电容量变化超出3％时，电容器发生损坏的概率有16％；在温度由20度升高至35度的情况下，电容器的电容量变化超过5％时，电容器发生损坏的概率为25％；示例性地，在投切次数由5次到30次的过程中，电容器的电容量的变化超过4％时，电容器发生损坏的概率为36％。如果一个电容器同时出现了这些情况中的至少两种，那么电容器发生损坏的概率可能升高，比如故障概率升高为70％或95％。若上述前两种情况同时发生，按照公式(1)进行计算，则电容器的损坏概率急剧上升至81％；按照公式(2)进行计算，则电容器的损坏概率温和上升至37％。若上述三种情况同时发生，按照公式(1)进行计算，则电容器的损坏概率急剧上升至225％；按照公式(2)进行计算，则电容器的损坏概率温和上升至60％。
[0104]
由计算结果可以看出，通过上述技术方案，能够在电容器运行过程中实时采集数据，对电容器的损坏概率进行量化计算，以协助用户及时做好维护工作。需要说明的是，在实际应用中，可以根据情况选用上述公式或进一步融合上述公式或其计算结果，以量化电容器的损坏概率。但也可以在本技术的技术思路上选用或融合其他计算公式，本技术对此不做限制。
[0105]
进一步优选地，电容器分析系统还包括故障预测模块，根据第一变化规律、第二变化规律、第三变化规律，生成用于电容器进行故障预测的故障诊断模型，其中：
[0106]
根据第一变化规律和第三变化规律，生成第一故障诊断模型，用于通过采集电容器投切次数，预测电容器发生故障的第一概率。
[0107]
根据第一变化规律和第二变化规律，生成第二故障诊断模型，用于通过采集电容器的升温速度，预测电容器发生故障的第二概率。
[0108]
根据第二变化规律和第三变化规律，生成第三故障诊断模型，用于通过采集电容投切次数和升温速度，预测电容量发生故障的第三概率。
[0109]
根据第一概率和/或第二概率，判断电容器是否发生故障；和/或，根据第三概率，判断电容器是否发生故障。
[0110]
对于根据第一变化规律、第二变化规律和第三变化规律，判断电容器发生故障概率的过程中，可以通过建立预测模型，对于不同情况下的第一变化规律和第二变化规律作
为输入，将电容器的故障概率值作为预测模型的最终输出。可以理解地，预测模型可以通过智能机器学习的方式进行大数据训练后获取。
[0111]
示例性地，在系统运行的过程中，收集第一变化规律、第二变化规律、第三变化规律的大量诊断数据，通过机器智能学习的方式，对故障模型进行分别训练。完成一定训练量的模型，能够建立良好的识别能力，综合性地从第一变化规律、第二变化规律、第三变化规律的变化中发现电容器故障的预警特征。
[0112]
进一步优选地，电容器分析系统还包括故障定位模块，用于根据生成谐波电压值和谐波电流值，获取电容器在母线处的谐波阻抗值，并根据谐波阻抗值，对电容器进行定位。
[0113]
在无功补偿柜等许多电器系统中，会有若干电容器组成的电容器组，那么，通过计算电容器在母线处的谐波阻抗值，可以得到母线不同位置对应的电容器的不同的阻抗。而一旦出现故障电容器，该位置的阻抗值会明显区别于其他位置电容器的阻抗值，由此可以实现故障电容器的定位，以利于快速找到故障电容器进行相应的维护工作。
[0114]
在一实施例中，电容器分析系统在对电容器进行状态判断的过程中，收集并获取电容器相关的多项参数进行展示，以方便管理人员及时查看和核对系统运行情况。图3为本技术一实施例的电容器分析系统的曲线显示示意图。图4为本技术一实施例的电容器分析系统的表格显示示意图。
[0115]
请同时参考图3和图4，系统展示的数据可以包括电流、电压、功率因数等。展示的数据周期可以是一天内不同时间点参数数据，也可以是一月之内不同天平均的参数数据，或者是几个月内每个月的平均参数数据。
[0116]
请继续参考图3和图4，系统可以统计出各参数项的最大值、最小值、平均值、最大时间、最小时间，并以表格或曲线标注的形式，方便用户实时查看电容器的运行情况。系统可以以曲线图或表格等多种形式展示收集到电容器的数据。若是曲线图展示形式则可以通过改变横坐标和纵坐标的参数来展示参数的数据变化趋势，若是表格的展示形式则通过表格题干的选取来展示参数的数据情况。
[0117]
示例性地，系统在判断电容器故障时，及时发出故障预警，以方便对电容器的维护工作。故障预警的方式可以包括终端显示、灯光警示、信息告知、邮件发送及拨通电话等，以尽可能在第一时间报告电容器的异常状态。
[0118]
通过上述的技术设计，本发明解决了企业无法实时查询电容器用能变化的问题；并通过收集多项电容器相关参数数据，计算得到相关指标，以曲线图或表格等多种形式展示指标的变化，能够让企业直观的看到运行时电容器相关用能数据变化的情况，并作出相应的对策。通过预测模型的设计，为企业提供了故障预测的技术支持，为企业的电路维护提供了参考依据。
[0119]
应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释，此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
[0120]
需要说明的是，在本文中，采用了诸如s10、s20等步骤代号，其目的是为了更清楚简要地表述相应内容，不构成顺序上的实质性限制，本领域技术人员在具体实施时，可能会先执行s20后执行s10等，但这些均应在本技术的保护范围之内。
[0121]
最后应说明的是：以上所述实施例，仅为本发明的具体实施方式，用以说明本发明的技术方案，而非对其限制，本发明的保护范围并不局限于此，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改或可轻易想到变化，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改、变化或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的精神和范围。都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。

技术特征：
1.一种电容器分析方法，其特征在于，包括以下步骤：采集母线的电流有效值，以所述电流有效值的变化率超过第一阈值作为触发条件，获取由电容器投切引起的暂态事件；基于所述暂态事件，采集所述电容器投切前后的暂态电能质量数据，通过傅里叶变换，生成谐波电压值和谐波电流值；根据所述谐波电压值和所述谐波电流值，分别生成谐波电压矢量和谐波电流矢量，依据所述电容器的中性点谐波电压矢量以及基波角频率，获取所述电容器的电容量以及所述电容量随时间变化的第一变化规律；采集所述电容器在暂态事件下的升温速度，获取所述电容量随温度变化的第二变化规律；根据所述第一变化规律和所述第二变化规律，判断所述电容器是否发生故障。2.根据权利要求1所述的电容器分析方法，其特征在于,所述根据所述第一变化规律和所述第二变化规律，判断所述电容器是否发生故障的步骤包括：采集所述暂态事件的出现次数，获取电容器投切次数，并根据所述电容器投切次数，生成所述电容量随电容器投切次数的第三变化规律；根据所述第一变化规律、所述第二变化规律、所述第三变化规律，判断所述电容器是否发生故障。3.根据权利要求2所述的电容器分析方法，其特征在于，所述根据所述第一变化规律、所述第二变化规律、所述第三变化规律，判断所述电容器是否发生故障的步骤中包括：根据所述第一变化规律和所述第三变化规律，生成第一故障诊断模型，用于通过采集所述电容器投切次数，预测所述电容器发生故障的第一概率；根据所述第一变化规律和所述第二变化规律，生成第二故障诊断模型，用于通过采集所述电容器的所述升温速度，预测所述电容器发生故障的第二概率；根据所述第二变化规律和所述第三变化规律，生成第三故障诊断模型，用于通过采集所述电容投切次数和所述升温速度，预测所述电容量发生故障的第三概率；根据所述第一概率和/或所述第二概率和/或所述第三概率，判断所述电容器是否发生故障。4.根据权利要求1-3任一项所述的电容器分析方法，其特征在于，所述生成谐波电压值和谐波电流值的步骤之后包括：根据所述谐波电压值和所述谐波电流值，获取所述电容器在所述母线处的谐波阻抗值，并根据所述谐波阻抗值，对所述电容器进行定位。5.根据权利要求4所述的电容器分析方法，其特征在于：所述谐波阻抗值的计算公式为：其中，z表示谐波阻抗值，v1表示电容器投切前的谐波电压值，v2表示电容器投切后的谐波电压值，i2表示电容器投切后的谐波电流值，i1表示电容器投切前的谐波电流值。6.根据权利要求1所述的电容器分析方法，其特征在于：
所述电容量的计算公式为：其中，i
n
为n次谐波电流矢量；u
n
为n次谐波电压矢量；l为电容器串联的小电抗的电抗值；u
nn
为中性点n次谐波电压矢量；c为电容器的电容量；n为谐波次数；j为虚数单位；w为基波角频率。7.一种电容器分析系统，其特征在于，包括：暂态事件获取模块，用于通过采集母线的电流有效值，以所述电流有效值的变化率超过第一阈值作为触发条件，获取由电容器投切引起的暂态事件；数据采集与处理模块，用于基于所述暂态事件，采集所述电容器投切前后的暂态电能质量数据，通过傅里叶变换，生成谐波电压值和谐波电流值；第一数据分析模块，用于根据所述谐波电压值和所述谐波电流值，分别生成谐波电压矢量和谐波电流矢量，依据所述电容器的中性点谐波电压矢量以及基波角频率，获取所述电容器的电容量以及所述电容量随时间变化的第一变化规律；第二数据分析模块，用于通过采集所述电容器在暂态事件下的升温速度，获取所述电容量随温度变化的第二变化规律；电容器故障诊断模块，用于根据所述第一变化规律和所述第二变化规律，判断所述电容器是否发生故障。8.根据权利要求7所述的电容器分析系统，其特征在于：所述电容器分析系统还包括第三数据分析模块，用于通过采集所述暂态事件的出现次数，获取电容器投切次数，并根据所述电容器投切次数，生成所述电容量随电容器投切次数的第三变化规律；所述电容器故障诊断模块还用于根据所述第一变化规律、所述第二变化规律、所述第三变化规律，判断所述电容器是否发生故障。9.根据权利要求8所述的电容器分析系统，其特征在于：所述电容器分析系统还包括故障预测模块，用于根据所述第一变化规律、所述第二变化规律、所述第三变化规律，生成用于所述电容器进行故障预测的故障诊断模型，其中，根据所述第一变化规律和所述第三变化规律，生成第一故障诊断模型，用于通过采集所述电容器投切次数，预测所述电容器发生故障的第一概率；根据所述第一变化规律和所述第二变化规律，生成第二故障诊断模型，用于通过采集所述电容器的所述升温速度，预测所述电容器发生故障的第二概率；根据所述第二变化规律和所述第三变化规律，生成第三故障诊断模型，用于通过采集所述电容投切次数和所述升温速度，预测所述电容量发生故障的第三概率；根据所述第一概率和/或所述第二概率和/或所述第三概率，判断所述电容器是否发生故障。10.根据权利要求7-9任一项所述的电容器分析系统，其特征在于：所述电容器分析系统还包括故障定位模块，用于根据所述生成谐波电压值和所述谐波电流值，获取所述电容器在所述母线处的谐波阻抗值，并根据所述谐波阻抗值，对所述电容器进行定位。

技术总结
本发明公开了一种电容器分析方法及系统，包括：采集母线的电流有效值，以电流有效值的变化率超过第一阈值作为触发条件，获取由电容器投切引起的暂态事件；基于暂态事件，采集电容器投切前后的暂态电能质量数据，生成谐波电压值和谐波电流值；根据谐波电压值和谐波电流值，分别生成谐波电压矢量和谐波电流矢量，依据电容器的中性点谐波电压矢量以及基波角频率，获取电容器的电容量以及电容量随时间变化的第一变化规律；采集电容器在暂态事件下的升温速度，获取电容量随温度变化的第二变化规律；根据第一变化规律和第二变化规律，判断电容器是否发生故障。本发明为电容器故障分析以及谐波阻抗计算等相关问题研究提供了实测依据。据。据。


技术研发人员：唐斌
受保护的技术使用者：天纳能源科技（上海）有限公司
技术研发日：2022.02.10
技术公布日：2022/5/25