趙文淵，毛航銀，張建平，金涌濤

（浙江省電力試驗研究院，杭州 310014）

0 引言

電力電容器作為一種靜止型無功功率補償裝置，為維護電力系統(tǒng)的可靠、穩(wěn)定運行發(fā)揮了重要作用。但電容器在投入運行過程中經(jīng)常出現(xiàn)故障，會嚴(yán)重影響電網(wǎng)的安全運行并造成較大的經(jīng)濟損失。導(dǎo)致電容器損壞的主要原因之一是電容器過電壓[1-3]。過電壓對電容器的危害極大，電容器的壽命與過電壓的時間、幅值和次數(shù)有密切關(guān)系，長時間過電壓會使電容器發(fā)熱，從而加速絕緣老化。國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，電容器運行在1.1UN（UN為電容器額定電壓）條件下時，每24 h的最長持續(xù)運行時間為8 h；在1.15UN條件下時，每24 h的最長持續(xù)運行時間為30 min。因此，對電力電容器過電壓的監(jiān)測十分重要。

1 PI數(shù)據(jù)庫簡介[4-5]

PI實時數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)（Plant Information System）是由美國OSI Software公司開發(fā)的一套基于C/S結(jié)構(gòu)的商用軟件，是工廠實時數(shù)據(jù)的集成、應(yīng)用平臺，作為電網(wǎng)底層控制網(wǎng)絡(luò)和上層管理信息系統(tǒng)（MIS）網(wǎng)絡(luò)連接的橋梁，PI數(shù)據(jù)庫在電網(wǎng)信息集成（管控一體化）工作中具有特殊和重要的地位。

PI數(shù)據(jù)庫具有信息豐富、歷史數(shù)據(jù)詳盡的優(yōu)勢，將PI數(shù)據(jù)庫合理地應(yīng)用到電力系統(tǒng)生產(chǎn)管理中，其優(yōu)勢也是明顯的：提高了企業(yè)管理和決策的時效性和科學(xué)性；降低成本，減少了重復(fù)建設(shè)和投資；提高了數(shù)據(jù)綜合利用率，并保證數(shù)據(jù)的實時性、唯一性和全面性；為電網(wǎng)安全生產(chǎn)的可控、預(yù)控和在控創(chuàng)造條件；提高了電力系統(tǒng)各專業(yè)技術(shù)和管理人員專業(yè)管理水平。

目前，PI數(shù)據(jù)庫在浙江電網(wǎng)的應(yīng)用主要有以下幾方面：

（1）綜合分析：油色譜監(jiān)視和故障分析；各類設(shè)備的負(fù)荷和利用率分析；無功與電壓及分接開關(guān)調(diào)節(jié)和電容器投切分析等。

（2）監(jiān)視報警：電網(wǎng)主設(shè)備安全監(jiān)測；變電站主變壓器分析圖；變電站線路監(jiān)測預(yù)警圖；配電設(shè)備運行狀態(tài)等。

（3）統(tǒng)計報表：地區(qū)負(fù)荷日、月報；場站負(fù)荷日、月報，電能量和線損統(tǒng)計報表等。

（4）關(guān)鍵指標(biāo)：責(zé)任頻率合格率；中樞點電壓合格率；城市綜合電壓合格率等。

本文深入分析了PI數(shù)據(jù)庫在電力系統(tǒng)實時監(jiān)測中的作用，結(jié)合ProcessBook二次開發(fā)利用，實現(xiàn)了浙江省電力公司系統(tǒng)500kV變電站35kV母線及電容器過電壓的實時監(jiān)測。

2 500kV變電站35kV母線及電容器過電壓監(jiān)測系統(tǒng)

2.1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

利用PI數(shù)據(jù)庫自帶設(shè)計軟件ProcessBook對浙江省電力公司500kV變電站35kV母線電壓及電容器過電壓狀態(tài)進行建模，其中電容器過電壓通過與電容器連接的母線電壓及電抗率編程計算得出。以寧波電業(yè)局為例，系統(tǒng)對5個500kV變電站（春曉、河姆、句章、寧海、天一）的35kV母線及電容器過電壓進行監(jiān)測，其中寧海變電站35kV側(cè)沒有連接電容器。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示。

2.2 系統(tǒng)界面及應(yīng)用

圖1 母線電壓及電容器過電壓監(jiān)測系統(tǒng)

在ProcessBook界面中，系統(tǒng)主界面如圖2所示，分別顯示寧波電業(yè)局春曉、句章、河姆、寧海和天一5個500kV變電站，通過點擊各變電站鏈接可以進入該變電站35kV側(cè)監(jiān)視系統(tǒng)。

圖2 母線電壓及電容器過電壓監(jiān)測系統(tǒng)主界面

以天一變電站為例，當(dāng)點擊該站的鏈接時，會出現(xiàn)如圖3所示35kV側(cè)母線電壓及電容器過電壓監(jiān)測界面。

圖3 天一變電站35kV側(cè)母線電壓及電容器過電壓監(jiān)測界面

監(jiān)測界面包括35kV主接線圖、35kV母線電壓實時監(jiān)測柱形圖以及35kV母線電壓及電容器開關(guān)狀態(tài)。圖4為天一變電站35kV側(cè)主接線圖，由圖可知，該站1號、2號和3號主變壓器投入運行，并分別對應(yīng)Ⅰ段、Ⅱ段和Ⅲ段母線，Ⅰ段母線連接1號、2號電抗器和3號電容器，Ⅱ段母線連接1號電容器和2號、3號、4號電抗器，Ⅲ段母線連接1號、2號和3號電抗器。

圖5為35kV側(cè)母線實時監(jiān)測系統(tǒng)，當(dāng)母線電壓正常時，柱形圖內(nèi)填充藍(lán)色，當(dāng)母線電壓超過額定電壓1.1倍時，柱形圖內(nèi)將填充紅色以示警戒。圖中所示Ⅰ段母線電壓為36.1690kV，Ⅱ段母線電壓36.1900kV，Ⅲ段母線電壓35.6770kV，屬于正常狀態(tài)。

圖4 天一變電站35kV側(cè)主接線圖

圖5 天一變電站35kV母線電壓實時監(jiān)測圖

圖6為天一變電站的35kV電容器開關(guān)狀態(tài)，此時1號主變壓器的3號電容器開關(guān)和2號主變壓器1號電容器開關(guān)均為合上狀態(tài)。

圖6 天一變電站35kV電容器開關(guān)狀態(tài)圖

圖7為天一變電站1號主變壓器3號電容器的過電壓狀態(tài)，過電壓倍數(shù)由電容連接端母線電壓和電抗率編程計算得到，計算式如下：

式中：n為電容器實時穩(wěn)態(tài)過電壓倍數(shù)；U為35kV母線實時電壓；k為電容器支路電抗率；N為單并聯(lián)支路電容器個數(shù)。

當(dāng)電容器組兩端電壓正常時，柱形圖內(nèi)填充藍(lán)色，當(dāng)兩端電壓超過額定電壓1.1倍時，柱形圖內(nèi)填充紅色以示警戒。

圖7 天一變電站1號主變3號電容器過電壓狀態(tài)圖

基于PI數(shù)據(jù)庫的母線電壓及電容器過電壓實時監(jiān)測過程如上所述。通過使用該系統(tǒng)即可實現(xiàn)對浙江省500kV變電站35kV母線電壓及電容器過電壓狀態(tài)的實時監(jiān)測。

3 結(jié)語

利用PI數(shù)據(jù)庫ProcessBook開發(fā)軟件，設(shè)計開發(fā)了浙江省500kV變電站35kV母線電壓及電容器過電壓監(jiān)測系統(tǒng)。系統(tǒng)通過實時監(jiān)測和編程計算實現(xiàn)了對母線電壓及電容器過電壓的監(jiān)測，為運行人員投切電容器時避免對母線電壓造成沖擊以及把握電容器端電壓變化提供了幫助。

該系統(tǒng)完全應(yīng)用ProcessBook界面，操作簡便，具有很強的適應(yīng)性，同時也可在此基礎(chǔ)上繼續(xù)開發(fā)，使其成為無功類電力設(shè)備的監(jiān)測平臺。

[1]吳萬軍，丁榮鳳.并聯(lián)電容器組故障分析及保護配置[J].電力學(xué)報，2001，16（2）∶102-104.

[2]續(xù)利華.電力電容器常見故障的原因分析及相應(yīng)處理[J].電力學(xué)報，2001，16（2）∶97-98.

[3]GB/T 11024.1-2010標(biāo)稱電壓1kV以上交流電力系統(tǒng)用并聯(lián)電容器[S].北京：中國標(biāo)準(zhǔn)出版社.2010.

[4]吳蓉，周慧忠.PI數(shù)據(jù)庫在衢州電網(wǎng)負(fù)荷管理系統(tǒng)中的應(yīng)用[J].浙江電力，2006，25（6）∶27-30.

[5]劉志龍.PI數(shù)據(jù)庫在電廠統(tǒng)計分析系統(tǒng)中的應(yīng)用[J].江蘇電機工程，2005，24（6）∶72－73.