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随着我国经济的快速发展,电网规模日益扩大,人们对供电可靠性和电能质量的要求不断提高,致使系统电压及无功调节也越来越频繁,电容无功补偿设备的可用率成为一项重要的生产技术指标。电力电容器作为电网中应用最为广泛的无功补偿装置,其故障率列所有变、配电设备之首,其运行状态及其检测技术备受业内关注。以往电力电容器状态检测方法通常为停电试验,不仅不能随时发现其运行故障,而且在增加运维工作量的同时造成补偿装置的利用率下降,减弱了对系统电压及无功补偿的控制能力。由于停电试验时设备处在非运行电压和负载状态,不能真实反映电容器实际运行状态时的绝缘状况及其故障发展趋势,具有极大的局限性。因此亟需进一步开展电力电容器在线监测技术研究,以准确掌握电力电容器的实时运行状态,必要时能够提供报警和故障诊断,从而尽量避免故障乃至进一步扩大而引发的事故发生,防止不必要的资产损失,并有效指导电力电容器最佳维修策略的实施,其工程应用价值重大而深远。本文基于运行中电力电容器故障机理研究提出了一套完整且便于现场实施的在线监测技术方案,研究设计了电力电容器故障预警及状态监测装置。首先是针对电力系统中电力电容器的常见故障及其原因进行分析,研究其故障发生的机理,确定运行状态识别需要监测的状态量。其次,为弥补现有监测装置受制于现场,存在选用放电电阻作为电力电容器的放电元件或放电线圈无二次电压信号输出等情况,首次提出了基于母线电压信号的电力电容器状态监测方案,即通过采集电力电容器成套装置母线侧电压互感器二次电压信号及采集回路电流互感器二次电流信号,通过构建状态监测等效电路,实现对电力电容器与串联电抗器的在线监测分析,若同时采集放电线圈二次输出,也可实现对放电线圈的在线监测。然后,研究并提出一种基于自适应神经模糊推理系统(Adaptive Network-based Fuzzy Inference System,ANFIS)的电力电容器绝缘状态诊断方法,并对绝缘缺陷的劣化程度进行划分,有效预防由于电力电容器受潮和绝缘老化引起的缺陷造成其运行故障。本研究研制了一套电力电容器故障预警及状态监测装置并挂网运行。通过对电力电容器在线监测装置进行设计,选取TI公司生产的型号TMS320F28335的DSP芯片,同时对模拟量采集电路、逻辑控制电路、存储器电路、通信电路及人机界面进行优化,使在线监测装置运行可靠,达到了设计的要求,为电力电容器故障预警及状态监测提供了有力的技术支持。