电容器健康诊断系统和方法与流程

本公开总体上涉及电子系统和方法，并且在特定实施例中涉及电容器健康诊断系统和方法。

背景技术：

1、柔性交流输电系统(facts)可被理解为包括用于电能的交流(ac)输电的设备的系统。通常，facts包括静态伏安无功(var)补偿器(svc)或静态同步补偿器(statcom)(也称为静态同步调相器(statcon))以将无功功率提供给网络，例如以便调节电压、功率因数、谐波并且/或者稳定网络。

2、图1示出了示例性svc 100(例如，用于三相系统)的示意图。svc 100包括晶闸管投切电容器(tsc)电路102、晶闸管控制电抗器(tcr)电路104和ac滤波器106。ac滤波器106包括电容器或电容器组116。tsc电路102包括电容器或电容器组118。

3、如图所示，tsc电路102以已知的方式与其他相进行三角形连接。tcr电路104也以已知的方式与其他相进行三角形连接。ac滤波器106可利用y型连接件来实施。

4、如图1中所示，变压器103可用于将电压从ac电网101的电压降压到较低的电压。例如，电压v电网可介于1kv与800kv之间(诸如，230kv)，并且电压v线路可等于或低于21.4kv。

5、tcr电路104和svc电路102可用于通过对晶闸管阀108、110、112和114的受控切换来连续调整递送到ac电网101的无功功率。在tcr电路104中的这种切换期间，可生成不期望的电流谐波。例如，对tcr电路104中的晶闸管阀的切换可消耗非正弦电流，这可能引起facts站中的谐波失真。一般来说，较低的谐波(例如，3次谐波)可通过tcr电路104的三角形连接而被捕获。然而，高次谐波仍可能出现，并且可注入到ac电网101中。此类谐波可能对ac电网101有害。ac滤波器106可用于防止谐波注入到ac电网101中，例如由tcr电路104生成的谐波。

6、尽管图1中示出了单个ac滤波器106，但是可使用针对要抑制的各次谐波的ac滤波器106。例如，如果期望抑制基频(例如，50hz或60hz)的5次、7次和13次谐波，则可将分别调谐到5次、7次和13次谐波的3个ac滤波器106并联联接到v线路节点。

7、图2示出了示例性statcom 200(例如，用于三相系统)的示意图。statcom 200包括电压源换流器(vsc)204和ac滤波器202。ac滤波器202包括电容器或电容器组206。

8、vsc 204可利用脉宽调制(pwm)(例如，利用毫秒切换)来操作，例如以调整递送到ac电网101的无功功率。vsc 204可生成谐波失真(例如，类似于tsc 102)。例如，尽管根据设计基于相移pwm的vsc 204可消除电压中高达2·fcr·n次谐波(其中fcr表示pwm的载波频率，且n表示每相中的单元(cell)总数)，但高频谐波仍可能出现在电压v线路中。由于ac电流中的谐波所致的电压v线路失真可能引起电力系统中的不良影响(例如，同步/感应电机失效、较高的电力损失、或ac设备中的过热)。ac滤波器202可用于减小由对vsc 204的pwm切换所生成的基频(例如，50hz或60hz)谐波(例如，通过提供更好的功率因数)、和/或作为固定并联电容器提供无功功率。

9、图3示出了示例性高压直流(hvdc)输电系统300(也称为电力高速公路或电气高速公路)的示意图。hvdc系统300包括hvdc换流器301、谐波滤波器302和304、以及高通ac滤波器306。ac滤波器302包括电容器或电容器组308。ac滤波器304包括电容器或电容器组310。ac滤波器306包括电容器或电容器组312。在hvdc换流器301发电期间，可生成谐波，可通过ac滤波器302、304和306减小这些谐波以防止将此类谐波注入到ac电网101中。ac滤波器302可设计成抑制基频(例如，50hz或60hz)的11次谐波。ac滤波器304可设计成抑制基频(例如，50hz或60hz)的13次谐波。高通ac滤波器306可具有基频的24次到更高次的转角频率。

10、系统100、200和300是示例性的，并且ac滤波器106、202、302、304和/或306要抑制的目标谐波可能不同(例如，取决于系统的设计)。

11、如图1-3中所示，facts中的电容器或电容器组116、206、308、310和312可有助于滤除不想要的谐波并限制进入ac电网101的谐波以及补偿ac系统中的电压暂降/骤降。

12、电容器可随时间而失效或退化。例如，工艺变化可能引起电容器在不同时间/以不同速率退化或失效。电容器制造商通常提供电容器失效模型，这些电容器失效模型通常具有大的方差并展示低的置信水平。环境因素也可能影响电容器的寿命。例如，当电容器暴露于超出电容器的额定条件(诸如，超出操作电压/温度/频率)的条件时，电容器可能比预期更快地退化或失效。

13、电容器的失效或退化可能影响ac滤波器106、202、302、304和306以及tsc电路102的操作。例如，随着电容器或电容器组116、206、308、310和312的电容发生变化，ac滤波器106、202、302、304和306对所期望频率进行滤波的能力可能退化。作为另一个示例，在电容式h桥(诸如，图1中针对tsc电路102所示)中，电容器失效或退化(例如，电容的偏移(shift))可能引起h桥中的不平衡。

14、为了确保ac滤波器106、202、302、304和306、tsc电路102的正确操作，可通过使相关联的电路离线并对这些电容器执行电容测试来监测电容器或电容器组116、118、206、308、310和312。

技术实现思路

1、根据实施例，一种电子电路包括：一个或多个输入端子，其被配置成接收测量数据；以及控制器，其被配置成：基于流过联接到线路节点的第一电路的第一电流来确定第一谐波电流，其中测量数据包括指示第一电流的第一电流数据；基于流过联接到线路节点的ac滤波器的滤波器电流来确定滤波器谐波电流，其中测量数据包括指示滤波器电流的滤波器电流数据；以及基于第一谐波电流和滤波器谐波电流来生成指示第一电容器或电容器组的失效、退化或故障的第一标志，其中ac滤波器包括该第一电容器或电容器组。

2、根据实施例，一种方法包括：基于流过联接到线路节点的第一电路的第一电流来确定第一谐波电流；基于流过联接到线路节点的ac滤波器的滤波器电流来确定滤波器谐波电流；以及基于第一谐波电流和滤波器谐波电流来生成指示第一电容器或电容器组的失效、退化或故障的第一标志，其中ac滤波器包括该第一电容器或电容器组。

3、根据实施例，一种装置包括：一个或多个输入端子，其被配置成接收测量数据；以及控制器，其被配置成：基于测量数据来确定联接到线路节点的ac滤波器的第一电容器或电容器组的m个电容值，其中m是大于1的正整数；使m个所确定的电容值中的每一个与k个集群中的一个集群相关联，其中k是大于1且小于m的正整数；从k个集群中确定主导集群；基于主导集群的电容值来确定第一电容；将第一电容与参考电容进行比较；以及当第一电容与参考电容相差超过预定公差时，生成第一标志，其中该第一标志指示第一电容器或电容器组的失效、退化或故障。