帶內熔絲的高壓電容器不平衡保護防擾動跳閘方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了帶內熔絲的高壓電容器不平衡保護防擾動跳閘方法，其包括以下步驟：步驟1：獲取帶內熔絲的高壓電容器不平衡保護的不平衡度變化量定值△3；步驟2：根據(jù)電容元件發(fā)生短路故障時內熔絲熔斷時間T1確定保護延時時間T；步驟3：保護裝置檢測高壓電容器不平衡度變化量滿足不平衡度變化量定值△3、持續(xù)時間滿足保護延時時間T時，對累加器執(zhí)行加1的操作；步驟4：根據(jù)步驟3中對累加器c1和c2操作后的值確定帶內熔絲的直流濾波器高壓電容器不平衡保護的保護動作策略。本發(fā)明可以限制擾動對帶內熔絲的直流濾波器高壓電容器不平衡保護造成的影響，擾動發(fā)生時保護累加器加1，保護告警，而不跳閘，避免拉開直流濾波器高壓側隔刀或直流系統(tǒng)ESOF。
【專利說明】帶內熔絲的高壓電容器不平衡保護防擾動跳閘方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及直流輸電控制保護【技術領域】，具體是一種帶內熔絲的直流濾波器高壓 電容器不平衡保護防止因擾動而導致保護跳閘的方法。
【背景技術】
[0002] 直流工程中多采用三調諧直流濾波器或雙調諧直流濾波器，如圖1和2所示。其 中，圖1示出了三調諧直流濾波器，其包括由高壓電容器C1和電感L1串聯(lián)組成的第一調諧 單元、由電容器C2和電感L2并聯(lián)組成的第二調諧單元、以及由電容器C3和電感L3并聯(lián)組 成的第三調諧單元，該第一調諧單元、第二調諧單元、第三調諧單元依次串聯(lián)，串聯(lián)后第一 調諧單元連接至高壓母線，第三調諧單元連接至中性母線。圖2示出了雙調諧直流濾波器， 其包括由高壓電容器C1和電感L1串聯(lián)組成的第一調諧單元、以及由電容器C2和電感L2 并聯(lián)組成的第二調諧單元，該第一調諧單元、第二調諧單元之間串聯(lián)，串聯(lián)后第一調諧單元 連接至高壓母線，第二調諧單元連接至中性母線。
[0003] 直流濾波器高壓電容器不平衡保護用于在高壓電容器內部部分電容元件發(fā)生故 障時候退出直流濾波器，防止故障蔓延，發(fā)生電容器雪崩擊穿。如圖3所示，直流濾波器高 壓電容器不平衡保護檢測流過電容器兩臂的總電流ITS和不平衡電流（差電流）ITD，取12 次（600Hz)諧波量，通過計算不平衡度ITD/ITS來判斷高壓電容器內部損壞程度，當檢測到 不平衡度超過定值時，判斷高壓電容器內部不平衡故障發(fā)生，不平衡保護動作。
[0004] 直流濾波器高壓電容器分為左、右兩臂C11和C12,單臂由P臺電容器串聯(lián)組成， 單臺電容器由MXN個電容元件串并聯(lián)組成，如圖4和圖5所示。高壓電容器承受了大部分 直流電壓，每個電容元件承受的電壓有限，過壓后將可能擊穿損壞，采用分布式均壓電阻并 聯(lián)，保證各串聯(lián)電容元件承受均等的電壓。部分直流工程高壓電容器的電容元件串有熔絲， 當一串并聯(lián)的電容元件中某個元件擊穿短路，同一串中完好元件所存儲的能量將通過擊穿 短路元件串接的熔絲放電，將熔絲熔斷；當一串并聯(lián)的電容元件中剩余完好元件所存儲的 能量不足以熔斷熔絲時，故障發(fā)展為整串并聯(lián)元件短路。由圖4和圖5可知：現(xiàn)有直流濾波 器高壓電容器結構復雜，由數(shù)量眾多的電容元件串并聯(lián)構成。不平衡保護定值整定較為靈 敏，可靠性不高，經(jīng)常發(fā)生非故障情況下的不平衡保護誤動作，即擾動導致的不平衡保護誤 動作，直流濾波器退出運行或直流停運，造成不必要的損失。
【發(fā)明內容】
[0005] 針對上述問題，本發(fā)明的目的在于提供一種帶內熔絲的高壓電容器不平衡保護防 擾動跳閘方法，可避免擾動導致的不平衡保護拉開直流濾波器高壓側隔刀或直流系統(tǒng)ES0F 的誤動作。
[0006] 為實現(xiàn)以上目的，本發(fā)明采取了以下的技術方案：
[0007] 帶內熔絲的高壓電容器不平衡保護防擾動跳閘方法，所述高壓電容器為直流濾波 器高壓電容器，直流濾波器高壓電容器由結構相同的左、右兩臂并聯(lián)組成，每一臂由P臺電 容器串聯(lián)組成，每臺電容器又由Μ串電容元件組串聯(lián)組成，每串電容元件組由N個并聯(lián)的電 容元件組成，其中，P、M、N均為大于1的整數(shù)，所述帶內熔絲的高壓電容器不平衡保護防擾 動跳閘方法包括以下步驟：
[0008] 步驟1 :根據(jù)帶內熔絲的高壓電容器內部某串電容元件組中第1個電容元件短路 時產(chǎn)生的不平衡度變化量Λ 1確定帶內熔絲的高壓電容器不平衡保護的不平衡度變化量 定值Λ 3,所述不平衡度變化量定值Λ 3 =Λ lXkl，其中，kl為保護定值可靠系數(shù)，kl〈l ;
[0009] 步驟2 :根據(jù)高壓電容器內部電容元件發(fā)生短路故障時內熔絲熔斷時間T1確定保 護延時時間T，所述保護延時時間T = TlXk2,其中，內熔絲熔斷時間T1為高壓電容器特 性，由高壓電容器設備廠家根據(jù)試驗給出，k2為延時時間可靠系數(shù)，k2〈l ;
[0010] 步驟3 :通過保護裝置檢測高壓電容器不平衡度變化量Λ，當Λ > Λ 3且滿足延 時時間Τ的要求時，累加器cl在其原有數(shù)值的基礎上執(zhí)行加1的操作；當Λ〈- Λ 3時 且滿足延時時間Τ的要求時，累加器c2在其原有數(shù)值的基礎上執(zhí)行加1的操作，反之 當-Λ3彡Λ<Λ3,累加器cl和c2均不執(zhí)行加1的操作；
[0011] 步驟4 :根據(jù)步驟3中對累加器cl和c2操作后的值確定帶內熔絲的高壓電容器 不平衡保護的保護動作方法：
[0012] 當〇〈cl〈j或0〈c2〈j時，帶內熔絲的高壓電容器不平衡保護輸出告警信號，而不跳 閘，繼續(xù)重復執(zhí)行步驟3的操作；
[0013] 當cl = j且ΙΤ1〈 Λ 4、或c2 = j且ΙΤ1〈 Λ 4時，帶內熔絲的高壓電容器不平衡 保護執(zhí)行拉開直流濾波器高壓側隔刀的操作；
[0014] 當cl = j且ΙΤ1> Λ 4、或c2 = j且ΙΤ1> Λ 4時，帶內熔絲的高壓電容器不平衡 保護執(zhí)行直流系統(tǒng)ES0F的操作；
[0015] 其中，j為高壓電容器任一臂中可以承受的電容元件組的短路串數(shù)，l〈j〈PXM，該 j的具體值可根據(jù)高壓電容器內部部分電容元件組短路后剩余完好的電容元件組承受的過 電壓情況確定；IT1為直流濾波器高壓側電流；定值Λ4為直流濾波器高壓側隔刀拉弧能力 設定值。
[0016] 所述保護定值可靠系數(shù)kl用于使高壓電容器內部故障時保護可靠動作，保護定 值整定小于高壓電容器內部故障時產(chǎn)生的不平衡度變化量，該保護定值可靠系數(shù)kl的選 取依靠經(jīng)驗取0.7?0.9。
[0017] 所述延時時間可靠系數(shù)k2的用于避免高壓電容器內部電容元件發(fā)生短路故障時 內熔絲熔斷，保護動作的延時時間整定小于內熔絲熔斷時間，該延時時間可靠系數(shù)k2的選 取依靠經(jīng)驗取0.7?0.9。
[0018] 所述剩余完好的電容元件組承受的過電壓不大于其額定電壓的1. 1倍。
[0019] 與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明的有益效果在于：
[0020] (1)本發(fā)明可反映帶內熔絲的直流濾波器高壓電容器內部電容元件故障發(fā)展過程 的階段性和產(chǎn)生不平衡度變化量的階躍性。
[0021] (2)可以根據(jù)帶內熔絲的直流濾波器高壓電容器內部故障程度及剩余完好電容元 件串承受過電壓的情況安排不同的保護動作策略：高壓電容器內部短路的電容元件串數(shù)較 少時，剩余完好電容元件串承受過電壓較小，保護告警出口；高壓電容器內部短路的電容元 件串數(shù)較多時，剩余完好電容元件串承受過電壓較大，保護跳閘出口。
[0022] (3)可以限制擾動對帶內熔絲的直流濾波器高壓電容器不平衡保護造成的影響， 擾動發(fā)生時保護累加器加1，保護告警，而不跳閘，避免拉開直流濾波器高壓側隔刀或直流 系統(tǒng)ES0F。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0023] 圖1為現(xiàn)有三調諧直流濾波器的電路結構圖；
[0024] 圖2為現(xiàn)有雙調諧直流濾波器的電路結構圖；
[0025] 圖3為現(xiàn)有直流濾波器高壓電容器不平衡保護的原理圖；
[0026] 圖4為現(xiàn)有直流濾波器高壓電容器的內部結構圖；
[0027] 圖5為圖4的A區(qū)結構示意圖；
[0028] 圖6為本發(fā)明帶內熔絲的高壓電容器不平衡保護防擾動跳閘方法的流程圖。
【具體實施方式】
[0029] 下面結合附圖和【具體實施方式】對本發(fā)明的內容做進一步詳細說明。
[0030] 實施例
[0031] 帶內熔絲的直流濾波器高壓電容器內部串并聯(lián)結構如圖5所示，其中P為一臂的 電容器并聯(lián)臺數(shù)、Μ為一臺電容器中串聯(lián)的并聯(lián)電容元件組串數(shù)、N為一串電容元件組中并 聯(lián)的電容元件數(shù)。每個電容元件組中均串有熔絲，當某個電容元件故障擊穿短路時，同一串 電容元件組中剩余完好的電容元件將通過故障電容元件的熔絲放電，熔絲將熔斷，故障的 電容元件將經(jīng)歷先短路后斷路的過程。同一串并聯(lián)電容元件可能出現(xiàn)多個電容元件先短路 后斷路的發(fā)展過程，至多為a個，當?shù)赼+Ι個電容元件故障擊穿短路時，同一串并聯(lián)元件中 剩余完好的電容元件所儲存的能量已不足以使到該第a+Ι個電容元件熔絲熔斷，該第a+1 個短路的電容元件將最終短接整串并聯(lián)電容元件。該a值由高壓電容器設備廠家試驗給 出。高壓電容器內部故障發(fā)展過程具有階段性。
[0032] 在高壓電容器內部左臂（右臂情況同理）一串并聯(lián)電容元件中a個電容元件先短 路后斷路，再到第a+Ι個電容元件短路的過程中，將產(chǎn)生一系列的不平衡度變化量。該系列 不平衡度變化量具有以下特點：
[0033] (1)第1個電容元件短路時產(chǎn)生的不平衡度變化量最小，記為Λ 1。第a+Ι個電容 元件短路時產(chǎn)生的不平衡度變化量最大，記為Λ 2。其他短路和斷路產(chǎn)生的不平衡度變化量 介乎兩者之間。
[0034] (2)電容元件短路和斷路產(chǎn)生的不平衡度變化量正負符號相反。
[0035] 以卩=52、]\1=3^ = 21、&=10為例，從第1個電容元件短路到第&+1個電容 元件短路過程中產(chǎn)生的不平衡度變化量如表1所示。
[0036] 表1高壓電容器內部故障產(chǎn)生的不平衡度變化量
[0037]
【權利要求】
1. 帶內熔絲的高壓電容器不平衡保護防擾動跳閘方法，所述高壓電容器為直流濾波器 高壓電容器，直流濾波器高壓電容器由結構相同的左、右兩臂并聯(lián)組成，每一臂由P臺電容 器串聯(lián)組成，每臺電容器又由Μ串電容元件組串聯(lián)組成，每串電容元件組由N個并聯(lián)的電容 元件組成，其中，Ρ、Μ、Ν均為大于1的整數(shù)，其特征在于，所述帶內熔絲的高壓電容器不平衡 保護防擾動跳閘方法包括以下步驟： 步驟1 :根據(jù)帶內熔絲的高壓電容器內部某串電容元件組中第1個電容元件短路時產(chǎn) 生的不平衡度變化量Λ 1確定帶內熔絲的高壓電容器不平衡保護的不平衡度變化量定值 Λ 3,所述不平衡度變化量定值Λ 3 =Λ lXkl，其中，kl為保護定值可靠系數(shù)，kl〈l ; 步驟2 :根據(jù)高壓電容器內部電容元件發(fā)生短路故障時內熔絲熔斷時間T1確定保護延 時時間T，所述保護延時時間T = TlXk2,其中，內熔絲熔斷時間T1為高壓電容器特性，由 高壓電容器設備廠家根據(jù)試驗給出，k2為延時時間可靠系數(shù)，k2〈l ; 步驟3 :通過保護裝置檢測高壓電容器不平衡度變化量Λ，當Λ > Λ 3且滿足延時 時間Τ的要求時，累加器cl在其原有數(shù)值的基礎上執(zhí)行加1的操作；當Λ〈-Λ 3時 且滿足延時時間Τ的要求時，累加器c2在其原有數(shù)值的基礎上執(zhí)行加1的操作，反之 當-Λ3彡Λ<Λ3,累加器cl和c2均不執(zhí)行加1的操作； 步驟4 :根據(jù)步驟3中對累加器cl和c2操作后的值確定帶內熔絲的高壓電容器不平 衡保護的保護動作方法： 當0〈cl〈j或0〈c2〈j時，帶內熔絲的高壓電容器不平衡保護輸出告警信號，而不跳閘， 繼續(xù)重復執(zhí)行步驟3的操作； 當cl = j且ΙΤ1〈 Λ 4、或c2 = j且ΙΤ1〈 Λ 4時，帶內熔絲的高壓電容器不平衡保護 執(zhí)行拉開直流濾波器高壓側隔刀的操作； 當cl = j且ΙΤ1> Λ 4、或c2 = j且ΙΤ1> Λ 4時，帶內熔絲的高壓電容器不平衡保護 執(zhí)行直流系統(tǒng)ESOF的操作； 其中，j為高壓電容器任一臂中可以承受的電容元件組的短路串數(shù)，l〈j〈PXM，該j的 具體值可根據(jù)高壓電容器內部部分電容元件組短路后剩余完好的電容元件組承受的過電 壓情況確定；IT1為直流濾波器高壓側電流；定值Λ4為直流濾波器高壓側隔刀拉弧能力設 定值。
2. 根據(jù)權利要求1所述的帶內熔絲的高壓電容器不平衡保護防擾動跳閘方法，其特征 在于，所述保護定值可靠系數(shù)kl用于使高壓電容器內部故障時保護可靠動作，保護定值整 定小于高壓電容器內部故障時產(chǎn)生的不平衡度變化量，該保護定值可靠系數(shù)kl的選取依 靠經(jīng)驗取0. 7?0. 9。
3. 根據(jù)權利要求1所述的帶內熔絲的高壓電容器不平衡保護防擾動跳閘方法，其特征 在于，所述延時時間可靠系數(shù)k2的用于避免高壓電容器內部電容元件發(fā)生短路故障時內 熔絲熔斷，保護動作的延時時間整定小于內熔絲熔斷時間，該延時時間可靠系數(shù)k2的選取 依靠經(jīng)驗取0.7?0.9。
4. 根據(jù)權利要求1所述的帶內熔絲的高壓電容器不平衡保護防擾動跳閘方法，其特征 在于，所述剩余完好的電容元件組承受的過電壓不大于其額定電壓的1. 1倍。
【文檔編號】G01R29/16GK104253419SQ201410462126
【公開日】2014年12月31日 申請日期:2014年9月11日 優(yōu)先權日:2014年9月11日
【發(fā)明者】鄭偉, 盧志良, 張楠, 周全, 楊光源, 顧保全 申請人:中國南方電網(wǎng)有限責任公司超高壓輸電公司檢修試驗中心