CN104134970B - 一种h型接线电容器组的不平衡电流保护方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种带内熔丝的H型接线电容器组的不平衡电流保护方法，方法包括：获取支路的不平衡电流相对于电容器组穿越电流的相对不平衡电流差值根据电容器组的电容量的最大允许偏差δ_C、电容元件允许的正常过电压增量相对于额定电压的倍数k_norm、电容元件允许的极限过电压增量相对于额定电压的倍数k_e，计算并设置第一整定值：当检测到T≥S₁，则保护装置控制所述电容器组的跳闸。

Description

一种H型接线电容器组的不平衡电流保护方法及系统

技术领域

本发明涉及电工领域的电气设备故障检测相关技术领域，特别是一种H型接线电容器组的不平衡电流保护方法及系统。

背景技术

高压电容器组常用于直流输电的交、直流滤波器和并联无功补偿装置等。用于交、直流滤波器的高压电容器组常接成图2所示的H型接线。

图2的H型电路的高压电容器组一般按照上两个桥臂的电容量C₁和C₂相等、下两个桥臂的电容量C₃和C₄相等进行配置，这样桥中间的连接线属于等电位连接。在此连接线上安装有一只电流互感器TA-D，正常条件下TA-D检测到的电流一旦某桥臂的某电容器单元出现故障，将导致TA-D检测到的电流不等于0。通过这种检测手段，可以发现H型接线的高压电容器组电容器单元或者元件的故障，并在满足一定的条件下跳闸隔离电容器组。

为了消除电压波动带来的不平衡电流的波动，H型电路常用差流与电容器组的穿越电流之比作为保护的判据。

H型电路的电容器组的不平衡保护的缺陷：如对称位置交替出现元件故障，比如C₁和C₂内部交替出现元件故障，或者C₁和C₃内部交替出现元件故障，实际检测到的不平衡电流动作量将非常小，不能启动跳闸。

发明内容

基于此，有必要针对现有技术对H型电路存在不能启动跳闸保护情况的技术问题，提供一种H型接线电容器组的不平衡电流保护方法及系统。

为了消除现有电容器组不平衡保护的缺陷,首先要对H型接线的电容器故障行为及保护整定原则进行深入的分析。首先是确定电容器不平衡保护的整定原则。

不平衡保护的整定原则

H型接线的电容器结构见图2。设各支路(臂)有N只电容器单元串联，电容器组共计有4N只电容器单元。如单只电容器单元的电容量为C_u，则各分支的电容量C₁＝C₂＝C₃＝C₄＝C_u/N＝C，电容器组的电容量：

正常情况下，电流互感器TA-D上没有电流。但是在故障情况下,电流互感器TA-D将出现不平衡电流不平衡电流保护主要通过检测不平衡电流与电容器组穿越电流的比值(式(2))来判断电容器组是否出现故障，以及故障的程度。该判别式的优点是判据本身不受系统电压波动的影响，其结果仅反映故障时刻电容器组的平衡状态。

H型接线电容器组的不平衡保护的缺陷：对称支路上交替出现元件故障，如支路C₁和C₂出现元件故障，或者支路C₁和C₃交替出现元件故障，即便是故障元件数量达到了上述跳闸要求，实际的判别式(2)中的仍非常小，不能启动跳闸。为此，需要通过检测不平衡电流的突变量来判断和累计元件故障数量，辅助决策并启动跳闸信号。

H型电容器组的不平衡保护整定的原则如下：

(1)滤波器组允许的失谐度

在滤波器失谐的条件下，滤波器应该退出运行。滤波器失谐后，将可能导致滤波器组与系统之间产生并联谐振，危及系统安全。单调谐滤波器的失谐度计算公式及允许值为

假设系统频率偏差δ_f＝0，且滤波器的电感量偏差δ_L＝0，为了使滤波器的失谐度δ_F≤1％，高压电容器组的电容量偏差应该满足δ_C≤2％。

对于多调谐滤波器组，建议在交接试验中测量高压电容器组相对其额定电容值C偏差ΔC条件下的滤波器失谐度。具体做法：首先对滤波器组精确调谐，并测量滤波器组的各调谐频率和各调谐电路的RLC参数。然后再人为将某只电容器单元短路，重新测量滤波器组的各调谐频率和电容器组的电容量。根据两次测量结果，计算各调谐频率下的失谐度δ_F和相应的电容量偏差δ_C，并由此推算滤波器各调谐频率失谐度不超过±1％的条件下，所允许的高、低压电容电容器组的电容量偏差值。在滤波器失谐度不超过±1％的限制条件下，多调谐滤波器各高、低压电容器组的电容量偏差应该略大于2％。或者通过计算得出允许的电容量偏差δ_C。

(2)完好电容器单元的端电压不超过1.05倍额定值，故障组件中余下完好元件的端电压不超过1.15倍额定值

在电容器单元内部某元件故障后，应该使故障组件中余下完好元件不至于因为过电压而被击穿。高压滤波电容器组是多只电容器单元串联，如果故障电容器单元的电容量增大，则其容抗变小，将使余下完好电容器单元两端的电压升高；如果故障电容器单元的电容量变小，则其容抗变大，将使余下完好电容器单元两端的电压下降。

表1是运行中电容器所允许的工频过电压水平。按照DL/T 840-2003标准，电容器允许长期运行的最高电压是其额定电压U_N的1.05倍。GB/T 12325-2008《电能质量供电电压偏差》中，允许35kV及以上供电电压正、负偏差绝对值之和不超过标称电压的10％。但从系统稳定，降低损耗的角度出发，实际系统的运行电压基本在0～10％的偏差范围内，而系统电压+10％的偏差常出现在凌晨低负荷时分。因此，表1中的1.10倍过电压是指电容器组没有内部故障的情况下，满足系统运行电压偏差的基本要求。

表1电容器运行中允许的工频过电压水平

从运行安全考虑，部分电容器单元故障后，余下完好单元的端电压不应该超过1.05倍的额定电压。

带内熔丝的电容器单元在某只电容元件故障之后，由于故障组件的电容量升高，同组件中余下完好元件两端的电压将升高，进而导致同一组件的元件继续损坏，但是要防止这种损坏过程中出现“雪崩效应”。另一方面，电容器单元内部出现少量元件故障后，即是更换退出运行，也不可能将其修复。只要某电容器单元故障后不影响完好电容器单元的安全，或者不影响滤波器的滤波功能，就应该尽可能地利用其剩余价值。从这一点出发，故障段中剩余完好元件的端电压在达到或超过1.15倍后，立即告警并在30min内跳闸是比较合适的。但是如果将故障组件的端电压允许值设置在1.2倍，则应该立即跳闸。

下面将按照基本电路理论给出电容器单元或者电容元件故障后电容器组的电容量C及其相对偏差ΔC/C，故障组件中完好元件之端电压相对额定电压的增量以及故障支路剩余完整电容组件的端电压相对于额定电压的增量条件下。根据前述2项不平衡电流保护整定原则，推算不同故障方式下，不平衡电流保护整定计算公式及其整定值。整个分析过程中假定电容器组两端的电压在故障前后不变。

内熔丝电容器单元在正常条件下的额定电压

用于滤波的内熔丝型电容器单元内部结构如图3。单元内部为p×s只元件(element)组成，先由p只元件并联组成组件，然后s个组件串联。当组件中某只元件短路后，同一组件中其它完好元件将通过故障元件放电，将故障元件的熔丝熔断。如图4所示，当同一组件的元件故障到一定数量m之后，剩余元件储存的能量不足以熔断最后故障元件的熔丝，将导致该组件短路。

因此，将内熔丝型电容器组正常条件下各单元上的电压作为额定电压，则电容器单元上的额定电压

对于电容元件的端电压，则有

是电容器组两端的额定电压。

部分电容器单元短路后的不平衡电流及过电压计算

首先分析内熔丝型电容器单元出现部分组件短路后的行为。支路i的电容器臂有d个组件短路之后，该支路余下完整sN-d串组件组成的总电容量将增大至：

(1)C₁支路部分组件短路

此条件下其余各支路的电容量正常，但C₁支路电容量变为

C_1,F＝C_i,F (7)

电容器组的总电容量为

而滤波器失谐度所允许的电容量相对变化为

因此，该条件下允许短路的组件数d是：

此时故障支路C₁中完好组件的电压将增加：

该完好组件上电压的相对增量应满足

因此,该条件下允许的短路组件数为:

按照保护整定原则，选择最小并联组件数。

因此，H接线的电容器组在发生不对称组件短路的条件下，故障支路完好组件的端电压或者电容器组的电容量偏差允许值将成为制约电容器组继续运行的主要因素。按照完整组件的端电压要求，不平衡电流保护的跳闸整定值为：

按照滤波器失谐度的要求，整定值为

因为

故判别无熔丝电容器单元内部有一个组件短路的判别式为

(2)C₁与C₃支路各有d段组件短路

当C₁与C₃支路各有d组件短路时，不平衡电流保护判别式(2)不起作用,需检测组件短路的数量来实施保护。此时C₁与C₃支路的电容量为

C_1,F＝C_3,F＝C_i,F (19)

电容器组的总电容量；

按照电容量偏差允许值

有

C₁与C₃支路剩余完好组件上的电压增量：

按照电压增量允许值，得到的单臂组件短路数上限值

因此，此条件下不平衡保护跳闸时应该计量检测到的组件短路故障的数量为

(3)C₁和C₂支路各有d组件短路

此条件下C₁和C₂支路的电容量为：

C_1,F＝C_2,F＝C_i,F (26)

电容器组的电容量

按照电容量偏差允许值

有

C₁支路和C₂支路余下完好并联组件上的电压

依照允许的电压增量：

对应的允许单臂并联组件短路数

此条件下需要通过不平衡电流的突变量来识别组件短路的故障及其数量。不平衡保护跳闸时应检测计量并联组件短路数量：

根据电容器组不同支路的短路组件分析,得出不平衡电流保护在监测到如下的累计短路组件数量时,保护应该启动跳闸隔离滤波器组。

内熔丝电容器单元内部电容元件开路故障的不平衡电流及过电压计算

设单个电容元件的电容量为C_e，则电容器单元(unit)的电容量：

正常条件下各支路的电容量：

假设某电容器支路中有n(n<sN)个组件中有电容元件损坏，且每组件各有m(m<p)只电容元件损坏并被隔离(图4)。

损坏的n个组件中剩余完好电容元件的总电容量

余下(sN-n)个完好组件的总电容量

支路i出现m×n只电容元件被隔离后的总电容量：

(1)C₁支路有m×n只电容元件被隔离

C₁支路由于损失部分电容元件，因此该支路故障后的总电容量将减少：

C_1,F＝C_i,F (39)

同时导致电容器组的总电容量减少：

按照电容量偏差许可值

有

因此导致的不平衡电流的最大值为

因为C₁的电容量变小，使C₃和C₄支路各并联组件的电压降低。C₂支路各组件的电压增量为。

按照此条件有

C₁支路故障组件余下完好电容元件的电压：

以故障组件中剩余完好电容元件不出现雪崩效应为前提，则故障组件上的端电压应满足

将(42)式和(47)式联利求解，得到单臂支路中有电容元件故障隔离条件下，不平衡电流保护累计监测到的故障电容元件总数为：

满足(45)的不平衡电流保护跳闸整定值

因

因此

是单只电容元件故障并隔离前后不平衡电流保护突变量的最小值。(2)C₁与C₃同时出现同样数量m×n只电容元件被隔离

C₁与C₃同时出现同样数量的m×n只电容元件开路时，不平衡保护式(2)不起作用，此时

C_1,F＝C_3,F＝C_i,F (53)

电容器组的总电容量:

电容器组的电容量变化应满足

有

由于n段组件各有m只电容元件故障后，故障组件的电容量减少，其电压升高，使完整并联组件的电压降低。故障并联组件上的电压为

该电压增量应该满足

(55)式和(58)式联立求解的结果为

(3)C₁和C₂同时出现同样数量m×n只电容元件被隔离

此条件下

C_1,F＝C_2,F＝C_i,F (61)

电容器的总电容量

按照电容量偏差允许值：

其解为

C₁和C₂支路故障组件的电容量降低后，完整并联组件上的电压将降低，故障并联组件上的电压升高：

(64)和(66)联立求解，得到

通过对上述C₁支路单臂电容元件故障，C₁和C₂出现对称的电容元件故障，C₁和C₃出现对称的电容元件故障之分析和比较，判断出现电容元件级故障的判别式为：不平衡电流的突变量满足下式

在满足上式的条件下，对故障电容元件进行记数，当故障电容元件数满足下列条件时，

应该启动跳闸回路。

基于上述理论分析，本发明提供一种带内熔丝的H型接线电容器组的不平衡电流保护方法，所述电容器组包括四条支路，每个所述支路包括N只串联的电容器单元构成，每个所述电容器单元内部包括s个组件串联，所述组件包括p只并联的电容元件，其中，N为大于或等于1的自然数，p为大于1的自然数，s为大于1的自然数，所述的不平衡电流保护方法包括：

获取支路的不平衡电流电容器组穿越电流计算不平衡电流的相对差值

根据电容器组的电容量的最大允许偏差δ_C、电容元件允许的正常过电压增量相对于额定电压的倍数k_norm，计算并设置第一整定值：

当检测到T≥S₁，则控制所述电容器组的保护装置跳闸。

一种H型接线电容器组的不平衡电流保护系统，所述电容器组包括四条支路，每个所述支路由N只电容器单元串联构成，每个所述电容器单元内部由s个组件串联，所述组件由p只电容元件并联，其中，N为大于或等于1的自然数，p为大于1的自然数，s为大于1的自然数，所述的不平衡电流保护系统包括：

相对差值获取模块，用于获取支路的不平衡电流相对于电容器组穿越电流的相对不平衡电流差值

第一整定值计算模块，用于根据电容器组的电容量的最大允许偏差δ_C、电容元件允许的正常过电压增量相对于额定电压的倍数k_norm，计算并设置第一整定值：

第一跳闸模块，用于当检测到T≥S₁，则控制所述电容器组的保护装置跳闸。

本发明计算一个由电容器组的电容量的最大允许偏差δ_C、电容元件允许的正常过电压增量相对于额定电压的倍数所确定的整定值k_norm，并检测相对差值与整定值的关系作为控制保护装置跳闸的逻辑。

本发明的技术优点在于：可以根据滤波器组允许的电容量最大允许偏差δ_C，电容元件允许的正常过电压增量相对于额定电压的倍数所确定的参数k_norm，检测滤波器是否处于失谐状态，并检测电容元件是否处于允许的过电压增量状态。同时，可以消除现有电容器组不平衡电流保护不能检测各支路出现对称性故障的缺陷，并能精确检测和计算故障元件(或组件)的数量。

附图说明

图1为本发明一种H型接线电容器组的不平衡电流保护方法的工作流程图；

图2为本发明一种H型电容器组的接线示意图；

图3为内熔丝型电容器单元的内部结构图；

图4为内熔丝型电容器单元内部部分元件失效导致熔丝熔断后的示意图；

图5为本发明一个例子的工作流程图；

图6为本发明一种H型接线电容器组的不平衡电流保护系统的结构模块图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步详细的说明。

如图1所示为本发明一种带内熔丝的H型接线电容器组的不平衡电流保护方法，所述电容器组包括四条支路，如图2所示，所述单条支路包括N只串联的电容器单元，所述单只电容器单元内部包括s个串联组件，所述单个组件包括p只并联的电容元件，其中，N为大于或等于1的自然数，p为大于1的自然数，s为大于1的自然数，其特征在于，所述的不平衡电流保护方法包括：

步骤S101，获取电容器组的不平衡电流电容器组穿越电流计算不平衡电流的相对差值

步骤S102，根据电容器组的电容量最大允许偏差δ_C、电容元件允许的正常过电压增量相对于额定电压的倍数k_norm，计算并设置第一整定值：

步骤S103，当检测到T≥S₁，则控制所述电容器组的保护装置跳闸。

如图3所示是带内熔丝电容器单元的内部元件连接方式：首先将p只电容元件并联，每只电容元件串联一根熔丝，这里将p只带内熔丝的电容元件并联称为组件。然后将s个组件串联。即一个电容器单元内部是p×s只电容元件封装在电容器单元的箱体内。

电容器单元内部元件的故障过程如下：首先是其中一个元件的绝缘被击穿，该元件击穿之后，同一组件中并联的其它电容元件将通过故障电容元件放电。放电过程中的电流将熔丝熔断后，将故障电容元件隔离。故障组件中由于有某些电容元件被隔离，故障组件中的电容量减少，容抗增大，在多个同样组件串联的条件下，故障组件由于容抗增大，分担的电压也将增加，导致故障组件剩余完好电容元件故障的概率增大。当故障组件有若干只电容元件的熔丝被熔断隔离之后，如果剩余完好电容元件储存的能量不足以将故障电容元件的熔丝熔断，将导致该组件短路。

在本实施例中，还包括：

步骤S104，根据所述电容器组的电容量的最大允许偏差δ_C、电容元件允许的正常过电压增量相对于额定电压的倍数k_norm,计算第二整定值S₂：

步骤S105，获取所述相对不平衡电流差值T在t-1时刻到t时刻的突变量如果所述ΔT满足 则计算电容器组中串联组件短路的累计数量：D^(t)＝D^(t-1)+int{ΔT×[4sN-2]+0.5}，其中int是取整数计算；D^(t)的初始值D⁽⁰⁾＝0；

步骤S106，当D^(t)的累计值满足D^(t)≥S₂时，所述电容器组的保护装置经过预设的延时时间之后,启动所述电容器组跳闸。

在本实施例中，还包括：

步骤S107，根据所述电容器组的电容量的最大允许偏差δ_C、电容元件允许的极限过电压增量相对于额定电压的倍数k_e、各支路串联电容器单元数量N、电容器单元内部的串联组件数s、组件内部的电容元件并联数p，计算第三整定值S₃：

步骤S108，获取所述相对不平衡电流差值T在t-1时刻到t时刻的突变量如果所述ΔT如满足则计算电容器组中电容元件开路的累计数：E^(t)＝E^(t-1)+int{ΔT×[4(p-1)sN+2]+0.5}，其中int是取整数计算，E^(t)的初始值E⁽⁰⁾＝0；

步骤S109，当E^(t)的累计值满足E^(t)≥S₃时，所述电容器组的保护装置经过预设的延时时间之后,启动所述电容器组跳闸。

图5作为本发明实施例的另外一种实施方式。如图5所示为本发明一个例子的工作流程图，实现本发明H型电容器不平衡保护的一个具体实施步骤如下：

首先，确认带内熔丝的电容器组是图2示的H型结构。收集单臂支路的串联电容器单元数N，电容器单元内部的电容元件并联数p，以及电容器单元内部的串联组件数s。根据滤波器组和电容器组的产品说明书，设计规范，计算确定电容器组的最大允许电容量偏差δ_C。根据电容器的产品说明书和相关标准，确定电容元件的正常允许过电压水平k_norm、电容元件的极限过电压水平k_e。通过以上数值计算确定如下三个整定值:

执行如图5所示的步骤：

步骤S501，获取和通过图2的电流互感器TA-D提取的桥差电流信号通过图2的电流互感器TA-S提取的电容器组总穿越电流

步骤S502，实时计算桥差电流与电容器组穿越电流的比值T^(t)：

步骤S503，将实时计算结果与整定值进行比较。如果|T^(t)|≥S₁，则说明构成电容器组的电容器单元有损坏，且剩余完好电容器单元(或组件)的端电压已经到达元件的允许长期运行的极限值，或者电容器组的电容量偏差已经达到了允许的极限值，则直接启动电容器组跳闸。

步骤S504，将T^(t)输送到一个延时寄存器，其主要作用是将(t-1)时刻步骤S502的计算结果T^(t-1)在该寄存器中临时寄存并延时至t时刻输出；

步骤S505，计算步骤S502两个相邻时刻输出结果之间的差值，即计算相对不平衡电流的突变量

电容器单元内部的电容元件的开路故障或短路故障，均会引起的突变。因此进行如下步骤：

步骤S506，计算突变量的变化范围，如果ΔT的值满足如下范围：

上式中，是单个元件开路时突变量的最小值。如果上式成立，说明检测到的电容器组故障属于电容元件级的开路故障(熔丝熔断)，则执行步骤S510；否则执行步骤S507。

步骤S507，进一步计算和判断的变化范围，如果ΔT的值满足如下范围：

则说明检测到的电容器组故障属于组件级故障(元件短路后熔丝没能熔断)，执行步骤S508。

步骤S508，计算单元电容器内部串联组件短路的总数目。因为是单串组件短路后检测到的的最小值，突变量除以即可得到本次突变量下串联组件短路的数量

计算结果通过取整函数int取整。其中的常数项0.5是为了确保单个串联组件短路后，实现本式计算的结果能够确保其串联组件数D＝1。本实施例中，使用一个寄存器进行循环寄存组件短路总数量：

该结果累计到组件短路总数D^(t)中。其中初始值D⁽⁰⁾＝0。

步骤S509，将总的组件短路数D^(t)与整定值S₂进行比较，如果D^(t)≥S₂，则说明电容器组中内部元件的短路数量已经达到了这样的一个临界值，即余下完好的组件之端电压增量已经达到或者超过了k_norm倍的额定电压。在此条件下，启动告警，并在适当延时后，保护装置启动电容器组跳闸。

步骤S510，计算单元电容器内部元件熔丝熔断(元件开路)的总数目。因为是单个电容元件的开路后突变量的最小值，将突变量除以后，将得到本次突变量结果下电容元件的开路数量

其中的常数项0.5是为了确保单个电容元件开路后，实现本式计算的结果能够确保开路数量E＝1。本实施例中，使用一个寄存器进行循环寄存：

该结果累计到电容元件开路总数E^(t)中。其中初始值E⁽⁰⁾＝0。

步骤S511，将总的电容元件开路数E^(t)与整定值S₃进行比较，如果E^(t)≥S₃，则说明电容器组中内部电容元件的开路数量已经达到了这样的一个临界值，即故障组件中余下完好的元件之端电压已经达到或者超过了1+k_e倍的额定电压，或者电容器组的电容量偏差已经达到极限允许值。在此条件下，保护启动告警，并在适当的延时后，启动保护跳闸。

图6所示为本发明一种H型接线电容器组的不平衡电流保护系统的结构模块图，所述电容器组含有四条支路，每个所述支路由N只电容器单元串联构成，每个所述电容器单元内部由s个组件串联，所述组件由p只电容元件并联，其中，N为大于或等于1的自然数，p为大于1的自然数，s为大于1的自然数，其特征在于，所述的不平衡电流保护系统包括：

相对差值获取模块601，用于获取支路的不平衡电流相对于电容器组穿越电流的相对不平衡电流差值

第一整定值计算模块602，用于根据电容器组的电容量的最大允许偏差δ_C、电容元件允许的正常过电压增量相对于额定电压的倍数k_norm，计算并设置第一整定值S₁：

第一跳闸模块603，用于当检测到T≥S₁，则控制所述电容器组的保护装置跳闸。

在本实施例中，还包括：

第二整定值计算模块604，用于根据所述电容器组的电容量的最大允许偏差δ_C、电容元件允许的正常过电压增量相对于额定电压的倍数k_norm、各支路串联电容器单元数量N、电容器单元内部的串联组件数s，计算第二整定值S₂：

突变量第一检测模块605，获取所述相对不平衡电流差值T在t-1时刻到t时刻的突变量如果所述ΔT满足则计算串联组件短路的累计数量：D^(t)＝D^(t-1)+int{ΔT×[4sN-2]+0.5}，其中int是取整数计算；D^(t)的初始值D⁽⁰⁾＝0；

第二跳闸模块606，用于当D^(t)的累计值D^(t)≥S₂时，经过适当的延时之后，启动所述电容器组的保护装置跳闸。

在本实施例中，还包括：

第三整定值计算模块607，用于根据所述电容器组的电容量的最大允许偏差δ_C、电容元件允许的正常过电压增量相对于额定电压的倍数k_norm、电容元件允许的极限过电压增量相对于额定电压的额倍数k_e、各支路串联电容器单元数量N、电容器单元内部的串联组件数s、组件内部的电容元件并联数p，计算第三整定值S₃：

突变量第二检测模块608，获取所述相对差值T在t-1时刻到t时刻的突变量如果所述ΔT满足则计算电容元件开路的累计数：E^(t)＝E^(t-1)+int{ΔT×[4(p-1)sN+2]+0.5}，其中int是取整数计算，E^(t)的初始值E⁽⁰⁾＝0；

第三跳闸模块609，用于当E^(t)的累计值E^(t)≥S₃时，经过适当延时之后，启动所述电容器组的保护装置跳闸。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (6)

1.一种带内熔丝的H型接线电容器组的不平衡电流保护方法，所述电容器组包括四条支路，每条所述支路包括N只串联的电容器单元，每只所述电容器单元内部包括s个串联组件，所述组件包括p只并联的电容元件，其中，N为大于或等于1的自然数，p为大于1的自然数，s为大于1的自然数，其特征在于，所述的不平衡电流保护方法包括：

获取支路的不平衡电流相对于电容器组穿越电流的相对不平衡电流差值

根据电容器组的电容量的最大允许偏差δ_C、电容元件允许的正常过电压增量相对于额定电压的倍数k_norm，计算并设置第一整定值：

$S_1=min(\frac{{\mathrm{\&delta;}}_C}{1+{\mathrm{\&delta;}}_C},\frac{k_{norm}}{3+k_{norm}},\frac{k_{norm}}{1-k_{norm}});$

当检测到T≥S₁，则保护装置控制所述电容器组跳闸。

2.根据权利要求1所述的H型接线电容器组的不平衡电流保护方法，其特征在于，还包括：

根据所述电容器组的电容量的最大允许偏差δ_C、电容元件允许的正常过电压增量相对于额定电压的倍数k_norm、各支路串联电容器单元数量N、电容器单元内部的串联组件数s，计算第二整定值S₂：

$S_2=min(\frac{2{\mathrm{\&delta;}}_C}{1+3{\mathrm{\&delta;}}_C},\frac{2k_{norm}}{3+3k_{norm}})\&times;2sN;$

获取所述相对不平衡电流差值T在t-1时刻到t时刻的突变量如果所述ΔT满足k＝0.85～0.95，则计算串联组件短路的累计数量：D^(t)＝D^(t-1)+int{ΔT×[4sN-2]+0.5}，其中int是取整数计算；D^(t)的初始值D⁽⁰⁾＝0；

当D^(t)的累计值D^(t)≥S₂时，经过预设的延时时间之后，保护装置启动所述电容器组跳闸。

3.根据权利要求1所述的H型接线电容器组的不平衡电流保护方法，其特征在于，还包括：

根据所述电容器组的电容量的最大允许偏差δ_C、电容元件允许的极限过电压增量相对于额定电压的额倍数k_e、各支路串联电容器单元数量N、电容器单元内部的串联组件数s、组件内部的电容元件并联数p，计算第三整定值S₃：

$S_3=min(\frac{{\mathrm{\&delta;}}_C+k_e}{1+k_e}\&times;2p,\frac{4{\mathrm{\&delta;}}_C}{1+k_e}\&times;psN);$

获取所述相对不平衡电流差值T在t-1时刻到t时刻的突变量如果所述ΔT满足k＝0.85～0.95，则计算电容元件开路的累计数：E^(t)＝E^(t-1)+int{ΔT×[4(p-1)sN+2]+0.5}，其中int是取整数计算，E^(t)的初始值E⁽⁰⁾＝0；

当E^(t)的累计值E^(t)≥S₃时，经过预设的延时时间之后，保护装置启动所述电容器组跳闸。

4.一种带内熔丝的H型接线电容器组的不平衡电流保护系统，所述电容器组包括四条支路，每条所述支路包括N只串联的电容器单元，每只所述电容器单元内部包括s个串联组件，所述组件包括p只并联的电容元件，其中，N为大于或等于1的自然数，p为大于1的自然数，s为大于1的自然数，其特征在于，所述的不平衡电流保护系统包括：

相对差值获取模块，用于获取支路的不平衡电流相对于电容器组穿越电流的相对不平衡电流差值

第一整定值计算模块，用于根据电容器组的电容量的最大允许偏差δ_C、电容元件允许的正常过电压增量相对于额定电压的倍数k_norm，计算并设置第一整定值：

$S_1=min(\frac{{\mathrm{\&delta;}}_C}{1+{\mathrm{\&delta;}}_C},\frac{k_{norm}}{3+k_{norm}},\frac{k_{norm}}{1-k_{norm}});$

第一跳闸模块，用于当检测到T≥S₁，则控制所述电容器组的保护装置跳闸。

5.根据权利要求4所述的H型接线电容器组的不平衡电流保护系统，其特征在于，还包括：

第二整定值计算模块，用于根据所述电容器组的电容量的最大允许偏差δ_C、电容元件允许的正常过电压增量相对于额定电压的倍数k_norm、各支路串联电容器单元数量N、电容器单元内部的串联组件数s，计算第二整定值S₂：

$S_2=min(\frac{2{\mathrm{\&delta;}}_C}{1+3{\mathrm{\&delta;}}_C},\frac{2k_{norm}}{3+3k_{norm}})\&times;2sN;$

突变量第一检测模块，获取所述相对差值T在t-1时刻到t时刻的突变量如果所述ΔT满足k＝0.85～0.95，则计算串联组件短路的累计数量：D^(t)＝D^(t-1)+int{ΔT×[4sN-2]+0.5}，其中int是取整数计算；D^(t)的初始值D⁽⁰⁾＝0；

第二跳闸模块，用于当D^(t)的累计值D^(t)≥S₂时，经过预设的延时时间之后，保护装置启动所述电容器组跳闸。

6.根据权利要求4所述的H型接线电容器组的不平衡电流保护系统，其特征在于，还包括：

第三整定值计算模块，用于根据所述电容器组的电容量的最大允许偏差δ_C、电容元件允许的极限过电压增量相对于额定电压的额倍数k_e、各支路串联电容器单元数量N、电容器单元内部的串联组件数s、组件内部的电容元件并联数p，计算第三整定值S₃：

$S_3=min(\frac{{\mathrm{\&delta;}}_C+k_e}{1+k_e}\&times;2p,\frac{4{\mathrm{\&delta;}}_C}{1+k_e}\&times;psN);$

突变量第二检测模块，获取所述相对不平衡电流差值T在t-1时刻到t时刻的突变量如果所述ΔT满足k＝0.85～0.95，则计算电容元件开路的累计数：E^(t)＝E^(t-1)+int{ΔT×[4(p-1)sN+2]+0.5}，其中int是取整数计算，E^(t)的初始值E⁽⁰⁾＝0；

第三跳闸模块，用于当E^(t)的累计值E^(t)≥S₃时，经过预设的延时时间之后，保护装置启动所述电容器组跳闸。