CN1545180A - 电容器暂态不平衡保护方法 - Google Patents

Abstract

电容器暂态不平衡保护方法，由自适应补偿原理元件、固定门槛闭锁元件、比例制动特性元件共同构成：(1)自适应补偿元件具有不受外界参数变化和系统工况变化等影响，浮动的不平衡电流随着实际的不平衡电流变化而不断变化，灵敏度很高。(2)固定门槛元件I_ub＞I_ubqd，I_ub为实际测量的不平衡电流，I_ubqd为不平衡电流值设定的判据；(3)比例制动元件I_bcub＝kI，其中I为流过整个电容器的电流，k为保护的整定值；整定值k为上式，其中C₁和C₂为电容器两个分支的电容量的大小，在同时满足上述判据的条件下产生保护信号。

Description

电容器暂态不平衡保护方法

一、技术领域

本发明涉及电容器暂态不平衡保护方法，尤其是结合自适应补偿原理、浮动门槛技术和比例制动特性的新型电容器暂态不平衡保护方法。

二、背景技术

目前现有电容器不平衡保护的方法都为稳态不平衡保护原理且为固定门槛式，存在灵敏度低的问题：

1.首先在最开始投运电容器的过程中不可能将两个电容器分支的电容调整到完全一样，不可避免的存在初始的不平衡电流，而一般来说电容器不平衡保护的定值要求十分灵敏，一旦初始的不平衡电流的大小和保护的动作定值相差不远时可能导致保护的灵敏度很低。

2.电容器的参数收到很多外界因数的影响，如温度，阳光的强度等，电容器中的固定不平衡电流随着时间的推移，外界环境的变化而发生变化，同样严重的影响电容器不平衡保护的灵敏度。

3.在一些特殊的情况下，例如高压直流输电系统中的直流滤波器运行过程中，其中流过直流滤波器的谐波电流随着系统运行方式的变化发生巨大的变化，同样的电容损坏情况下的不平衡电流在不同情况下相差可能超过一个数量级，这种情况下的电容器不平衡保护可能完全失去灵敏度。

三、发明内容

本发明的目的是：提供一种新型电容器不平衡保护方法，提高检测电容器损坏的灵敏度，保证该保护不受系统运行方式的影响，并且能够区分由于外界的环境参数变化引起的不平衡电流，同时保证该保护在区外系统发生故障的情况和其他系统非正常运行情况下不发生误动。

本发明的目的尤其是将自适应补偿原理、浮动门槛技术和比例制动原理引入到电容器不平衡保护中来，既提高了电容器不平衡情况下的灵敏度和动作速度，又防止了在各种外部短路情况下以及任何非正常运行工况下的误动作。有效解决电容器不平衡保护的灵敏性与可靠性的矛盾、速动性与可靠性的矛盾。

电容器的损坏导致出现不平衡电流是一种比较多见的一种内部故障形式，当电容损坏个数很少时，产生不平衡电流有可能很小，很难被继电保护装置检出；且不管电容器损坏个数多少，纵差保护总是不反应电容器不平衡故障。为此对于高压的交、直流电容器必须考虑其它高灵敏度且可靠安全的电容器不平衡保护。

本发明的目的是这样实现的：

电容器暂态不平衡保护方法，由自适应补偿原理元件、固定门槛闭锁元件、比例制动特性元件共同构成：

(1)自适应补偿元件

I_bcub＝I_ub-ΔI_ub                                           (1)

其中：I_bcub为补偿之后的不平衡电流，ΔI_ub为浮动的电容器不平衡电流，随着不平衡电流变化量输出增大而逐步自动提高。I_ub为实际测量的不平衡电流。

自适应补偿元件具有不受外界参数变化和系统工况变化等影响，浮动的不平衡电流随着实际的不平衡电流变化而不断变化，灵敏度很高。因此电容器不平衡保护不需要考虑初始状态下的不平衡电流的大小和温度等其他外界参数变化，比传统保护定值大为减小，灵敏度得到了较大提高。

(2)固定门槛元件

I_ub＞I_ubqd                                   (2)

不管外界参数和系统运行方式如何变化只要发生电容器损坏肯定能在不平衡支路上反应出不平衡电流来，加入该判据之后可以大大的提高电容器不平衡保护的可靠性。

I_ub为实际测量的不平衡电流。I_ubqd为不平衡电流值设定的判据。

(3)比例制动元件

I_bcub＝kI                             (3)

其中I为流过整个电容器的电流(两个电容器分支的电流的和)，k为保护的整定值。

从电路原理来说，电容器损坏时的不平衡电流的大小和流过电容器总的电流是成一定的比例关系的，这个系数和损坏的电容器的大小和整个电容器的大小都有关系。

$k=\frac{C_1-C_2}{C_1+C_2}---\left(4\right)$

其中C₁和C₂为电容器两个分支的电容量的大小。

由式4可以看出这个比例关系和流过整个电流器的电流是没有关系的，这个元件的引入大大提高了电容器不平衡保护在系统各种运行方式下的可靠性。

由于采用了上述全新的电容器不平衡保护原理，电容器不平衡保护不但具有很高的灵敏度，而且不受系统运行方式变化的影响，真正的兼顾了保护的灵敏性和可靠性。

本发明的特点是：

—首次将自适应补偿原理、浮动门槛技术和比例制动原理应用于高压电容器的不平衡保护中，使得电容器不平衡保护不需要考虑初始状态下的不平衡电流的大小以及系统工况变化和温度等其他外界参数变化所引起的不平衡电流的变化，比传统稳态不平衡保护定值大为减小，灵敏度得到了很大提高。

—有效解决了电容器不平衡保护的灵敏性与可靠性的矛盾。

四、具体实施方式

本发明由自适应补偿原理元件、固定门槛闭锁元件、比例制动特性元件共同构成：在同时满足上述判据的条件下产生保护信号。

(1)自适应补偿元件

                         I_bcub＝I_ub-ΔI_ub

I_bcub为补偿之后的不平衡电流，I_ub为实际测量的不平衡电流；ΔI_ub为浮动的电容器不平衡电流，ΔI_ub随着不平衡电流变化量输出增大而逐步自动提高；但是不能超过电容器穿越电流的k倍，k为装置中的固定系数。

浮动的不平衡电流随着实际的不平衡电流变化而不断变化，灵敏度很高。因此电容器不平衡保护不需要考虑初始状态下的不平衡电流的大小和温度等其他外界参数变化，比传统保护定值大为减小，灵敏度得到了较大提高。

(2)固定门槛元件

             I_ub＞I_ubqd

I_ub为实际测量的不平衡电流，I_ubqd为不平衡保护起动定值。

(3)比例制动元件

             I_bcub＞kI

其中I为流过整个电容器的电流，k为不平衡保护的整定值；

整定值k为

$k=\frac{C_1-C_2}{C_1+C_2}---\left(4\right)$

其中C₁和C₂为故障后电容器两个分支的电容量的大小，本发明在同时满足上述判据的条件下产生保护信号。

Claims (1)

1、电容器暂态不平衡保护方法，其特征是由自适应补偿原理元件、固定门槛闭锁元件、比例制动特性元件共同构成：

(1)自适应补偿元件

             I_bcub＝I_ub-ΔI_ub

其中：I_bcub为补偿之后的不平衡电流，ΔI_ub为浮动的电容器不平衡电流，随着不平衡电流变化量输出增大而逐步自动提高；I_ub为实际测量的不平衡电流；

(2)固定门槛元件

             I_ub＞I_ubqd

I_ub为实际测量的不平衡电流，I_ubqd为不平衡电流值设定的判据；

(3)比例制动元件

             I_bcub＝kI

其中I为流过整个电容器的电流，k为保护的整定值；

整定值k为

$k=\frac{C_1-C_2}{C_1+C_2}---\left(4\right)$

其中C₁和C₂为电容器两个分支的电容量的大小，在同时满足上述判据的条件下产生保护信号。