CN203660513U - 基于快速开关型串联补偿系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供基于快速开关型串联补偿系统，包括串补电容器组、金属氧化物限压器MOV、旁路开关、限流电阻和保护装置，保护装置包括快速开关、控制器、电流采集器和光纤传输单元，限流电阻和快速开关串联后分别与串补电容器组、金属氧化物限压器MOV和旁路开关并联，且并联输出端与电流采集器串联，电流采集器的输出通过光纤传输单元与控制器相连，控制器的输出与快速开关相连。本实用新型采用快速真空断路器和利用快速识别技术开发的控制器配合，可在线路发生短路后的15ms左右将串补电容器组快速短接，缩短了过电压持续时间，使氧化锌组件所需的能容量大大减少，达到节省安装空间和降低造价的目的。
Description
技术领域
本发明创造涉及串联补偿设备的综合保护技术领域，特别是涉及基于快速开关型串联补偿系统。
背景技术
目前，随着经济的发展，用电负荷的快速增长，占全国大部分面积的广大边远地区电网向无电地区延伸，110KV高压超长线路及中压配网的供电质量日益突出，集中体现在电压偏低及电压波动率大，导致负荷端的供电电压远远超出了国家规定的质量标准，影响了各地区人民的生产和生活。随着电容器制造技术和电力系统控制技术的进步，串联电容器补偿将在我国得到更充分的发展和广泛的应用。串补起主要作用的是电容器组，配以电容器组保护设备。传统的电容器保护设备包括金属氧化物限压器（MOV）、火花间隙、旁路断路器和限流电阻等设备。见附图1。当线路短路故障时，短路电流必定会在串补电容器组上产生高电压，MOV的作用就是吸收短路电流的能量，限制电容器组上的过电压。当MOV吸收的能量超过其自身允许的极限吸收能量时，串补控制装置就要启动火花间隙及旁路断路器，旁路电容器组及MOV，从而对电容器组进行保护。
采用常规的串联补偿装置效果虽好，却因技术复杂、价格昂贵、体积庞大，在10kV-110kV电网得不到广泛的推广应用。一方面是由于火花间隙、旁路断路器部分装置结构复杂性的问题；另一方面是将氧化锌并联到补偿电容器两端，虽可适当降低电容器的额定电压，一定程度上节省了安装空间和造价，但氧化锌组件所需要的巨大能容量又使得在节省空间和造价方面所作的努力大部被抵消。
发明内容
本发明创造为了克服上述现有技术的不足，本发明创造提供了一种基于快速开关型串联补偿系统，以快速真空断路器为基础，结合短路故障的快速识别技术，完全能够做到在线路发生短路后的15ms左右将串联补偿电容器快速短接，大幅度缩短了过电压的持续时间，从而使氧化锌组件所需的能容量大大减少。该综合保护包含控制器，快速真空断路器以及数据采集系统。
为解决上述技术问题，本发明创造采用的技术方案是：基于快速开关型串联补偿系统，包括串补电容器组、金属氧化物限压器MOV、旁路开关、限流电阻和保护装置，所述保护装置包括快速开关、控制器、电流采集器和光纤传输单元，所述限流电阻和所述快速开关串联后分别与所述串补电容器组、所述金属氧化物限压器MOV和所述旁路开关并联，所述串补电容器组、所述金属氧化物限压器MOV和所述旁路开关的并联输出端与所述电流采集器串联，且所述电流采集器的输出通过所述光纤传输单元与所述控制器相连，所述控制器的输出与所述快速开关相连。
进一步，所述快速开关5为10kV快速真空断路器。
本发明创造具有的优点和积极效果是：基于快速开关型串联补偿系统，采用快速真空断路器替代传统的火花间隙以及对合闸时间有苛刻要求的旁路断路器,同时与利用了快速识别技术开发的控制器配合，可以做到在线路发生短路后的15ms左右将串联补偿电容器组快速短接，大幅度缩短了过电压的持续时间，从而使氧化锌组件所需的能容量大大减少。总体上达到节省了安装空间和降低造价的目的。
附图说明
图1是传统的串联补偿系统一次系统组成图；
图2是本发明创造的一次系统组成图；
图3是控制器快速识别算法示意图；
图4是控制器识别方法逻辑图。
图中：
1、串补电容器组 2、金属氧化物限压器MOV 3、旁路开关
4、限流电阻 5、快速开关 6、电流采集器
7、光纤传输单元 8、火花间隙 9、旁路断路器
具体实施方式
基于快速开关型串联补偿系统，包括串补电容器组1、金属氧化物限压器MOV2、旁路开关3、限流电阻4和保护装置，所述保护装置包括快速开关5、控制器、电流采集器6和光纤传输单元7，所述限流电阻4和所述快速开关5串联后分别与所述串补电容器组1、所述金属氧化物限压器MOV2和所述旁路开关3并联，所述串补电容器组1、所述金属氧化物限压器MOV2和所述旁路开关3的并联输出端与所述电流采集器6串联，且所述电流采集器6的输出通过所述光纤传输单元7与所述控制器相连，所述控制器的输出与所述快速开关5相连。
所述快速开关5为10kV快速真空断路器。
所述的基于快速开关型串联补偿系统的控制器的识别方法，包括如下步骤：
（1）设定采样电流设定值Is和电流设定值变化率Ks，
（2）通过所述电流采集器6采集通过所述串补电容器组1的线路电流的电流瞬时值Ih，计算出线路电流瞬时值的电流瞬时值变化率Kh，
（3）比较电流设定值Is和电流瞬时值Ih，比较电流设定值变化率Ks和电流瞬时值变化率Kh，当电流设定值Is>电流瞬时值Ih，且电流设定值变化率Ks>电流瞬时值变化率Kh时，则所述控制器发出合闸指令给所述快速开关5，否则，再次进入步骤（2）后再作下一次判断。
如图1所示，传统的串联补偿系统包括串补电容器组1、金属氧化物限压器MOV2、火花间隙8、旁路开关3、旁路断路器9和限流电阻4等设备。当线路短路故障时，短路电流必定会在串补电容器组1上产生高电压，金属氧化物限压器MOV2的作用就是吸收短路电流的能量，限制串补电容器组1上的过电压，当金属氧化物限压器MOV2吸收的能量超过其自身允许的极限吸收能量时，串补控制装置就要启动火花间隙8及旁路断路器9保护串补电容器组1及金属氧化物限压器MOV2，从而对电容器组进行保护。由于火花间隙8的容量有限，串补控制装置在启动火花间隙8时必须同时启动旁路断路器9把火花间隙8短路，火花间隙8的启动时间受环境温度、湿度及机械加工工艺等的影响极大，加上目前旁路开关3的固有动作时间均较相对慢（至少30ms），这使得金属氧化物限压器MOV2的能量阀值就要尽量的设置高一些，避免自身烧坏的状况发生。这就对安装的空间和造价上都产生了消极的影响。
如图2所示，改进后的综合保护用10kV快速真空断路器作为控制串联补偿电容器投切的执行部件，代替传统串联补偿装置的可控火花间隙8和110kV旁路断路器9。在线路上安装电流采集器6，所述电流采集器6对线路上的电流信号进行采集，并通过所述光纤传输单元7将数据传输至所述控制器。所述控制器对采集数据进行存储、计算和判断。所述控制器的识别方法包括如下步骤：（1）设定采样电流设定值Is和电流设定值变化率Ks，（2）通过所述电流采集器6采集通过所述串补电容器组1的线路电流的电流瞬时值Ih，计算出线路电流瞬时值的电流瞬时值变化率Kh，（3）比较电流设定值Is和电流瞬时值Ih，比较电流设定值变化率Ks和电流瞬时值变化率Kh，当电流设定值Is>电流瞬时值Ih，且电流设定值变化率Ks>电流瞬时值变化率Kh时，则所述控制器发出合闸指令给所述快速开关5，否则，再次进入步骤（2）后再作下一次判断。如图3所示，当判断结果为当电流设定值Is>电流瞬时值Ih，且电流设定值变化率Ks>电流瞬时值变化率Kh时，所述控制器在3ms内对快速真空断路器发出合闸指令，快速真空断路器在10ms左右进行合闸，从而将串补电容器组1并联，保护了串补电容器组1和金属氧化物限压器MOV2组件。
图4为所述控制器识别方法逻辑图，所述电流采集器6对线路上电流进行采集并通过所述光纤传输单元7传输至所述控制器，所述控制器通过快速识别算法进行故障判断，如果判断为故障，则所述控制器在3ms内对所述快速真空断路器发出合闸指令，所述快速真空断路器在10ms左右进行合闸，从而将串补电容器组1并联，保护了串补电容器组1和金属氧化物限压器MOV2组件。从发现短路电流到开始，综合保护装置可以在15ms左右将串补电容器组1快速短接，大幅度缩短了过电压的持续时间，从而使金属氧化物限压器MOV2组件所需的能容量大大减少。
以上对本发明创造的实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本发明创造的较佳实施例，不能被认为用于限定本发明的实施范围。凡依本发明创造范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本专利涵盖范围之内。
Claims (2)
1.基于快速开关型串联补偿系统，其特征在于：包括串补电容器组（1）、金属氧化物限压器MOV（2）、旁路开关（3）、限流电阻（4）和保护装置，所述保护装置包括快速开关（5）、控制器、电流采集器（6）和光纤传输单元（7），所述限流电阻（4）和所述快速开关（5）串联后分别与所述串补电容器组（1）、所述金属氧化物限压器MOV（2）和所述旁路开关（3）并联，所述串补电容器组（1）、所述金属氧化物限压器MOV（2）和所述旁路开关（3）的并联输出端与所述电流采集器（6）串联，且所述电流采集器（6）的输出通过所述光纤传输单元（7）与所述控制器相连，所述控制器的输出与所述快速开关（5）相连。
2.根据权利要求1所述的基于快速开关型串联补偿系统，其特征在于：所述快速开关（5）为10kV快速真空断路器。
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