自動(dòng)校準(zhǔn)、動(dòng)態(tài)補(bǔ)償?shù)碾娙萜鹘M不平衡保護(hù)方法及裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及一種電力系統(tǒng)并聯(lián)電容器組不平衡保護(hù)方法及裝置。
【背景技術(shù)】
[0002] 并聯(lián)電容器組在電力系統(tǒng)中廣泛應(yīng)用，為系統(tǒng)提供無功容量補(bǔ)償，投切頻繁，其安 全運(yùn)行對電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定至關(guān)重要。電容器組是由多個(gè)電容器單元串并聯(lián)組合而成，每 個(gè)電容器單元內(nèi)部又有多個(gè)電容元件組合而成，其元件繁多，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，而電容器組不平衡 保護(hù)作為反映電容器內(nèi)部故障電氣量變化的主要保護(hù)方法，廣泛應(yīng)用于各種形式的電容器 組中。
[0003] 目前電容器組不平衡保護(hù)主要采用固定口檻定時(shí)限的保護(hù)形式，為了躲避電容器 組固有不平衡量及運(yùn)行過程中由溫度、天氣、系統(tǒng)不平衡等因素帶來不平衡的影響，往往電 容器組不平衡保護(hù)參數(shù)設(shè)置裕度過大，延時(shí)整定過長，導(dǎo)致保護(hù)靈敏度降低，有些故障可能 發(fā)展到嚴(yán)重程度，甚至電容器組完全損壞、系統(tǒng)停運(yùn)，不平衡保護(hù)才能動(dòng)作，嚴(yán)重影響系統(tǒng) 的安全穩(wěn)定運(yùn)行。
[0004] 為了克服上述電容器組不平衡保護(hù)存在的問題，本方法提出了一種有效的實(shí)時(shí)保 護(hù)W提高電容器組不平衡保護(hù)，可廣泛應(yīng)用于各種并聯(lián)電容器組中。

【發(fā)明內(nèi)容】
陽〇化]本發(fā)明的目的為：提出一種適用于各種電容器組形式，校準(zhǔn)電容器組固有的不平 衡量，彌補(bǔ)因外部原因引入的動(dòng)態(tài)不平衡量，達(dá)到提高不平衡保護(hù)動(dòng)作靈敏度，實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確、 快速的不平衡保護(hù)的方法及裝置。
[0006] 為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明采取的技術(shù)方案是：
[0007] 一種自動(dòng)校準(zhǔn)、動(dòng)態(tài)補(bǔ)償?shù)碾娙萜鹘M不平衡保護(hù)方法，其特征是：保護(hù)裝置對電容 器組負(fù)荷電流、母線電壓、不平衡電壓或電流進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)視，在初始狀態(tài)時(shí)對電容器的固有 不平衡電壓或電流進(jìn)行校準(zhǔn)，在運(yùn)行過程中，對電容器由非故障引起不平衡電壓或電流的 擴(kuò)大或者減小進(jìn)行動(dòng)態(tài)跟蹤，計(jì)算動(dòng)態(tài)不平衡系數(shù)，對實(shí)測的電容器組不平衡電壓或電流 進(jìn)行校準(zhǔn)調(diào)整及動(dòng)態(tài)不平衡實(shí)時(shí)補(bǔ)償，用補(bǔ)償后的不平衡電壓或電流判斷電容器組運(yùn)行情 況，并實(shí)施相應(yīng)措施。
[000引上述方案中，根據(jù)補(bǔ)償后的電容器組不平衡電壓^'".。,或電流判斷電容器組 運(yùn)行情況，當(dāng)補(bǔ)償后電容器不平衡量大于保護(hù)定值后判斷為電容器存在故障，實(shí)施保護(hù)措 施：
[0009]
[0010] |4。,|為補(bǔ)償后電容器組不平衡電壓或不平衡電流向量有效值，Uud、lud為 不平衡電壓或電流保護(hù)定值。
[0011] 上述方案中，實(shí)時(shí)監(jiān)測電容器組不平衡電壓或電流，采用下面的公式對實(shí)測的電 容器組不平衡電壓或電流進(jìn)行校準(zhǔn)調(diào)整及動(dòng)態(tài)不平衡實(shí)時(shí)補(bǔ)償： 陽〇1引 Uuc〇p= U U-化zi+kzs) I 或 Iucop= I U-化 1+心）I
[0013] 其中，k,l、ki為電容器組初始固有不平衡系數(shù)，k,g、心為電容器組動(dòng)態(tài)不平衡系數(shù)， U。、I。為電容器實(shí)測的不平衡電壓或電流，I為實(shí)測負(fù)荷電流。
[0014] 上述方案中，當(dāng)電容器組初始投入運(yùn)行時(shí)、檢修維護(hù)或者跟換元器件后，對電容器 組負(fù)荷電流及不平衡電壓或電流進(jìn)行采集，根據(jù)實(shí)測電流、不平衡量進(jìn)行自動(dòng)校準(zhǔn)，計(jì)算出 初始的固有不平衡系數(shù)，作為校準(zhǔn)系數(shù)，其自動(dòng)校準(zhǔn)方程為：
[0015] Uui-kzJi=0或 lui-kili=0
[0016]
陽017] 其中，11。1、1。1初始的固有不平衡電壓或電流，I 1為自動(dòng)校準(zhǔn)時(shí)負(fù)荷電流。
[0018] 上述方案中，正常運(yùn)行過程中，根據(jù)實(shí)測電流、不平衡電壓或電流每隔內(nèi)對動(dòng)態(tài) 不平衡系數(shù)進(jìn)行計(jì)算，其計(jì)算方程為：
[0019]
[0020] 上述方案中，動(dòng)態(tài)不平衡系數(shù)計(jì)算須在無故障情況下，且滿足一定范圍要求： 陽021] I kzJ <kd或 I k J <kd
[0022] 其中，kd為根據(jù)電容器組接線方式及容量給定的動(dòng)態(tài)不平衡系數(shù)范圍。
[0023] 另外本發(fā)明還提供一種自動(dòng)校準(zhǔn)、動(dòng)態(tài)補(bǔ)償?shù)碾娙萜鹘M不平衡保護(hù)裝置，其特征 是，保護(hù)裝置具備采集模塊、自動(dòng)校準(zhǔn)模塊、動(dòng)態(tài)不平衡跟蹤模塊、實(shí)時(shí)補(bǔ)償模塊W及判斷 及動(dòng)作模塊，其中所述采集模塊用于采集信息，包括但不限于電容器組電壓、電流、不平衡 電壓或電流；所述自動(dòng)校準(zhǔn)模塊用于根據(jù)采集模塊所采集的信息，在初始狀態(tài)時(shí)對電容器 的固有不平衡電壓或電流進(jìn)行校準(zhǔn)；所述動(dòng)態(tài)不平衡跟蹤模塊用于在運(yùn)行過程中，對電容 器由非故障引起不平衡電壓或電流的擴(kuò)大或者減小進(jìn)行動(dòng)態(tài)跟蹤，計(jì)算動(dòng)態(tài)不平衡系數(shù)； 所述實(shí)時(shí)補(bǔ)償模塊用于根據(jù)所述自動(dòng)校準(zhǔn)模塊和所述動(dòng)態(tài)不平衡跟蹤模塊的結(jié)果，對實(shí)測 的電容器組不平衡電壓或電流進(jìn)行校準(zhǔn)調(diào)整及動(dòng)態(tài)不平衡實(shí)時(shí)補(bǔ)償；所述判斷及動(dòng)作模塊 用于使用補(bǔ)償后的不平衡電壓或電流判斷電容器組運(yùn)行情況，并實(shí)施相應(yīng)措施。
[0024] 本發(fā)明的有益效果是：采用自動(dòng)校準(zhǔn)方法消除了電容器組因元件容值差異等問題 引入的固有不平衡量及避免了對容值差的繁瑣計(jì)算，消除了施工過程中不可預(yù)見因素造成 的固有不平衡量，另一方面本發(fā)明采用動(dòng)態(tài)補(bǔ)償方式彌補(bǔ)了因環(huán)境因素、電容器老化、系統(tǒng) 波動(dòng)等問題帶來的不平衡量，提高了電容器組不平衡保護(hù)的動(dòng)作靈敏度和準(zhǔn)確性。
【附圖說明】 陽0巧]圖1是保護(hù)裝置接入示意圖；
[00%]圖2是本發(fā)明實(shí)施例的保護(hù)流程圖；
[0027] 圖3是本發(fā)明實(shí)施例的保護(hù)裝置結(jié)構(gòu)圖。
【具體實(shí)施方式】
[002引本發(fā)明提供的一種自動(dòng)校準(zhǔn)、動(dòng)態(tài)補(bǔ)償?shù)碾娙萜鞑黄胶獗Ｗo(hù)方法，提供一種不平 衡保護(hù)方法，其動(dòng)作方程用補(bǔ)償后的不平衡電壓或電流作為動(dòng)作判據(jù)，當(dāng)補(bǔ)償后電容器不 平衡量大于保護(hù)定值后判斷為電容器存在故障：
[0029]
[0030] CLw、心W為補(bǔ)償后電容器組不平衡電壓或電流有效值，Uud、lud為不平衡保護(hù)定 值；
[0031] 所述的不平衡電壓或電流根據(jù)采用的不平衡保護(hù)方式不同而不同，具體分為：
[0032] 1)若為不平衡電壓保護(hù)形式的電容器組，則采用放電線圈開口Ξ角不平衡電壓
[0033] 2)若為不平衡電流保護(hù)形式的電容器組，則采用中屯、點(diǎn)不平衡電流4;
[0034] 3)若為相電壓差動(dòng)保護(hù)形式的電容器組，則采用放電線圈每相相差電壓;
[0035] 4)若為橋差電流保護(hù)形式的電容器組，則采用每相橋差電流/<。6,,,,,;
[0036] 所述的電容器組不平衡電壓或電流補(bǔ)償方式是根據(jù)固有不平衡系數(shù)及動(dòng)態(tài)不平 衡系數(shù)對實(shí)測電容器組不平衡電壓或電流進(jìn)行調(diào)整補(bǔ)償，其補(bǔ)償方程為：
[0039] 其中，k,i、ki為電容器組初始固有不平衡系數(shù)，k,g、心為電容器組動(dòng)態(tài)不平衡系 數(shù)； W40] 其中，玲、4為電容器實(shí)測不平衡電壓或電流向量；
[0041] 其中，i為實(shí)測負(fù)荷電流向量，若為不平衡電壓或電流保護(hù)形式的電容器組可取 由Ξ相負(fù)荷電流換算的正序電流Ii，若為相差電壓保護(hù)或者橋差電流保護(hù)形式的電容器組 可取每一相本身的負(fù)荷電流早。,6礎(chǔ);
[0042] 所述的固有不平衡是由自動(dòng)校準(zhǔn)計(jì)算得出的，自動(dòng)校準(zhǔn)方式為當(dāng)電容器組初始投 入運(yùn)行時(shí)、檢修維護(hù)或者跟換元器件后，對電容器組負(fù)荷電流及不平衡電壓或電流進(jìn)行采 集，根據(jù)實(shí)測電流、不平衡電壓或電流進(jìn)行自動(dòng)校準(zhǔn)，計(jì)算出初始的固有不平衡系數(shù)，作為 校準(zhǔn)系數(shù)，其自動(dòng)校準(zhǔn)方程為：
W45] 其中，ku、ki均為向量，可實(shí)現(xiàn)對電容器組不平衡電壓或電流的向量校準(zhǔn)；
[0046] 所述的自動(dòng)校準(zhǔn)方法認(rèn)為，電容器在初始運(yùn)行狀態(tài)下運(yùn)行正常，電容器不平衡電 壓或電流都是由電容器組本身元件阻值不一致、PT、CT特性不一致等固有不平衡量引入，運(yùn) 行過程中變化甚微，故對其進(jìn)行自動(dòng)校準(zhǔn)；
[0047] 所述的動(dòng)態(tài)不平衡是對非故障情況下電容器不平衡電壓或電流的微小擴(kuò)大或縮 小的動(dòng)態(tài)跟蹤，其中動(dòng)態(tài)不平衡系數(shù)計(jì)算方式為：
[0048]
[0049] 其中，k,g、心均為向量，可實(shí)現(xiàn)對電容器不平衡電壓或電流向量動(dòng)態(tài)補(bǔ)償；
[0050] 為了防止保護(hù)裝置誤將電容器組故障時(shí)誤產(chǎn)生的不平衡判斷動(dòng)態(tài)不平衡，動(dòng)態(tài)不 平衡系數(shù)計(jì)算只限于電容器組處于正常工作狀態(tài)下才進(jìn)行，且防止電容器組輕微損壞而保 護(hù)未啟動(dòng)情況下，動(dòng)態(tài)補(bǔ)償誤將由損壞引起的不平衡判斷動(dòng)態(tài)不平衡，進(jìn)行動(dòng)態(tài)不平衡系 數(shù)計(jì)算。對動(dòng)態(tài)不平衡系數(shù)的范圍有一定的要求，若實(shí)測動(dòng)態(tài)不平衡系數(shù)超出范圍，則認(rèn)為 電容器已經(jīng)出現(xiàn)損壞或動(dòng)態(tài)不平衡系數(shù)計(jì)算失敗，應(yīng)告警，并W超范圍前的動(dòng)態(tài)不平衡系 數(shù)作為補(bǔ)償計(jì)算系數(shù)，動(dòng)態(tài)不平衡系數(shù)應(yīng)滿足條件： 陽05U |kzJ<kd或 |kj<kd
[0052] 其中，kd為根據(jù)電容器組接線方式及容量計(jì)算出的動(dòng)態(tài)不平衡系數(shù)范圍的告警定 值；
[0053] 考慮除非故障情況，在短時(shí)間內(nèi)電容器組動(dòng)態(tài)不平衡電壓或電流變化甚微， 可在每間隔tg時(shí)間內(nèi)計(jì)算一次動(dòng)態(tài)不平衡系數(shù)，避免因?qū)崟r(shí)計(jì)算帶來繁重的工作量，
[0, 24]小時(shí)內(nèi)，當(dāng)t ,= 0代表實(shí)時(shí)計(jì)算動(dòng)態(tài)不平衡系數(shù)。
[0054] 所述一種自動(dòng)校準(zhǔn)、動(dòng)態(tài)補(bǔ)償?shù)碾娙萜鞑黄胶獗Ｗo(hù)方法針對于采用相電壓差動(dòng)保 護(hù)和橋差電流保護(hù)形式的電容器組的自動(dòng)校準(zhǔn)、動(dòng)態(tài)跟蹤的方法計(jì)算公式為下述公式，即 針對每相橋差電流或者相差電壓做相應(yīng)的自動(dòng)校準(zhǔn)和動(dòng)態(tài)補(bǔ)償： 陽05引 1)相差電壓保護(hù)：
[0059] 其中，化為；相相差電壓向量，心、〇為；負(fù)荷電流向量，kzi(a,b,c)對于S相固 有不平衡系數(shù)、k,gb,b,d對于Ξ相動(dòng)態(tài)不平衡系數(shù)，每一相根據(jù)不平衡電壓根據(jù)本相的負(fù)荷 電流及系數(shù)做調(diào)整； W60]リH型橋差電流保護(hù)：
W64] 其中，為S相相差電壓向量，荷電流向量，kib,b,。;對于S相固有不平