專利名稱：一種諧波環(huán)境下電力電容器組的過(guò)電壓保護(hù)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于電力系統(tǒng)安全領(lǐng)域，尤其涉及一種諧波環(huán)境下電力電容器組的過(guò)電壓保護(hù)方法。
背景技術(shù)：
《并聯(lián)電容器裝置設(shè)計(jì)規(guī)范》規(guī)定，并聯(lián)電容器裝置應(yīng)裝設(shè)過(guò)電壓保護(hù)。正常情況下，過(guò)電壓保護(hù)能夠保證電容器組及電力系統(tǒng)的安全運(yùn)行。然而，近年來(lái)，隨著電力電子裝置的廣泛應(yīng)用，用電負(fù)荷的結(jié)構(gòu)發(fā)生了重大的變化。大量的非線性負(fù)荷如電弧爐、電鐵、晶閘管調(diào)壓及變頻調(diào)速裝置的運(yùn)行，向電力系統(tǒng)注入大量諧波電流，導(dǎo)致電網(wǎng)的電壓波形畸變。諧波的存在對(duì)電網(wǎng)是一種污染，它使電力設(shè)備所處環(huán)境變化，也對(duì)周圍的通信系統(tǒng)和公用電網(wǎng)以外的設(shè)備帶來(lái)?yè)p害。據(jù)統(tǒng)計(jì)由于諧波而損壞的電氣設(shè)備中，電容器約占40%，其串聯(lián)電抗器約占30%,而其他被損壞的電氣設(shè)備也有一部分與電容器有很大關(guān)系。由此可見，諧波對(duì)電力電容器的使用壽命造成了很大的影響。影響電力電容器壽命的因素有很多，例如溫度、電壓、諧波以及其它因素等。相關(guān)理論及試驗(yàn)研究表明，在諧波含量較大的情況下，電壓(基波電壓與諧波電壓共同作用)是影響電容器老化的關(guān)鍵性因素，包括電壓峰值、電壓方均根值及電壓波形因數(shù)。而現(xiàn)有的電容器過(guò)電壓保護(hù)，一方面在諧波含量較大的環(huán)境下可能會(huì)出現(xiàn)拒動(dòng)及誤動(dòng)的情況，不能有效地保護(hù)電容器；另一方面現(xiàn)有的過(guò)電壓保護(hù)大多只涉及到方均根值過(guò)電壓保護(hù)，而沒有考慮電壓峰值和電壓波形因數(shù)對(duì)電容器的影響，因此在諧波嚴(yán)重的環(huán)境下，不能有效地保護(hù)電容器。

發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)背景技術(shù)中提到的現(xiàn)有的電容器保護(hù)在諧波含量較大的環(huán)境下，不能有效地保護(hù)電容器的問題，本發(fā)明提出了一種諧波環(huán)境下電力電容器組的過(guò)電壓保護(hù)方法。一種諧波環(huán)境下電力電容器組的過(guò)電壓保護(hù)方法，其特征在于，所述方法具體包括以下步驟:步驟1:對(duì)電容器電壓信號(hào)進(jìn)行采樣；步驟2:分別通過(guò)方均根值過(guò)電壓保護(hù)方法、電壓峰值保護(hù)方法或電壓波形保護(hù)方法對(duì)電力電容器是否過(guò)電壓進(jìn)行判斷，并進(jìn)行相應(yīng)的動(dòng)作。所述采樣的電容器電壓信號(hào)從電容器放電線圈處取得。所述方均根值過(guò)電壓保護(hù)方法的具體步驟包括:步驟201:將過(guò)電壓保護(hù)裝置的整定值設(shè)置為電容器額定電壓的1.1倍；步驟202:將采集到的電容器電壓信號(hào)的方均根值與過(guò)壓保護(hù)裝置的整定值進(jìn)行比較；步驟203:當(dāng)采集到的電容器電壓信號(hào)的方均根值大于1.1倍電容器額定電壓時(shí)，則保護(hù)啟動(dòng)后，延時(shí)小于60s，繼電器跳閘；或者當(dāng)采集到的電容器電壓信號(hào)的方均根值等于1.1倍電容器額定電壓時(shí)，保護(hù)報(bào)警。所述電壓峰值保護(hù)方法的具體步驟包括:步驟211:取30個(gè)連續(xù)的周期作為一個(gè)采樣窗口，對(duì)電容器電壓進(jìn)行采樣；每個(gè)周期內(nèi)得到一個(gè)最大值，計(jì)算窗口內(nèi)所有周期最大值的平均值Up，計(jì)算出峰值系數(shù)Kp ；步驟212:設(shè)定電壓峰值保護(hù)I段整定值Kpzim和II段整定值KPZD_n ；步驟213:若Kp彡Kpzih，則保護(hù)啟動(dòng)；連續(xù)算出25個(gè)采樣窗口的KP，若25個(gè)采樣窗口的Kp均大于或等于Kpzim,則保護(hù)啟動(dòng)后,延時(shí)15s ,繼電器跳閘；若存在Kp小于Kpzim,則繼續(xù)算出25個(gè)采樣窗口的ΚΡ，即一共算出50個(gè)連續(xù)的采樣窗口的ΚΡ，若計(jì)算出的50個(gè)連續(xù)的采樣窗口的Kp中有30個(gè)或大于30個(gè)采樣窗口的Kp大于或等于Kpzim,則保護(hù)啟動(dòng)后，延時(shí)30s，繼電器跳閘；若小于30個(gè)，繼電器返回；步驟214:若Kp<KpZD_I；則將Kp與電壓峰值保護(hù)II段整定值KPZD_n進(jìn)行比較，若Kp彡KPZD_n，則連續(xù)算出50個(gè)采樣窗口的KP，若50個(gè)采樣窗口的Kp均大于或等于KPZD_n，則保護(hù)啟動(dòng)后，延時(shí)30s，繼電器跳閘；若存在Kp小于KPZD_n，則繼續(xù)算出50個(gè)采樣窗口的KP，即算出100個(gè)連續(xù)的采樣窗口的ΚΡ，若計(jì)算出的100個(gè)連續(xù)的采樣窗口的Kp中有60個(gè)或大于60個(gè)米樣窗口的Kp大于或等于KPZD_n,則保護(hù)啟動(dòng)后，延時(shí)60s,繼電器跳閘；若小于60個(gè)，則繼電器返回。所述峰值系數(shù)Kp的計(jì)算公式為:Kp=UpAJip其中，Uip為▲倍的電容器組額定電壓；UP就是指窗口內(nèi)所有周期最大值的平均 值。所述電壓波形保護(hù)方法的具體步驟包括:步驟221:取30個(gè)連續(xù)的周期作為一個(gè)采樣窗口，對(duì)電容器電壓進(jìn)行采樣，對(duì)窗口內(nèi)的采樣值進(jìn)行離散傅里葉分解，根據(jù)傅里葉分解得到的基波和各次諧波分量，求出波形因數(shù)Kf;步驟222:設(shè)定電壓波形保護(hù)I段整定值Kfzirt和II段整定值KfZD_n ；步驟223:若Kf彡Kfzirt,則保護(hù)啟動(dòng)，連續(xù)算出25個(gè)采樣窗口的Kf，若25個(gè)采樣窗口的Kf均大于或等于KfH,則保護(hù)啟動(dòng)后,延時(shí)15s,繼電器跳閘；若存在Kf小于KfH,繼續(xù)算出25個(gè)采樣窗口的Kf，即共算出50個(gè)連續(xù)的采樣窗口的Kf，若計(jì)算出的50個(gè)連續(xù)的采樣窗口的Kf中有30個(gè)或30個(gè)以上的采樣窗口的Kf大于或等于Kfzirt，則保護(hù)啟動(dòng)后，延時(shí)30s，繼電器跳閘；若小于30個(gè)，則繼電器返回；步驟224:若KKfn，則將Kf與電壓波形保護(hù)II段整定值KfZD_n進(jìn)行比較，若Kf ^ KfZD_n，則保護(hù)啟動(dòng)，連續(xù)算出25個(gè)采樣窗口的Kf，若25個(gè)采樣窗口的Kf均大于或等于KfZD_n，則保護(hù)啟動(dòng)后，延時(shí)30s，繼電器跳閘；若存在Kf小于KfZD_n，則繼續(xù)算出50個(gè)采樣窗口的Kf，即一共算出100個(gè)連續(xù)的采樣窗口的Kf，若計(jì)算出的100個(gè)連續(xù)的采樣窗口的Kf中有60個(gè)或60個(gè)以上的采樣窗口的Kf大于或等于KfZD_n，則保護(hù)啟動(dòng)后，延時(shí)60s，繼電器跳閘；若小60個(gè)，則繼電器返回。所述波形因數(shù)Kf的計(jì)算公式為:
權(quán)利要求
1.一種諧波環(huán)境下電力電容器組的過(guò)電壓保護(hù)方法，其特征在于，所述方法具體包括以下步驟: 步驟1:對(duì)電容器電壓信號(hào)進(jìn)行采樣； 步驟2:分別通過(guò)方均根值過(guò)電壓保護(hù)方法、電壓峰值保護(hù)方法或電壓波形保護(hù)方法對(duì)電力電容器是否過(guò)電壓進(jìn)行判斷，并進(jìn)行相應(yīng)的動(dòng)作。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種諧波環(huán)境下電力電容器組的過(guò)電壓保護(hù)方法，其特征在于，所述采樣的電容器電壓信號(hào)從電容器放電線圈處取得。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種諧波環(huán)境下電力電容器組的過(guò)電壓保護(hù)方法，其特征在于，所述方均根值過(guò)電壓保護(hù)方法的具體步驟包括: 步驟201:將過(guò)電壓保護(hù)裝置的整定值設(shè)置為電容器額定電壓的1.1倍； 步驟202:將采集到的電容器電壓信號(hào)的方均根值與過(guò)壓保護(hù)裝置的整定值進(jìn)行比較； 步驟203:當(dāng)采集到的電容器電壓信號(hào)的方均根值大于1.1倍電容器額定電壓時(shí)，則保護(hù)啟動(dòng)后，延時(shí)小于60s，繼電器跳閘；或者當(dāng)采集到的電容器電壓信號(hào)的方均根值等于1.1倍電容器額定電壓時(shí)，保護(hù)報(bào)警。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種諧波環(huán)境下電力電容器組的過(guò)電壓保護(hù)方法，其特征在于，所述電壓峰值保護(hù)方法的具體步驟包括: 步驟211:取30個(gè)連續(xù)的周期作為一 個(gè)采樣窗口，對(duì)電容器電壓進(jìn)行采樣；每個(gè)周期內(nèi)得到一個(gè)最大值，計(jì)算窗口內(nèi)所有周期最大值的平均值UP，計(jì)算出峰值系數(shù)Kp ； 步驟212:設(shè)定電壓峰值保護(hù)I段整定值Kpzih和II段整定值KPZD_n ； 步驟213:若Kp彡Kpzim，則保護(hù)啟動(dòng)；連續(xù)算出25個(gè)采樣窗口的KP，若25個(gè)采樣窗口的Kp均大于或等于Kpzim,則保護(hù)啟動(dòng)后，延時(shí)15s,繼電器跳閘；若存在Kp小于Kpzim,則繼續(xù)算出25個(gè)采樣窗口的KP，即一共算出50個(gè)連續(xù)的采樣窗口的ΚΡ，若計(jì)算出的50個(gè)連續(xù)的采樣窗口的Kp中有30個(gè)或大于30個(gè)采樣窗口的Kp大于或等于Kpzim,則保護(hù)啟動(dòng)后，延時(shí)30s，繼電器跳閘；若小于30個(gè)，繼電器返回； 步驟214:若KiXKpzih,則將Kp與電壓峰值保護(hù)II段整定值KPZD_n進(jìn)行比較，若Kp彡KPZD_n，則連續(xù)算出50個(gè)采樣窗口的KP，若50個(gè)采樣窗口的Kp均大于或等于KPZD_n，則保護(hù)啟動(dòng)后，延時(shí)30s，繼電器跳閘；若存在Kp小于KPZD_n，則繼續(xù)算出50個(gè)采樣窗口的KP，即算出100個(gè)連續(xù)的采樣窗口的ΚΡ，若計(jì)算出的100個(gè)連續(xù)的采樣窗口的Kp中有60個(gè)或大于60個(gè)米樣窗口的Kp大于或等于KPZD_n,則保護(hù)啟動(dòng)后，延時(shí)60s,繼電器跳閘；若小于60個(gè)，則繼電器返回。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種諧波環(huán)境下電力電容器組的過(guò)電壓保護(hù)方法，其特征在于，所述峰值系數(shù)Kp的計(jì)算公式為: Κρ=υρ/υιρ 其中，Uip為萬(wàn)倍的電容器組額定電壓；UP就是指窗口內(nèi)所有周期最大值的平均值。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種諧波環(huán)境下電力電容器組的過(guò)電壓保護(hù)方法，其特征在于，所述電壓波形保護(hù)方法的具體步驟包括: 步驟221:取30個(gè)連續(xù)的周期作為一個(gè)采樣窗口，對(duì)電容器電壓進(jìn)行采樣，對(duì)窗口內(nèi)的采樣值進(jìn)行離散傅里葉分解，根據(jù)傅里葉分解得到的基波和各次諧波分量，求出波形因數(shù)Kf; 步驟222:設(shè)定電壓波形保護(hù)I段整定值Kfzirt和II段整定值KfZD_n ； 步驟223:若Kf彡Kfzirt,則保護(hù)啟動(dòng)，連續(xù)算出25個(gè)采樣窗口的Kf，若25個(gè)采樣窗口的Kf均大于或等于Κ ΖΜ，則保護(hù)啟動(dòng)后，延時(shí)15s，繼電器跳閘；若存在Kf小于Κ ΖΜ，繼續(xù)算出25個(gè)采樣窗口的Kf，即共算出50個(gè)連續(xù)的采樣窗口的Kf，若計(jì)算出的50個(gè)連續(xù)的采樣窗口的Kf中有30個(gè)或30個(gè)以上的采樣窗口的Kf大于或等于Kfzirt,則保護(hù)啟動(dòng)后，延時(shí)30s，繼電器跳閘；若小于30個(gè)，則繼電器返回； 步驟224:若Κ/Κ.ρ則將Kf與電壓波形保護(hù)II段整定值KfZD_n進(jìn)行比較，若Kf ^ KfZD_n，則保護(hù)啟動(dòng)，連續(xù)算出25個(gè)采樣窗口的Kf，若25個(gè)采樣窗口的Kf均大于或等于KfZD_n，則保護(hù)啟動(dòng)后，延時(shí)30s，繼電器跳閘；若存在Kf小于KfZD_n，則繼續(xù)算出50個(gè)采樣窗口的Kf，即一共算出100個(gè)連續(xù)的采樣窗口的Kf，若計(jì)算出的100個(gè)連續(xù)的采樣窗口的Kf中有60個(gè)或60個(gè)以上的采樣窗口的Kf大于或等于KfZD_n，則保護(hù)啟動(dòng)后，延時(shí)60s，繼電器跳閘；若小60個(gè)，則繼電器返回。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種諧波環(huán)境下電力電容器組的過(guò)電壓保護(hù)方法，其特征在于，所述波形因數(shù)Kf的計(jì)算公式為: 其中，〃 =+，h為諧波次數(shù)，Uh為電容器兩端的第h次諧波電壓，N是指諧波次數(shù)， U\pu1P為$倍的電容器組額定電壓。
8.根據(jù)權(quán)利要求4 或6所述的一種諧波環(huán)境下電力電容器組的過(guò)電壓保護(hù)方法，其特征在于，所述周期的取值為0.6s。
全文摘要
本發(fā)明公開了電力系統(tǒng)安全領(lǐng)域的一種諧波環(huán)境下電力電容器組的過(guò)電壓保護(hù)方法。其技術(shù)方案是首先，對(duì)電容器電壓信號(hào)進(jìn)行采樣；其次，分別通過(guò)方均根值過(guò)電壓保護(hù)方法、電壓峰值保護(hù)方法和電壓波形保護(hù)方法對(duì)電力電容器是否過(guò)電壓進(jìn)行判斷；最后，如果得到的判斷結(jié)果為電力電容器過(guò)壓，則，使繼電器跳閘；否則，繼電器返回。本發(fā)明的有益效果是，在保留方均根值過(guò)電壓保護(hù)的基礎(chǔ)上，針對(duì)電壓峰值及電壓波形因數(shù)對(duì)電容器的影響提出了電壓峰值保護(hù)和電壓波形因數(shù)保護(hù)，彌補(bǔ)了現(xiàn)有過(guò)電壓保護(hù)存在的缺陷，在諧波嚴(yán)重的情況下既能夠有效地保護(hù)電容器安全穩(wěn)定運(yùn)行，免受過(guò)電壓的影響，同時(shí)又能達(dá)到延長(zhǎng)電容器使用壽命的目的。
文檔編號(hào)H02H7/16GK103208783SQ20131011537
公開日2013年7月17日 申請(qǐng)日期2013年4月3日 優(yōu)先權(quán)日2013年4月3日
發(fā)明者劉書銘, 余曉鵬, 岑旭, 徐永海, 陶順, 李瓊林, 張振安 申請(qǐng)人:河南省電力公司電力科學(xué)研究院, 華北電力大學(xué), 國(guó)家電網(wǎng)公司