專利名稱：一種諧波環(huán)境下電力電容器組的過電壓保護方法
技術領域：
本發(fā)明屬于電力系統(tǒng)安全領域，尤其涉及一種諧波環(huán)境下電力電容器組的過電壓保護方法。
背景技術：
《并聯(lián)電容器裝置設計規(guī)范》規(guī)定，并聯(lián)電容器裝置應裝設過電壓保護。正常情況下，過電壓保護能夠保證電容器組及電力系統(tǒng)的安全運行。然而，近年來，隨著電力電子裝置的廣泛應用，用電負荷的結構發(fā)生了重大的變化。大量的非線性負荷如電弧爐、電鐵、晶閘管調(diào)壓及變頻調(diào)速裝置的運行，向電力系統(tǒng)注入大量諧波電流，導致電網(wǎng)的電壓波形畸變。諧波的存在對電網(wǎng)是一種污染，它使電力設備所處環(huán)境變化，也對周圍的通信系統(tǒng)和公用電網(wǎng)以外的設備帶來損害。據(jù)統(tǒng)計由于諧波而損壞的電氣設備中，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備也有一部分與電容器有很大關系。由此可見，諧波對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。相關理論及試驗研究表明，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)有的電容器過電壓保護，一方面在諧波含量較大的環(huán)境下可能會出現(xiàn)拒動及誤動的情況，不能有效地保護電容器；另一方面現(xiàn)有的過電壓保護大多只涉及到方均根值過電壓保護，而沒有考慮電壓峰值和電壓波形因數(shù)對電容器的影響，因此在諧波嚴重的環(huán)境下，不能有效地保護電容器。

發(fā)明內(nèi)容
針對背景技術中提到的現(xiàn)有的電容器保護在諧波含量較大的環(huán)境下，不能有效地保護電容器的問題，本發(fā)明提出了一種諧波環(huán)境下電力電容器組的過電壓保護方法。一種諧波環(huán)境下電力電容器組的過電壓保護方法，其特征在于，所述方法具體包括以下步驟:步驟1:對電容器電壓信號進行采樣；步驟2:分別通過方均根值過電壓保護方法、電壓峰值保護方法或電壓波形保護方法對電力電容器是否過電壓進行判斷，并進行相應的動作。所述采樣的電容器電壓信號從電容器放電線圈處取得。所述方均根值過電壓保護方法的具體步驟包括:步驟201:將過電壓保護裝置的整定值設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的方均根值與過壓保護裝置的整定值進行比較；步驟203:當采集到的電容器電壓信號的方均根值大于1.1倍電容器額定電壓時，則保護啟動后，延時小于60s，繼電器跳閘；或者當采集到的電容器電壓信號的方均根值等于1.1倍電容器額定電壓時，保護報警。所述電壓峰值保護方法的具體步驟包括:步驟211:取30個連續(xù)的周期作為一個采樣窗口，對電容器電壓進行采樣；每個周期內(nèi)得到一個最大值，計算窗口內(nèi)所有周期最大值的平均值Up，計算出峰值系數(shù)Kp ；步驟212:設定電壓峰值保護I段整定值Kpzim和II段整定值KPZD_n ；步驟213:若Kp彡Kpzih，則保護啟動；連續(xù)算出25個采樣窗口的KP，若25個采樣窗口的Kp均大于或等于Kpzim,則保護啟動后,延時15s ,繼電器跳閘；若存在Kp小于Kpzim,則繼續(xù)算出25個采樣窗口的ΚΡ，即一共算出50個連續(xù)的采樣窗口的ΚΡ，若計算出的50個連續(xù)的采樣窗口的Kp中有30個或大于30個采樣窗口的Kp大于或等于Kpzim,則保護啟動后，延時30s，繼電器跳閘；若小于30個，繼電器返回；步驟214:若Kp<KpZD_I；則將Kp與電壓峰值保護II段整定值KPZD_n進行比較，若Kp彡KPZD_n，則連續(xù)算出50個采樣窗口的KP，若50個采樣窗口的Kp均大于或等于KPZD_n，則保護啟動后，延時30s，繼電器跳閘；若存在Kp小于KPZD_n，則繼續(xù)算出50個采樣窗口的KP，即算出100個連續(xù)的采樣窗口的ΚΡ，若計算出的100個連續(xù)的采樣窗口的Kp中有60個或大于60個米樣窗口的Kp大于或等于KPZD_n,則保護啟動后，延時60s,繼電器跳閘；若小于60個，則繼電器返回。所述峰值系數(shù)Kp的計算公式為: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。所述電壓波形保護方法的具體步驟包括:步驟221:取30個連續(xù)的周期作為一個采樣窗口，對電容器電壓進行采樣，對窗口內(nèi)的采樣值進行離散傅里葉分解，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:設定電壓波形保護I段整定值Kfzirt和II段整定值KfZD_n ；步驟223:若Kf彡Kfzirt,則保護啟動，連續(xù)算出25個采樣窗口的Kf，若25個采樣窗口的Kf均大于或等于KfH,則保護啟動后,延時15s,繼電器跳閘；若存在Kf小于KfH,繼續(xù)算出25個采樣窗口的Kf，即共算出50個連續(xù)的采樣窗口的Kf，若計算出的50個連續(xù)的采樣窗口的Kf中有30個或30個以上的采樣窗口的Kf大于或等于Kfzirt，則保護啟動后，延時30s，繼電器跳閘；若小于30個，則繼電器返回；步驟224:若KKfn，則將Kf與電壓波形保護II段整定值KfZD_n進行比較，若Kf ^ KfZD_n，則保護啟動，連續(xù)算出25個采樣窗口的Kf，若25個采樣窗口的Kf均大于或等于KfZD_n，則保護啟動后，延時30s，繼電器跳閘；若存在Kf小于KfZD_n，則繼續(xù)算出50個采樣窗口的Kf，即一共算出100個連續(xù)的采樣窗口的Kf，若計算出的100個連續(xù)的采樣窗口的Kf中有60個或60個以上的采樣窗口的Kf大于或等于KfZD_n，則保護啟動后，延時60s，繼電器跳閘；若小60個，則繼電器返回。所述波形因數(shù)Kf的計算公式為:
權利要求
1.一種諧波環(huán)境下電力電容器組的過電壓保護方法，其特征在于，所述方法具體包括以下步驟: 步驟1:對電容器電壓信號進行采樣； 步驟2:分別通過方均根值過電壓保護方法、電壓峰值保護方法或電壓波形保護方法對電力電容器是否過電壓進行判斷，并進行相應的動作。
2.根據(jù)權利要求1所述的一種諧波環(huán)境下電力電容器組的過電壓保護方法，其特征在于，所述采樣的電容器電壓信號從電容器放電線圈處取得。
3.根據(jù)權利要求1所述的一種諧波環(huán)境下電力電容器組的過電壓保護方法，其特征在于，所述方均根值過電壓保護方法的具體步驟包括: 步驟201:將過電壓保護裝置的整定值設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的方均根值與過壓保護裝置的整定值進行比較； 步驟203:當采集到的電容器電壓信號的方均根值大于1.1倍電容器額定電壓時，則保護啟動后，延時小于60s，繼電器跳閘；或者當采集到的電容器電壓信號的方均根值等于1.1倍電容器額定電壓時，保護報警。
4.根據(jù)權利要求1所述的一種諧波環(huán)境下電力電容器組的過電壓保護方法，其特征在于，所述電壓峰值保護方法的具體步驟包括: 步驟211:取30個連續(xù)的周期作為一 個采樣窗口，對電容器電壓進行采樣；每個周期內(nèi)得到一個最大值，計算窗口內(nèi)所有周期最大值的平均值UP，計算出峰值系數(shù)Kp ； 步驟212:設定電壓峰值保護I段整定值Kpzih和II段整定值KPZD_n ； 步驟213:若Kp彡Kpzim，則保護啟動；連續(xù)算出25個采樣窗口的KP，若25個采樣窗口的Kp均大于或等于Kpzim,則保護啟動后，延時15s,繼電器跳閘；若存在Kp小于Kpzim,則繼續(xù)算出25個采樣窗口的KP，即一共算出50個連續(xù)的采樣窗口的ΚΡ，若計算出的50個連續(xù)的采樣窗口的Kp中有30個或大于30個采樣窗口的Kp大于或等于Kpzim,則保護啟動后，延時30s，繼電器跳閘；若小于30個，繼電器返回； 步驟214:若KiXKpzih,則將Kp與電壓峰值保護II段整定值KPZD_n進行比較，若Kp彡KPZD_n，則連續(xù)算出50個采樣窗口的KP，若50個采樣窗口的Kp均大于或等于KPZD_n，則保護啟動后，延時30s，繼電器跳閘；若存在Kp小于KPZD_n，則繼續(xù)算出50個采樣窗口的KP，即算出100個連續(xù)的采樣窗口的ΚΡ，若計算出的100個連續(xù)的采樣窗口的Kp中有60個或大于60個米樣窗口的Kp大于或等于KPZD_n,則保護啟動后，延時60s,繼電器跳閘；若小于60個，則繼電器返回。
5.根據(jù)權利要求4所述的一種諧波環(huán)境下電力電容器組的過電壓保護方法，其特征在于，所述峰值系數(shù)Kp的計算公式為: Κρ=υρ/υιρ 其中，Uip為萬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)權利要求1所述的一種諧波環(huán)境下電力電容器組的過電壓保護方法，其特征在于，所述電壓波形保護方法的具體步驟包括: 步驟221:取30個連續(xù)的周期作為一個采樣窗口，對電容器電壓進行采樣，對窗口內(nèi)的采樣值進行離散傅里葉分解，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:設定電壓波形保護I段整定值Kfzirt和II段整定值KfZD_n ； 步驟223:若Kf彡Kfzirt,則保護啟動，連續(xù)算出25個采樣窗口的Kf，若25個采樣窗口的Kf均大于或等于Κ ΖΜ，則保護啟動后，延時15s，繼電器跳閘；若存在Kf小于Κ ΖΜ，繼續(xù)算出25個采樣窗口的Kf，即共算出50個連續(xù)的采樣窗口的Kf，若計算出的50個連續(xù)的采樣窗口的Kf中有30個或30個以上的采樣窗口的Kf大于或等于Kfzirt,則保護啟動后，延時30s，繼電器跳閘；若小于30個，則繼電器返回； 步驟224:若Κ/Κ.ρ則將Kf與電壓波形保護II段整定值KfZD_n進行比較，若Kf ^ KfZD_n，則保護啟動，連續(xù)算出25個采樣窗口的Kf，若25個采樣窗口的Kf均大于或等于KfZD_n，則保護啟動后，延時30s，繼電器跳閘；若存在Kf小于KfZD_n，則繼續(xù)算出50個采樣窗口的Kf，即一共算出100個連續(xù)的采樣窗口的Kf，若計算出的100個連續(xù)的采樣窗口的Kf中有60個或60個以上的采樣窗口的Kf大于或等于KfZD_n，則保護啟動后，延時60s，繼電器跳閘；若小60個，則繼電器返回。
7.根據(jù)權利要求6所述的一種諧波環(huán)境下電力電容器組的過電壓保護方法，其特征在于，所述波形因數(shù)Kf的計算公式為: 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電壓保護方法，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)安全領域的一種諧波環(huán)境下電力電容器組的過電壓保護方法。其技術方案是首先，對電容器電壓信號進行采樣；其次，分別通過方均根值過電壓保護方法、電壓峰值保護方法和電壓波形保護方法對電力電容器是否過電壓進行判斷；最后，如果得到的判斷結果為電力電容器過壓，則，使繼電器跳閘；否則，繼電器返回。本發(fā)明的有益效果是，在保留方均根值過電壓保護的基礎上，針對電壓峰值及電壓波形因數(shù)對電容器的影響提出了電壓峰值保護和電壓波形因數(shù)保護，彌補了現(xiàn)有過電壓保護存在的缺陷，在諧波嚴重的情況下既能夠有效地保護電容器安全穩(wěn)定運行，免受過電壓的影響，同時又能達到延長電容器使用壽命的目的。
文檔編號H02H7/16GK103208783SQ20131011537
公開日2013年7月17日 申請日期2013年4月3日 優(yōu)先權日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 申請人:河南省電力公司電力科學研究院, 華北電力大學, 國家電網(wǎng)公司