本發(fā)明涉及電力電容器，特別涉及到一種電容器組主接線結(jié)構(gòu)和故障判斷方法。

背景技術(shù)：

隨著超高壓、特高壓直流輸電工程越來(lái)越多，電力電容器作為無(wú)功補(bǔ)償及濾除諧波用，是確保電網(wǎng)安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的重要設(shè)備之一，而現(xiàn)在的高壓電容器組具有電容器組容量大、串段多、電容器臺(tái)數(shù)多的特點(diǎn)。

目前，如圖1所示，常用的電容器組采用橋差保護(hù)方式，包括電容C1、C2、C3、C4和電流互感器TA、只能夠檢測(cè)出電容器出現(xiàn)故障且靈敏度不高，但不能確定故障點(diǎn)的位置。如圖2所示，還有一些公司提出了雙橋差不平衡保護(hù)方式，包括多個(gè)電容器C和兩個(gè)電流互感器TA、這種保護(hù)方式提高了保護(hù)靈敏度，但在電容器發(fā)生故障時(shí)準(zhǔn)確判斷故障點(diǎn)的位置。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了解決上述問(wèn)題，本發(fā)明目的在于提供一種電容器組主接線結(jié)構(gòu)和故障判斷方法，既能夠保證電力電容器安全運(yùn)行，提高靈敏度，也能夠在電容器發(fā)生故障時(shí)準(zhǔn)確判斷故障點(diǎn)的位置。

為實(shí)現(xiàn)上述目的本發(fā)明采用以下技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn)：

一種電容器組主接線結(jié)構(gòu)，將電容器組劃分為含有相同串聯(lián)數(shù)的兩串電容組，并將兩串電容組中部分或全部等電位點(diǎn)通過(guò)連接線連接，且至少連接兩處，每個(gè)連接線上連接有電流互感器，通過(guò)電流互感器測(cè)得的電流變化和電容器組母線電流的變化，判斷故障所在范圍，確定故障點(diǎn)。

進(jìn)一步，電流互感器采用干式電流互感器。

進(jìn)一步，電流互感器采用電磁式電流互感器。

進(jìn)一步，電流互感器采用光纖電子式電流互感器。

電容器組故障判斷方法，設(shè)C₁和C′₁、C₂和C′₂、C₃和C′₃……C_n和C′_n為每一對(duì)具有相同臺(tái)數(shù)的電容器組，將每一對(duì)電容器組用連接線連接起來(lái)，形成一系列電橋，通過(guò)電流互感器測(cè)出各個(gè)電橋電流的大小和相位，等電位點(diǎn)1-1′間的電流為2-2′間的電流為3-3′間的電流為間的電流為n≥3；并測(cè)出與電容器組連接的母線電流的大小和方向，判斷故障所在范圍，確定故障點(diǎn)。

進(jìn)一步，按照下述公式的計(jì)算結(jié)果來(lái)判斷故障點(diǎn)的位置：

設(shè)向量為的方向?yàn)檎较?，具體判定依據(jù)為：

若C_n-2發(fā)生故障，式減小，則大于整定值且為負(fù)，其相位滯后相位180°，電流不變；

若C′_n-2發(fā)生故障，減小，則大于整定值且為正，其相位較相位不變，電流不變；

若C_n-1發(fā)生故障，式減小，則大于整定值且為正，其相位較相位不變，電流大于整定值且為負(fù)，其相位滯后相位180°；

若C′_n-1發(fā)生故障，式減小，則大于整定值且為負(fù)，其相位角滯后相位180°，電流大于整定值且為正，其相位較相位不變；

若C_n發(fā)生故障，式減小，則電流不變，大于整定值且為正，其相位較相位不變；

若C′_n發(fā)生故障，式減小，則電流不變，大于整定值且為負(fù)，其相位滯后相位180°。

本發(fā)明提供一種電容器組主接線結(jié)構(gòu)和故障判斷方法，具有以下優(yōu)點(diǎn)：

將電容器組劃分為含有相同串聯(lián)數(shù)的兩串電容組，并將兩串電容組中部分或全部等電位點(diǎn)通過(guò)連接線連接，且至少連接兩處，每個(gè)連接線上連接有電流互感器，計(jì)算簡(jiǎn)單，只需測(cè)量母線電流相位、各連接線電流大小以及各連接線電流以母線電流相位為參考的相位，若發(fā)生電容器故障，可通過(guò)各連接線電流的大小和相位判斷故障位置。

此方法可有多種變化，可將電容器組根據(jù)需要分為若干串聯(lián)段以滿足不同的定位精度要求，實(shí)用性很強(qiáng)；此方法中參量測(cè)量簡(jiǎn)單，容易獲得。

【附圖說(shuō)明】

圖1為現(xiàn)有電容器組橋式差電流保護(hù)原理示意圖；

圖2為現(xiàn)有電容器組雙橋式差電流保護(hù)原理示意圖；

圖3為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)原理圖；

圖4為檢測(cè)流程圖

圖5為本發(fā)明應(yīng)用于不平衡保護(hù)6橋臂示意圖

圖6為不平衡保護(hù)6橋臂仿真結(jié)果圖；

圖6(a)是橋臂C₁發(fā)生故障時(shí)的仿真結(jié)果圖；

圖6(b)是橋臂C₂發(fā)生故障時(shí)的仿真結(jié)果圖；

圖6(c)是橋臂C₃發(fā)生故障時(shí)的仿真結(jié)果圖；

圖6(d)是橋臂C₄發(fā)生故障時(shí)的仿真結(jié)果圖；

圖6(e)是橋臂C₅發(fā)生故障時(shí)的仿真結(jié)果圖；

圖6(f)是橋臂C₆發(fā)生故障時(shí)的仿真結(jié)果圖；

【具體實(shí)施方式】

下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)描述，但不作為對(duì)本發(fā)明的限定。

如圖3所示，本發(fā)明的一種電容器組中的主接線結(jié)構(gòu)，將電容器組被劃分為含有相同串聯(lián)數(shù)的兩串，并將兩個(gè)串中部分或全部等電位點(diǎn)連接，且至少連接兩處，每個(gè)連接線上連接有電流互感器，通過(guò)電流互感器測(cè)得的電流變化和電容器組母線電流的變化，判斷故障所在范圍，確定故障點(diǎn)。其中C₁和C′₁、C₂和C′₂、C₃和C′₃……C_n和C′_n指每一對(duì)具有相同臺(tái)數(shù)的電容器組，將每一對(duì)電容器組連接起來(lái)，形成一系列電橋，測(cè)出連接線上電流的大小和相位，如1-1′間的電流為2-2′間的電流為3-3′間的電流為間的電流為并測(cè)出與電容器組連接的母線電流的大小和方向。

圖3中“→”為電流參考方向；利用公式(1)、(2)計(jì)算方法，若出現(xiàn)連接線電流大于整定值，則綜合與之相鄰的連接線電流大小和相位即可判定發(fā)生電容器故障的位置。

本方法按照下述公式的計(jì)算結(jié)果來(lái)判斷故障點(diǎn)的位置：

式中n≥3。

結(jié)合圖4，設(shè)向量為的方向?yàn)檎较?，具體判定依據(jù)為：若C_n-2發(fā)生故障，式減小，則大于整定值且為負(fù)，其相位滯后相位180°，電流不變；若C′_n-2發(fā)生故障，減小，則大于整定值且為正，其相位較相位不變，電流不變；若C_n-1發(fā)生故障，式減小，則大于整定值且為正，其相位較相位不變，電流大于整定值且為負(fù)，其相位滯后相位180°；若C′_n-1發(fā)生故障，式減小，則大于整定值且為負(fù)，其相位角滯后相位180°，電流大于整定值且為正，其相位較相位不變；若C_n發(fā)生故障，式減小，則電流不變，大于整定值且為正，其相位較相位不變；若C′_n發(fā)生故障，式減小，則電流不變，大于整定值且為負(fù)，其相位滯后相位180°。

舉例如圖5所示，將此發(fā)方法應(yīng)用于包含若干臺(tái)電容器的電容器組，整個(gè)裝置分為相同串聯(lián)數(shù)的兩串，并將兩個(gè)串中兩處等電位點(diǎn)連接，形成兩個(gè)H橋接線。第一個(gè)H橋由C₁、C₂、C₃、C₄以及TA₁組成，第二個(gè)H橋由C₃、C₄、C₅、C₆以及TA₂組成，兩個(gè)H橋共用一對(duì)橋臂，即C₃、C₄。此結(jié)構(gòu)共6個(gè)橋臂，其中母線電流為電流互感器TA₁所測(cè)電流為電流互感器TA₂所測(cè)電流為

則有：

可知：若C₁～C₆中的某一橋臂發(fā)生故障，會(huì)導(dǎo)致和的大小和相位發(fā)生相應(yīng)變化，其對(duì)應(yīng)關(guān)系如表1所示：

表1查詢故障表；

注：閾值：電容器不平衡電流互感器的保護(hù)整定范圍；

0°：表示連接線上的電流方向與母線電流方向一致；

-180°：表示連接線上的電流方向滯后母線電流方向180°；

X：代表無(wú)此種情況。

其仿真結(jié)果如附圖6所示，圖6(a)、(b)、(c)、(d)、(e)、(f)分別是橋臂C₁、C₂、C₃、C₄、C₅、C₆任一橋臂發(fā)生故障時(shí)的仿真結(jié)果圖，圖中ΔI1、ΔI2分別代表TA₁和TA₂所測(cè)量的電流，當(dāng)其超出閾值時(shí)輸出為1，否則輸出為0。ΔI1相位、ΔI2相位分別為T(mén)A₁和TA₂所測(cè)量的電流與TA₀所測(cè)母線電流相比的相位，其數(shù)值為0或-180°。通過(guò)舉例所示證明提供的一種用于檢測(cè)分別以一相或多相連接至電力系統(tǒng)的電容器組中的內(nèi)部故障的結(jié)構(gòu)和方法精度高、準(zhǔn)確性好。

以上內(nèi)容是結(jié)合具體的優(yōu)選實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明所作的進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明，不能認(rèn)定本發(fā)明的具體實(shí)施方式僅限于此，對(duì)于本發(fā)明所屬技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干簡(jiǎn)單的推演或替換，都應(yīng)當(dāng)視為屬于本發(fā)明由所提交的權(quán)利要求書(shū)確定專(zhuān)利保護(hù)范圍。