专利名称：一种串联电容器装置的控制保护方法、装置与系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及交流输电系统，特别是涉及串联电容器装置的控制保护方法、装置与系统。
背景技术：
交流输电系统的串联电容器补偿装置(简称串补装置)是将电力电容器串联于交流输电线路中，用于补偿交流输电线路的部分感性阻抗，从而达到增加线路输送容量、提高系统稳定性、节约投资等目的。在远距离、大容量输电系统中，随着输电距离的增加，其输送能力受到越来越多的限制，而串补装置正是解决这个问题、提高超/特高压输电线路送电能力的重要手段之一，因此具有非常巨大的经济价值。目前串补装置在世界各国电力系统中获到了广泛的应用。晶闸管控制串联电容器补偿装置(THYRISTOR CONTROLLED SERIES CAPACITORS, 简称TCSC)通过改变晶闸管的触发角来调节TCSC的等值基波阻抗，实现对等值基波阻抗的动态控制，从而可进一步提高电力系统稳定性，增加输电线路的输送容量，抑制电力系统低频振荡和次同步谐振。当超/特高压输电线路发生短路故障时，TCSC立即转入晶闸管旁路串联电容器模式，可降低系统的短路电流，提高电力系统的稳定性。随着电力系统的迅速发展，单机和发电厂容量、变电所容量、城市和工业中心的负荷和负荷密度的继续增加，以及电力系统之间的互联，导致现代大电力系统各级电网中的短路电流水平不断增加。短路电流超标已成为威胁现代电力系统安全运行的重要问题之一。除改变电网结构之外，串联谐振型故障电流限制器装置(FAULT⑶RRENT LIMITER，简称FCL)是解决短路电流超标问题的新思路和新途径。2009年，超高压故障电流限制器装置已在华东电网500kV瓶窑变电所挂网运行，该装置正处于推广应用阶段。诸如固定串联电容器补偿装置(FIXED SERIES COMPENSATION,简称FSC)、 TCSC、FCL等的串联电容器装置都有相似的控制保护系统。控制保护系统的主要作用为 测量运行中各种对装置不利的故障情况，正确动作相关保护，及时准确地隔离故障，保证装置的安全稳定运行，并配合线路保护来保护系统中的其它设备。除此之外，控制保护系统还具有电气量测量和汇总、运行状态监测、录波、人机交互等功能，在站内实现对旁路断路器(BYPASS CIRCUIT BREAKER，简称:BCB)、隔离刀闸(DISCONNECTOR)、接地刀闸 (GR0UNDDISC0NNECT0R，简称⑶)等所有关键设备状态的监视与控制，在调度所内通过远动设备实现对关键设备状态的监视。诸如FSC、TCSC和FCL的串联电容器装置的控制保护系统主要涉及金属氧化物限压器(METAL OXIDE VARIST0R，简称M0V)过电流保护、MOV能量保护、MOV温度保护、MOV不平衡保护、火花间隙(GAP)自触发保护、GAP拒触发保护、GAP延迟触发保护、电容器不平衡保护、电容器过负荷保护等。在实现以上各种保护功能时所需的电流信号通常有线路电流、 电容器支路电流、电容器不平衡电流、MOV电流以及GAP的电流。导致电流信号不可信的因素有很多，例如，外界电磁干扰、可编程逻辑器件的异常运行、模数(ANAL0G-T0-DIGITAL，简称A/D)转换异常、数据汇总单元的运行异常等等。每一个不可信的电流信号发送至控制保护系统都会导致与之相关的电流保护误动或拒动，而现有技术无法识别发送至控制保护系统的电流信号是否可信，因此，无法保证控制保护系统正确的执行误动或拒动动作，从而影响到对串联电容器装置保护的可靠性和安全性，带来不必要的经济损失。
发明内容
本发明所要求解决的技术问题是提供一种串联电容器装置的控制保护方法、装置与系统，以提高对串联电容器装置保护的可靠性与安全性。在本发明的一个方面，提供了一种串联电容器装置的控制保护方法。其中串联电容器装置包括多个支路，其中所述多个支路包括电容器桥差支路与多个共有节点支路，其中在所述多个支路中的每个支路上分别设置有互为冗余的第一电流互感器和第二电流互感器，或者，在所述多个支路中除旁路断路器支路外的每个支路上分别设置有互为冗余的第一电流互感器和第二电流互感器且所述旁路断路器支路处于断开状态，该方法包括接收所述第一电流互感器和第二电流互感器分别在同一采样时刻测量的电流信号；分别在所述每个支路上，检测第一电流互感器测量的电流信号与第二电流互感器测量的电流信号之间的差值是否都在预设范围内；若所述每个支路上的所述电流信号之间的差值都在预设范围内，则根据在所述每个支路上设置的第一电流互感器在同一采样时刻测量的电流信号的集合，或者，根据在所述每个支路上设置的第二电流互感器在同一采样时刻测量的电流信号的集合，对串联电容器装置进行电流保护；若所述每个支路上的所述电流信号之间的差值不都在预设范围内，闭锁所述电流信号之间的差值不在预设范围内的支路的电流保护。在本发明的一个方面，提供了一种串联电容器装置的控制保护装置。其中串联电容器装置包括多个支路，其中所述多个支路包括电容器桥差支路与多个共有节点支路，其中在所述多个支路中的每个支路上分别设置有互为冗余的第一电流互感器和第二电流互感器，或者，在所述多个支路中除旁路断路器支路外的每个支路上分别设置有互为冗余的第一电流互感器和第二电流互感器且所述旁路断路器支路处于断开状态，该控制保护装置包括接收单元、第一检测单元和执行单元，其中接收单元，用于接收所述第一电流互感器和第二电流互感器分别在同一采样时刻测量的电流信号；第一检测单元，用于分别在所述每个支路上，检测第一电流互感器测量的电流信号与第二电流互感器测量的电流信号之间的差值是否都在预设范围内；执行单元，用于根据所述第一检测单元的判断结果，若所述每个支路上的所述电流信号之间的差值都在预设范围内，则根据在所述每个支路上设置的第一电流互感器在同一采样时刻测量的电流信号的集合，或者，根据在所述每个支路上设置的第二电流互感器在同一采样时刻测量的电流信号的集合，对串联电容器装置进行电流保护；若所述每个支路上的所述电流信号之间的差值不都在预设范围内，闭锁所述电流信号之间的差值不在预设范围内的支路的电流保护。
在本发明的一个方面，提供了一种串联电容器装置的控制保护系统。其中串联电容器装置包括多个支路，其中所述多个支路包括电容器桥差支路与多个共有节点支路，其中在所述多个支路中的每个支路上分别设置有互为冗余的第一电流互感器和第二电流互感器，或者，在所述多个支路中除旁路断路器支路外的每个支路上分别设置有互为冗余的第一电流互感器和第二电流互感器且所述旁路断路器支路处于断开状态，该控制保护系统包括平台数据采集系统和第一保护装置，其中平台数据采集系统，用于对从各电流互感器分别在同一采样时刻测量的所述多个支路中的电流信号进行滤波、模数转换处理，并将处理后的电流信号发送给第一保护装置；第一保护装置，用于接收所述平台数据采集系统发送的电流信号；分别在所述每个支路上，检测第一电流互感器测量的电流信号与第二电流互感器测量的电流信号之间的差值是否都在预设范围内；若所述每个支路上的所述电流信号之间的差值都在预设范围内，则根据在所述每个支路上设置的第一电流互感器在同一采样时刻测量的电流信号的集合，或者，根据在所述每个支路上设置的第二电流互感器在同一采样时刻测量的电流信号的集合，对串联电容器装置进行电流保护；若所述每个支路上的所述电流信号之间的差值不都在预设范围内，闭锁所述电流信号之间的差值不在预设范围内的支路的电流保护。本发明通过在串联电容器装置包括的多个支路中的每个支路上分别设置有互为冗余的第一电流互感器(⑶RRENT TRANSFORMER，简称TA)和第二电流互感器，或者，在多个支路中除旁路断路器支路外的每个支路上分别设置有互为冗余的第一电流互感器和第二电流互感器且旁路断路器支路处于断开状态，通过接收上述第一电流互感器和第二电流互感器分别在同一采样时刻测量的电流信号，并分别在每个支路上，检测第一电流互感器测量的电流信号和第二电流互感器测量的电流信号之间的差值是否都在预设范围内。若上述每个支路上的电流信号之间的差值都在预设范围内，则根据在每个支路上设置的第一电流互感器在同一采样时刻测量的电流信号的集合，或者，根据在所述每个支路上设置的第二电流互感器在同一采样时刻测量的电流信号的集合，对串联电容器装置进行电流保护。 若所述每个支路上的所述电流信号之间的差值不都在预设范围内，闭锁所述电流信号之间的差值不在预设范围内的支路的电流保护。从而能够确保用于电流保护的电流信号的可靠性，并能够在支路电流信号之间的差值不在预设范围内不可信时闭锁相应支路的电流保护，从而可以防止电流保护的误动或拒动，提高串联电容器装置保护的可靠性与安全性。
图1为本发明串联电容器装置的控制保护方法一个实施例的流程图；图2为本发明中串联电容器装置一个实施例的结构示意图；图3为本发明中串联电容器装置另一个实施例的结构示意图；图4为本发明中串联电容器装置又一个实施例的结构示意图；图5为本发明串联电容器装置的控制保护方法另一个实施例的流程图；图6为本发明串联电容器装置的控制保护方法又一个实施例的流程图；图7为本发明串联电容器装置的控制保护装置一个实施例的结构示意图；图8为本发明串联电容器装置的控制保护装置另一个实施例的结构示意图9为本发明串联电容器装置的控制保护装置又一个实施例的结构示意图；图10为本发明串联电容器装置的控制保护系统一个实施例的结构示意图；图11为本发明串联电容器装置的控制保护系统另一个实施例的结构示意图；图12为本发明串联电容器装置的控制保护系统又一个实施例的结构示意图；图13为根据本发明中串联电容器装置又一个实施例的结构示意图。
具体实施例下面参照附图对本发明进行更全面的描述，其中说明本发明的示例性实施例。图1为本发明串联电容器装置的控制保护方法一个实施例的流程图。其中在该实施例中，串联电容器装置包括多个支路，其中多个支路包括电容器桥差支路与多个共有节点支路，其中在多个支路中的每个支路上分别设置有互为冗余的第一电流互感器和第二电流互感器，或者，在多个支路中除旁路断路器支路外的每个支路上分别设置有互为冗余的第一电流互感器和第二电流互感器且旁路断路器支路处于断开状态。如图1所示，该实施例串联电容器装置的控制保护方法如下步骤101，接收第一电流互感器和第二电流互感器分别在同一采样时刻测量的电
流信号。步骤102，分别在每个支路上，检测第一电流互感器测量的电流信号与第二电流互感器测量的电流信号之间的差值是否都在预设范围内。步骤103，若每个支路上的电流信号之间的差值都在预设范围内，则根据在每个支路上设置的第一电流互感器在同一采样时刻测量的电流信号的集合，或者，根据在每个支路上设置的第二电流互感器在同一采样时刻测量的电流信号的集合，对串联电容器装置进行电流保护。步骤104，若每个支路上的电流信号之间的差值不都在预设范围内，闭锁电流信号之间的差值不在预设范围内的支路的电流保护。基于本发明上述实施例提供的串联电容器装置的控制保护方法，通过在串联电容器装置包括的多个支路中的每个支路上分别设置有互为冗余的第一电流互感器和第二电流互感器，或者，在多个支路中除旁路断路器支路外的每个支路上分别设置有互为冗余的第一电流互感器和第二电流互感器且旁路断路器支路处于断开状态，通过接收上述第一电流互感器和第二电流互感器分别在同一采样时刻测量的电流信号，并分别在每个支路上， 检测第一电流互感器测量的电流信号和第二电流互感器测量的电流信号之间的差值是否都在预设范围内。若上述每个支路上的电流信号之间的差值都在预设范围内，则根据在每个支路上设置的第一电流互感器在同一采样时刻测量的电流信号的集合，或者，根据在所述每个支路上设置的第二电流互感器在同一采样时刻测量的电流信号的集合，对串联电容器装置进行电流保护。若所述每个支路上的所述电流信号之间的差值不都在预设范围内， 闭锁所述电流信号之间的差值不在预设范围内的支路的电流保护。从而能够确保用于电流保护的电流信号的可靠性，并能够在支路电流信号之间的差值不在预设范围内不可信时闭锁相应支路的电流保护，从而可以防止电流保护的误动或拒动，提高串联电容器装置保护的可靠性与安全性。 根据本发明的一个具体实施例，串联电容器装置可以是FSC、TCSC、FCL,或者其它类似的装置。图2是本发明中串联电容器装置一个实施例的结构示意图，在图2中，串联电容器装置为FSC，具体包括串联线路支路、电容器组支路、电容器桥差支路、MOV支路、GAP支路和BCB支路。图3是本发明中串联电容器装置另一个实施例的结构示意图，在图3中，串联电容器装置为TCSC，具体包括串联线路支路、电容器组支路、电容器桥差支路、晶间管旁路支路、MOV支路、GAP支路和BCB支路，其中根据需要可以有GAP支路，也可以没有GAP支路。图4是本发明中串联电容器装置又一个实施例的结构示意图，在图4中，串联电容器装置为FCL，具体包括串联线路支路、电容器组支路、电容器桥差支路、MOV支路、GAP支路、晶闸管旁路支路和BCB支路，其中根据需要可以设置GAP和晶闸管旁路支路中的至少一个。在图2-图4所示实施例中，在串联电容器装置中除BCB支路之外的全部支路上分别装设两个 TA。这样，在串联电容器装置中的电容器组支路、电容器桥差支路、MOV支路、GAP支路上均可以测量到电流信号。图2、图3及图4所示的电容器组可以依据容量、耐爆、过压倍数等要求采用H型接线、双H型接线或其它接线方式。下面具体分析串联电容器装置各支路中电流信号之间的关系。串联电容器装置各支路与串联线路支路共同的连接点，称为参照节点，与参照节点关联的支路称为共有节点支路。例如在图2所示的本发明中串联电容器装置一个实施例的结构示意图中，FSC各支路与串联线路支路1共同的连接点A即为参照节点，与参照节点A关联的支路有电容器组支路、MOV支路、GAP支路、BCB支路，是一组共有节点支路。由于在图2-图4所示的串联电容器装置中，在BCB支路上没有设置电流互感器，并且BCB支路处于断开状态，根据基尔霍夫电流定律可知，流入该参照节点的电流等于流出该参照节点的电流。取每个共有节点支路流入该参照节点的方向为正方向，假设包括串联线路支路共有η条支路。各支路真实的一次电流值变为二次电流值，经过电磁干扰(ELECTROMAGNETIC INTERFERENCE，简称EMI) 滤波、信号调理，再通过数模转换、光电转换等步骤得到的瞬时采样数据，与真实值直接采样数据相比会有一定的误差。因此，在BCB支路处于断开的状态时，对于各共有节点支路中的每一条支路，在互为冗余的两个电流互感器所测的电流采样信号均可信的情况下，除BCB
支路之外的其余支路电流代数和的绝对值小于等于定值ι即 、《5且 《《5，其中
i=l i=l
iT」和i' T.i为η个共有节点支路中第i个支路上的第一电流互感器和第二电流互感器分别在采样时刻T测量的电流信号，下标T表示采样时刻，下标i表示第i条支路，δ >0并近似为零。S为在电流信号可信的前提下，串联电容器装置在不同的运行工况下所能得到的采样电流信号代数和绝对值的最大绝对误差值，可通过大量的试验录波数据或现场运行数据并参考经验数值得到。由于可利用基尔霍夫电流定律对每个采样时刻的一组电流信号(iu iT.n)和 (i' u i' τ.η)进行运算并作出相应的判断，因此当确定η个共有节点支路中的第i个支路上设置的第一电流互感器和第二电流互感器分别在采样时刻T测量的电流信号iT」和 i' T.i中有一个不可信时，可以通过上述基尔霍夫电流定律来进行判断，以识别出可信的电流信号。图5为本发明串联电容器装置的控制保护方法另一个实施例的流程图。如图5所示，该实施例串联电容器装置的控制保护方法如下步骤201，接收第一电流互感器和第二电流互感器分别在同一采样时刻测量的电流信号。步骤202，分别在每个支路上，检测第一电流互感器测量的电流信号与第二电流互感器测量的电流信号之间的差值是否都在预设范围内。若电流信号之间的差值都在预设范围内，则执行步骤203，若差值不都在预设范围内，执行步骤204。步骤203，根据在每个支路上设置的第一电流互感器在同一采样时刻测量的电流信号的集合，或者，根据在每个支路上设置的第二电流互感器在同一采样时刻测量的电流信号的集合，对串联电容器装置进行电流保护。之后，不再执行本实施例的后续流程。步骤204，分别在差值不在预设范围内的每一个支路上，检测是否在M个连续采样时刻第一电流互感器测量的电流信号与第二电流互感器测量的电流信号之间的差值不在预设范围内，M是预设大于零的整数；若在小于M个连续的采样时刻每一个支路上设置的第一电流互感器和第二电流互感器分别测量的电流信号之间的差值不在预设范围内，将表示连续采样时刻的数值累计加1，执行步骤201以分别接收每一个支路上设置的第一电流互感器和第二电流互感器分别在下一采样时刻测量的电流信号；若在M个连续采样时刻每一个支路上的电流信号之间的差值不在预设范围内，执行步骤205。步骤205，识别电流信号之间的差值不在预设范围内的支路是否包括电容器桥差支路和/或共有节点支路。若电流信号之间的差值不在预设范围内的支路包括共有节点支路且不包括电容器桥差支路，执行步骤206;若电流信号之间的差值不在预设范围内的支路包括电容器桥差支路且还包括共有节点支路，执行步骤210 ；若电流信号之间的差值不在预设范围内的支路包括电容器桥差支路且不包括共有节点支路，执行步骤211。步骤206，判断在各共有节点支路上设置的第一电流互感器在同一采样时刻测量的电流信号之和，以及在各共有节点支路上设置的第二电流互感器在同一采样时刻测量的电流信号之和，是否分别满足基尔霍夫电流定律；若各共有节点支路上设置的第一电流互感器在同一采样时刻测量的电流信号之和满足基尔霍夫电流定律，执行步骤207 ；若各共有节点支路上设置的第二电流互感器在同一采样时刻测量的电流信号之和满足基尔霍夫电流定律，执行步骤208 ；若各共有节点支路上设置的第一电流互感器在同一采样时刻测量的电流信号之和，与第二电流互感器在同一采样时刻测量的电流信号之和，均不满足基尔霍夫电流定律，执行步骤209。步骤207，利用每个支路上设置的第一电流互感器在同一采样时刻测量的电流信号的集合，对串联电容器装置进行电流保护。之后，不再执行本实施例的后续流程。步骤208，利用每个支路上设置的第二电流互感器在同一采样时刻测量的电流信号的集合，对串联电容器装置进行电流保护。之后，不再执行本实施例的后续流程。在步骤207和208中，尽管在共有节点支路的某个或某几个支路上所测量的两个电流信号之间的差值不在预定范围内，但是通过基尔霍夫电流定律可以识别出可信的电流信号，从而无需闭锁相关支路的电流保护，提高了保护系统的可用率。步骤209，闭锁电流信号之间的差值不在预设范围内的支路的电流保护。之后，不再执行本实施例的后续流程。步骤210，判断在各共有节点支路上设置的第一电流互感器在同一采样时刻测量的电流信号之和，以及在各共有节点支路上设置的第二电流互感器在同一采样时刻测量的电流信号之和，是否分别满足基尔霍夫电流定律。若各共有节点支路上设置的第一电流互感器在同一采样时刻测量的电流信号之和，与第二电流互感器在同一采样时刻测量的电流信号之和，均不满足基尔霍夫电流定律，执行步骤209;若各共有节点支路上设置的第一电流互感器在同一采样时刻测量的电流信号之和，或者第二电流互感器在同一采样时刻测量的电流信号之和，满足基尔霍夫电流定律，执行步骤211。步骤211，闭锁电容器桥差支路的电流保护。在该具体实施例中，在各共有节点支路上设置的电流互感器测量电流信号之前， 将没有设置电流互感器的BCB支路设置为断开状态，这能够使得在运用基尔霍夫电流定律进行计算时获得准确的结果。在该具体实施例中，由于利用基尔霍夫电流定律可以判断出各共有节点支路上设置的电流互感器在同一采样时刻测量的电流信号之和是否可信，因此本发明可以从各共有节点支路上测量的冗余电流信号中识别出可信的电流信号，在保证用于电流保护的电流信号的可靠性的同时，还减少了闭锁相关支路电流保护的操作，有效避免了因测量的电流信号不可信制造的假故障现象而导致整个保护装置不必要的退出，从而有效提高了保护系统的可用率。在该具体实施例中，由于电容器桥差支路电流不直接流入或流出该参照节点，因此只能通过对比电容器桥差支路上的两个电流信号的大小来判断电流信号是否可信，而并不能利用上述基尔霍夫电流定律具体识别出该支路上哪个电流信号为可信信号。因此，一旦发现电容器桥差支路上的电流信号存在不可信的情况时，立即闭锁电容器桥差支路的电流保护，以免对串联电容器装置进行误操作。在本发明的具体实施例中，在电流信号不可信的情况下，采用在判断M个连续的采样时刻均不满足要求后再做出电流信号不可信的决定。通过这种连续判断的方式，能够有效避免电流信号在个别采样时刻偶然不满足逻辑判据而导致的误判，从而保证了判断的
可靠性。下面具体分析串联电容器装置中设置有互为冗余的第一电流互感器和第二电流互感器分别测量的电流信号之间的关系。假设第i条支路上的两个电流信号测量值分别为 iT」和i' τ」。在两个电流互感器所测的电流采样信号均可信的情况下，iT」和i' T.i近似相等，因此可通过对iT」和i' T.i的对比判断是否存在电流信号失真。当所测的数字量较小时，可利用不等式一 |iT.i_i' x.J ( ε进行判断，其中ε >0并接近于零，可以参考电
I/ -,+' I
流互感器测量的误差范围值确定；当所测的数字量较大时，利用不等式二< ^进行
K, I+K, I
判断，其中ξ >0，接近于零，可以参考电流互感器测量的误差范围值确定。为了防止误判， 可采取电流采样值既不满足不等式一又不满足不等式二后，再确定这两个信号不可信。根据本发明的另一具体实施例，在本发明上述串联电容器装置的控制保护方法的各实施例中，可分别在每个支路上，检测第一电流互感器和第二电流互感器分别在同一采
I/ —i' I
样时刻测量的电流信号是否满足判据|iT.i-i' x.J ^ ε与d|g，其中电流信号iTi
和i ‘ T.i分别是第i个支路上设置的第一电流互感器和第二电流互感器在采样时刻T测量的电流信号，其中下标T表示采样时刻，下标i表示第i个支路，ε和ζ为预设大于零的数值；若分别在每个支路上，第一电流互感器和第二电流互感器分别在同一采样时刻测量的电流信号都满足判据，则确定分别在每个支路上，第一电流互感器测量的电流信号与第二电流互感器测量的电流信号之间的差值都在预设范围内；若分别在每个支路上，第一电流互感器和第二电流互感器分别在同一采样时刻测量的电流信号不都满足判据，则确定分别在每个支路上，第一电流互感器测量的电流信号与第二电流互感器测量的电流信号之间的差值不都在预设范围内。在本发明的另一具体实施例中，在本发明上述串联电容器装置的控制保护方法的各实施例中，可判断各共有节点支路上设置的第一电流互感器测量的电流信号之和，
以及第二电流互感器测量的电流信号之和，是否分别满足第一条件 、和第二条件
权利要求
1.一种串联电容器装置的控制保护方法，其特征在于，所述串联电容器装置包括多个支路，其中所述多个支路包括电容器桥差支路与多个共有节点支路，其中在所述多个支路中的每个支路上分别设置有互为冗余的第一电流互感器和第二电流互感器，或者，在所述多个支路中除旁路断路器支路外的每个支路上分别设置有互为冗余的第一电流互感器和第二电流互感器且所述旁路断路器支路处于断开状态，该方法包括接收所述第一电流互感器和第二电流互感器分别在同一采样时刻测量的电流信号；分别在所述每个支路上，检测第一电流互感器测量的电流信号与第二电流互感器测量的电流信号之间的差值是否都在预设范围内；若所述每个支路上的所述电流信号之间的差值都在预设范围内，则根据在所述每个支路上设置的第一电流互感器在同一采样时刻测量的电流信号的集合，或者，根据在所述每个支路上设置的第二电流互感器在同一采样时刻测量的电流信号的集合，对串联电容器装置进行电流保护；若所述每个支路上的所述电流信号之间的差值不都在预设范围内，闭锁所述电流信号之间的差值不在预设范围内的支路的电流保护。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，若所述每个支路上的所述电流信号之间的差值不都在预设范围内，还包括识别所述电流信号之间的差值不在预设范围内的支路是否包括电容器桥差支路和/ 或共有节点支路；若所述电流信号之间的差值不在预设范围内的支路包括电容器桥差支路且还包括共有节点支路，判断在各共有节点支路上设置的第一电流互感器在同一采样时刻测量的电流信号之和，以及在各共有节点支路上设置的第二电流互感器在同一采样时刻测量的电流信号之和，是否分别满足基尔霍夫电流定律；若所述各共有节点支路上设置的第一电流互感器在同一采样时刻测量的电流信号之和，与第二电流互感器在同一采样时刻测量的电流信号之和，均不满足基尔霍夫电流定律， 闭锁所述电流信号之间的差值不在预设范围内的支路的电流保护。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，若所述各共有节点支路上设置的第一电流互感器在同一采样时刻测量的电流信号之和，或者第二电流互感器在同一采样时刻测量的电流信号之和，满足基尔霍夫电流定律，闭锁所述电容器桥差支路的电流保护。
4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，若所述电流信号之间的差值不在预设范围内的支路包括共有节点支路且不包括电容器桥差支路，判断在各共有节点支路上设置的第一电流互感器在同一采样时刻测量的电流信号之和，以及在各共有节点支路上设置的第二电流互感器在同一采样时刻测量的电流信号之和，是否分别满足基尔霍夫电流定律；若所述各共有节点支路上设置的第一电流互感器在同一采样时刻测量的电流信号之和，与第二电流互感器在同一采样时刻测量的电流信号之和，均不满足基尔霍夫电流定律， 闭锁所述电流信号之间的差值不在预设范围内的支路的电流保护。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，若所述各共有节点支路上设置的第一电流互感器在同一采样时刻测量的电流信号之和满足基尔霍夫电流定律，利用所述每个支路上设置的第一电流互感器在同一采样时刻测量的电流信号的集合，对串联电容器装置进行电流保护；若所述各共有节点支路上设置的第二电流互感器在同一采样时刻测量的电流信号之和满足基尔霍夫电流定律，利用所述每个支路上设置的第二电流互感器在同一采样时刻测量的电流信号的集合，对串联电容器装置进行电流保护。
6.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，若所述电流信号之间的差值不在预设范围内的支路包括电容器桥差支路且不包括共有节点支路，闭锁电容器桥差支路的电流保护。
7.根据权利要求1-6中任一项所述的方法，其特征在于，所述分别在所述每个支路上检测第一电流互感器测量的电流信号与第二电流互感器测量的电流信号之间的差值是否都在预设范围内包括分别所述每个支路上，检测第一电流互感器和第二电流互感器分别在同一采样时刻测量的电流信号是否满足判据
8.根据权利要求1-6中任一项所述的方法，其特征在于，若所述每个支路上的所述电流信号之间的差值不都在预设范围内，还包括分别在差值不在预设范围内的每一个支路上，检测是否在M个连续采样时刻第一电流互感器测量的电流信号与第二电流互感器测量的电流信号之间的差值不在预设范围内，M 是预设大于零的整数；若在M个连续采样时刻所述每一个支路上的所述电流信号之间的差值不在预设范围内，识别所述电流信号之间的差值不在预设范围内的支路是否包括电容器桥差支路和/或共有节点支路。
9.根据权利要求2-6中任一项所述的方法，其特征在于，所述判断在各共有节点支路上设置的第一电流互感器在同一采样时刻测量的电流信号之和以及在各共有节点支路上设置的第二电流互感器在同一采样时刻测量的电流信号之和是否分别满足基尔霍夫电流定律包括判断所述各共有节点支路上设置的第一电流互感器测量的电流信号之和，以及第二电流互感器测量的电流信号之和，是否分别满足第一条件
10.根据权利要求1-6中任一项所述的方法，其特征在于，所述方法由两个互为冗余、 功能相同的保护装置分别执行，其中每个保护装置各自独立地接收在所述每个支路上设置的第一电流互感器和第二电流互感器分别在同一采样时刻测量的电流信号，并各自独立地进行闭锁电流保护的操作。
11.根据权利要求1-6中任一项所述的方法，其特征在于，串联电容器装置为固定串联电容器补偿装置、晶间管控制串联电容器补偿装置或串联谐振型故障电流限制器装置。
12.—种串联电容器装置的控制保护装置，其特征在于，所述串联电容器装置包括多个支路，其中所述多个支路包括电容器桥差支路与多个共有节点支路，其中在所述多个支路中的每个支路上分别设置有互为冗余的第一电流互感器和第二电流互感器，或者，在所述多个支路中除旁路断路器支路外的每个支路上分别设置有互为冗余的第一电流互感器和第二电流互感器且所述旁路断路器支路处于断开状态，该控制保护装置包括接收单元、第一检测单元和执行单元，其中接收单元，用于接收所述第一电流互感器和第二电流互感器分别在同一采样时刻测量的电流信号；第一检测单元，用于分别在所述每个支路上，检测第一电流互感器测量的电流信号与第二电流互感器测量的电流信号之间的差值是否都在预设范围内；执行单元，用于根据所述第一检测单元的判断结果，若所述每个支路上的所述电流信号之间的差值都在预设范围内，则根据在所述每个支路上设置的第一电流互感器在同一采样时刻测量的电流信号的集合，或者，根据在所述每个支路上设置的第二电流互感器在同一采样时刻测量的电流信号的集合，对串联电容器装置进行电流保护；若所述每个支路上的所述电流信号之间的差值不都在预设范围内，闭锁所述电流信号之间的差值不在预设范围内的支路的电流保护。
13.根据权利要求12所述的控制保护装置，其特征在于，控制保护装置还包括识别单元和判断单元，其中识别单元，用于根据所述第一检测单元的判断结果，若所述每个支路上的所述电流信号之间的差值不都在预设范围内，识别所述电流信号之间的差值不在预设范围内的支路是否包括电容器桥差支路和/或共有节点支路；判断单元，用于根据所述识别单元的识别结果，若所述电流信号之间的差值不在预设范围内的支路包括电容器桥差支路且还包括共有节点支路，判断在各共有节点支路上设置的第一电流互感器在同一采样时刻测量的电流信号之和，以及在各共有节点支路上设置的第二电流互感器在同一采样时刻测量的电流信号之和，是否分别满足基尔霍夫电流定律； 若所述各共有节点支路上设置的第一电流互感器在同一采样时刻测量的电流信号之和，与第二电流互感器在同一采样时刻测量的电流信号之和，均不满足基尔霍夫电流定律，指示所述执行单元闭锁所述电流信号之间的差值不在预设范围内的支路的电流保护。
14.根据权利要求13所述的控制保护装置，其特征在于，所述执行单元还根据所述判断单元的识别结果，若所述各共有节点支路上设置的第一电流互感器在同一采样时刻测量的电流信号之和，或者第二电流互感器在同一采样时刻测量的电流信号之和，满足基尔霍夫电流定律，闭锁所述电容器桥差支路的电流保护。
15.根据权利要求13所述的控制保护装置，其特征在于，所述判断单元还根据所述识别单元的识别结果，若所述电流信号之间的差值不在预设范围内的支路包括共有节点支路且不包括电容器桥差支路，判断在各共有节点支路上设置的第一电流互感器在同一采样时刻测量的电流信号之和，以及在各共有节点支路上设置的第二电流互感器在同一采样时刻测量的电流信号之和，是否分别满足基尔霍夫电流定律；若所述各共有节点支路上设置的第一电流互感器在同一采样时刻测量的电流信号之和，与第二电流互感器在同一采样时刻测量的电流信号之和，均不满足基尔霍夫电流定律，指示所述执行单元闭锁所述电流信号之间的差值不在预设范围内的支路的电流保护。
16.根据权利要求15所述的控制保护装置，其特征在于，所述执行单元还根据所述判断单元的判断结果，若所述各共有节点支路上设置的第一电流互感器在同一采样时刻测量的电流信号之和满足基尔霍夫电流定律，利用所述每个支路上设置的第一电流互感器在同一采样时刻测量的电流信号的集合，对串联电容器装置进行电流保护；若所述各共有节点支路上设置的第二电流互感器在同一采样时刻测量的电流信号之和满足基尔霍夫电流定律，利用所述每个支路上设置的第二电流互感器在同一采样时刻测量的电流信号的集合， 对串联电容器装置进行电流保护。
17.根据权利要求13所述的控制保护装置，其特征在于，所述执行单元还根据所述识别单元的识别结果，若所述电流信号之间的差值不在预设范围内的支路包括电容器桥差支路且不包括共有节点支路，闭锁电容器桥差支路的电流保护。
18.根据权利要求12-17中任一项所述的控制保护装置，其特征在于，所述第一检测单元具体在所述每个支路上，检测第一电流互感器和第二电流互感器分别在同一采样时刻测量的电流信号是否满足判据|iTi-i' Ti| ^ ε与广二 4，其中电流信号iTi和i' τi分别是第i个支路上设置的第一电流互感器和第二电流互感器在采样时刻T测量的电流信号，其中下标T表示采样时刻，下标i表示第i个支路，ε和ζ为预设大于零的数值； 若分别在所述每个支路上，第一电流互感器和第二电流互感器分别在同一采样时刻测量的电流信号都满足所述判据，则确定分别在所述每个支路上，第一电流互感器测量的电流信号与第二电流互感器测量的电流信号之间的差值都在预设范围内；若分别在所述每个支路上，第一电流互感器和第二电流互感器分别在同一采样时刻测量的电流信号不都满足所述判据，则确定分别在所述每个支路上，第一电流互感器测量的电流信号与第二电流互感器测量的电流信号之间的差值不都在预设范围内。
19.根据权利要求12-17中任一项所述的控制保护装置，其特征在于，控制保护装置还包括第二检测单元，用于分别在差值不在预设范围内的每一个支路上，检测是否在M个连续采样时刻第一电流互感器测量的电流信号与第二电流互感器测量的电流信号之间的差值不在预设范围内，M是预设大于零的整数；若在M个连续采样时刻所述每一个支路上的所述电流信号之间的差值不在预设范围内，指示所述识别单元识别所述电流信号之间的差值不在预设范围内的支路是否包括电容器桥差支路和/或共有节点支路。
20.根据权利要求13-17中任一项所述的控制保护装置，其特征在于，所述判断单元具体判断所述各共有节点支路上设置的第一电流互感器测量的电流信号之和，以及第二电流互感器测量的电流信号之和，是否分别满足第一条件 、和第二条件 ι <5，其中i=l i=l电流信号iT.i和i' T.i分别是第i个支路上设置的第一电流互感器和第二电流互感器在采样时刻T测量的电流信号，其中η为所述各共有节点支路的个数，下标T表示采样时刻，下标i表示第i个支路，S为预设大于零的数值；若所述各共有节点支路上设置的第一电流互感器测量的电流信号之和满足第一条件，则确定所述各共有节点支路上设置的第一电流互感器测量的电流信号满足基尔霍夫电流定律；若所述各共有节点支路上设置的第二电流互感器测量的电流信号之和满足第二条件，则确定所述各共有节点支路上设置的第二电流互感器测量的电流信号满足基尔霍夫电流定律；若所述各共有节点支路上设置的第一电流互感器测量的电流信号之和不满足第一条件，并且所述各共有节点支路上设置的第二电流互感器测量的电流信号之和不满足第二条件，则确定所述各共有节点支路上设置的第一电流互感器在同一采样时刻测量的电流信号之和，与第二电流互感器在同一采样时刻测量的电流信号之和，均不满足基尔霍夫电流定律。
21.根据权利要求12-17中任一项所述的控制保护装置，其特征在于，串联电容器装置为固定串联电容器补偿装置、晶闸管控制串联电容器补偿装置或串联谐振型故障电流限制器装置。
22.—种串联电容器装置的控制保护系统，其特征在于，所述串联电容器装置包括多个支路，其中所述多个支路包括电容器桥差支路与多个共有节点支路，其中在所述多个支路中的每个支路上分别设置有互为冗余的第一电流互感器和第二电流互感器，或者，在所述多个支路中除旁路断路器支路外的每个支路上分别设置有互为冗余的第一电流互感器和第二电流互感器且所述旁路断路器支路处于断开状态，该控制保护系统包括平台数据采集系统和第一保护装置，其中平台数据采集系统，用于对从各电流互感器分别在同一采样时刻测量的所述多个支路中的电流信号进行滤波、模数转换处理，并将处理后的电流信号发送给第一保护装置；第一保护装置，用于接收所述平台数据采集系统发送的电流信号；分别在所述每个支路上，检测第一电流互感器测量的电流信号与第二电流互感器测量的电流信号之间的差值是否都在预设范围内；若所述每个支路上的所述电流信号之间的差值都在预设范围内，则根据在所述每个支路上设置的第一电流互感器在同一采样时刻测量的电流信号的集合，或者，根据在所述每个支路上设置的第二电流互感器在同一采样时刻测量的电流信号的集合，对串联电容器装置进行电流保护；若所述每个支路上的所述电流信号之间的差值不都在预设范围内，闭锁所述电流信号之间的差值不在预设范围内的支路的电流保护。
23.根据权利要求22所述的控制保护系统，其特征在于，所述第一保护装置具体为权利要求12-20中任一项所述的串联电容器装置的控制保护装置。
24.根据权利要求22所述的控制保护系统，其特征在于，串联电容器装置为固定串联电容器补偿装置、晶间管控制串联电容器补偿装置或串联谐振型故障电流限制器装置。
25.根据权利要求M所述的控制保护系统，其特征在于，晶闸管控制串联电容器补偿装置中包括火花间隙支路。
26.根据权利要求M所述的控制保护系统，其特征在于，串联谐振型故障电流限制器装置中包括火花间隙支路与晶闸管旁路支路中的至少一个。
27.根据权利要求23所述的控制保护系统，其特征在于，所述控制保护系统系统还包括与所述第一保护装置互为冗余的第二保护装置，所述第二保护装置与所述第一保护装置功能相同，所述第一保护装置与第二保护装置各自独立地接收所述第一电流互感器和第二电流互感器分别在同一采样时刻测量的电流信号，并各自独立地进行闭锁电流保护的操作。
全文摘要
本发明公开一种串联电容器装置的控制保护方法、装置和系统。其中串联电容器装置包括多个支路，其中在所述多个支路中的每个支路上分别设置有互为冗余的第一电流互感器和第二电流互感器。其中方法包括接收各第一电流互感器和第二电流互感器分别在同一采样时刻测量的电流信号；分别在所述每个支路上，检测第一电流互感器测量的电流信号与第二电流互感器测量的电流信号之间的差值是否都在预设范围内；若每个支路上的所述电流信号之间的差值不都在预设范围内，闭锁相应支路上的电流保护。由于能够准确判断串联电容器装置中各支路上的电流信号是否可信，从而提高对串联电容器装置保护的可靠性与安全性。
文档编号H02H3/32GK102231515SQ20111019229
公开日2011年11月2日 申请日期2011年7月11日 优先权日2011年7月11日
发明者戴朝波, 李锦屏, 武守远, 王宇红 申请人:中国电力科学研究院, 中电普瑞科技有限公司