专利名称：一种交直流滤波器中电容器不平衡电流的计算方法
技术领域：
本发明涉及直流输电系统保护技术领域，更具体地说，本发明针对直流输电系统中交流滤波器和直流滤波器中的电容器不平衡保护，提出了一种在不同接线形式和故障类别下电容器不平衡电流计算的通用普适方法，并详细推导了其计算的通用表达式。
背景技术：
随着高压直流输电系统在电网中的广泛应用，作为直流输电系统安全的第一道防线——直流保护，得到了越来越多的关注与重视。交直流滤波器作为直流输电系统中最重要的设备之一，它们的正常安全运行对于整个直流输电工程意义重大。现有的针对交直流滤波器的保护众多，其中最为基本和重要的是高压电容器不平衡保护，其动作可靠性和灵敏性不仅直接影响设备的安全，还关系到交直流输电系统稳定运行，因而保障高压电容器的正常安全运行就成为了关键性的问题，而电容器不平衡保护定值的确定需要根据设置电容元件故障场景(包括故障类别和故障个数信息)进行相应不平衡电流计算进而获得，因而依据电容元件故障场景信息进行不平衡电流的计算称为电容器不平衡保护定值确定的基础和前提工作。由于受到各种因素的影响，电容器中电容元件在运行过程中可能会出现击穿开路或短路的情况，而剩余的完好电容元件承担的电压就会升高，可能会引起其发生新的击穿事故，进而引起连锁反应最终导致电容器损毁的严重事故，对电容器设置保护需要依据电容元件故障场景进行不平衡电流的计算，而目前的计算方法和公式预先设定的电容元件故障场景大多过于单一、有失全面，没有很好的从全局的角度衡量电容元件故障后电容器不平衡电流的计算，因而现有计算方法和公式大多不具备通用性，当需要设置新的电容元件故障场景计算不平衡电流以确定不平衡保护定值时，就需要重新推导不平衡电流计算公式进行相应的计算，这在一定程度上无疑就增大了工作量，降低了其计算效率，给保护整定计算人员带来不便。本发明的出发点即是根据电容器不同接线形式和故障场景下推导不平衡电流计算的通用表达式，可计算桥壁中任意电容元件故障场景下的不平衡电流，希冀可以增加电容器不平衡电流计算的灵活适用性，增加实际可操作性，为减少计算工作量、提高计算效率提供辅助。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种适用于HVDC系统中交直流滤波器中电容器不平衡电流的计算方法，可以提高电容器不平衡电流计算的灵活性和可操作性。本发明提供的一种交直流滤波器中电容器不平衡电流的计算方法，对于H型接线形式，设Ctl表示单个电容元件的电容值；各桥壁上电容器组转化为一种串并联结构，其中K1 表示两个上桥臂电容器组串联电容元件行数；K2表示两个上桥臂电容器组每一行中并联的电容元件个数；κ3表示两个下桥臂电容器组串联电容元件行数；κ4表示两个下桥臂电容器组每一行中并联的电容元件个数；四个桥臂上电容器组值分别为CA、CB、C。、Cd ；当四个桥臂上有电容器组发生电容元件击穿开路故障时，设此时各个桥臂上电容值变为CA’、CB’、Cc’、 CD’，当对应的桥臂未发生故障时，其电容器组值不变；设I表示流过高压电容器的总电流， Iimb表示不平衡桥上流过的电流。对于桥壁电容器组中电容元件发生击穿开路情况，按照下式I计算不平衡桥上流过的电流Iunb与总电流I的比值
C,C,7-" = -^ 试 L上述技术方案包括下述一种或几种改进方案对于桥壁电容器组中电容元件发生短路情况，可以按照式II计算不平衡桥上流过的电流Iunb与总电流I的比值
rnmn1 J /7_r K1(K2-NB)___K3(K4-ND)
L J - 'Κ^-Ν^ + Κ^-Ν,) K,{K4-Nd) + K,{K4-Nc)^式中Na、Nb、Nc, Nd分别表示CA、CB、Cc, Cd四个桥臂电容器组发生短路故障的电容元件行数。本发明方法还可以包括分支接线形式，分支接线形式的电容器由左桥臂和右桥臂组成，Ctl表示单个电容元件的电容值^表示左桥臂和右桥臂电容器组串联电容元件行数； K2表示左桥臂和右桥臂电容器组每一行中并联的电容元件个数；CA、Cb分别表示故障前左桥臂和右桥臂的电容器组值，且满足Ca = Cb ；当左右桥臂上有电容器组发生电容元件击穿开路故障时，设此时各个桥臂上电容值变为CA’、CB’ ；I表示流过高压电容器的总电流；IA表示流过左桥臂A的电流值。对于桥壁电容器组中电容元件发生击穿开路情况，按照式III计算不平衡桥上流过的电流Iunb与总电流I的比值= 式 III。对于桥壁电容器组中电容元件发生短路情况，按照式iv计算不平衡桥上流过的
电流Iunb与总电流I的比值 N -N1J1 = IK1-^naINb)式“。本发明方法还可以在H型接线形式下的电容器击穿开路情况下，按照式ν计算桥臂A、B、C、D分别发生故障时第i行单个电容元件承受的过电压倍数，分别为U' A、U' B、 U'。和…D
权利要求
1.一种交直流滤波器中电容器不平衡电流的计算方法，对于H型接线形式，设Ctl表示单个电容元件的电容值；各桥壁上电容器组转化为一种串并联结构，其中K1表示两个上桥臂电容器组串联电容元件行数；K2表示两个上桥臂电容器组每一行中并联的电容元件个数；Κ3表示两个下桥臂电容器组串联电容元件行数；Κ4表示两个下桥臂电容器组每一行中并联的电容元件个数；四个桥臂上电容器组值分别为CA、CB、Cc, Cd ；当四个桥臂上有电容器组发生电容元件击穿开路故障时，设此时各个桥臂上电容值变为CA’、CB’、C。’、CD’，当对应的桥臂未发生故障时，其电容器组值不变；设I表示流过高压电容器的总电流，Iunb表示不平衡桥上流过的电流。对于桥壁电容器组中电容元件发生击穿开路情况，按照下式I计算不平衡桥上流过的电流Iunb与总电流I的比值
2.根据权利要求1所述的一种交直流滤波器中电容器不平衡电流的计算方法，该方法还包括H型接线形式下的桥壁电容元件发生短路情况，按照式II计算不平衡桥上流过的电流Iunb与总电流I的比值
3.根据权利要求1或2所述的一种交直流滤波器中电容器不平衡电流的计算方法，该方法还包括分支接线形式，分支接线形式的电容器由左桥臂和右桥臂组成，C0表示单个电容元件的电容值^表示左桥臂和右桥臂电容器组串联电容元件行数；κ2表示左桥臂和右桥臂电容器组每一行中并联的电容元件个数；CA、Cb分别表示故障前左桥臂和右桥臂的电容器组值，且满足Ca = CB;当左右桥臂上有电容器组发生电容元件击穿开路故障时，设此时各个桥臂上电容值变为CA’、CB’ ；I表示流过高压电容器的总电流；IA表示流过左桥臂A的电流值。对于桥壁电容器组中电容元件发生击穿开路情况，按照式III计算不平衡桥上流过的电流Iunb与总电流I的比值 CA-C'B、
4.根据权利要求3所述的一种交直流滤波器中电容器不平衡电流的计算方法，该方法还包括分支接线形式下桥壁电容器组中电容元件发生短路情况，按照式iv计算不平衡桥上流过的电流Iunb与总电流I的比值
5.根据权利要求1所述的一种交直流滤波器中电容器不平衡电流的计算方法，其特征在于，还可以在H型接线形式下的电容器击穿开路情况下，按照式V计算桥臂A、B、C、D分别发生故障时第i行单个电容元件承受的过电压倍数，分别为U' A、U' B、U'。和U' D
6.根据权利要求5所述的一种交直流滤波器中电容器不平衡电流的计算方法，其特征在于，还可以在H型接线形式下的电容器击穿开路情况下，按照式vi计算与故障桥壁处于同侧的正常桥臂电容器组中单个电容元件承受的过电压倍数U ‘‘为
7.根据权利要求5所述的一种交直流滤波器中电容器不平衡电流的计算方法，其特征在于，该方法还包括在分支接线形式下电容器击穿开路情况下，按照式VII
全文摘要
本发明提出一种适用于HVDC系统中交直流滤波器中电容器不平衡电流的普适计算方法，本发明提供了不同接线形式下基于不同故障类别(电容器组中电容元件击穿开路或短路)不平衡电流计算的通用表达式，按照提供的公式可计算桥壁中任意电容元件故障场景下的不平衡电流。本发明的优点在于提出了电容器不同接线形式下基于不同故障类别不平衡电流通用计算方法，增加电容器不平衡电流计算的灵活适用性和实际可操作性，为减少计算工作量、提高计算效率提供辅助。
文档编号H02J1/02GK102437567SQ201110399420
公开日2012年5月2日 申请日期2011年12月6日 优先权日2011年12月6日
发明者张胜祥, 李会新, 李勇, 李银红, 李锋, 王成智, 谢俊, 陈祥文, 鞠文云 申请人:华中电网有限公司, 华中科技大学