专利名称：一种谐波环境下电力电容器组的过电压保护方法
技术领域：
本发明属于电力系统安全领域，尤其涉及一种谐波环境下电力电容器组的过电压保护方法。
背景技术：
《并联电容器装置设计规范》规定，并联电容器装置应装设过电压保护。正常情况下，过电压保护能够保证电容器组及电力系统的安全运行。然而，近年来，随着电力电子装置的广泛应用，用电负荷的结构发生了重大的变化。大量的非线性负荷如电弧炉、电铁、晶闸管调压及变频调速装置的运行，向电力系统注入大量谐波电流，导致电网的电压波形畸变。谐波的存在对电网是一种污染，它使电力设备所处环境变化，也对周围的通信系统和公用电网以外的设备带来损害。据统计由于谐波而损坏的电气设备中，电容器约占40%，其串联电抗器约占30%,而其他被损坏的电气设备也有一部分与电容器有很大关系。由此可见，谐波对电力电容器的使用寿命造成了很大的影响。影响电力电容器寿命的因素有很多，例如温度、电压、谐波以及其它因素等。相关理论及试验研究表明，在谐波含量较大的情况下，电压(基波电压与谐波电压共同作用)是影响电容器老化的关键性因素，包括电压峰值、电压方均根值及电压波形因数。而现有的电容器过电压保护，一方面在谐波含量较大的环境下可能会出现拒动及误动的情况，不能有效地保护电容器；另一方面现有的过电压保护大多只涉及到方均根值过电压保护，而没有考虑电压峰值和电压波形因数对电容器的影响，因此在谐波严重的环境下，不能有效地保护电容器。
发明内容
针对背景技术中提到的现有的电容器保护在谐波含量较大的环境下，不能有效地保护电容器的问题，本发明提出了一种谐波环境下电力电容器组的过电压保护方法。一种谐波环境下电力电容器组的过电压保护方法，其特征在于，所述方法具体包括以下步骤:步骤1:对电容器电压信号进行采样；步骤2:分别通过方均根值过电压保护方法、电压峰值保护方法或电压波形保护方法对电力电容器是否过电压进行判断，并进行相应的动作。所述采样的电容器电压信号从电容器放电线圈处取得。所述方均根值过电压保护方法的具体步骤包括:步骤201:将过电压保护装置的整定值设置为电容器额定电压的1.1倍；步骤202:将采集到的电容器电压信号的方均根值与过压保护装置的整定值进行比较；步骤203:当采集到的电容器电压信号的方均根值大于1.1倍电容器额定电压时，则保护启动后，延时小于60s，继电器跳闸；或者当采集到的电容器电压信号的方均根值等于1.1倍电容器额定电压时，保护报警。所述电压峰值保护方法的具体步骤包括:步骤211:取30个连续的周期作为一个采样窗口，对电容器电压进行采样；每个周期内得到一个最大值，计算窗口内所有周期最大值的平均值Up，计算出峰值系数Kp ；步骤212:设定电压峰值保护I段整定值Kpzim和II段整定值KPZD_n ；步骤213:若Kp彡Kpzih，则保护启动；连续算出25个采样窗口的KP，若25个采样窗口的Kp均大于或等于Kpzim,则保护启动后,延时15s ,继电器跳闸；若存在Kp小于Kpzim,则继续算出25个采样窗口的ΚΡ，即一共算出50个连续的采样窗口的ΚΡ，若计算出的50个连续的采样窗口的Kp中有30个或大于30个采样窗口的Kp大于或等于Kpzim,则保护启动后，延时30s，继电器跳闸；若小于30个，继电器返回；步骤214:若Kp<KpZD_I；则将Kp与电压峰值保护II段整定值KPZD_n进行比较，若Kp彡KPZD_n，则连续算出50个采样窗口的KP，若50个采样窗口的Kp均大于或等于KPZD_n，则保护启动后，延时30s，继电器跳闸；若存在Kp小于KPZD_n，则继续算出50个采样窗口的KP，即算出100个连续的采样窗口的ΚΡ，若计算出的100个连续的采样窗口的Kp中有60个或大于60个米样窗口的Kp大于或等于KPZD_n,则保护启动后，延时60s,继电器跳闸；若小于60个，则继电器返回。所述峰值系数Kp的计算公式为:Kp=UpAJip其中，Uip为▲倍的电容器组额定电压；UP就是指窗口内所有周期最大值的平均 值。所述电压波形保护方法的具体步骤包括:步骤221:取30个连续的周期作为一个采样窗口，对电容器电压进行采样，对窗口内的采样值进行离散傅里叶分解，根据傅里叶分解得到的基波和各次谐波分量，求出波形因数Kf;步骤222:设定电压波形保护I段整定值Kfzirt和II段整定值KfZD_n ；步骤223:若Kf彡Kfzirt,则保护启动，连续算出25个采样窗口的Kf，若25个采样窗口的Kf均大于或等于KfH,则保护启动后,延时15s,继电器跳闸；若存在Kf小于KfH,继续算出25个采样窗口的Kf，即共算出50个连续的采样窗口的Kf，若计算出的50个连续的采样窗口的Kf中有30个或30个以上的采样窗口的Kf大于或等于Kfzirt，则保护启动后，延时30s，继电器跳闸；若小于30个，则继电器返回；步骤224:若KKfn，则将Kf与电压波形保护II段整定值KfZD_n进行比较，若Kf ^ KfZD_n，则保护启动，连续算出25个采样窗口的Kf，若25个采样窗口的Kf均大于或等于KfZD_n，则保护启动后，延时30s，继电器跳闸；若存在Kf小于KfZD_n，则继续算出50个采样窗口的Kf，即一共算出100个连续的采样窗口的Kf，若计算出的100个连续的采样窗口的Kf中有60个或60个以上的采样窗口的Kf大于或等于KfZD_n，则保护启动后，延时60s，继电器跳闸；若小60个，则继电器返回。所述波形因数Kf的计算公式为:
权利要求
1.一种谐波环境下电力电容器组的过电压保护方法，其特征在于，所述方法具体包括以下步骤: 步骤1:对电容器电压信号进行采样； 步骤2:分别通过方均根值过电压保护方法、电压峰值保护方法或电压波形保护方法对电力电容器是否过电压进行判断，并进行相应的动作。
2.根据权利要求1所述的一种谐波环境下电力电容器组的过电压保护方法，其特征在于，所述采样的电容器电压信号从电容器放电线圈处取得。
3.根据权利要求1所述的一种谐波环境下电力电容器组的过电压保护方法，其特征在于，所述方均根值过电压保护方法的具体步骤包括: 步骤201:将过电压保护装置的整定值设置为电容器额定电压的1.1倍； 步骤202:将采集到的电容器电压信号的方均根值与过压保护装置的整定值进行比较； 步骤203:当采集到的电容器电压信号的方均根值大于1.1倍电容器额定电压时，则保护启动后，延时小于60s，继电器跳闸；或者当采集到的电容器电压信号的方均根值等于1.1倍电容器额定电压时，保护报警。
4.根据权利要求1所述的一种谐波环境下电力电容器组的过电压保护方法，其特征在于，所述电压峰值保护方法的具体步骤包括: 步骤211:取30个连续的周期作为一 个采样窗口，对电容器电压进行采样；每个周期内得到一个最大值，计算窗口内所有周期最大值的平均值UP，计算出峰值系数Kp ； 步骤212:设定电压峰值保护I段整定值Kpzih和II段整定值KPZD_n ； 步骤213:若Kp彡Kpzim，则保护启动；连续算出25个采样窗口的KP，若25个采样窗口的Kp均大于或等于Kpzim,则保护启动后，延时15s,继电器跳闸；若存在Kp小于Kpzim,则继续算出25个采样窗口的KP，即一共算出50个连续的采样窗口的ΚΡ，若计算出的50个连续的采样窗口的Kp中有30个或大于30个采样窗口的Kp大于或等于Kpzim,则保护启动后，延时30s，继电器跳闸；若小于30个，继电器返回； 步骤214:若KiXKpzih,则将Kp与电压峰值保护II段整定值KPZD_n进行比较，若Kp彡KPZD_n，则连续算出50个采样窗口的KP，若50个采样窗口的Kp均大于或等于KPZD_n，则保护启动后，延时30s，继电器跳闸；若存在Kp小于KPZD_n，则继续算出50个采样窗口的KP，即算出100个连续的采样窗口的ΚΡ，若计算出的100个连续的采样窗口的Kp中有60个或大于60个米样窗口的Kp大于或等于KPZD_n,则保护启动后，延时60s,继电器跳闸；若小于60个，则继电器返回。
5.根据权利要求4所述的一种谐波环境下电力电容器组的过电压保护方法，其特征在于，所述峰值系数Kp的计算公式为: Κρ=υρ/υιρ 其中，Uip为万倍的电容器组额定电压；UP就是指窗口内所有周期最大值的平均值。
6.根据权利要求1所述的一种谐波环境下电力电容器组的过电压保护方法，其特征在于，所述电压波形保护方法的具体步骤包括: 步骤221:取30个连续的周期作为一个采样窗口，对电容器电压进行采样，对窗口内的采样值进行离散傅里叶分解，根据傅里叶分解得到的基波和各次谐波分量，求出波形因数Kf; 步骤222:设定电压波形保护I段整定值Kfzirt和II段整定值KfZD_n ； 步骤223:若Kf彡Kfzirt,则保护启动，连续算出25个采样窗口的Kf，若25个采样窗口的Kf均大于或等于Κ ΖΜ，则保护启动后，延时15s，继电器跳闸；若存在Kf小于Κ ΖΜ，继续算出25个采样窗口的Kf，即共算出50个连续的采样窗口的Kf，若计算出的50个连续的采样窗口的Kf中有30个或30个以上的采样窗口的Kf大于或等于Kfzirt,则保护启动后，延时30s，继电器跳闸；若小于30个，则继电器返回； 步骤224:若Κ/Κ.ρ则将Kf与电压波形保护II段整定值KfZD_n进行比较，若Kf ^ KfZD_n，则保护启动，连续算出25个采样窗口的Kf，若25个采样窗口的Kf均大于或等于KfZD_n，则保护启动后，延时30s，继电器跳闸；若存在Kf小于KfZD_n，则继续算出50个采样窗口的Kf，即一共算出100个连续的采样窗口的Kf，若计算出的100个连续的采样窗口的Kf中有60个或60个以上的采样窗口的Kf大于或等于KfZD_n，则保护启动后，延时60s，继电器跳闸；若小60个，则继电器返回。
7.根据权利要求6所述的一种谐波环境下电力电容器组的过电压保护方法，其特征在于，所述波形因数Kf的计算公式为: 其中，〃 =+，h为谐波次数，Uh为电容器两端的第h次谐波电压，N是指谐波次数， U\pu1P为$倍的电容器组额定电压。
8.根据权利要求4 或6所述的一种谐波环境下电力电容器组的过电压保护方法，其特征在于，所述周期的取值为0.6s。
全文摘要
本发明公开了电力系统安全领域的一种谐波环境下电力电容器组的过电压保护方法。其技术方案是首先，对电容器电压信号进行采样；其次，分别通过方均根值过电压保护方法、电压峰值保护方法和电压波形保护方法对电力电容器是否过电压进行判断；最后，如果得到的判断结果为电力电容器过压，则，使继电器跳闸；否则，继电器返回。本发明的有益效果是，在保留方均根值过电压保护的基础上，针对电压峰值及电压波形因数对电容器的影响提出了电压峰值保护和电压波形因数保护，弥补了现有过电压保护存在的缺陷，在谐波严重的情况下既能够有效地保护电容器安全稳定运行，免受过电压的影响，同时又能达到延长电容器使用寿命的目的。
文档编号H02H7/16GK103208783SQ20131011537
公开日2013年7月17日 申请日期2013年4月3日 优先权日2013年4月3日
发明者刘书铭, 余晓鹏, 岑旭, 徐永海, 陶顺, 李琼林, 张振安 申请人:河南省电力公司电力科学研究院, 华北电力大学, 国家电网公司