一种串补阻尼回路保护方法及系统与流程

本发明涉及串补保护领域，具体涉及一种串补阻尼回路保护方法及系统。

背景技术：

现有的一次能源和电力负荷在地理位置上的分布存在很大差异，部分地方这一差异尤为突出。随着经济发展，能源供给与电力消费间的供需矛盾日趋严重，远距离、大容量、跨区域输电能够有效缓解电力供需矛盾，成为现代电力系统最重要的特征之一，同时也对电网的输电能力提出了更高的要求。将电力电容器串联于交流输电线路中的交流输电系统的串联电容补偿技术，补偿交流输电线路的部分感性阻抗，实现了增加线路输送容量、提高系统稳定性、降低网损、节约投资等目的。世界各国电力系统已广泛使用了这一技术。随着500kV电网大容量串补装置的应用，特别是在750kV及特高压电网的应用，一次设备的电压、电流、容量成倍增长，设备制造难度日益凸显，部分设备的制造水平在现有技术和材料上已经接近极限，需要拓宽思路，改变制造或安装设计方案，确保设备和电网的运行安全。串补装置中的阻尼电抗器，既需要阻尼串联电容器组放电电流在故障时刻保护电容器组及旁路设备，在特定工况下，还需要长期串联在线路中运行。现有的故障检测装置及方法中，缺少对阻尼电抗器的阻尼回路的检测保护，由于阻尼回路对串补装置的火花间隙保护起到关键作用，因此对阻尼回路的保护同样具有重要意义。

技术实现要素：

本发明的目的在于针对上述现有技术中存在的问题，提出了一种串补阻尼回路保护方法与系统，在滤除工频分量下实现对阻尼回路的检测保护。

为达到上述发明的目的，本发明通过以下技术方案实现：

一种串补阻尼回路保护方法，所述阻尼回路是电阻器与电抗器并联电路，该并联电路连接在火花间隙两端，包括如下步骤：

步骤1，采集串补阻尼回路电流波形，对其电流波形进行高通滤波；

步骤2，取得滤波后电流波形的前七个周期的峰值，判断峰值是否小于电流上限值，超过则停止检测，否则继续后续步骤；

步骤3，针对前七个周期电流波形，比较相邻的半周期的峰值，如果其比值的平均值在电流阈值以下，则认定为电阻正常；若其比值的平均值大于阈值，则认定为电阻故障；阻尼回路的电阻在正常和故障情况下的阻尼电流差别非常明显，通过肉眼观察波形也能轻松分辨，在使用上述数据分析方法时，两者最为明显的差异在于衰减常熟不同，正常情况下，电阻部分损坏后，此时电阻值增大，导致电流幅值减小，因此电流波形的衰减更慢；当全部电阻器损坏，则电流波形迅速衰减；通过判断前七个周期电流波形的半周期峰值，可以判断电流波形衰减速度，从而判断阻尼电阻是否损坏；

步骤4，采集电流波形的频率，计算实测频率与理论计算值的差值，若差值所占比率大于频率阈值，则认定为电抗器故障，阻尼回路电抗器的损坏，通过电流频率容易判断，因为频率当L改变时，频率会明显变化，通过该频率的检测判断，可以判断出阻尼电抗器是否已经损坏。

所述电流上限值为1kA；所述电流阈值为60％；所述频率阈值为10％。

本发明还公开一种串补阻尼回路保护系统，包括如下：

串补阻尼回路模拟模块，其包括有直流电源、电源内阻、电容、第一电阻、第二电阻、第三电阻、第一电抗器、第二电抗器、第三电抗器、第一开关和第二开关,所述直流电源V的两极串接电源内阻r、第一开关和电容，从而够成充电回路，所述第二开关一端电性连接在电容的右端与第一开关之间，所述所述第一电阻与第一电抗器并联而成阻尼回路后，其一公共端连接第二开关的另一端，阻尼回路另一公共端串接第三电抗器后连接在电容的左端，所述第一电阻所在支路串联第二电抗器和第二电阻，所述第一电抗器所在支路串联第三电阻；

滤波模块，用以从串补阻尼回路模拟模块的阻尼回路两端采集电流波形，对其电流波形进行高通滤波；

第一比较模块，用以接收滤波器模块输出的电流波形，并将电流波形的峰值与电流上限值比较，若超过上限值则停止检测，否则继续向下级模块传输电流波形：

第二比较模块，用以接收第一比较模块的输出电流波形，并将前7个波形的相邻的半周期峰值与电流阈值比较，若低于阈值则第一电阻正常，反之则判定第一电阻故障：

第三比较模块，采集滤波模块11输出电流波形的频率，将其与理论计算值比较，若两者的差值大于比率阈值，则判定第一电抗器故障，反之则第一电抗器正常。

所述的电流上限值为1KA。所述电流阈值为60％，所述频率阈值为10％。

本发明的一种串补阻尼回路保护方法及系统，通过高通滤波滤除电流波形的工频分量，通过分析比较器高频成份判断阻尼回路的故障原因，可实现阻尼回路的电阻器和电抗器同时判断。

附图说明

图1为本发明的串补阻尼回路保护方法的步骤图。

图2为本发明的串补阻尼回路保护系统的串补阻尼回路模拟模块电路图

图3为本发明的串补阻尼回路保护系统的结构框图。

图4a为图2无故障时的等效电路。

图4b为图2电阻器故障时的等效电路。

图5为阻尼回路两端电流波形图

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部实施例。

参看图1为本发明实施例的一种串补阻尼回路保护方法，所述阻尼回路是电阻器与电抗器并联电路，该并联电路连接在火花间隙两端，包括如下步骤：

步骤1，采集串补阻尼回路电流波形，对其电流波形进行高通滤波；

步骤2，取得滤波后电流波形的前七个周期的峰值，判断峰值是否小于电流上限值，超过则停止检测，否则继续后续步骤；

步骤3，针对前七个周期电流波形，比较相邻的半周期的峰值，如果其比值的平均值在电流阈值以下，则认定为电阻正常；若其比值的平均值大于阈值，则认定为电阻故障；阻尼回路的电阻在正常和故障情况下的阻尼电流差别非常明显，通过肉眼观察波形也能轻松分辨，在使用上述数据分析方法时，两者最为明显的差异在于衰减常熟不同，正常情况下如图4a所示的等效电路，电阻部分损坏后则其等效为图4b所示电路，此时电阻值增大，导致电流幅值减小，参看图5，因此电流波形的衰减更慢；当全部电阻器损坏，则电流波形迅速衰减；通过判断前七个周期电流波形的半周期峰值，可以判断电流波形衰减速度，从而判断阻尼电阻是否损坏；

步骤4，采集电流波形的频率，计算实测频率与理论计算值的差值，若差值所占比率大于频率阈值，则认定为电抗器故障，阻尼回路电抗器的损坏，通过电流频率容易判断，因为频率当L改变时，频率会明显变化，因此可以将频率作为电抗器故障的判断因素。

作为具体实施例，所述电流上限值为1kA，所述电流阈值可根据需要调节，其典型值为60％，所述频率阈值可根据需要调节，其典型值为10％。

本发明还公开一种串补阻尼回路保护系统，包括如下：

串补阻尼回路模拟模块10，其包括有直流电源V、电源内阻r、电容C、第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第一电抗器L1、第二电抗器L2、第三电抗器L3、第一开关BRK和第二开关BRKn,所述直流电源V的两极串接电源内阻r、第一开关BRK和电容C，从而够成充电回路，所述第二开关BRKn一端电性连接在电容C的右端与第一开关BRK之间，所述所述第一电阻R1与第一电抗器L1并联而成阻尼回路后，其一公共端连接第二开关BRKn的另一端，阻尼回路另一公共端串接第三电抗器L3后连接在电容C的左端，所述第一电阻R1所在支路串联第二电抗器L2和第二电阻R2，所述第一电抗器L1所在支路串联第三电阻R3；所述直流电源V用于给电容器C充电，以其电压为2.3p.u.进行说明，待充电完成后，断开第一开关BRK，随后等待一段时间以使电容器C充电完全，闭合第二开关BRKn，电容器C开始对阻尼回路放电,阻尼回路为第一电阻器R1和第二电抗器L1并联，其中第一电抗器L1与一个阻值比较小的第三电阻R3串联，是为了模拟第一电抗器L1的内阻，而与第一电阻器R1串联的阻值较小的第二电阻R2和感抗较小的第二电感L2，则是为了模拟触发间隙导通时的电阻和电感。

滤波模块11，用以从串补阻尼回路模拟模块10的阻尼回路两端采集电流波形，对其电流波形进行高通滤波；

第一比较模块12，用以接收滤波器模块11输出的电流波形，并将电流波形的峰值与电流上限值比较，若超过上限值则停止检测，否则继续向下级模块传输电流波形：

第二比较模块13，用以接收第一比较模块12的输出电流波形，并将前7个波形的相邻的半周期峰值与电流阈值比较，若低于阈值则第一电阻R1正常，反之则判定第一电阻R1故障：阻尼回路的电阻在正常和故障情况下的阻尼电流差别非常明显，通过肉眼观察波形也能轻松分辨，在使用上述数据分析方法时，两者最为明显的差异在于衰减常熟不同，正常情况下如图4a所示的等效电路，电阻部分损坏后则其等效为图4b所示电路，此时电阻值增大，参看图5导致电流幅值减小，因此电流波形的衰减更慢；当全部电阻器损坏，则电流波形迅速衰减；通过判断前七个周期电流波形的半周期峰值，可以判断电流波形衰减速度，从而判断阻尼电阻是否损坏；

第三比较模块14，采集滤波模块11输出电流波形的频率，将其与理论计算值比较，若两者的差值大于比率阈值，则判定第一电抗器L1故障，反之则第一电抗器L1正常；阻尼回路电抗器的损坏，通过电流频率容易判断，因为频率当L改变时，频率会明显变化，因此可以将频率作为电抗器故障的判断因素。

作为具体实施例，所述的电流上限值可根据需要调节，其典型值为为1kA；所述电流阈值可根据需要调节，其典型值为60％；所述频率阈值可根据需要调节，其典型值为10％。

上述实施例仅用以说明本发明而并非限制本发明所描述的技术方案；因此，尽管本说明书参照上述的各个实施例对本发明已进行了详细的说明，但是，本领域的普通技术人员应当理解，仍然可以对本发明进行修改或者等同替换；而一切不脱离本发明的精神和范围的技术方案及其改进，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。