一种无功补偿装置保护方法及无功补偿装置保护系统的制作方法

文档序号:9379000阅读:710来源:国知局
一种无功补偿装置保护方法及无功补偿装置保护系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及输变电系统中无功补偿装置的继电保护方法,特别是涉及一种无功补偿装置保护方法及无功补偿装置保护系统,尤其是对无功补偿装置中的放电线圈和高压并联电容器进行保护。
【背景技术】
[0002]在电力系统中,无功补偿的应用极为广泛,是提高电网功率因数,提高电网电压质量,补偿电网无功功率的主要形式。随着电网的不断发展,其输送容量不断增大,无功补偿需求加大,无功补偿装置中的主要组成部件:高电压大容量电容器组,的应用越来越多。
[0003]但是运行经验表明高电压大容量电容器组发生鼓肚及爆炸等事故屡见不鲜,例如东北电网于1990年初提供的连续9年的统计数据,220kV变电站中电容器爆炸及鼓肚的损坏数约占整个电容器损坏数的35.39%,而发生此类事故的电容器组的配套设备均较齐全。由此可见目前高电压大容量电容器组存在较大的事故隐患,其保护方式并不能完全满足安全可靠运行的要求。
[0004]目前,无功补偿装置的保护方式有4种:开口三角电压保护,相电压差动保护,中性点不平衡电流保护,桥式差电流保护。
[0005]其中,开口三角电压保护是中小容量无功补偿装置(20Mvar及以下)常用的一种保护方式,1kV电压等级中应用最多。该保护方式极难应用于多段串联的电容器组,原因是:由于放电线圈的电压变比大,保护动作信号小,保护整定值难以与电容器内熔丝配合;放电线圈三相性能差异和电源三相不平衡都会产生起始不平衡电压,将大大降低保护灵敏度;此外,用于多串段时,绝缘问题非常复杂,难以解决。
[0006]相电压差动保护使用的设备比较复杂,特殊情况需要增加设置电压放大回路,对称故障时,保护不会动作。这种保护的灵敏度也要受放电线圈性能的影响;当电容器组的串联段增多时,保护灵敏度显著降低,使适用范围受到限制。
[0007]中性点不平衡电流保护电容器组安装时调平衡较麻烦;对称故障时保护不动作。对于目前常见的容量超过20Mvar的电容器组,由于保护灵敏度不够,已经出现不少事故。
[0008]桥差电流保护虽然较其他三种保护方式的灵敏度稍高,但是在发生对称故障时,该保护是不动作的。而且运行经验也表明在大容量、多串段、电容器台数多的电容器组中,其保护灵敏度仍不能满足安全运行的要求。
[0009]此外,桥式差电流保护和中性点不平衡电流保护对于配置的放电线圈没有任何保护,放电线圈在此种情况下处于保护盲区。由于放电线圈经常要承受操作过电压,工作环境比较恶劣,且实际应用中放电线圈并没有监测及保护措施,放电线圈故障导致的电容器组不能正常投运的情况也多有发生。目前,国内外对放电线圈的检测为周期性试验检测,一般是在大修后或规定时间进行绝缘电阻、耐压试验、电压比等试验,缺乏可靠的实时监测及保护手段。
[0010]虽然开口三角和相电压差动对放电线圈故障有一定的反应,但该保护方式主要是针对低电压小容量的并联电容器组的保护。
[0011 ] 另外,每个电容器组都是由多台电容器并联组成,这几种保护方法在其中个别的少数台数出现故障时,由于对整体的影响很小,其灵敏度不够,做不到有效的保护。更重要的是:高压并联电容器组是无功补偿装置中最主要的部件,其故障往往是自单台电容器的电容量变化开始的,而所有这些目前的保护方法都是针对已经出现了严重故障之后的保护,更是针对整组电容器的保护,不能实现针对每台电容器的保护。而往往故障是由单个部件开始的,目前的保护方法都不能提供有效的保护。
[0012]图1中11是高压电容器组,由多个单台电容器并联构成,12是放电线圈,三相的三台放电线圈12的二次绕组输出经图示首尾相接形成三角形接线,并在其中一点打开,测量打开处的电压13。保护原理是:正常运行时这个开口三角电压值很低,在系统异常故障时开口电压值升闻。
[0013]图2中211和212是高压并联电容器的一个串联段,由多个电容器并联组成(后同),221和222是放电线圈,分别和高压并联电容器211和212并联,放电线圈221和222也可以合并成一个设备,但其原理是相同的,保护原理是:正常运行时差电压23很小,接近于零;当其中一个串联支路出现问题时,如高压并联电容器211或放电线圈221,差电压23
会异常升高。
[0014]图3中系统三相的电容器各自均分为两组,图中31A1,31A2是A相的两组电容器,31B1,31B2是B相的两组电容器图中,31C1,31C2是C相的两组电容器,32是中性点电流互感器。保护原理是:正常运行时,中性点电流互感器32上的电流很小;当其中一组电容器发生故障时,中性点电流互感器32上的电流会有异常增加。
[0015]图4中4111和4112是高压并联电容器一个串联支路上的两个并联电容器组,4121和4122是另一个串联支路上的两个并联电容器组,4111、4112、4121和4122组成桥式结构,42是桥差电流互感器。保护原理是:正常运彳丁时,桥差电流互感器42上的电流很小,当一个并联段出现问题时,桥差电流互感器42上的电流会异常升高。

【发明内容】

[0016]鉴于此,本发明提供了一种无功补偿装置的新保护方法。通过监测电容器组的端电压或其变化,以及每一台电容器(或每个电容器支路)的电容量或其变化,实现无盲区,高灵敏的无功补偿装置的新继电保护方法。
[0017]为此,本发明提供如下技术方案。
[0018]一种无功补偿装置保护方法,其包括下述步骤:
[0019]监测无功补偿装置中的电容器端电压值以及监测无功补偿装置中的电容器支路电流值;以及
[0020]基于所述电容器端电压值及所述电容器支路电流值,确定是否需要对所述无功补偿装置进行保护。
[0021 ] 优选地,基于所述电容器端电压值和所述电容器支路电流值得到所述电容器支路的当前电容量,将所述当前电容量与所述电容器支路的初始电容量或其他设定值或设定范围进行对比,当电容量的变化量超出设定阈值时,对所述无功补偿装置中的所述电容器支路进行保护。
[0022]优选地,所述电容器端电压值采用并联安装放电线圈或电压互感器或其他分压装置取得,所述电容器端电压值是电压波形或其特征值。
[0023]优选地,所述电容器支路包括单台电容器或以串并联方式连接的数台电容器。
[0024]优选地,所述电容器支路电流值是电流波形或其特征值。
[0025]优选地,基于所述电容器端电压值得到放电线圈的当前二次电压值,将所述当前二次电压值与二次电压值设定范围进行对比,当二次电压值的变化量超出二次电压值设定范围时,对所述无功补偿装置中的所述电容器支路进行保护。
[0026]本发明还提供一种无功补偿装置保护系统,所述无功补偿装置保护系统包括:
[0027]电容器端电压值监测装置,其用于监测无功补偿装置中的电容器端电压值;
[0028]电容器支路电流值监测装置,其用于监测无功补偿装置中的电容器支路电流值;以及
[0029]信号处理主机,其与所述电容器端电压值监测装置和所述电容器支路电流值监测装置连接,接收电容器端电压值及所述电容器支路电流值,并基于所述电容器端电压值及所述电容器支路电流值,确定是否需要对所述无功补偿装置进行保护。
[0030]优选地,所述信号处理主机基于所述电容器端电压值和所述电容器支路电流值得到所述电容器支路的当前电容量,将所述当前电容量与所述电容器支路的初始电容量进行对比,当电容量的变化量超出设定阈值时,对所述无功补偿装置中的所述电容器支路进行保护。
[0031]优选地,所述信号处理主机基于所述电容器端电压值得到放电线圈的当前二次电压值,将所述当前二次电压值与二次电压值设定范围进行对比,当二次电压值的变化量超出二次电压值设定范围时,对所述无功
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