一种电力系统串联电容器过电压快速保护电路及方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及电力系统串联补偿领域，具体涉及一种电力系统串联电容器过电压快速保护电路及方法，主要应用于电力系统及其它工业用电系统长线路、低电压、高损耗的输配电线路降损调压以及提高输送功率方面。
【背景技术】
[0002]电力系统串联补偿装置在其负载侧发生短路故障时，串联电容器上将会出现很高的工频过电压，为了避免此过电压造成串联电容器损坏，需要对其进行快速保护。
[0003]串联电容器过电压保护的第一道设备是Μ0Α，由于MOA的热容量及自身成本限制，MOA —旦动作，其安全工作时间非常有限，于是需要设置第二道保护设备即放电间隙或旁路开关用于保护MOA不发生热崩溃。目前采用的保护方法是通过对线路故障电流或电容器两端电压的快速识别来预测工频过电压水平，从而实施最终的电容器组及MOA旁路保护。
[0004]现有技术方法的局限性在于:(I)所取信号的快速识别需要经过复杂的特殊算法才能实现，在有电磁干扰或暂态干扰信号作用下容易发生误判；(2)电容器组第二道过电压保护设备实质上是保护Μ0Α，即需要将已经动作的MOA迅速旁路，所以上述信号只是间接信号，而不是电容器组或MOA请求保护的直接信号。
【发明内容】
[0005]本发明的目的在于针对上述现有技术中的问题，提供一种简单直接、迅速可靠的电力系统串联电容器过电压快速保护电路及方法。
[0006]为了实现上述目的，本发明电力系统串联电容器过电压快速保护电路采用的技术方案为:
[0007]包括串联电容器组以及与之并联的MOA支路，电压传感器和开关支路；所述的MOA支路包括串联设置的MOA以及电流传感器，开关支路包括串联设置的阻尼电路与开关装置；所述的串联电容器组所在主回路上设置有主回路电流传感器以及主回路电压传感器，并且主回路电流传感器，主回路电压传感器，电流传感器以及电压传感器连接控制器的输入端，控制器的输出端连接开关装置。
[0008]所述的电流传感器以及主回路电流传感器采用能够准确反映MOA支路暂态电流的分流器、霍尔器件、电流互感器或者罗果夫斯基线圈。
[0009]所述控制器采用纯硬件处理电路，或者是基于单片机或DSP的智能装置。
[0010]所述的开关装置采用合闸时间小于1ms的快速负荷开关或快速真空断路器。
[0011 ] 所述的阻尼电路包括并联设置的电感和电阻。
[0012]本发明电力系统串联电容器过电压快速保护方法采用的技术方案，包括以下步骤:
[0013]a.通过控制器及电流传感器监测与串联电容器组并联的MOA支路的电流，并以此作为串联电容器组过电压特征量信号，实现串联电容器组过电压及MOA热崩溃的主保护功能；判断依据为:若MOA不动作，则表示电容器组两端电压在承受范围内，此时MOA支路没有电流流通；若MOA动作，则表示MOA已经对电容器组实施过电压保护，MOA支路电流迅速上升，量值达到数千安培；
[0014]b.通过控制器、主回路电流传感器及电压传感器来监测串联电容器组过电压的其它特征量信号，实现电容器组过电压及MOA热崩溃的后备保护功能。
[0015]所述的步骤b中其它特征量包括主回路电流及串联电容器组两端的电压。
[0016]电流传感器采集信号进入控制器，经信号调理电路、信号比较电路后，输出信号进入基于单片机的智能测控系统，基于单片机的智能测控系统完成数据的分析和运算，同时与信号比较电路的输出信号进入驱动电路，驱动电路输出信号控制旁路开关合闸，完成主保护功能。
[0017]主回路电流传感器采集到的电流信号以及电压传感器采集到的串联电容器组两端电压信号进入控制器，经过信号调理电路、A/D转换电路后，数据信号进入基于单片机的智能测控系统，基于单片机的智能测控系统完成数据的分析和运算，其输出信号进入驱动电路，驱动电路输出信号控制旁路开关合闸，实现后备保护功能。
[0018]与现有技术相比，本发明电力系统串联电容器过电压快速保护电路具有如下有益效果:由于过电压主保护信号取自MOA支路的电流传感器，MOA支路的电流是串联电容器组过电压及MOA请求保护最直接的信号，所以只需要通过控制器设定一定的阈值来判断信号的有或无就能够作为保护出口的依据，极大的简化了识别电路的硬件或软件，提高了识别的快速性、准确性和稳定性。此外，由于过电压后备保护采用串联电容器组两端电压及主回路电流信号，不需要很快的识别速度，所以采用传统的算法就能够满足要求，使串联电容器组过电压保护的配置更加合理，能够有效提高装置的可靠性，电路整体简单，监测直接有效。
[0019]进一步的，本发明开关装置采用合闸时间小于1ms的快速负荷开关或快速真空断路器，一旦得到合闸命令就可以快速旁路MOA及串联电容器组，迅速可靠。
[0020]与现有技术相比，本发明电力系统串联电容器过电压快速保护方法通过监测MOA支路的电流，并以此作为串联电容器组过电压特征量信号，MOA支路的电流是串联电容器组过电压及MOA请求保护最直接的信号，而且此信号是具有明显突变特性的强信号，不易受到干扰，非常利于控制器采用相对简单的方式来进行准确监测。通过控制器、主回路电流传感器及电压传感器来监测串联电容器组过电压的其它特征量信号，实现电容器组过电压及MOA的后备保护功能。理论上利用主回路电流传感器的信号及电容器组的自身容抗能够计算出电容器组两端的电压，根据与电容器组设计的过电压承受能力相比就能够判断是否需要进行保护，但利用主回路电流传感器初期暂态信号快速计算出其稳态的预期量值需要复杂的特殊算法，而且电流信号中的暂态干扰成分或谐波成分将会对计算结果的准确性和可靠性造成不利影响。另外，串联电容器组两端的暂态电压信号虽然是直接的过电压特征信号，但存在的问题是:1.通过其暂态量值快速识别其稳态量值同样需要复杂计算，信号中的暂态干扰成分或谐波成分将会对计算结果的准确性和可靠性造成不利影响；2.MOA 一旦动作，上述信号将被限幅，这给准确快速识别带来更大困难。基于以上原因，将主回路电流和串联电容器组两端电压信号的监测作为不需要特殊快速识别的后备保护，则能够采用更成熟的算法实现。
[0021]进一步的，本发明通过控制器、主回路电流传感器及电压传感器来监测串联电容器组过电压的主回路电流以及串联电容器组两端的电压，在串联电容器组容抗一定的前提下，主回路电流能够间接反映串联电容器组两端的电压。
【附图说明】
[0022]图1本发明保护电路的结构示意图；
[0023]图2本发明控制器内部信号处理框图；
【具体实施方式】
[0024]下面结合附图对本发明做进一步的详细说明。
[0025]参见图1，本发明电力系统串联电容器过电压快速保护电路，包括串联电容器组C以及与之并联的MOA支路，电压传感器PT2和开关支路。
[0026]MOA支路包括串联设置的MOA以及电流传感器CTl。开关支路包括串联设置的阻尼电路与开关装置CBl，阻尼电路包括并联设置的电感L和电阻R，开关装置CBl采