阻塞滤波器失谐故障的加速保护方法和装置的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于电力系统领域，特别设及阻塞滤波器失谐故障的继电保护方法和装 置。
【背景技术】
[0002] 在长距离高压交流输电系统中，有时为了提高电网输送功率，会在线路中加装电 容串补系统，由于电容和线路电抗之间存在谐振的可能，当设计参数不合理，或者运行方式 变化后导致实际参数不合理时，可能引发电网系统的次同步振荡，进而引发电源点（发电 厂)汽轮发电机组轴系出现危险的扭振，严重时会导致大轴出现裂纹甚至断裂。
[0003] 为抑制电网系统的次同步振荡及机组轴系扭振，在电源点处安装阻塞滤波器是一 种有效的技术手段。美国的化javo电厂、中国的托克托电厂均安装了大型阻塞滤波器设备。 阻塞滤波器是一些电抗器、电容器经过串并联构成的高压无源滤波器，串接在发电厂主变 压器高压侧Y绕组的中性点侧，分相安装，对特定的次同步频率呈现出较高的阻抗，从而抑 制运些次同步频率电流，达到扭振抑制的作用。
[0004] 阻塞滤波器当中有电抗器电容器(简称LC)并联电路。阻塞滤波器的保护系统配置 了LC失谐保护功能，主要是LC电流比率越限保护。该保护方法的基本原理是分别计算并联 LC的电抗器电流基波幅值和电容器电流基波幅值，并计算运两个基波电流幅值的比率，理 论上该电流比率正比于电抗器电感与电容器电容的乘积的倒数。当阻塞滤波器工作电流超 过一个口槛，且LC没有故障时，电流比率会稳定在一个范围内；当LC出现故障时，比如电抗 器出现应间故障，或者电容器内部的电容器单元出现烙丝烙断，则电抗器电感参数或者电 容器电容参数将发生变化，进而电流比率会超过比率上限或者比率下限，电流比率越限后， 经过一定的延时，保护动作跳闽。失谐保护直接反映了阻塞滤波器LC参数是否出现异常，LC 参数异常将导致扭振抑制失效，因此阻塞滤波器失谐保护是非常重要的保护，技术上希望 该保护可靠、快速、灵敏。
[0005] 但是现有方法存在明显的缺点，当系统扰动或振荡时，比如高压电网出现单相接 地故障时，失谐保护的电流比率计算结果会出现大幅度的波动，有可能引起保护误动。为提 高保护的可靠性，不得不放弃保护的灵敏度，具体做法是:一方面扩大电流比率上限、下限 的范围，另一方面保护的延时定值整定得非常长，通常达到15s。因此，现有阻塞滤波器保护 技术不是一个可靠的快速的保护。
【发明内容】
[0006] 本发明的目的是:提出一种阻塞滤波器失谐故障的加速保护方法和装置;阻塞滤 波器失谐保护电流比率越限的判据满足时，如果同时检测出电网系统没有出现大的扰动， 则经过短延时失谐保护动作，保护加速动作;阻塞滤波器失谐保护电流比率越限的判据满 足时，如果同时检测出电网系统出现了大的扰动，则失谐保护仍按原有的长延时保护进行 动作;从而兼顾了保护的快速性和可靠性。
[0007] 本发明的理论依据是：阻塞滤波器设计时，只针对特定的次同步频率呈现出较高 的阻抗，但是对工频频率而言，阻塞滤波器阻抗很小。因此：
[0008] (a)当阻塞滤波器并联的LC出现故障时，阻塞滤波器电流比率越限判据会满足，同 时阻塞滤波器的总电流不会出现剧烈变动，此时允许失谐保护经短延时快速动作；
[0009] (b)当阻塞滤波器并联的LC没有故障时，如果电网系统有小扰动，阻塞滤波器的总 电流只有较小的扰动，同时阻塞滤波器电流比率越限判据不会满足，保护不会误动；
[0010] (C)阻塞滤波器并联的LC没有故障时，但是如果电网系统出现大扰动，阻塞滤波器 的总电流会出现剧烈变动，同时阻塞滤波器电流比率越限的判据会满足，为防止保护误动， 采用工频变化量原理判别出电网系统出现大扰动，闭锁阻塞滤波器短延时保护。
[0011] 为了达到兼顾保护的快速性和可靠性的目的，本发明采用的技术方案是:阻塞滤 波器失谐故障的加速保护方法，包括如下步骤：
[0012] (1)继电保护装置对阻塞滤波器并联电抗器和电容器的电流进行采样，对流过整 个阻塞滤波器的总电流进行采样；
[0013] (2)分别计算电抗器电流、电容器电流和总电流的基波幅值；
[0014] (3)计算电抗器电流基波幅值和电容器电流基波幅值的电流比率；
[0015] (4)计算阻塞滤波器总电流的工频变化量；当工频变化量超过设定的口槛时，将闭 锁短延时保护的标志置为"r，否则经延时Tl将该标志置为％";
[0016] (5)当总电流幅值足够大，如果电流比率超出预先整定的上限、下限范围时，经长 延时T2发出报警信号或跳闽信号及输出继电器空接点；
[0017] (6)当总电流幅值足够大，如果电流比率超出预先整定的上限、下限范围，同时闭 锁短延时保护的标志为"0"时，经短延时T3发出报警信号或跳闽信号及输出继电器空接点。
[0018] 进一步地，计算基波电流幅值的方法是全周波、短数据窗傅立叶数值算法，或者采 用窄带带通滤波后正弦波峰值检测算法。
[0019] 进一步地，所述步骤(4)当中工频变化量A I的计算方法是：当前总电流的采样值 减去一个工频周期之前的采样值，并取绝对值，由此得到工频变化量瞬时值;再计算工频变 化量瞬时值在一个工频周期内的有效值，即得到工频变化量A I。
[0020] 进一步地，所述步骤(4)设置标志的具体方法是：当工频变化量超过设定的口槛A Iset时，将闭锁短延时保护的标志置为"r，当工频变化量低于设定的口槛A Iset时，经过一 个长延时Tl，将闭锁短延时保护的标志置为"0"。
[002。 进一步地，所述步骤(4)当中口槛A Iset的取值范围是0.2In~2.OIn,其中In是用于 巧慢阻塞滤波器总电流的电流互感器的二次额定值，一般为5A或者1A，口槛A Iset的默认值 取1.OIno
[0022] 进一步地，所述短延时T3的取值范围是Os~Is,默认值取0.2s;所述长延时T2的取 值范围是Is~60s，默认值取15s;所述延时Tl的取值是Ti = T2+AT,其中A T的取值范围是 0.3s~0.5s，A T默认值取0.3s。
[0023] 本发明还提供阻塞滤波器失谐故障的加速保护装置，其特征在于包括采样模块、 计算模块、判断及动作模块，其中：
[0024] 所述采样模块用于对继电保护装置对阻塞滤波器并联电抗器和电容器的电流进 行采样，对流过阻塞滤波器的总电流进行采样；
[0025] 所述计算模块用于计算电抗器电流基波幅值、电容器电流基波幅值、阻塞滤波器 总电流的基波幅值，计算电抗器电流基波幅值与电容器电流基波的电流的比率，计算阻塞 滤波器总电流的工频变化量；
[0026] 所述判断及动作模块用于根据计算模块的结果，（1)判断电网系统是否出现大的 扰动：当工频变化量超过设定的口槛时，将闭锁短延时保护的标志置为"1"，否则延时Tl将 该标志置为"0"; (2)当总电流幅值足够大，如果电流比率超出预先整定的上限、下限范围 时，经长延时T2发出报警信号或跳闽信号及输出继电器空接点；（3)当总电流幅值足够大， 如果电流比率超出预先整定的上限、下限范围，同时闭锁短延时保护的标志为"0"时，经短 延时T3发出报警信号或跳闽信号及输出继电器空接点。
[0027] 进一步地，所述计算模块中，计算基波电流幅值的方法是全周波、短数据窗傅立叶 数值算法，或者采用窄带带通滤波后正弦波峰值检测算法。
[0028] 进一步地，所述计算模块中，计算工频变化量A I的计算方法是：当前总电流的采 样值减去一个工频周期之前的采样值，并取绝对值，由此得到工频变化量瞬时值;计算工频 变化量瞬时值在一个工频周期内的有效值，即得到工频变化量A I。
[0029] 进一步地，所述判别及动作模块中，判断电网系统是否出现大的扰动的具体方法 是：当工频变化量超过设定的口槛A Iset时，将闭锁短延时保护的标志置为"r，当工频变化 量低于设定的口槛A Iset时，经过一个长延时Tl,将闭锁短延时保护的标志置为"0"。
[0030] 进一步地，所述判别及动作模块中，n槛A Iset的取值范围是0.2In~2.OIn,其中In 是用于测量阻塞滤波器总电流的电流互感器的二次额定值，一般为5A或者lA，n槛A Iset的 默认值取l.OIn。
[0031] 进一步地，所述判别及动作模块中，所述短延时T3的取值范围是Os~Is,默认值取 0.2s;所述长延时T2的取值范围是Is~60s，默认值取15s;所述延时Tl的取值是Ti = T2+ A T， 其中A T的取值范围是0.3s~0.5s，A T默认值取0.3s。