一種無(wú)功補(bǔ)償裝置保護(hù)方法及無(wú)功補(bǔ)償裝置保護(hù)系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及輸變電系統(tǒng)中無(wú)功補(bǔ)償裝置的繼電保護(hù)方法，特別是涉及一種無(wú)功補(bǔ)償裝置保護(hù)方法及無(wú)功補(bǔ)償裝置保護(hù)系統(tǒng)，尤其是對(duì)無(wú)功補(bǔ)償裝置中的放電線圈和高壓并聯(lián)電容器進(jìn)行保護(hù)。
【背景技術(shù)】
[0002]在電力系統(tǒng)中，無(wú)功補(bǔ)償?shù)膽?yīng)用極為廣泛，是提高電網(wǎng)功率因數(shù)，提高電網(wǎng)電壓質(zhì)量，補(bǔ)償電網(wǎng)無(wú)功功率的主要形式。隨著電網(wǎng)的不斷發(fā)展，其輸送容量不斷增大，無(wú)功補(bǔ)償需求加大，無(wú)功補(bǔ)償裝置中的主要組成部件:高電壓大容量電容器組，的應(yīng)用越來(lái)越多。
[0003]但是運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)表明高電壓大容量電容器組發(fā)生鼓肚及爆炸等事故屢見(jiàn)不鮮，例如東北電網(wǎng)于1990年初提供的連續(xù)9年的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，220kV變電站中電容器爆炸及鼓肚的損壞數(shù)約占整個(gè)電容器損壞數(shù)的35.39%，而發(fā)生此類(lèi)事故的電容器組的配套設(shè)備均較齊全。由此可見(jiàn)目前高電壓大容量電容器組存在較大的事故隱患，其保護(hù)方式并不能完全滿(mǎn)足安全可靠運(yùn)行的要求。
[0004]目前，無(wú)功補(bǔ)償裝置的保護(hù)方式有4種:開(kāi)口三角電壓保護(hù)，相電壓差動(dòng)保護(hù)，中性點(diǎn)不平衡電流保護(hù)，橋式差電流保護(hù)。
[0005]其中，開(kāi)口三角電壓保護(hù)是中小容量無(wú)功補(bǔ)償裝置(20Mvar及以下)常用的一種保護(hù)方式，1kV電壓等級(jí)中應(yīng)用最多。該保護(hù)方式極難應(yīng)用于多段串聯(lián)的電容器組，原因是:由于放電線圈的電壓變比大，保護(hù)動(dòng)作信號(hào)小，保護(hù)整定值難以與電容器內(nèi)熔絲配合；放電線圈三相性能差異和電源三相不平衡都會(huì)產(chǎn)生起始不平衡電壓，將大大降低保護(hù)靈敏度；此外，用于多串段時(shí)，絕緣問(wèn)題非常復(fù)雜，難以解決。
[0006]相電壓差動(dòng)保護(hù)使用的設(shè)備比較復(fù)雜，特殊情況需要增加設(shè)置電壓放大回路，對(duì)稱(chēng)故障時(shí)，保護(hù)不會(huì)動(dòng)作。這種保護(hù)的靈敏度也要受放電線圈性能的影響；當(dāng)電容器組的串聯(lián)段增多時(shí)，保護(hù)靈敏度顯著降低，使適用范圍受到限制。
[0007]中性點(diǎn)不平衡電流保護(hù)電容器組安裝時(shí)調(diào)平衡較麻煩；對(duì)稱(chēng)故障時(shí)保護(hù)不動(dòng)作。對(duì)于目前常見(jiàn)的容量超過(guò)20Mvar的電容器組，由于保護(hù)靈敏度不夠，已經(jīng)出現(xiàn)不少事故。
[0008]橋差電流保護(hù)雖然較其他三種保護(hù)方式的靈敏度稍高，但是在發(fā)生對(duì)稱(chēng)故障時(shí)，該保護(hù)是不動(dòng)作的。而且運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)也表明在大容量、多串段、電容器臺(tái)數(shù)多的電容器組中，其保護(hù)靈敏度仍不能滿(mǎn)足安全運(yùn)行的要求。
[0009]此外，橋式差電流保護(hù)和中性點(diǎn)不平衡電流保護(hù)對(duì)于配置的放電線圈沒(méi)有任何保護(hù)，放電線圈在此種情況下處于保護(hù)盲區(qū)。由于放電線圈經(jīng)常要承受操作過(guò)電壓，工作環(huán)境比較惡劣，且實(shí)際應(yīng)用中放電線圈并沒(méi)有監(jiān)測(cè)及保護(hù)措施，放電線圈故障導(dǎo)致的電容器組不能正常投運(yùn)的情況也多有發(fā)生。目前，國(guó)內(nèi)外對(duì)放電線圈的檢測(cè)為周期性試驗(yàn)檢測(cè)，一般是在大修后或規(guī)定時(shí)間進(jìn)行絕緣電阻、耐壓試驗(yàn)、電壓比等試驗(yàn)，缺乏可靠的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)及保護(hù)手段。
[0010]雖然開(kāi)口三角和相電壓差動(dòng)對(duì)放電線圈故障有一定的反應(yīng)，但該保護(hù)方式主要是針對(duì)低電壓小容量的并聯(lián)電容器組的保護(hù)。
[0011 ] 另外，每個(gè)電容器組都是由多臺(tái)電容器并聯(lián)組成，這幾種保護(hù)方法在其中個(gè)別的少數(shù)臺(tái)數(shù)出現(xiàn)故障時(shí)，由于對(duì)整體的影響很小，其靈敏度不夠，做不到有效的保護(hù)。更重要的是:高壓并聯(lián)電容器組是無(wú)功補(bǔ)償裝置中最主要的部件，其故障往往是自單臺(tái)電容器的電容量變化開(kāi)始的，而所有這些目前的保護(hù)方法都是針對(duì)已經(jīng)出現(xiàn)了嚴(yán)重故障之后的保護(hù)，更是針對(duì)整組電容器的保護(hù)，不能實(shí)現(xiàn)針對(duì)每臺(tái)電容器的保護(hù)。而往往故障是由單個(gè)部件開(kāi)始的，目前的保護(hù)方法都不能提供有效的保護(hù)。
[0012]圖1中11是高壓電容器組，由多個(gè)單臺(tái)電容器并聯(lián)構(gòu)成，12是放電線圈，三相的三臺(tái)放電線圈12的二次繞組輸出經(jīng)圖示首尾相接形成三角形接線，并在其中一點(diǎn)打開(kāi)，測(cè)量打開(kāi)處的電壓13。保護(hù)原理是:正常運(yùn)行時(shí)這個(gè)開(kāi)口三角電壓值很低，在系統(tǒng)異常故障時(shí)開(kāi)口電壓值升聞。
[0013]圖2中211和212是高壓并聯(lián)電容器的一個(gè)串聯(lián)段，由多個(gè)電容器并聯(lián)組成(后同)，221和222是放電線圈，分別和高壓并聯(lián)電容器211和212并聯(lián)，放電線圈221和222也可以合并成一個(gè)設(shè)備，但其原理是相同的，保護(hù)原理是:正常運(yùn)行時(shí)差電壓23很小，接近于零；當(dāng)其中一個(gè)串聯(lián)支路出現(xiàn)問(wèn)題時(shí)，如高壓并聯(lián)電容器211或放電線圈221，差電壓23
會(huì)異常升高。
[0014]圖3中系統(tǒng)三相的電容器各自均分為兩組，圖中31A1，31A2是A相的兩組電容器，31B1，31B2是B相的兩組電容器圖中，31C1，31C2是C相的兩組電容器，32是中性點(diǎn)電流互感器。保護(hù)原理是:正常運(yùn)行時(shí)，中性點(diǎn)電流互感器32上的電流很小；當(dāng)其中一組電容器發(fā)生故障時(shí)，中性點(diǎn)電流互感器32上的電流會(huì)有異常增加。
[0015]圖4中4111和4112是高壓并聯(lián)電容器一個(gè)串聯(lián)支路上的兩個(gè)并聯(lián)電容器組，4121和4122是另一個(gè)串聯(lián)支路上的兩個(gè)并聯(lián)電容器組，4111、4112、4121和4122組成橋式結(jié)構(gòu),42是橋差電流互感器。保護(hù)原理是:正常運(yùn)彳丁時(shí)，橋差電流互感器42上的電流很小，當(dāng)一個(gè)并聯(lián)段出現(xiàn)問(wèn)題時(shí)，橋差電流互感器42上的電流會(huì)異常升高。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0016]鑒于此，本發(fā)明提供了一種無(wú)功補(bǔ)償裝置的新保護(hù)方法。通過(guò)監(jiān)測(cè)電容器組的端電壓或其變化，以及每一臺(tái)電容器(或每個(gè)電容器支路)的電容量或其變化，實(shí)現(xiàn)無(wú)盲區(qū)，高靈敏的無(wú)功補(bǔ)償裝置的新繼電保護(hù)方法。
[0017]為此，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案。
[0018]一種無(wú)功補(bǔ)償裝置保護(hù)方法，其包括下述步驟:
[0019]監(jiān)測(cè)無(wú)功補(bǔ)償裝置中的電容器端電壓值以及監(jiān)測(cè)無(wú)功補(bǔ)償裝置中的電容器支路電流值；以及
[0020]基于所述電容器端電壓值及所述電容器支路電流值，確定是否需要對(duì)所述無(wú)功補(bǔ)償裝置進(jìn)行保護(hù)。
[0021 ] 優(yōu)選地，基于所述電容器端電壓值和所述電容器支路電流值得到所述電容器支路的當(dāng)前電容量，將所述當(dāng)前電容量與所述電容器支路的初始電容量或其他設(shè)定值或設(shè)定范圍進(jìn)行對(duì)比，當(dāng)電容量的變化量超出設(shè)定閾值時(shí)，對(duì)所述無(wú)功補(bǔ)償裝置中的所述電容器支路進(jìn)行保護(hù)。
[0022]優(yōu)選地，所述電容器端電壓值采用并聯(lián)安裝放電線圈或電壓互感器或其他分壓裝置取得，所述電容器端電壓值是電壓波形或其特征值。
[0023]優(yōu)選地，所述電容器支路包括單臺(tái)電容器或以串并聯(lián)方式連接的數(shù)臺(tái)電容器。
[0024]優(yōu)選地，所述電容器支路電流值是電流波形或其特征值。
[0025]優(yōu)選地，基于所述電容器端電壓值得到放電線圈的當(dāng)前二次電壓值，將所述當(dāng)前二次電壓值與二次電壓值設(shè)定范圍進(jìn)行對(duì)比，當(dāng)二次電壓值的變化量超出二次電壓值設(shè)定范圍時(shí)，對(duì)所述無(wú)功補(bǔ)償裝置中的所述電容器支路進(jìn)行保護(hù)。
[0026]本發(fā)明還提供一種無(wú)功補(bǔ)償裝置保護(hù)系統(tǒng)，所述無(wú)功補(bǔ)償裝置保護(hù)系統(tǒng)包括:
[0027]電容器端電壓值監(jiān)測(cè)裝置，其用于監(jiān)測(cè)無(wú)功補(bǔ)償裝置中的電容器端電壓值；
[0028]電容器支路電流值監(jiān)測(cè)裝置，其用于監(jiān)測(cè)無(wú)功補(bǔ)償裝置中的電容器支路電流值；以及
[0029]信號(hào)處理主機(jī)，其與所述電容器端電壓值監(jiān)測(cè)裝置和所述電容器支路電流值監(jiān)測(cè)裝置連接，接收電容器端電壓值及所述電容器支路電流值，并基于所述電容器端電壓值及所述電容器支路電流值，確定是否需要對(duì)所述無(wú)功補(bǔ)償裝置進(jìn)行保護(hù)。
[0030]優(yōu)選地，所述信號(hào)處理主機(jī)基于所述電容器端電壓值和所述電容器支路電流值得到所述電容器支路的當(dāng)前電容量，將所述當(dāng)前電容量與所述電容器支路的初始電容量進(jìn)行對(duì)比，當(dāng)電容量的變化量超出設(shè)定閾值時(shí)，對(duì)所述無(wú)功補(bǔ)償裝置中的所述電容器支路進(jìn)行保護(hù)。
[0031]優(yōu)選地，所述信號(hào)處理主機(jī)基于所述電容器端電壓值得到放電線圈的當(dāng)前二次電壓值，將所述當(dāng)前二次電壓值與二次電壓值設(shè)定范圍進(jìn)行對(duì)比，當(dāng)二次電壓值的變化量超出二次電壓值設(shè)定范圍時(shí)，對(duì)所述無(wú)功