[發(fā)明專利]一種通過電流精確計算電容器暫態(tài)電壓的方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210085597.5
• 申請日: 2012-03-28
• 公開（公告）號: CN103364624A
• 公開（公告）日: 2013-10-23
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 周啟文;王邵閩;王德昌;陽仁慶;朱炳坤;黃敬賢;孫健
• 申請（專利權(quán)）人: 南京南瑞繼保電氣有限公司;中國南方電網(wǎng)有限責(zé)任公司超高壓輸電公司柳州局
• 主分類號: G01R19/25
• 分類號: G01R19/25
• 代理公司: 南京經(jīng)緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 許方

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種電容器暫態(tài)電壓的計算方法，適用于僅有電容器電流采樣而無電容器電壓采樣，但又需要分析電容器暫態(tài)電壓的場合，特別適用于電容器串聯(lián)補償系統(tǒng)中對電容器暫態(tài)過電壓的分析以及處理。

背景技術(shù)

在電力系統(tǒng)中為了提高系統(tǒng)的輸送容量，通常采用在線路中串聯(lián)電容器組，改變線路參數(shù)，減小線路阻抗的技術(shù)。由于串聯(lián)電容器組規(guī)模較大且處于高壓絕緣平臺上，因此安裝電壓互感器測量其電壓存在較大難度，在目前的串補系統(tǒng)中很少安裝電壓互感器，一般均安裝電流互感器。但在串補系統(tǒng)中對電容器的過電壓保護是其保護系統(tǒng)的核心，在目前所配置的保護中均通過相關(guān)電流來反映電容器的過電壓情況，并不直觀。另外在串補觸發(fā)火花間隙時對電容器兩端最低電壓也有要求，需要判斷電容器電壓達到一定值以上才能可靠觸發(fā)間隙。因此如何通過電流來精確反映出電容器暫態(tài)電壓是較為迫切的需求。

測量或計算電容器的電壓一般來說有幾種方法：

1、最簡單的方法就是安裝電壓互感器直接測量電容器兩端電壓。但由于條件限制，無法安裝電壓互感器，因此該方法無法實施；

2、根據(jù)物理學(xué)知識我們知道可以通過電流乘阻抗得到電壓，即有????????????????????????????????????????????????，其中，為電容器電壓，為電容器容抗，為流過電容器電流的頻率，為電容器的容值。該方法存在的問題在于電容器電流與電壓存在相位偏差，另外暫態(tài)條件下電流頻率是變化的，很難直接得到該值。

3、根據(jù)物理學(xué)知識，另外一種計算電容器電壓的方法是，為t時刻電容器電壓，為時刻流過電容器的電流，C為電容器容值。該方法沒有方法2中所存在的問題，但其關(guān)鍵問題是初始電壓值的獲得，并非每次從零值開始。而且由于積分的原因，如果存在些許的直流分量會導(dǎo)致誤差累積，偏差越來越大。

總的來說，常規(guī)方法在此不能滿足串補特殊場合或其它類似場合的要求，因此，本發(fā)明人對現(xiàn)有的電容器暫態(tài)電壓計算方法進行研究改進，本案由此產(chǎn)生。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的，在于提供一種通過電流精確計算電容器暫態(tài)電壓的方法，其通過易于進行精確測量的電容器電流實現(xiàn)對電容器暫態(tài)電壓的計算，計算結(jié)果準確，實用性較強。

為了達成上述目的，本發(fā)明的解決方案是：

一種通過電流精確計算電容器暫態(tài)電壓的方法，包括如下步驟：

（1）對流經(jīng)的電容器電流以高速頻率進行采樣，每個工頻周期采樣點數(shù)，取整數(shù)，為工頻；

（2）通過電流計算穩(wěn)態(tài)下的當前采樣時刻的電容器電壓值，并通過下列公式進行校正：

，

其中，為工頻下電容器容抗，為流過電容器的電流；

（3）檢測電容器所在電力系統(tǒng)從穩(wěn)態(tài)突變到暫態(tài)的狀態(tài)；

（4）采用下式計算程序判斷暫態(tài)出現(xiàn)時刻的電容器電壓值，作為暫態(tài)電壓的初始值：

；

其中，為當前時刻采樣點，在這里特指的是程序判斷暫態(tài)出現(xiàn)時刻，為半個周波前步驟（2）所計算的穩(wěn)態(tài)下電容器電壓值,采樣間隔時間；

（5）在此后暫態(tài)條件下，采用下式進行當前時刻采樣點電壓計算，其中為上一個采樣點的電壓計算值：

。

上述采樣頻率取值5000Hz以上。

采用上述方案后，本發(fā)明具有以下改進點：

（1）本發(fā)明結(jié)合現(xiàn)有兩種電容器電壓算法的特點，克服兩種算法的缺點，解決了電容器電壓從穩(wěn)態(tài)到暫態(tài)變化過程中的精確計算；

（2）采用電流突變量啟動的方法來實現(xiàn)兩種電壓算法的切換；

（3）采用狀態(tài)前推的方法解決了從穩(wěn)態(tài)裝換到暫態(tài)過程中電容器電壓初始值的問題。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的流程圖。

具體實施方式

以下將結(jié)合附圖，對本發(fā)明的實現(xiàn)過程進行詳細說明。

如圖1所示，本發(fā)明提供一種通過電流精確計算電容器暫態(tài)電壓的方法，首先，為了實現(xiàn)較高的精度，通常限定電容器電流采樣頻率在5000Hz以上，本實施例中以為例進行說明；本發(fā)明所提供的計算方法包括如下步驟：

（1）一般來說，在穩(wěn)態(tài)條件下，電網(wǎng)電流頻率處于工頻，根據(jù)國家不同一般為50Hz或60Hz，在這里取，由于電容器串聯(lián)在線路中，因此電容器電流頻率也為50Hz，在工頻穩(wěn)態(tài)條件下，電容器電流超前電壓90°。在10000Hz采樣頻率下，每個周波采樣點，，1/4個周波采樣點為50，則可以得到當前采樣時刻點對應(yīng)工頻穩(wěn)態(tài)電容器電壓瞬時值為：