[發明專利]電容器組的諧波保護裝置

在審

• 申請號: 201410626401.8
• 申請日: 2010-12-10
• 公開（公告）號: CN104659752A
• 公開（公告）日: 2015-05-27
• 發明（設計）人: 曹良;羅皎虹;張雄偉;許箴
• 申請（專利權）人: 江蘇省電力公司常州供電公司;江蘇省電力公司;國家電網公司
• 主分類號: H02H7/16
• 分類號: H02H7/16
• 代理公司: 常州市江海陽光知識產權代理有限公司 32214
• 代理人: 張兢

本申請是專利申請號為201010582083.1、申請日期為2010年12月10日、名稱為“電容器組的諧波保護方法”的發明專利申請的分案申請。

技術領域

本發明涉及電力系統中的電力電容器組的諧波保護裝置。

背景技術

近年來，隨著電力系統的發展和電力電子技術的廣泛應用，用電負荷的結構發生了重大的變化。大量的非線性負荷如電弧爐、電氣化鐵路、晶閘管調壓及變頻調整裝置的運行，成為電網中主要諧波源，向電力系統注入大量諧波電流，導致電網的電壓波形畸變。諧波對電網中的各種電氣設備的正常運行產生了不同程度的影響，其中對電容器組的影響尤其嚴重。主要表現在以下幾個方面：加大了電容器組回路的電能損耗；電容器組回路產生諧振；諧波電流放大；縮短電容器組的使用壽命。

運行經驗證明，電容器組及串聯電抗器受電網諧波危害的程度有快速上升的趨勢，變電所的電容器組及串聯電抗器著火事故頻繁發生。目前電容器保護一般設置差壓、差流、過電流保護及過壓、欠壓等保護，但這些保護均只測量電壓和電流的基波，不反應諧波，沒有諧波保護功能。提供一種能夠實現諧波測量，并在諧波危害較嚴重時發出告警信號或切斷電容器組，從而實現電容器組的諧波保護，以避免電容器組的損壞，防止事故蔓延或擴大的電容器組的諧波保護裝置，是本領域要解決的技術難題。

電容器諧波保護的關鍵在于諧波的密集精確采樣、快速準確計算。當前對于諧波計算通常采用離散傅立葉算法（DFT）：

式中X_Rn為第n次諧波分量的實部，X_In為第n次諧波分量的虛部。

??式中N為每基頻周期內的采樣點數，當n取不同的數值，可求出不同頻次諧波分量的實部和虛部。

根據公式：可求得第次諧波的有效值。

一般認為，電容器組的電流真有效值計算公式為：

實際運行中發現，該算法得出的結果往往低于實際的電流有效值，導致保護裝置不能及時動作以切斷電容器組，進而使故障擴大。

發明內容

本發明的目的是：針對現有技術中的難題，提供一種適于實時、準確測量電容器組上的實際電流的有效值的電容器組的諧波保護裝置，該保護裝置能較準確并及時切斷電容器組，有效實現對電容器組的保護。

為解決上述技術問題，本發明提供有電容器組的諧波保護裝置包括：CPU單元，與CPU單元相連的用于對電容器組進行電流、電壓采樣的電流電壓采樣單元，由CPU單元控制的用于切斷電容器組的保護裝置。

CPU單元通過電流電壓采樣單元獲取電容器組上的基波電流有效值I₁和各次諧波有效值I_n，其中：n為諧波次數，n的范圍為2～∞；然后，根據如下公式計算電容器組上的電流真有效值I：

其中，k_n??=r_n/r_1?，?k_n為n次諧波系數，r_n為電容器組在n次諧波下的功耗等值電阻，?r₁為電容器組在基波頻率下的功耗等值電阻；r_n和r₁的具體數值，由電容器組的生產廠家提供或通過實驗室檢測得出；I₁為電容器組上的基波電流有效值；I_n為電容器組上的n次諧波電流有效值；當I＞1.3I_N時，CPU單元控制保護裝置切斷電容器組；I_N為電容器組的額定電流。

本發明具有積極的效果：（1）本發明的電容器組的諧波保護裝置，根據不同諧波下，電容器、電抗器組阻值的不同，以及公式：

提出在不同次諧波的情況下，電抗器功耗的等值電阻呈現一變化規律，將此理念引入至電容器組諧波保護裝置中，其適于在不同次諧波分量的情況下計算電容器組或電抗器組的功耗，并根據《并聯電容器裝置設計規范》（GB50227－1995）規定要求確定當保護裝置采樣電流超過額定電流的1.3倍后，保護裝置動作切除電容器組或電抗器組。在此基礎上，本發明不僅可以實現常規的過流，過壓等保護功能，而且實時計算電流和電壓中的2～13次諧波，全面提供單次諧波電流，單次諧波電壓，全電流，全電壓等諧波保護功能，更好地提供電容器組的保護。

附圖說明

為了使本發明的內容更容易被清楚的理解，下面根據的具體實施例并結合附圖，對本發明作進一步詳細的說明，其中