一種交直流濾波器中電容器不平衡電流的計算方法
2023-06-26 18:45:01
專利名稱：一種交直流濾波器中電容器不平衡電流的計算方法
技術領域：
本發明涉及直流輸電系統保護技術領域，更具體地說，本發明針對直流輸電系統中交流濾波器和直流濾波器中的電容器不平衡保護，提出了一種在不同接線形式和故障類別下電容器不平衡電流計算的通用普適方法，並詳細推導了其計算的通用表達式。
背景技術：
隨著高壓直流輸電系統在電網中的廣泛應用，作為直流輸電系統安全的第一道防線——直流保護，得到了越來越多的關注與重視。交直流濾波器作為直流輸電系統中最重要的設備之一，它們的正常安全運行對於整個直流輸電工程意義重大。現有的針對交直流濾波器的保護眾多，其中最為基本和重要的是高壓電容器不平衡保護，其動作可靠性和靈敏性不僅直接影響設備的安全，還關係到交直流輸電系統穩定運行，因而保障高壓電容器的正常安全運行就成為了關鍵性的問題，而電容器不平衡保護定值的確定需要根據設置電容元件故障場景(包括故障類別和故障個數信息)進行相應不平衡電流計算進而獲得，因而依據電容元件故障場景信息進行不平衡電流的計算稱為電容器不平衡保護定值確定的基礎和前提工作。由於受到各種因素的影響，電容器中電容元件在運行過程中可能會出現擊穿開路或短路的情況，而剩餘的完好電容元件承擔的電壓就會升高，可能會引起其發生新的擊穿事故，進而引起連鎖反應最終導致電容器損毀的嚴重事故，對電容器設置保護需要依據電容元件故障場景進行不平衡電流的計算，而目前的計算方法和公式預先設定的電容元件故障場景大多過於單一、有失全面，沒有很好的從全局的角度衡量電容元件故障後電容器不平衡電流的計算，因而現有計算方法和公式大多不具備通用性，當需要設置新的電容元件故障場景計算不平衡電流以確定不平衡保護定值時，就需要重新推導不平衡電流計算公式進行相應的計算，這在一定程度上無疑就增大了工作量，降低了其計算效率，給保護整定計算人員帶來不便。本發明的出發點即是根據電容器不同接線形式和故障場景下推導不平衡電流計算的通用表達式，可計算橋壁中任意電容元件故障場景下的不平衡電流，希冀可以增加電容器不平衡電流計算的靈活適用性，增加實際可操作性，為減少計算工作量、提高計算效率提供輔助。
發明內容
有鑑於此，本發明的目的在於提供一種適用於HVDC系統中交直流濾波器中電容器不平衡電流的計算方法，可以提高電容器不平衡電流計算的靈活性和可操作性。本發明提供的一種交直流濾波器中電容器不平衡電流的計算方法，對於H型接線形式，設Ctl表示單個電容元件的電容值；各橋壁上電容器組轉化為一種串並聯結構，其中K1 表示兩個上橋臂電容器組串聯電容元件行數；K2表示兩個上橋臂電容器組每一行中並聯的電容元件個數；κ3表示兩個下橋臂電容器組串聯電容元件行數；κ4表示兩個下橋臂電容器組每一行中並聯的電容元件個數；四個橋臂上電容器組值分別為CA、CB、C。、Cd ；當四個橋臂上有電容器組發生電容元件擊穿開路故障時，設此時各個橋臂上電容值變為CA』、CB』、Cc』、 CD』，當對應的橋臂未發生故障時，其電容器組值不變；設I表示流過高壓電容器的總電流， Iimb表示不平衡橋上流過的電流。對於橋壁電容器組中電容元件發生擊穿開路情況，按照下式I計算不平衡橋上流過的電流Iunb與總電流I的比值
C,C,7-" = -^ 試 L上述技術方案包括下述一種或幾種改進方案對於橋壁電容器組中電容元件發生短路情況，可以按照式II計算不平衡橋上流過的電流Iunb與總電流I的比值
rnmn1 J /7_r K1(K2-NB)___K3(K4-ND)
L J - 'Κ^-Ν^ + Κ^-Ν,) K,{K4-Nd) + K,{K4-Nc)^式中Na、Nb、Nc, Nd分別表示CA、CB、Cc, Cd四個橋臂電容器組發生短路故障的電容元件行數。本發明方法還可以包括分支接線形式，分支接線形式的電容器由左橋臂和右橋臂組成，Ctl表示單個電容元件的電容值^表示左橋臂和右橋臂電容器組串聯電容元件行數； K2表示左橋臂和右橋臂電容器組每一行中並聯的電容元件個數；CA、Cb分別表示故障前左橋臂和右橋臂的電容器組值，且滿足Ca = Cb ；當左右橋臂上有電容器組發生電容元件擊穿開路故障時，設此時各個橋臂上電容值變為CA』、CB』 ；I表示流過高壓電容器的總電流；IA表示流過左橋臂A的電流值。對於橋壁電容器組中電容元件發生擊穿開路情況，按照式III計算不平衡橋上流過的電流Iunb與總電流I的比值= 式 III。對於橋壁電容器組中電容元件發生短路情況，按照式iv計算不平衡橋上流過的
電流Iunb與總電流I的比值 N -N1J1 = IK1-^naINb)式「。本發明方法還可以在H型接線形式下的電容器擊穿開路情況下，按照式ν計算橋臂A、B、C、D分別發生故障時第i行單個電容元件承受的過電壓倍數，分別為U' A、U' B、 U'。和…D
權利要求
1.一種交直流濾波器中電容器不平衡電流的計算方法，對於H型接線形式，設Ctl表示單個電容元件的電容值；各橋壁上電容器組轉化為一種串並聯結構，其中K1表示兩個上橋臂電容器組串聯電容元件行數；K2表示兩個上橋臂電容器組每一行中並聯的電容元件個數；Κ3表示兩個下橋臂電容器組串聯電容元件行數；Κ4表示兩個下橋臂電容器組每一行中並聯的電容元件個數；四個橋臂上電容器組值分別為CA、CB、Cc, Cd ；當四個橋臂上有電容器組發生電容元件擊穿開路故障時，設此時各個橋臂上電容值變為CA』、CB』、C。』、CD』，當對應的橋臂未發生故障時，其電容器組值不變；設I表示流過高壓電容器的總電流，Iunb表示不平衡橋上流過的電流。對於橋壁電容器組中電容元件發生擊穿開路情況，按照下式I計算不平衡橋上流過的電流Iunb與總電流I的比值
2.根據權利要求1所述的一種交直流濾波器中電容器不平衡電流的計算方法，該方法還包括H型接線形式下的橋壁電容元件發生短路情況，按照式II計算不平衡橋上流過的電流Iunb與總電流I的比值
3.根據權利要求1或2所述的一種交直流濾波器中電容器不平衡電流的計算方法，該方法還包括分支接線形式，分支接線形式的電容器由左橋臂和右橋臂組成，C0表示單個電容元件的電容值^表示左橋臂和右橋臂電容器組串聯電容元件行數；κ2表示左橋臂和右橋臂電容器組每一行中並聯的電容元件個數；CA、Cb分別表示故障前左橋臂和右橋臂的電容器組值，且滿足Ca = CB;當左右橋臂上有電容器組發生電容元件擊穿開路故障時，設此時各個橋臂上電容值變為CA』、CB』 ；I表示流過高壓電容器的總電流；IA表示流過左橋臂A的電流值。對於橋壁電容器組中電容元件發生擊穿開路情況，按照式III計算不平衡橋上流過的電流Iunb與總電流I的比值 CA-C'B、
4.根據權利要求3所述的一種交直流濾波器中電容器不平衡電流的計算方法，該方法還包括分支接線形式下橋壁電容器組中電容元件發生短路情況，按照式iv計算不平衡橋上流過的電流Iunb與總電流I的比值
5.根據權利要求1所述的一種交直流濾波器中電容器不平衡電流的計算方法，其特徵在於，還可以在H型接線形式下的電容器擊穿開路情況下，按照式V計算橋臂A、B、C、D分別發生故障時第i行單個電容元件承受的過電壓倍數，分別為U' A、U' B、U'。和U' D
6.根據權利要求5所述的一種交直流濾波器中電容器不平衡電流的計算方法，其特徵在於，還可以在H型接線形式下的電容器擊穿開路情況下，按照式vi計算與故障橋壁處於同側的正常橋臂電容器組中單個電容元件承受的過電壓倍數U 『『為
7.根據權利要求5所述的一種交直流濾波器中電容器不平衡電流的計算方法，其特徵在於，該方法還包括在分支接線形式下電容器擊穿開路情況下，按照式VII
全文摘要
本發明提出一種適用於HVDC系統中交直流濾波器中電容器不平衡電流的普適計算方法，本發明提供了不同接線形式下基於不同故障類別(電容器組中電容元件擊穿開路或短路)不平衡電流計算的通用表達式，按照提供的公式可計算橋壁中任意電容元件故障場景下的不平衡電流。本發明的優點在於提出了電容器不同接線形式下基於不同故障類別不平衡電流通用計算方法，增加電容器不平衡電流計算的靈活適用性和實際可操作性，為減少計算工作量、提高計算效率提供輔助。
文檔編號H02J1/02GK102437567SQ201110399420
公開日2012年5月2日 申請日期2011年12月6日 優先權日2011年12月6日
發明者張勝祥, 李會新, 李勇, 李銀紅, 李鋒, 王成智, 謝俊, 陳祥文, 鞠文雲 申請人:華中電網有限公司, 華中科技大學