[发明专利]高压直流输电系统高压电容器不平衡保护方法

权利要求书

1.一种高压直流输电系统高压电容器不平衡保护方法，其特征在于包括如下步骤：

1)分析高压直流输电系统高压电容器在故障发展过程中电容元件击穿时的不平衡电流；

2)判断高压直流输电系统高压电容器的对称或不对称故障；

3)针对对称和不对称故障，提出相应的整定原则及动作策略；

上述高压电容器包括有H形接线形式的电容器及分支接线形式的电容器；

上述H形接线形式的电容器，对于不对称故障，采用脉冲检测法，即利用不平衡电流和总电流比值的变化量来确定电容器故障；

上述H形接线形式的电容器，对于对称故障，采用失谐度检测方法，即通过计算滤波器的失谐度以判定故障；

上述分支接线形式的电容器，对于不对称故障，采用通过检测电容器从1个支路中有电容元件被熔丝切除到1行电容元件被短路过程中的脉冲电流来识别电容器故障；

上述分支接线形式的电容器，对于对称故障，采用失谐度检测方法，即通过计算滤波器的失谐度以判定故障。

2.根据权利要求1所述的高压直流输电系统高压电容器不平衡保护方法，其特征在于上述脉冲检测法的具体方法是：

根据单个支路电容器故障时，损坏X个内部电容元件时产生的不平衡电 流设置告警段和延时动作段，保护的动作方程如式(1)所示，且根据电容元件承受的最大电压应力确定保护的动作时间，根据1行电容元件短路时产生的不平衡电流设置速动段，保护的动作方程如式(2)所示，

式中：i_unb/i_s为不平衡电流和总电流的比值，K_rel为可靠系数，该参数需要综合考虑电流互感器的测量误差、变比校正系数和测量回路其它环节的误差，取为0.7～0.8，M是1个支路电容器中串联电容元件行数，N是1行电容元件中并联电容器单元个数。

3.根据权利要求1所述的高压直流输电系统高压电容器不平衡保护方法，其特征在于上述失谐度检测方法的具体方法是：

通过监视直流滤波器的12次谐波阻抗来进行失谐检测，正常运行情况下由于直流滤波器调谐于12次谐波，因此12次谐波阻抗非常小，当失谐时，12次谐波阻抗将明显增大，即有如下失谐检测判据：

式中：U₁₂和I₁₂分别为滤波器的12次谐波电压和谐波电流的有效值；Z₁₂为正常情况下该滤波器的12次谐波阻抗； 

结合滤波器的运行特点，设置2段，I段为报警段，用于防止由于日照等原因引起滤波器参数的变化，II段为速动段，用于检测电容器的对称故障，保护动作后立即切除滤波器。

4.根据权利要求1所述的高压直流输电系统高压电容器不平衡保护方法，其特征在于上述采用通过检测电容器从1个支路中有电容元件被熔丝切除到1行电容元件被短路过程中的脉冲电流来识别电容器故障的具体方法是：

基于脉冲检测法的不平衡保护采用如下动作方程：

式中：i_unb/i_s为不平衡电流和总电流的比值，K_rel为可靠系数，该参数需要综合考虑电流互感器的测量误差、变比校正系数和测量回路其它环节的误差，可取为0.7～0.8，M是1个支路电容器中串联电容元件行数，N是1行电容元件中并联电容器单元个数，K为1个支路中1行电容元件被短路时已经被熔丝切除的电容器单元个数；

当直流滤波器正常运行时，滤波器阻抗表现为容性，高端电容元件的阻抗占主导地位，且流过滤波器支路的电流较小；当高压电容器内部严重损坏时，电容值增大，流过滤波器的电流急剧增大，因此，采用如下动作策略：当i_S较小时，跳开直流滤波器高压侧的断路器，否则闭锁换流器且跳开交流断路器。