[发明专利]一种通过电流精确计算电容器暂态电压的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种电容器暂态电压的计算方法，适用于仅有电容器电流采样而无电容器电压采样，但又需要分析电容器暂态电压的场合，特别适用于电容器串联补偿系统中对电容器暂态过电压的分析以及处理。

背景技术

在电力系统中为了提高系统的输送容量，通常采用在线路中串联电容器组，改变线路参数，减小线路阻抗的技术。由于串联电容器组规模较大且处于高压绝缘平台上，因此安装电压互感器测量其电压存在较大难度，在目前的串补系统中很少安装电压互感器，一般均安装电流互感器。但在串补系统中对电容器的过电压保护是其保护系统的核心，在目前所配置的保护中均通过相关电流来反映电容器的过电压情况，并不直观。另外在串补触发火花间隙时对电容器两端最低电压也有要求，需要判断电容器电压达到一定值以上才能可靠触发间隙。因此如何通过电流来精确反映出电容器暂态电压是较为迫切的需求。

测量或计算电容器的电压一般来说有几种方法：

1、最简单的方法就是安装电压互感器直接测量电容器两端电压。但由于条件限制，无法安装电压互感器，因此该方法无法实施；

2、根据物理学知识我们知道可以通过电流乘阻抗得到电压，即有                                                ，其中，为电容器电压，为电容器容抗，为流过电容器电流的频率，为电容器的容值。该方法存在的问题在于电容器电流与电压存在相位偏差，另外暂态条件下电流频率是变化的，很难直接得到该值。

3、根据物理学知识，另外一种计算电容器电压的方法是，为t时刻电容器电压，为时刻流过电容器的电流，C为电容器容值。该方法没有方法2中所存在的问题，但其关键问题是初始电压值的获得，并非每次从零值开始。而且由于积分的原因，如果存在些许的直流分量会导致误差累积，偏差越来越大。

总的来说，常规方法在此不能满足串补特殊场合或其它类似场合的要求，因此，本发明人对现有的电容器暂态电压计算方法进行研究改进，本案由此产生。

发明内容

本发明的目的，在于提供一种通过电流精确计算电容器暂态电压的方法，其通过易于进行精确测量的电容器电流实现对电容器暂态电压的计算，计算结果准确，实用性较强。

为了达成上述目的，本发明的解决方案是：

一种通过电流精确计算电容器暂态电压的方法，包括如下步骤：

（1）对流经的电容器电流以高速频率进行采样，每个工频周期采样点数，取整数，为工频；

（2）通过电流计算稳态下的当前采样时刻的电容器电压值，并通过下列公式进行校正：

，

其中，为工频下电容器容抗，为流过电容器的电流；

（3）检测电容器所在电力系统从稳态突变到暂态的状态；

（4）采用下式计算程序判断暂态出现时刻的电容器电压值，作为暂态电压的初始值：

；

其中，为当前时刻采样点，在这里特指的是程序判断暂态出现时刻，为半个周波前步骤（2）所计算的稳态下电容器电压值,采样间隔时间；

（5）在此后暂态条件下，采用下式进行当前时刻采样点电压计算，其中为上一个采样点的电压计算值：

。

上述采样频率取值5000Hz以上。

采用上述方案后，本发明具有以下改进点：

（1）本发明结合现有两种电容器电压算法的特点，克服两种算法的缺点，解决了电容器电压从稳态到暂态变化过程中的精确计算；

（2）采用电流突变量启动的方法来实现两种电压算法的切换；

（3）采用状态前推的方法解决了从稳态装换到暂态过程中电容器电压初始值的问题。

附图说明

图1是本发明的流程图。

具体实施方式

以下将结合附图，对本发明的实现过程进行详细说明。

如图1所示，本发明提供一种通过电流精确计算电容器暂态电压的方法，首先，为了实现较高的精度，通常限定电容器电流采样频率在5000Hz以上，本实施例中以为例进行说明；本发明所提供的计算方法包括如下步骤：

（1）一般来说，在稳态条件下，电网电流频率处于工频，根据国家不同一般为50Hz或60Hz，在这里取，由于电容器串联在线路中，因此电容器电流频率也为50Hz，在工频稳态条件下，电容器电流超前电压90°。在10000Hz采样频率下，每个周波采样点，，1/4个周波采样点为50，则可以得到当前采样时刻点对应工频稳态电容器电压瞬时值为：