[发明专利]电容器组支路阻抗特性监控系统

说明书

电容器组支路阻抗特性监控系统，主要针对现有并联电容器装置器件级主保护无法解决的问题：各种类型的对称故障不能反应；受电压等级和接线方式的限制，通用性差；无法监控电容器电容值衰减以预防串联谐振；无法将并联电容器装置的所有主元器件纳入保护范畴。其解决方案主要为：通过特殊设计的放电线圈，逐相采集并联电容器和串联电抗器工作时的端电压，并自动计算其比值。同时将该值与额定值、初始值做比较，绘制出变化曲线。根据变化曲线，判断参数变化范围，以确定故障种类和故障状态。实现电容器容值偏离报警、串联电抗器匝间或层间短路跳闸、阻抗特性跳跃跳闸、放电线圈故障跳闸、电容器单元元件击穿跳闸，五种保护方式。

技术领域

电容器组支路阻抗特性监控系统，是并联电容器装置器件级主保护的一种，本身属电力系统继电保护技术和电气自动化技术范畴。

背景技术

现有并联电容器装置的器件级主保护形式主要有：开口三角电压保护、相电压差动保护、桥式差电流保护、中性点不平衡电流保护，四种形式。每种形式的保护装置所适应的电压等级、接线方式差别较大，保护范畴也不尽相同，但是都存在固有的难以改善的缺陷。

开口三角电压保护适用于6/10kV系统、单星型接法的并联电容器装置；保护范畴在一般情况下仅包含并联电容器，只有当串联电抗器置于中性点侧时，保护范畴才包含串联电抗器在内；其固有缺陷主要表现为：①三相电容器对称故障时不能反应②难以与内置内熔丝的并联电容器配合③系统三相不平衡度及采样电压互感器三相性能差异都会影响其灵敏度④无法将并联电容器装置的所有主元器件纳入保护范畴⑤无法监控电容器容值衰减，无法预防串联谐振。

相电压差动保护适用于35kV系统、每相有两个以上串联段组成的并联电容器装置；保护范畴仅包含并联电容器，放电线圈和串联电抗器无法纳入保护范畴；其固有缺陷主要表现为：①同相的不同串联段对称故障时不能反应②电容器串联段越多，保护灵敏度越低③使用的采样设备较为复杂，特殊情况下需增设电压放大回路④无法将并联电容器装置的所有主元器件纳入保护范畴⑤无法监控电容器容值衰减，无法预防串联谐振。

桥式差电流保护适用于35kV及以上系统、电容器的串联段数为双数且能组成桥式电路的并联电容器装置；保护范畴仅包含并联电容器，放电线圈和串联电抗器无法纳入保护范畴；其固有缺陷主要表现为：①桥臂两侧发生对称故障时不能反应②为了耐受电容器故障时的涌放电流，其采用的电流互感器需采用加强绝缘型或者选择特殊变比的电流互感器③无法将并联电容器装置的所有主元器件纳入保护范畴④无法监控电容器容值衰减，无法预防串联谐振。

中性点不平衡电流保护适用于6/10/35kV系统、双星型接线的并联电容器装置；保护范畴在一般情况下仅包含并联电容器，只有当串联电抗器置于中性点侧时，保护范畴才包含串联电抗器在内；其固有缺陷主要表现为：①两组星型接线的电容器组发生对称故障时不能反应②接线过于繁琐，安装时需调整两组星型接线的电容器组的平衡度③为了耐受电容器故障时的涌放电流，其采用的电流互感器需采用加强绝缘型或者选择特殊变比的电流互感器④无法将并联电容器装置的所有主元器件纳入保护范畴⑤无法监控电容器容值衰减，无法预防串联谐振。

综上所述，现有的四种并联电容器装置的器件级主保护形式均存在电压等级和接线方式的适应性不强、对称故障不反应、保护范围较窄等缺陷。

发明内容

1、直击电容器组的故障根本，实时监控电容器组对外阻抗特性变化，不受任何系统因素的干扰，逐相监控保护，无惧任何形式的电容器组对称故障；

2、具备并联电容器电容值偏离额定值报警功能，实时监控并联电容器电容值变化，具有极强的故障/事故预判和防范能力；

3、监控保护范围涵盖电容器组所有主元器件，即：并联电容器、串联电抗器和放电线圈，具有电容器容值偏离报警、串联电抗器匝间或层间短路跳闸、阻抗特性跳跃跳闸、放电线圈故障跳闸、电容器单元元件击穿跳闸，五种保护措施；