[发明专利]一种基于电流特征的直流滤波器高压电容器故障定位方法

说明书

本发明公开了一种基于电流特征的直流滤波器高压电容器故障定位方法，其步骤主要是：采集直流滤波器的电流数据，根据不平衡电流的明显增量确定故障时刻，计算不平衡桥电流积分和直流滤波器桥臂支路电流差值，提取基于不平衡桥电流积分和直流滤波器支路电流差值的高压电容器故障特征，根据不平衡桥电流积分是否大于零、直流滤波器桥臂支路电流差值是否大于阈值可以精确定位高压电容器的故障桥臂支路。本发明利用直流滤波器的电流特征进行高压电容器的故障定位，适用于任何电压等级的直流输电系统，且不受系统扰动影响，能够准确、可靠地定位故障。

技术领域

本发明属于直流滤波器高压电容器故障定位领域，具体涉及一种基于电流特征的直流滤波器高压电容器故障定位方法。

背景技术

高压直流输电(High Voltage Direct Current,HVDC)的显著优点是输送容量大、输电距离远、无稳定问题和无需考虑同步，广泛应用于电能远距离传输和区域大电网互联。其中换流器作为高压直流输电的核心设备，起到整流和逆变的作用，但是换流器工作过程中在直流侧产生特定频次的谐波。以12脉动换流器为例，其在工作过程中会在直流侧产生12k(k＝1,2,3…)次的谐波，谐波会造成直流系统过电压，特定频率的谐波易诱发谐振，造成直流设备因过电压、过电流而损坏。因此，在直流母线和中性点之间安装有直流滤波器以滤除特定频次的谐波，降低谐波危害。

高压电容器是直流滤波器的关键设备，承担着直流线路全部的直流电压和大部分的谐波电压，而电容器属于电压敏感型设备，受电压波动等因素影响易发生故障，实际运行情况表明，高压电容器是直流滤波器中故障率最高的器件。若高压电容器发生接地故障，高压电容器存储的能量流入大地，可能影响换流站附近设备的正常工作；若高压电容器发生接地故障，其正常运行的电容元件向故障电容元件放电，会抬升其他正常运行电容元件的电压，导致故障工况继续恶化，甚至可能引发电容元件的雪崩效应。因此，高压电容器的故障会严重危及直流输电系统的安全稳定运行。

由于直流滤波器高压电容器故障之后，实际工程中仅通过直接观察电容器外观状态如是否漏油、鼓肚等物理现象，或者手动测量所有电容单元的电容值以定位故障，该方法存在效率低、定位可靠性不高，且手动检测存在电容放电不完全的问题而威胁检修人员人身安全。因此，准确可靠的直流滤波器高压电容器故障定位方法可以有效提高故障检测效率，保证故障后巡检人员能及时、有效地清除故障，避免因直流滤波器故障而造成其它更严重的后果。

发明内容

为此，本发明提供了一种基于电流特征的直流滤波器高压电容器故障定位方法。

本发明一种基于电流特征的直流滤波器高压电容器故障定位方法，具体步骤为：

A、数据测量：

以采样频率f＝10kHz采集电流数据：安装在直流滤波器首端的电流互感器CT1测得的直流滤波器电流i₁(t)、安装在直流滤波器高压电容器顶端左侧电流互感器CT2和右侧电流互感器CT3测得的桥臂支路电流分别为i_L(t)和i_R(t)、直流滤波器高压电容器不平衡桥上的电流互感器CT4测得的不平衡电流i_u(t)；其中t为采样时刻。

B、直流滤波器故障时刻确定：

定义不平衡电流满足|i_u(t)|＞ε₀的采样时刻为t_a，并判断t_a后N个采样时刻的不平衡电流是否均满足|i_u(t)|＞ε₀，若否，返回至步骤A，若是，将t_a定义为故障时刻t₀。

C、直流滤波器电流特征分量提取：

定义不平衡桥上电流互感器中电流方向从右往左为正，计算不平衡桥电流的积分S_iu：