LC并联回路失谐故障的继电保护方法和装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开LC并联回路失谐故障的继电保护方法，步骤是：继电保护装置对并联LC(电抗器和电容器)的电流进行采样，对流过整个LC的总电流进行采样；将电抗器电流转换为等效电容器电流；采用全周波傅立叶等数值算法，计算得到等效电容器电流和实际电容器电流的幅值，计算得到流过LC的总电流幅值；进一步计算等效电容器与实际电容器的电流幅值比率；当流过LC的总电流幅值足够大时，如果电流比率超出预先整定上限、下限范围，则经延时发出报警信号或跳闸信号及输出跳闸继电器空接点。另外本发明专利技术还提供了相应的装置。此发明专利技术保留了原有接线简单、方法可靠的特点，同时改善了电流比率计算结果的稳定性，提高了保护的灵敏度与快速性。

【技术实现步骤摘要】
LC并联回路失谐故障的继电保护方法和装置
本专利技术属于电力系统领域，特别涉及一种LC并联回路失谐故障的继电保护方法和装置。
技术介绍
高压直流输电系统中换流器会在直流系统及其所连接的交流系统中产生大量的谐波，为抑制换流器直流侧谐波输出，通常在直流侧装设高压无源型直流滤波器。常用的无源滤波器有单调谐、双调谐、三调谐及高通滤波器。在双调谐、三调谐电路中，有并联LC(电抗器和电容器)电路。现有的双调谐、三调谐滤波器的保护主要是电容器不平衡保护、滤波器差动保护、两组相同参数滤波器的不平衡保护、阻抗保护、电压比保护，没有专门针对其中的LC并联电路的失谐保护方法。相关内容可参见《高压/特高压三调谐直流滤波器失谐故障元件检测方法研究》(罗慧卉，华南理工大学，硕士学位论文，2011年)、《超高压直流系统中的直流滤波器保护》(文继锋，电力系统自动化，第28卷第21期，第69页～72页，2004年)。另外，对于长距离输电并在输电线路中配置串联电容补偿等设备的输电模式，当参数不当时，可能发生发电机组的次同步振荡现象，严重时可能会损伤发电机组大轴，造成大轴扭伤。为抑制次同步振荡，其中一个方法是在主变压器高压侧安装阻塞滤波器，该阻塞滤波器当中有LC并联电路。阻塞滤波器的LC失谐保护方法主要是电容器不平衡保护和LC电流比率越限保护，关于LC电流比率越限的保护方法，专利201310032991.7公开了技术方案，但是该方法为了避免系统扰动或振荡时保护误动，不得不扩大电流比率上限、下限的范围，以及延长保护的延时定值，这些做法降低了保护的灵敏度，不能提供快速保护。
技术实现思路
本专利技术的目的为，提出一种LC并联回路失谐故障的继电保护的改进方法和装置，保留了原有方法接线简单、方法可靠的特点，同时改善了电流比率计算结果的稳定性，提高了保护的灵敏度与快速性。为了达到上述目的，本专利技术采用的技术方案是：一种LC并联回路失谐故障的继电保护方法，包括如下步骤：(1)继电保护装置对并联LC(电抗器和电容器)的电流进行采样，对流过整个LC的总电流进行采样；(2)将电抗器电流变换为等效电容器电流；(3)计算等效电容器和实际电容器电流的幅值，计算流过LC的电流幅值；(4)计算等效电容器和实际电容器电流幅值的比率；(5)当流过LC的总电流幅值足够大时，如果电流比率超出预先整定的上限、下限范围，经延时发出报警信号或跳闸信号及输出跳闸继电器空接点。进一步地，所述步骤(2)的详细内容是：通过差分，将电抗器电流变换为等效电容器电流，采用的公式为：其中，iL是电抗器电流，iCeq是等效电容器电流；nCT,L、nCT,C是分别是并联LC电路中电抗器支路、电容器支路的电流互感器(CT)的电流变比，L是电抗器的电感值，R是电抗器支路的等效电阻值(通常R值很小，可以忽略)，C是电容器的电容值，Ts是采样时间间隔，n是离散电流信号的序列号。进一步地：其中步骤(3)具体指：对于阻塞滤波器的LC并联回路失谐保护，只需计算工频基波电流幅值，采样频率fs通常是1200Hz～2400Hz范围内的值；对于双调谐、三调谐直流滤波器的LC并联回路失谐保护，需要计算第12次、24次、36次的高次谐波电流幅值，采样频率fs必须更高，通常fs取4800Hz～10kHz范围内的值；Ts＝1/fs。进一步地：计算工频基波电流幅值的方法是全周波、短数据窗傅立叶数值算法，或者采用窄带带通滤波后正弦波峰值检测算法。进一步地：所述步骤(5)的详细内容是：当流过LC的总电流幅值足够大时，如果电流比率超出预先整定的上限、下限范围，经延时发出报警信号或跳闸信号及输出跳闸继电器空接点。电流比率上限定值Ratioset.max取Rationrml+(2％～10％)Rationrml，电流比率下限定值Ratioset.min取Rationrml-(2％～10％)Rationrml，其中Rationrml是正常情况下的电流比率，理论上Rationrml＝1.0。进一步地：所述延时的取值范围是0s～60s；快速保护时延时默认范围是0.1s～5s。本专利技术还提供一种LC并联回路失谐故障的继电保护装置，其特征在于包括采样模块、转换模块、计算模块、判断及动作模块，其中：所述采样模块用于对继电保护装置对并联LC(电抗器和电容器)的电流进行采样，对流过整个LC的总电流进行采样；所述转换模块用于将采样模块所得到的电抗器电流变换为等效电容器电流；所述计算模块用于根据采用模块和转换模块的结果，计算等效电容器和实际电容器电流的幅值，计算流过LC的电流幅值，以及计算等效电容器和实际电容器电流幅值的比率；所述判断及动作模块用于根据计算模块的结果，判断当流过LC的总电流幅值足够大时，如果电流比率超出预先整定的上限、下限范围，经延时发出报警信号或跳闸信号及输出跳闸继电器空接点。进一步地，所述转换模块中，通过差分，将电抗器电流变换为等效电容器电流，转换采用的公式为：其中，iL是电抗器电流，iCeq是等效电容器电流；nCT,L、nCT,C是分别是并联LC电路中电抗器支路、电容器支路的电流互感器(CT)的电流变比，L是电抗器的电感值，R是电抗器支路的等效电阻值(通常R值很小，可以忽略)，C是电容器的电容值，Ts是采样时间间隔，n是离散电流信号的序列号。进一步地：其中所述计算模块中计算流过LC的电流幅值具体指：对于阻塞滤波器的LC并联回路失谐保护，只需计算工频基波电流幅值，采样频率fs通常是1200Hz～2400Hz范围内的值；对于双调谐、三调谐直流滤波器的LC并联回路失谐保护，需要计算第12次、24次、36次的高次谐波电流幅值，采样频率fs必须更高，通常fs取4800Hz～10kHz范围内的值；Ts＝1/fs。进一步地，所述计算模块计算工频基波电流幅值的方法是全周波、短数据窗傅立叶数值算法，或者采用窄带带通滤波后正弦波峰值检测算法。进一步地，所述判断及动作模块中，当流过LC的总电流幅值足够大时，如果电流比率超出预先整定的上限、下限范围，经延时发出报警信号或跳闸信号及输出跳闸继电器空接点。电流比率上限定值Ratioset.max取Rationrml+(2％～10％)Rationrml，电流比率下限定值Ratioset.min取Rationrml-(2％～10％)Rationrml，其中Rationrml是正常情况下的电流比率，理论上Rationrml＝1.0。进一步地：所述延时的取值范围是0.1s～5s。采用上述方案后，本专利技术采用差分计算方法，将电抗器电流转换成等效电容器电流，然后再计算电流幅值比率，保留了原有失谐保护——电流比率越限保护方法——的接线简单、方法可靠的特点，同时改善了电流比率计算结果的稳定性，提高了保护的灵敏度与快速性。附图说明图1是高压直流输电系统的双调谐直流滤波器；图2是高压直流输电系统的三调谐直流滤波器；图中电抗器L2与电容器C2构成并联电路，图中电抗器L3与电容器C3构成并联电路。图3是发电机、主变压器及阻塞滤波器的电路示意图；图4是A相阻塞滤波器内部电路及电流互感器接线示意图；图5是本专利技术实施例的保护逻辑图；图6是本专利技术实施例的装置结构图。具体实施方式以下将结合附图及具体实施例，对本专利技术的技术方案进行详细说明。本专利技术实施例提供一本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种LC并联回路失谐故障的继电保护方法，其特征在于包括如下步骤：(1)继电保护装置对并联LC(电抗器和电容器)的电流进行采样，对流过整个LC的总电流进行采样；(2)将电抗器电流变换为等效电容器电流；(3)计算等效电容器和实际电容器电流的幅值，计算流过LC的电流幅值；(4)计算等效电容器和实际电容器电流幅值的比率；(5)当流过LC的总电流幅值足够大时，如果电流比率超出预先整定的上限、下限范围，经延时发出报警信号或跳闸信号及输出跳闸继电器空接点。

【技术特征摘要】
1.一种LC并联回路失谐故障的继电保护方法，其特征在于包括如下步骤：(1)继电保护装置对并联LC(电抗器和电容器)的电流进行采样，对流过整个LC的总电流进行采样；(2)将电抗器电流变换为等效电容器电流；(3)计算等效电容器和实际电容器电流的幅值，计算流过LC的电流幅值；(4)计算等效电容器和实际电容器电流幅值的比率；(5)当流过LC的总电流幅值超过设定的电流开放定值时，如果电流比率超出预先整定的上限、下限范围，经延时发出报警信号或跳闸信号及输出跳闸继电器空接点。2.如权利要求1所述的LC并联回路失谐故障的继电保护方法，其特征在于所述步骤(2)的详细内容是：通过差分，将电抗器电流变换为等效电容器电流，采用的公式为：其中，iL是电抗器电流，iCeq是等效电容器电流；nCT,L、nCT,C是分别是并联LC电路中电抗器支路、电容器支路的电流互感器(CT)的电流变比，L是电抗器的电感值，R是电抗器支路的等效电阻值，C是电容器的电容值，Ts是采样时间间隔，n是离散电流信号的序列号。3.如权利要求2所述的LC并联回路失谐故障的继电保护方法，其特征在于：其中步骤(3)具体指：对于阻塞滤波器的LC并联回路失谐保护，计算工频基波电流幅值；对于双调谐、三调谐直流滤波器的LC并联回路失谐保护，计算第12次、24次、36次的高次谐波电流幅值。4.如权利要求3所述的LC并联回路失谐故障的继电保护方法，其特征在于：计算工频基波电流幅值的方法是全周波、短数据窗傅立叶数值算法，或者采用窄带带通滤波后正弦波峰值检测算法。5.如权利要求1所述的LC并联回路失谐故障的继电保护方法，其特征在于所述步骤(5)中电流比率上限定值Ratioset.max取Rationrml+(2％～10％)Rationrml，电流比率下限定值Ratioset.min取Rationrml-(2％～10％)Rationrml，其中Rationrml是正常情况下的电流比率，理论上Rationrml＝1.0。6.如权利要求1或5所述的LC并联回路失谐故障的继电保护方法，其特征在于：所述延时的取值范围是0s～60s；快速保护时延时范围是0.1s～5s。7.一种LC并联回路失谐故障的继电保护装置，其特征在于包括采样模块、转换模块、计算模块、判断...

【专利技术属性】
技术研发人员：张琦雪，徐保利，张杰，李华忠，季遥遥，钟守平，王光，陈俊，严伟，
申请(专利权)人：南京南瑞继保电气有限公司，南京南瑞继保工程技术有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32