并联电容器微机保护改进研究

摘要

并联电容器作为一种重要的无功补偿设备,被广泛应用于电力系统中。但近年来的统计资料表明,电网高次谐波会使并联电容器介质加速老化,发生提前失效,进而造成电网的短路故障。其中,因谐波原因而造成的电容器损坏占40％,而目前国内的保护装置均未计及谐波因素,显示出了传统的电容器保护方式的缺陷和不足。
　　本课题分析了谐波对并联电容器运行参数的影响,并对并联电容器组常见的各种故障及非正常运行情况作了说明,针对电容器组的不同接线方式研究电容器保护的原理,并结合国标中的有关规定,以运行电压不大于1.1倍额定电压为判据,给出各种保护功能动作整定值的计算方法。
　　选用TI公司的DSP5402为核心的硬件平台,采用C语言和汇编语言编写程序,实现了总谐波电流过载报警功能。主程序主要包括系统初始化子程序、低通滤波子程序、采样子程序和傅立叶分析子程序。在微机保护算法的处理上,考虑电容器保护的特点,采用差分傅氏算法,有效地解决了衰减直流分量造成的影响。最后,对并联电容器的传统保护进行改进,克服了一些传统保护方式的缺陷和不足。如基于传统保护方式下零序电压保护不能消除三相不平衡电压的影响及不能对故障相做出判断,本课题通过对电容器内部故障电压和相电流的分析,提出一种新的改进方法,有效地弥补了上述缺陷。另外,本课题对多分支并联电容器速断电流保护和过电流保护整定值不能自适应改变的问题进行了有效解决。

目录

摘要

ABSTRACT

第1章 绪论

1.1 并联电容器保护国内外研究现状

1.2 并联电容器的谐波问题

1.3 谐波条件下并联电容器保护研究的必要性

1.4 我国谐波的限制标准

1.4.1 谐波电压限值

1.4.2 谐波电流允许值

1.5 课题的主要研究内容

第2章 并联电容器故障分析与保护配置

2.1 并联电容器组的故障类型及故障状态下的电气特征

2.1.1 内部故障

2.1.2 端部故障

2.1.3 系统异常时电容器将产生过电压或低电压

2.2 并联电容器的常规保护配置

2.3 并联电容器保护动作参数的设定

2.3.1 电流速断保护

2.3.2 过电流保护

2.3.3 系统异常时的电容器保护

2.3.4 电容器内部故障保护

2.4 本章小结

第3章 谐波条件下并联电容器保护改进研究

3.1 谐波的基本概念

3.2 谐波对并联电容器运行参数的影响

3.2.1 谐波会导致过电流

3.2.2 谐波会导致有效值过电压

3.2.3 谐波会导致峰值过电压

3.2.4 谐波并联谐振的分析

3.3 谐波条件下并联电容器保护改进研究

3.3.1 谐波过电流保护

3.4 保护算法的选择

3.4.1 离散傅立叶算法(DFT)

3.4.2 几种傅氏算法及其幅频响应特性研究

3.4.3 仿真算例

3.5 FIR低通滤波器的实现

3.5.1 FIR低通滤波器的设计原理

3.5.2 FIR数字滤波器的设计过程

3.5.3 FIR数字滤波器的实现及仿真

3.6 谐波过电流保护的实现

3.6.1 实验设计说明

3.6.2 软件的开发

3.7 谐波条件下并联电容器保护配置改进分析

3.8 本章小结

第4章 并联电容器保护的改进

4.1 并联电容器零序电压保护改进

4.1.1 内部故障分析

4.1.2 并联电容器零序电压保护改进

4.2 多分支并联电容器电流保护整定值自适应研究

4.3 本章小结

第5章 结论与展望

5.1 结论

5.2 展望

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间发表的学术论文

附录一

附录二