本發明涉及電力電容器，特別涉及到一種電容器組主接線結構和故障判斷方法。

背景技術：

隨著超高壓、特高壓直流輸電工程越來越多，電力電容器作為無功補償及濾除諧波用，是確保電網安全經濟運行的重要設備之一，而現在的高壓電容器組具有電容器組容量大、串段多、電容器臺數多的特點。

目前，如圖1所示，常用的電容器組采用橋差保護方式，包括電容C1、C2、C3、C4和電流互感器TA、只能夠檢測出電容器出現故障且靈敏度不高，但不能確定故障點的位置。如圖2所示，還有一些公司提出了雙橋差不平衡保護方式，包括多個電容器C和兩個電流互感器TA、這種保護方式提高了保護靈敏度，但在電容器發生故障時準確判斷故障點的位置。

技術實現要素：

為了解決上述問題，本發明目的在于提供一種電容器組主接線結構和故障判斷方法，既能夠保證電力電容器安全運行，提高靈敏度，也能夠在電容器發生故障時準確判斷故障點的位置。

為實現上述目的本發明采用以下技術方案予以實現：

一種電容器組主接線結構，將電容器組劃分為含有相同串聯數的兩串電容組，并將兩串電容組中部分或全部等電位點通過連接線連接，且至少連接兩處，每個連接線上連接有電流互感器，通過電流互感器測得的電流變化和電容器組母線電流的變化，判斷故障所在范圍，確定故障點。

進一步，電流互感器采用干式電流互感器。

進一步，電流互感器采用電磁式電流互感器。

進一步，電流互感器采用光纖電子式電流互感器。

電容器組故障判斷方法，設C₁和C′₁、C₂和C′₂、C₃和C′₃……C_n和C′_n為每一對具有相同臺數的電容器組，將每一對電容器組用連接線連接起來，形成一系列電橋，通過電流互感器測出各個電橋電流的大小和相位，等電位點1-1′間的電流為2-2′間的電流為3-3′間的電流為間的電流為n≥3；并測出與電容器組連接的母線電流的大小和方向，判斷故障所在范圍，確定故障點。

進一步，按照下述公式的計算結果來判斷故障點的位置：

設向量為的方向為正方向，具體判定依據為：

若C_n-2發生故障，式減小，則大于整定值且為負，其相位滯后相位180°，電流不變；

若C′_n-2發生故障，減小，則大于整定值且為正，其相位較相位不變，電流不變；

若C_n-1發生故障，式減小，則大于整定值且為正，其相位較相位不變，電流大于整定值且為負，其相位滯后相位180°；

若C′_n-1發生故障，式減小，則大于整定值且為負，其相位角滯后相位180°，電流大于整定值且為正，其相位較相位不變；

若C_n發生故障，式減小，則電流不變，大于整定值且為正，其相位較相位不變；

若C′_n發生故障，式減小，則電流不變，大于整定值且為負，其相位滯后相位180°。

本發明提供一種電容器組主接線結構和故障判斷方法，具有以下優點：

將電容器組劃分為含有相同串聯數的兩串電容組，并將兩串電容組中部分或全部等電位點通過連接線連接，且至少連接兩處，每個連接線上連接有電流互感器，計算簡單，只需測量母線電流相位、各連接線電流大小以及各連接線電流以母線電流相位為參考的相位，若發生電容器故障，可通過各連接線電流的大小和相位判斷故障位置。

此方法可有多種變化，可將電容器組根據需要分為若干串聯段以滿足不同的定位精度要求，實用性很強；此方法中參量測量簡單，容易獲得。

【附圖說明】

圖1為現有電容器組橋式差電流保護原理示意圖；

圖2為現有電容器組雙橋式差電流保護原理示意圖；

圖3為本發明的結構原理圖；

圖4為檢測流程圖

圖5為本發明應用于不平衡保護6橋臂示意圖

圖6為不平衡保護6橋臂仿真結果圖；

圖6(a)是橋臂C₁發生故障時的仿真結果圖；

圖6(b)是橋臂C₂發生故障時的仿真結果圖；

圖6(c)是橋臂C₃發生故障時的仿真結果圖；

圖6(d)是橋臂C₄發生故障時的仿真結果圖；

圖6(e)是橋臂C₅發生故障時的仿真結果圖；

圖6(f)是橋臂C₆發生故障時的仿真結果圖；

【具體實施方式】

下面結合附圖和具體實施例對本發明作進一步詳細描述，但不作為對本發明的限定。

如圖3所示，本發明的一種電容器組中的主接線結構，將電容器組被劃分為含有相同串聯數的兩串，并將兩個串中部分或全部等電位點連接，且至少連接兩處，每個連接線上連接有電流互感器，通過電流互感器測得的電流變化和電容器組母線電流的變化，判斷故障所在范圍，確定故障點。其中C₁和C′₁、C₂和C′₂、C₃和C′₃……C_n和C′_n指每一對具有相同臺數的電容器組，將每一對電容器組連接起來，形成一系列電橋，測出連接線上電流的大小和相位，如1-1′間的電流為2-2′間的電流為3-3′間的電流為間的電流為并測出與電容器組連接的母線電流的大小和方向。

圖3中“→”為電流參考方向；利用公式(1)、(2)計算方法，若出現連接線電流大于整定值，則綜合與之相鄰的連接線電流大小和相位即可判定發生電容器故障的位置。

本方法按照下述公式的計算結果來判斷故障點的位置：

式中n≥3。

結合圖4，設向量為的方向為正方向，具體判定依據為：若C_n-2發生故障，式減小，則大于整定值且為負，其相位滯后相位180°，電流不變；若C′_n-2發生故障，減小，則大于整定值且為正，其相位較相位不變，電流不變；若C_n-1發生故障，式減小，則大于整定值且為正，其相位較相位不變，電流大于整定值且為負，其相位滯后相位180°；若C′_n-1發生故障，式減小，則大于整定值且為負，其相位角滯后相位180°，電流大于整定值且為正，其相位較相位不變；若C_n發生故障，式減小，則電流不變，大于整定值且為正，其相位較相位不變；若C′_n發生故障，式減小，則電流不變，大于整定值且為負，其相位滯后相位180°。

舉例如圖5所示，將此發方法應用于包含若干臺電容器的電容器組，整個裝置分為相同串聯數的兩串，并將兩個串中兩處等電位點連接，形成兩個H橋接線。第一個H橋由C₁、C₂、C₃、C₄以及TA₁組成，第二個H橋由C₃、C₄、C₅、C₆以及TA₂組成，兩個H橋共用一對橋臂，即C₃、C₄。此結構共6個橋臂，其中母線電流為電流互感器TA₁所測電流為電流互感器TA₂所測電流為

則有：

可知：若C₁～C₆中的某一橋臂發生故障，會導致和的大小和相位發生相應變化，其對應關系如表1所示：

表1查詢故障表；

注：閾值：電容器不平衡電流互感器的保護整定范圍；

0°：表示連接線上的電流方向與母線電流方向一致；

-180°：表示連接線上的電流方向滯后母線電流方向180°；

X：代表無此種情況。

其仿真結果如附圖6所示，圖6(a)、(b)、(c)、(d)、(e)、(f)分別是橋臂C₁、C₂、C₃、C₄、C₅、C₆任一橋臂發生故障時的仿真結果圖，圖中ΔI1、ΔI2分別代表TA₁和TA₂所測量的電流，當其超出閾值時輸出為1，否則輸出為0。ΔI1相位、ΔI2相位分別為TA₁和TA₂所測量的電流與TA₀所測母線電流相比的相位，其數值為0或-180°。通過舉例所示證明提供的一種用于檢測分別以一相或多相連接至電力系統的電容器組中的內部故障的結構和方法精度高、準確性好。

以上內容是結合具體的優選實施方式對本發明所作的進一步詳細說明，不能認定本發明的具體實施方式僅限于此，對于本發明所屬技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明構思的前提下，還可以做出若干簡單的推演或替換，都應當視為屬于本發明由所提交的權利要求書確定專利保護范圍。