不帶內(nèi)熔絲的直流濾波器高壓電容器故障臂檢測判別裝置制造方法
【專利摘要】本實用新型公開了不帶內(nèi)熔絲的直流濾波器高壓電容器故障臂檢測判別裝置，其包括：電流采集CT、I/V變送器、濾波器、第一電壓過零比較器、第二電壓過零比較器、第一二選一數(shù)據(jù)選擇器、通電延遲繼電器、時間繼電器、第二二選一數(shù)據(jù)選擇器。本實用新型可對高壓電容器中具體哪一臂出現(xiàn)故障進(jìn)行檢測，便于對故障進(jìn)行維護(hù)，提供工作效率。
【專利說明】不帶內(nèi)熔絲的直流濾波器高壓電容器故障臂檢測判別裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實用新型涉及直流輸電控制保護(hù)【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種不帶內(nèi)熔絲的直流濾 波器高壓電容器故障臂檢測判別裝置。

【背景技術(shù)】
[0002] 直流工程中多采用三調(diào)諧直流濾波器或雙調(diào)諧直流濾波器，如圖1和2所示。其 中，圖1示出了三調(diào)諧直流濾波器，其包括由高壓電容器C1和電感L1串聯(lián)組成的第一調(diào)諧 單元、由電容器C2和電感L2并聯(lián)組成的第二調(diào)諧單元、以及由電容器C3和電感L3并聯(lián)組 成的第三調(diào)諧單元，該第一調(diào)諧單元、第二調(diào)諧單元、第三調(diào)諧單元依次串聯(lián)，串聯(lián)后第一 調(diào)諧單元連接至高壓母線，第三調(diào)諧單元連接至中性母線。圖2示出了雙調(diào)諧直流濾波器， 其包括由高壓電容器C1和電感L1串聯(lián)組成的第一調(diào)諧單元、以及由電容器C2和電感L2 并聯(lián)組成的第二調(diào)諧單元，該第一調(diào)諧單元、第二調(diào)諧單元之間串聯(lián)，串聯(lián)后第一調(diào)諧單元 連接至高壓母線，第二調(diào)諧單元連接至中性母線。
[0003] 在上述的三調(diào)諧直流濾波器或雙調(diào)諧直流濾波器中，高壓電容器（即圖1和圖2 中的電容器C1)是直流濾波器的重要部件。不帶內(nèi)熔絲的直流濾波器高壓電容器內(nèi)部結(jié) 構(gòu)如圖3所示，直流濾波器高壓電容器分為左、右兩臂（分別稱之為電容器C11和電容器 C12)，其中每一臂由P臺電容器并聯(lián)構(gòu)成。電容器單元的結(jié)構(gòu)如圖4所示，每臺電容器有M 串并聯(lián)電容元件、每串并聯(lián)電容元件有N個電容元件。
[0004] 電容元件不帶內(nèi)熔絲，當(dāng)某個電容元件故障擊穿短路時，同一串并聯(lián)電容元件將 直接短路。不帶內(nèi)熔絲的直流濾波器高壓電容器發(fā)生內(nèi)部故障時，往往發(fā)生在左、右兩臂電 容器中的某一臂，即為不平衡故障。不帶內(nèi)熔絲的直流濾波器高壓電容器發(fā)生不平衡故障 情況下將出現(xiàn)兩臂不平衡電流ITD，兩臂不平衡電流ITD跟兩臂和電流ITS的比值ITD/ITS 為不平衡度，如圖5所示。當(dāng)檢測到不平衡度超過定值時，判斷高壓電容器內(nèi)部不平衡故障 發(fā)生?，F(xiàn)有的技術(shù)裝置通過上述原理檢測判別高壓電容器內(nèi)部不平衡故障的發(fā)生，但無法 檢測判斷是哪一臂故障。 實用新型內(nèi)容
[0005] 針對以上不足，本實用新型的目的在于提供一種不帶內(nèi)熔絲的直流濾波器高壓電 容器故障臂檢測判別裝置，其通過故障臂檢測判別功能可識別高壓電容器哪一臂出現(xiàn)了故 障，便于維護(hù)。
[0006] 為實現(xiàn)以上目的，本實用新型采取的技術(shù)方案是：
[0007] 不帶內(nèi)熔絲的直流濾波器高壓電容器故障臂檢測判別裝置，所述直流濾波器高壓 電容器由電容器Cl 1和電容器C12兩臂構(gòu)成，電容器Cl 1和電容器C12結(jié)構(gòu)相同，均由多臺 電容器串聯(lián)而成，所述電容器C11和電容器C12兩端并聯(lián)后分別連接于直流濾波器高壓電 容器的高壓端和低壓端，所述電容器C11和直流濾波器高壓電容器的低壓端之間的線路上 電性連接電流互感器T11 ;所述電容器C12和直流濾波器高壓電容器的低壓端之間的線路 上電性連接電流互感器T12,所述不帶內(nèi)熔絲的直流濾波器高壓電容器故障臂檢測判別裝 置包括：
[0008] 電流采集CT，用于采集高壓電容器兩臂的電流，并形成不平衡電流ITD、和電流 ITS ;所述電流采集CT的電流互感器Tl 1和電流互感器T12的一次繞組分別流通電容器Cl 1 和電容器C12兩臂電流，電流互感器Tl 1和電流互感器T12的二次繞組分別通過同名端并 聯(lián)連接的方式獲得和電流ITS，通過異名端并聯(lián)連接的方式獲得不平衡電流ITD ;
[0009] I/V變送器，用于將電流量轉(zhuǎn)換成電壓量，所述I/V變送器的輸入端與電流采集CT 的輸出端相連，所述I/V變送器的輸出端與濾波器的輸入端相連；
[0010] 濾波器，用于濾出不平衡電流600Hz分量ITDJil、以及和電流的600Hz分量ITS_ fil;所述濾波器的輸入端與i/v變送器的輸出端相連，所述濾波器的輸出端分別與第一電 壓過零比較器和第二電壓過零比較器的輸入端相連；
[0011] 第一電壓過零比較器，對600Hz分量ITDJil的值進(jìn)行判斷，當(dāng)處于負(fù)值時，第一電 壓過零比較器輸出高電平，反之，輸出零電平，所述第一電壓過零比較器的輸入端與濾波器 的ITDJil輸出端相連；
[0012] 第二電壓過零比較器，對600Hz分量ITSJil的值進(jìn)行判斷，當(dāng)處于負(fù)值時，第一電 壓過零比較器輸出高電平，反之，輸出零電平，所述第二電壓過零比較器的輸入端與濾波器 的ITSJil輸出端相連；
[0013] 第一二選一數(shù)據(jù)選擇器，其控制端SEL1與第一電壓過零比較器的輸出端相連，用 于在控制端SEL1輸入為0時，其輸出端Q1選擇其輸入端A1的電平輸出至第二二選一數(shù)據(jù) 選擇器的輸入端B2,在控制端SEL1輸入為1時，其輸出端Q1選擇其輸入端B1的電平輸出 至第二二選一數(shù)據(jù)選擇器的輸入端B2 ;
[0014] 通電延遲繼電器，其輸入端II與第二電壓過零比較器的輸出端相連，用于將輸入 端II處輸入信號的上升沿延遲時間T1后輸出至?xí)r間繼電器的輸入端12 ;
[0015] 時間繼電器，其輸入端12與通電延遲繼電器的輸出端相連，用于將輸入端12處輸 入的高電平，輸出不超過時間T2的高電平至第二二選一數(shù)據(jù)選擇器的控制端SEL2 ;
[0016] 第二二選一數(shù)據(jù)選擇器，其輸出端Q4與其輸入端A2相連，用于在其輸出端Q4輸 出為-1時，判斷直流濾波器高壓電容器不平衡故障為電容器Cl 1臂故障，在其輸出端Q4輸 出為+1時，判斷直流濾波器高壓電容器不平衡故障為電容器C12臂故障。
[0017] 所述不平衡電流ITD的600Hz分量ITDJil以及和電流ITS的600Hz分量ITSJil 均為正弦波。
[0018] 所述第一二選一數(shù)據(jù)選擇器的輸入端A1的電平為+1，所述輸入端B1的電平 為-1。
[0019] 所述通電延遲繼電器的時間T1取600Hz正弦量一個周期時間的1/4,設(shè)置為 0? 4ms。
[0020] 所述時間繼電器的時間T2設(shè)置為0? 1ms。
[0021] 本實用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比，其有益效果在于：本實用新型提出通過電流采集 CT、I/V變送器、濾波器、電壓過零比較器、二選一數(shù)據(jù)選擇器、通電延遲繼電器以及時間繼 電器的配合結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)對高壓電容器中具體哪一臂出現(xiàn)故障進(jìn)行檢測，便于對故障進(jìn)行維 護(hù)，提供工作效率。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0022] 圖1是現(xiàn)有三調(diào)諧直流濾波器的電路結(jié)構(gòu)圖；
[0023] 圖2為現(xiàn)有雙調(diào)諧直流濾波器的電路結(jié)構(gòu)圖；
[0024] 圖3為不帶內(nèi)熔絲的直流濾波器高壓電容器內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖；
[0025] 圖4為圖3中A區(qū)的電路原理圖；
[0026] 圖5為現(xiàn)有不帶內(nèi)熔絲的直流濾波器高壓電容器不平衡保護(hù)的原理圖；
[0027] 圖6是本實用新型不帶內(nèi)熔絲的直流濾波器高壓電容器故障臂檢測判別裝置的 電路原理圖；
[0028] 圖7是電流米集CT形成不平衡電流、和電流的不意圖；
[0029] 圖8是電壓過零比較器的電壓傳輸特性曲線；
[0030] 圖9是通電延遲繼電器的邏輯功能時序圖；
[0031] 圖10為時間繼電器邏輯功能時序圖；
[0032] 圖11為本實用新型不帶內(nèi)熔絲的直流濾波器高壓電容器左臂故障時檢測判別裝 置應(yīng)用仿真時序圖。
[0033] 附圖標(biāo)記：1、電流采集CT ;2、I/V變送器；3、600Hz濾波器；4、電壓過零比較器；5、 電壓過零比較器；6、二選一數(shù)據(jù)選擇器；7、通電延遲繼電器；8、時間繼電器；9、二選一數(shù)據(jù) 選擇器。

【具體實施方式】
[0034] 下面結(jié)合附圖和【具體實施方式】對本實用新型的內(nèi)容做進(jìn)一步詳細(xì)說明。
[0035] 實施例
[0036] 請參照圖6所示，不帶內(nèi)熔絲的直流濾波器高壓電容器故障臂檢測判別裝置，直 流濾波器高壓電容器由電容器C11和電容器C12兩臂構(gòu)成，電容器C11和與電容器C12結(jié) 構(gòu)相同（包括連接關(guān)系和相應(yīng)的容值或阻值），由此保證了正常運行時流經(jīng)電容器C11和電 容器C12的電流相等。電容器Cl 1和電容器C12的兩端并聯(lián)后分別連接于直流濾波器高壓 電容器的高壓端（HV端）和低壓端（LV端）。電容器C11和直流濾波器高壓電容器的低壓 端（LV端）之間的線路上電性連接電流互感器T11，電容器C12和直流濾波器高壓電容器的 低壓端（LV端）之間的線路上電性連接電流互感器T12。
[0037] 設(shè)高壓電容器C11臂（左臂）電流為I11，C12臂（右臂）電流為112。由以上可 知不平衡電流ITD = 111 - 112,和電流ITS = 111+112。對下列三種情況進(jìn)行分析：
[0038] (1)當(dāng)高壓電容器左、右兩臂的電容均完好時，兩臂電容值相等，流過兩臂的電流 相等，差電流 ITD = 111 - 112 = 0, ITD/ITS = 0。
[0039] (2)當(dāng)高壓電容器左臂發(fā)生部分電容元件短路故障，右臂電容元件完好時，左臂電 容值大，容抗小，流過的電流就大，差電流ITD = 111 - 112 > 0, ITD/ITS > 0。
[0040] (3)當(dāng)高壓電容器左臂電容元件完好，右臂發(fā)生部分電容元件短路故障時，左臂電 容值小，容抗大，流過的電流就小，差電流ITD = 111 - 112 < 0, ITD/ITS < 0。
[0041] 所以，從理論上，高壓電容器發(fā)生不同臂的電容元件短路故障時，差電流值的正負(fù) 號是不同的，由此可以通過一定的手段進(jìn)行檢測判斷。
[0042] 為了檢測高壓電容器Cl的左、右兩臂中哪一臂發(fā)生了故障，在本實用新型較佳的 實施例中，采用的故障臂檢測判別裝置包括：
[0043] 電流采集CT 1，用于采集高壓電容器兩臂的電流，并形成不平衡電流ITD、和電流 ITS。電流采集CT1的T11和T12的一次繞組分別流通高壓電容器兩臂電流，T11和T12的 二次繞組分別通過同名端并聯(lián)連接的方式獲得和電流ITS，通過異名端并聯(lián)連接的方式獲 得不平衡電流ITD，電流采集CT 1請參照圖7所示。
[0044] I/V變送器2,將電流量轉(zhuǎn)換成電壓量進(jìn)行后續(xù)的處理。I/V變送器2的輸入端與 電流采集CT 1的輸出端相連，I/V變送器2的輸出端與濾波器3的輸入端相連。
[0045] 濾波器3,用于濾出不平衡電流、和電流的600Hz分量ITDJil、ITSJil。濾波器3 的輸入端與I/V變送器2的輸出端相連，濾波器3的輸出端與電壓過零比較器4和電壓過 零比較器5的輸入端相連。
[0046] 電壓過零比較器4,對600Hz分量ITDJil的值進(jìn)行判斷，當(dāng)處于負(fù)值時，電壓過零 比較器輸出高電平，其他情況輸出零電平。電壓過零比較器4的輸入端與濾波器3的ITD_ fil輸出端相連，電壓過零比較器4的輸出端與二選一數(shù)據(jù)選擇器6的SEL1輸入端相連。
[0047] 電壓過零比較器5,對600Hz分量ITSJil的值進(jìn)行判斷，當(dāng)處于負(fù)值時，電壓過零 比較器輸出高電平，其他情況輸出零電平。電壓過零比較器5的輸入端與濾波器3的ITS_ fil輸出端相連，電壓過零比較器5的輸出端與通電延遲繼電器7的II輸入端相連。電壓 過零比較器4、電壓過零比較器5的特性如圖8所示，不平衡電流ITD的600Hz分量ITDJil 以及和電流ITS的600Hz分量ITSJil均為正弦波。
[0048] 二選一數(shù)據(jù)選擇器6,其控制端SEL1與電壓過零比較器4的輸出端相連，用于在控 制端SEL1輸入為0時，其輸出端Q1選擇其輸入端A1的電平輸出至二選一數(shù)據(jù)選擇器9的 輸入端B2,在控制端SEL1輸入為1時，其輸出端Q1選擇其輸入端B1的電平輸出至二選一 數(shù)據(jù)選擇器9的輸入端B2。
[0049] 二選一數(shù)據(jù)選擇器6和二選一數(shù)據(jù)選擇器9的特性如表1所示。
[0050] 表1二選一數(shù)據(jù)選擇器的邏輯功能表
[0051]

【權(quán)利要求】
1. 不帶內(nèi)熔絲的直流濾波器高壓電容器故障臂檢測判別裝置，所述直流濾波器高壓電 容器由電容器Cl 1和電容器C12兩臂構(gòu)成，電容器Cl 1和電容器C12結(jié)構(gòu)相同，均由多臺電 容器串聯(lián)而成，所述電容器C11和電容器C12兩端并聯(lián)后分別連接于直流濾波器高壓電容 器的高壓端和低壓端，所述電容器C11和直流濾波器高壓電容器的低壓端之間的線路上電 性連接電流互感器T11 ;所述電容器C12和直流濾波器高壓電容器的低壓端之間的線路上 電性連接電流互感器T12;其特征在于，所述不帶內(nèi)熔絲的直流濾波器高壓電容器故障臂 檢測判別裝置包括： 電流采集CT(1)，用于采集高壓電容器兩臂的電流，并形成不平衡電流ITD、和電流 ITS ;所述電流采集CT(1)的電流互感器T11和電流互感器T12的一次繞組分別流通電容器 C11和電容器C12兩臂電流，電流互感器T11和電流互感器T12的二次繞組分別通過同名端 并聯(lián)連接的方式獲得和電流ITS，通過異名端并聯(lián)連接的方式獲得不平衡電流ITD ; I/V變送器（2)，用于將電流量轉(zhuǎn)換成電壓量，所述I/V變送器（2)的輸入端與電流采 集CT(1)的輸出端相連，所述I/V變送器（2)的輸出端與濾波器（3)的輸入端相連； 濾波器（3)，用于濾出不平衡電流600Hz分量ITDJil、以及和電流的600Hz分量ITS_ fil ;所述濾波器（3)的輸出端分別與第一電壓過零比較器（4)和第二電壓過零比較器（5) 的輸入端相連； 第一電壓過零比較器（4)，對600Hz分量ITDJil的值進(jìn)行判斷，當(dāng)處于負(fù)值時，第一電 壓過零比較器（4)輸出高電平，反之，輸出零電平，所述第一電壓過零比較器（4)的輸入端 與濾波器⑶的ITDJil輸出端相連； 第二電壓過零比較器（5)，對600Hz分量ITSJil的值進(jìn)行判斷，當(dāng)處于負(fù)值時，第一電 壓過零比較器輸出高電平，反之，輸出零電平，所述第二電壓過零比較器（5)的輸入端與濾 波器（3)的ITSJil輸出端相連； 第一二選一數(shù)據(jù)選擇器（6)，其控制端SEL1與第一電壓過零比較器（4)的輸出端相連， 用于在控制端SEL1輸入為0時，其輸出端Q1選擇其輸入端A1的電平輸出至第二二選一數(shù) 據(jù)選擇器（9)的輸入端B2,在控制端SEL1輸入為1時，其輸出端Q1選擇其輸入端B1的電 平輸出至第二二選一數(shù)據(jù)選擇器（9)的輸入端B2 ; 通電延遲繼電器（7)，其輸入端11與第二電壓過零比較器（5)的輸出端相連，用于將輸 入端II處輸入信號的上升沿延遲時間T1后輸出至?xí)r間繼電器（8)的輸入端12 ; 時間繼電器（8)，其輸入端12與通電延遲繼電器（7)的輸出端相連，用于將輸入端 12處輸入的高電平，輸出不超過時間T2的高電平至第二二選一數(shù)據(jù)選擇器（9)的控制端 SEL2 ； 第二二選一數(shù)據(jù)選擇器（9)，其輸出端Q4與其輸入端A2相連，用于在其輸出端Q4輸出 為-1時，判斷直流濾波器高壓電容器不平衡故障為電容器C11臂故障，在其輸出端Q4輸出 為+1時，判斷直流濾波器高壓電容器不平衡故障為電容器C12臂故障。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的不帶內(nèi)熔絲的直流濾波器高壓電容器故障臂檢測判別裝置， 其特征在于，所述不平衡電流ITD的600Hz分量ITDJil以及和電流ITS的600Hz分量ITS_ fil均為正弦波。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的不帶內(nèi)熔絲的直流濾波器高壓電容器故障臂檢測判別裝置， 其特征在于，所述第一二選一數(shù)據(jù)選擇器（6)的輸入端A1的電平為+1，所述輸入端B1的電 平為-1。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的不帶內(nèi)熔絲的直流濾波器高壓電容器故障臂檢測判別裝置， 其特征在于，所述通電延遲繼電器（7)的時間T1取600Hz正弦量一個周期時間的1/4,設(shè)置 為 0? 4ms。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的不帶內(nèi)熔絲的直流濾波器高壓電容器故障臂檢測判別裝置， 其特征在于，所述時間繼電器（8)的時間T2設(shè)置為0. lms。
【文檔編號】G01R31/00GK204188717SQ201420521103
【公開日】2015年3月4日 申請日期:2014年9月11日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月11日
【發(fā)明者】鄭偉, 盧志良, 張楠, 周全, 嚴(yán)喜林, 洪思遠(yuǎn) 申請人:中國南方電網(wǎng)有限責(zé)任公司超高壓輸電公司檢修試驗中心