[发明专利]一种基于电容通交隔直的直流偏磁隔离接地装置

说明书

技术领域

本发明涉及变压器保护技术领域，具体涉及一种基于电容通交隔直的直流偏磁隔离接地装置。

背景技术

由于国家电网实施了直流输电，在交直流混合输电过程中，当直流输电线路采取单极大地运行时，地极电流流入交流系统变压器中性点接地回路，导致变压器发生直流偏磁、振荡、噪声、温升等现象，严重的造成变压器磁饱和，交流正弦波波形畸变，谐波增加，给电力系统安全生产带来了严重威胁。

相关技术中的解决方法包括串联电阻法、串联电容法、反向电流注入法，上述方法都要考虑在发生单相接地非对称短路故障时变压器的串联器件两端的过电压问题，且由于并联了过电压保护元件，变压器的通流能力较弱，因此，上述解决方法针对较小短路电流尚可，对于大容量的巨型变压器短路电流峰值达到几十千安甚至上百千安的，需要提高串联器件的耐压水平，造价较高；另外，相关技术中的直流偏磁隔离接地装置缺乏相应的故障检测系统，不能实时监测直流偏磁隔离接地装置中各器件的健康信息，从而不能在某器件发生故障时进行相应处理，安全性能低。

发明内容

为解决上述问题，本发明旨在提供一种基于电容通交隔直的直流偏磁隔离接地装置。

本发明的目的采用以下技术方案来实现：

一种基于电容通交隔直的直流偏磁隔离接地装置，其包括直流偏磁隔离系统和故障检测系统，所述直流偏磁隔离系统包括与交流输电的变压器中性点串联的电容器、与电容器并联的高速真空断路器和氧化锌非线性电阻限压保护器组件以及用于控制高速真空断路器运作的智能监控装置；所述故障检测系统与直流偏磁隔离系统连接，用于对直流偏磁隔离系统进行实时故障监测。

优选的，所述智能监控装置包括交流电流互感器、交直流电流变送器、数字监控装置、与数字监控装置输出端连接的通信终端以及分别与旁路开关控制器、数字监控装置连接的隔离变压器。

优选的，所述故障检测系统包括数据采集模块、硬件控制模块、故障评估模块、报警显示模块、故障定位模块和故障类型确定模块，所述硬件控制模块与数据采集模块和故障评估模块连接，硬件控制模块控制多个传感器实时监测直流偏磁隔离系统，并将实时监测的数据输送到故障评估模块，所述报警显示模块与故障评估模块、故障类型确定模块连接，显示故障状态、在收到故障评估模块输出的报警信号时进行报警并显示故障类型；所述故障定位模块连接故障评估模块和故障类型确定模块，其通过对故障评估模块发出的信息进行分析处理以定位故障传感器并将定位信息传送给故障类型确定模块。

优选的，所述故障评估模块包括：

(1)残差信号生成单元，用于根据奇异系统方法来设计故障检测观测器并获得需检测系统的残差信号，定义故障检测观测器为：

具有故障信息的残差信号的计算公式为：

此处，

其中，x_m表示系统的状态向量，表示状态x_m的估计，表示系统输出向量的估计，为辅助状态，C_m表示具有故障信息的残差信号，Z_m为系统状态误差，G_m表示故障，Y_m为

未知外部有界扰动向量，K_m为控制输入向量，a_2i、a_1i、b_1i、c_1i、c_2i为根据系统自定义的合适维数的矩阵，d_2i为根据系统自定义的列满秩的矩阵，U_i、V_i为所述故障检测观测器的设计参数；

(2)故障评估单元，用于判断直流偏磁隔离系统是否出现故障，定义故障评估函数为：

其中，m₀为初始演变时间，n为有限的演变时间区间；若P(C_m)>0，所述故障评估模块输出报警信号，若P(C_m)≤0，所述故障评估模块输出正常信号。

优选的，所述故障定位模块，其包括依次连接的子观测器建立单元、解耦单元和定位单元，所述子观测器建立单元针对每一个参与反馈信号的传感器建立一系列并行的降维鲁棒观测器，每个降维鲁棒观测器对应于一个传感器的输出；所述解耦单元利用降维鲁棒观测器对传感器的输出信号进行解耦；所述定位单元用于定位故障传感器，设共有k个参与反馈信号的传感器，定位公式为：