[发明专利]柔性直流穿墙套管监控装置、监测方法及故障判断方法

说明书

本发明公开一种柔性直流穿墙套管监控装置、监测方法及故障判断方法，该故障判断方法，根据各相电压关系表达式迭代计算各时刻各相电压的比例变化量，将各时刻各相电压的比例变化量与柔性直流穿墙套管的击穿的电容量进行比对，判定柔性直流穿墙套管的故障相。本发明的有益效果是：利用柔性直流穿墙套管的电压谐波分量，采用电容耦合装置对套管末屏电压进行实时监测，对比不同时刻三相柔性直流套管末屏电压值的变化量，计算得到三相套管电容量的变化比例，从而判断套管电容屏是否发生故障。

技术领域

本发明涉及电力系统输变电技术领域，尤其涉及一种柔性直流穿墙套管监控装置、监测方法及故障判断方法。

背景技术

柔性直流穿墙套管用于柔性直流输电工程的桥臂电抗器与换流器之间，运行电流为直流电流及换流器交流环流的叠加，运行电压为直流电压及环流交流电压降叠加。以某柔性直流工程为例，其穿墙套管在柔直系统中的位置如图1椭圆位置所示。柔性直流穿墙套管电容芯子采用环氧树脂浸纸式结构，铝箔电极的作用是均匀套管轴向和径向电场分布。套管内部发生故障的过程如下：首先内部铝箔电极中的一屏击穿，该屏击穿后，其他电容屏的电压重新分配，靠近击穿屏的铝箔电极间受到故障点电热效应影响，绝缘逐渐劣化，且故障点附件电场畸变，可能引起多屏铝箔电极击穿，导致剩余完好的电容屏击穿概率增大。若套管主绝缘电容屏全部击穿，将导致套管高压对地发生贯穿性放电，并流过较大的短路电流。

专利号CN106896257B一种超高压穿墙套管的电气状态检测系统，主要通过检测外接电容的电压和检测外接电流互感器的电流，以实现穿墙套管的状态监控，但该方法在套管末屏开路时未能有效判断故障,可能引起误判断。

发明内容

针对上述问题，本发明提出一种柔性直流穿墙套管监控装置、监测方法及故障判断方法，主要解决背景技术的问题。

为解决上述技术问题，本发明第一方面提出一种柔性直流穿墙套管监控装置，包括电流互感器CT，所述电流互感器CT的一次侧用于接入所述柔性直流穿墙套管的套管主电容CTH，所述电流互感器CT的二次侧并联有末屏对地电容CTL、监测电容C1、监测电容C2、监测电容C3、放电电阻R1以及压敏保护电阻R2，所述末屏对地电容CTL单独接地，所述监测电容C1、监测电容C2、监测电容C3、放电电阻R1以及压敏保护电阻R2共地。

本发明第二方面提出一种柔性直流穿墙套管谐波电压及电容量监测方法，用于上述的柔性直流穿墙套管监控装置，包括以下步骤：

建立所述柔性直流穿墙套管的对地电压解析式；

获取所述监测电容C1、所述监测电容C2和所述监测电容C3的电容量，并设置所述监测电容C1、所述监测电容C2和所述监测电容C3并联后的电容量为总电容C，所述总电容C的电容量至少十倍于所述柔性直流穿墙套管的套管主电容CTH和所述末屏对地电容CTL的电容量，并计算出三相末屏电压表达式；

联立所述对地电压解析式和所述三相末屏电压表达式，得到三相谐波电压比例表达式；

根据初始套管电容量测试数据计算得到末屏电压和三相谐波电压的比例关系表达式；

当所述柔性直流穿墙套管电容量正常时，根据实时监测到的末屏对地电容CTL的电容值，通过所述比例关系表达式计算得到三相系统谐波电压表达式，将所述三相系统谐波电压表达式转换为各相电压关系表达式；

根据所述柔性直流穿墙套管的监测取样时刻，以及所述三相系统谐波电压表达式，计算得到故障后的三相柔性直流穿墙套管的电容量。

本发明第三方面提出一种柔性直流穿墙套管故障判断方法，用于上述的柔性直流穿墙套管谐波电压及电容量监测方法，根据所述各相电压关系表达式迭代计算各时刻各相电压的比例变化量，将所述各时刻各相电压的比例变化量与柔性直流穿墙套管的击穿的电容量进行比对，判定柔性直流穿墙套管的故障相。