一种电容器谐波谐振过电压保护装置及方法.doc

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1、一种电容器谐波谐振过电压保护装置及方法技术领域本发明涉及电力系统谐波技术领域，尤其涉及一种电容器谐波谐振过电压保护装置及方法。背景技术近年来，随着电力电子技术的高速发展，电力电子设备在电力行业的应用日益普及，同时大量电弧设备和许多其他非线性负荷也被投入使用，而这些设备使得系统中电压和电流波形发生畸变失真，导致大量谐波产生，造成越来越多的谐波污染。谐波产生的一个主要危害是谐波谐振，电力公司为了补偿无功功率、改善功率因数而大量增加使用电容器组，引进的电容器以及系统中的电容器和感性元件可能造成局部谐振，谐振产生的过电压反过来又使电容器损坏。电力系统的并联谐振将引起过

2、电压，串联谐振引起过电流，导致系统局部过热，使电容器局部电流电压放大，加速电气设备绝缘老化，对相关电气设备造成损害。当系统内含有接近谐振频率的谐波时，此谐波将被放大数倍至数十倍之多，以致于造成电容器组因过电压而被烧毁。目前，大量工作主要集中于谐波抑制装置的开发，比如无源滤波器，有源滤波器等，而忽略了系统内部电容组的保护，导致大量电容器因谐波损坏，影响了无功补偿装置的正常工作，以及无功补偿装置功率因数的设计，降低了工作效率。而现有的电容器过电压保护装置不能实时检测电容器谐波电压，中国专利CN.3公开了一种电力谐振保护模组，主要技术方案为其中一电路具有分析、判读及

3、计数功能，其撷取经分压后的电容器上的电压计算有效值；该电路利用电压的基波与非基波成分推算电容总体电流有效值；若判断出过电压或过电流时，该电路将电容器组/电感器组切离系统或改变阻抗特性，予以保护。该专利需要对系统内每个电容器设一个电力谐振保护模组，适用于简单的电力系统，对于复杂电力系统将费时费力，而且该保护装置只是针对单次谐波下的电容电压，而没有考虑总谐波下的电容电压。总而言之，目前需要本领域技术人员迫切解决的一个技术问题是：如何在谐波谐振情况下找到一种工作全面，高效的装置保护电容器，避免电容器组损坏。发明内容本发明的目的就是为了解决上述问题，提供一种电容器谐波

4、谐振过电压保护装置及方法，它采用先进的硬件设备，并结合谐波谐振分析算法，对电容器进行可靠保护，它具有能实时检测谐波电压，结构设计合理，实用性强，成本低，工作效率高的优点。为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：一种电容器谐波谐振过电压保护装置，主要包括主控制电路板，谐波采集与调理电路，电压跟随电路，多路转换开关电路，AD转换模块，FPGA控制模块，通信模块485通信电路和232通信电路，人机交互模块电路板，所述模拟量是通过电压互感器从电网采集的数据，经过谐波采集与调理电路、电压跟随电路、多路转换开关传送给AD，所述AD转换受FPGA控制，将转换后数据发送给F

5、PGA，所述FPGA将数据通过SPI通信转发给主控制电路板，所述主控制电路板通过485通信获取电网当前拓扑结构，所述主控制电路板通过232通信获取人机界面用户设置，包括电压上下限值，越限时间上下限值，同时主控制电路板通过232通信将电网当前信息、历史动作信息通过人机交互传送给人机界面便于用户查询。所述主控制电路板的主处理器使用TI公司eZdspF2812最小系统。包括了TMS320F2812芯片、512K的片外SRAM存储器，JTAG仿真控制器、电源管理芯片、时钟电路、复位电路，接口单元。所述谐波采集与调理电路中的放大电路采用了AD620芯片，增益范围为1至1

6、0,000，最大电源电流仅1.3mA，所述电压跟随电路采用了AD797芯片，最大输入失调电压为80V,最大输出电流为50mA，所述多路转换开关电路采用ADG1404，所述AD转换电路采用AD7658芯片，所述FPGA芯片采用EP3C10E144C8N，所述通信模块基于MAX487的485串口信号转换电路和基于SP3220EEA的232电平转换电路。所述人机交互模块采用阿尔泰工业级嵌入式主板ARM8019，所述ARM8019为ARM10处理器，PC104主板,WinCE5.0及驱动程序64MBSDRAM，256MBNandFlash，32MBNorFlash，支

7、持RGB接口的DSTN和TFT液晶屏，支持VGA接口，800x600分辨率。一种电容器谐波谐振过电压保护装置的过电压检测方法：初始化后，具体工作步骤如下：步骤一：系统将限值通过串口传送给主控制电路板，同时系统采集模拟量数据、厂站监控数据分别通过SPI通信、串口通信传送给主控制电路板；步骤二：主控制电路板根据当前电网遥测数据并读取数据库中电网设备参数，进行模态分析和谐波潮流算法运算，根据设定保护限值作出最终保护方案；步骤三：主控制电路板判断用户设定系统运行方式，如果系统运行于离线状态，系统保护方案显示于客户界面，等待人工确定是否下发。如果系统运行于在线状态，那么

8、直接将动作命令下发给主站。所述步骤二中