基于带通滤波器阻抗特性的电抗匝间故障在线监测方法与流程

1.本发明涉及电力设备故障监测及故障保护技术领域，尤其涉及一种基于常规晶闸管换流阀直流换流站500kv侧交流带通(bp11及bp11)滤波器组谐波阻抗特性及滤波效果会因滤波电抗器匝间短路而出现显著变化的干式空心滤波电抗器匝间故障实时在线监测方法。


背景技术：

2.干式空心电抗器，无论用于交流输变电枢纽变电站的并联无功补偿领域的并联电抗器或并联电容器组的串联电抗器，以及用于直流换流站交流场兼作无功补偿的滤波电容器组干式空心滤波电抗器，其主要故障为股间短路、匝间短路和表面闪络放电等。
3.根据近年来对电力系统有关干式空心电抗器的故障跟踪研究发现，无论 1000kv变电站的110kv并抗，500kv变电站的66/35kv电压等级大型干式空心并抗(容量为20/15mvar)，还是66/35kv电压等级并联电容器组的大型串抗(主要是500kv站的12％串抗率，容量为2400kvar干式空心串抗,也有5％串抗率容量为1000kvar干式空心串抗)，以及国外400kv变电站及国内500kv变电站的大型svc系统相控电抗器在近年发生了匝间短路引发的严重着火事故。国内数量众多的直流输电工程中的直流换流站中配备了数量非常多的500kv交流滤波器组，例如2020年某
±
800kv直流换流站连续发生了两起500kv交流滤波器组干式滤波电抗器匝间短路故障，其中的干式空心滤波电抗器匝间短路后发生了着火事件，对系统安全运行造成很大的影响。
4.最近几年，国内一些单位鉴于干式空心电抗器比较频繁的匝间短路故障现实，对电抗器的绝缘监测、匝间保护开展不同路径的研究，并取得了可观的成绩，例如提出了基于端电压变化、有功功率变化，阻抗变化，负序电流变化，漏磁通变化以及绕组温度变化的研究方向去快速有效的确定电抗器发生了匝间短路故障并进行断电切除。
5.常规直流换流站中的交流滤波器配置形式众多，典型的有带通(如bp11、 bp13)、高通(如hp24/36)滤波器组，以及hp3及sc组，并且电气接线比较复杂，对于滤波器组中的干式空心电抗器线圈的绝缘运行状态及其失效后是否发生了匝间短路故障，需要在线进行可靠、快速地监测，对出现了严重匝间短路故障的设备进行保护，并且故障发生后要及时发现并切断电源，防止出现大规模匝间短路后的线圈自燃火灾事故。
6.目前国内建设及投运数量较多的
±
800kv典型直流输电系统中，常规直流 (晶闸管12脉动整流)换流站，包括整流侧及逆变侧组成的双端换流系统中，其典型的交流滤波器配置及接线原理如图1及下表1～2所示，典型常规直流换流站交流场侧必须配置滤除谐波最大的11、13次特征谐波的带通(bp)单调谐滤波器(bp11及bp13)，及滤除23、25次，以及35、37次及更高次的特征谐波的高通(例如hp24/36)等。为满足n+1可靠性及无功补偿容量要求，实际的bp11及bp13各配置了多达组，hp24/36个配置了4组。
7.其中的带通(bp)单调谐滤波器电气接线原理如图1所示。常规直流输电换流站500kv滤波器配置交流滤波器及其滤波电抗器配置如表1所示，带通交流滤波器组bp11及
bp13及滤波电抗技术参数，以及滤除吸收谐波电流频谱及量值如表2所示。
8.表1常规
±
800kv直流输电换流站500kv滤波器配置交流滤波器及其滤波电抗器典型配置表
[0009][0010]
表2带通交流滤波器bp11及bp13组滤波电抗技术参数表
[0011][0012]
根据计算和实测证明，空心电抗器一旦发生了匝间短路故障，其二端口等值电阻及电感值会随着短路发展及匝数规模扩大而发生显著的变化，等值电感不断变小，直至趋近与零，等值电阻不断变大。对于滤波器组，特别是对于单调谐的带通组(表1中的bp11或bp13组)，当电感发生了匝间短路故障后，随着等值电感的不断减小，故障相滤波器的调谐频率都会随之显著偏移这会对特定频次的特征谐波电流的带通阻抗特性产生显著变化，进而显著改变滤波效果。
[0013]
因此可以利用某一组的某一相干式空心滤波电抗器发生匝间短路后出现的谐波频率阻抗特性显著异常的特性，利用谐波阻抗变化会显著影响并改变其滤波效果，即对换流阀产生的特征谐波电流的吸收、滤除产生非常显著并可测量的变化，利用正常相与非正常相，正常组与非正常组在吸收，滤除特定特征谐波的的显著差异，对特征谐波含量，及其突变及持续突变量值的变化状态进行监测及对比计算处理，从而作为一种间接的灵敏、可靠以及快速的判断及识别的方法。
[0014]
然而，目前在直流输电系统的换流站中、众多交直流系统中对于交流滤波器组中采用的干式空心滤波电抗器在匝间绝缘损坏后发生匝间短路后的有关特性、特征以及进行监测及保护的研究相对很少，因此，如何监测带通滤波器的谐波阻抗特性，以及如何根据监测到的变化规律度快速判断干式空心滤波电抗器的匝间故障，对干式空心电抗器的故障保护技术开辟了新领域。


技术实现要素：

[0015]
因此，本发明的目的在于提供一种基于带通滤波器谐波阻抗特性变化的滤波电抗器匝间故障在线监测方法，通过监测不同组相同相或者相同组不同相之间的的特征谐波电流含量变化及其比例关系对是否存在匝间短路故障进行检测，判断出现匝间故障，并且能识别故障组出现的位置。
[0016]
为了实现上述目的，本发明的一种基于带通滤波器阻抗特性的电抗匝间故障在线监测方法，包括以下步骤：
[0017]
s1、将按照直流换流站交流侧的多组bp11及bp13滤波器组按照典型接线图进行接线，形成仿真电路环境；
[0018]
s2、对仿真电路环境，按照故障相的电感损失或缺失程度逐步进行模拟匝间短路的不断发展扩大的试验，监测不同组相同相或者相同组不同相之间的的特征谐波电流含量变化及其比例关系；形成特征谐波电流预测模型，并设定监测阈值；
[0019]
s3、根据计算得出的特征谐波电流及其变化预测模型对正常工作时直流换流站的干式空心滤波电抗器是否存在匝间短路故障进行在线监测；当监测、检测出特征谐波增量超出设定的监测阈值并且特征谐波增量符合特征谐波电流预测模型的函数关系时，判断出现匝间故障。
[0020]
进一步，对正常工作时直流换流站的干式空心滤波电抗器是否存在匝间短路故障进行检测，采用如下公式计算各自滤波组的三相组零序电流实时全波值；
[0021]
δi
gn
(t)＝i
gn
(a)(t)+i
gn
(b)(t)+i
gn
(c)(t)
[0022]
其中，i
gn
(a/b/c)(t)为第n(n＝1，2，3，4)组bp11滤波器组各相实时电流，δi
gn
(t)为第n组bp11滤波器组支路零序电流全波实时值。
[0023]
进一步，所述特征谐波电流预测模型中，按照如下公式设定特征谐波电流含量变化及其比例关系：
[0024]
(0.33-1)δhri
11
(f)＝δhri
11
(nf)》idz
[0025]
其中，δhri
11
(f)为故障相特征谐波增量增量大于设定的监测阈值idz中的最大值，δhr i
11
(nf)为非故障相特征谐波增量大于设定的监测阈值idz中的最小值。对于bp13组的13次特征谐波电流值计算与上述11次相同。
[0026]
进一步，根据bp11滤波器组与bp13滤波器组同时运行的数量及特征谐波增量出现的数量，按照以下方法识别故障组：
[0027]
1、当仅出现1组特征谐波增量时，则出现特征谐波增量的滤波器组为故障组；
[0028]
2、当出现2组特征谐波增量时，继续计算出现增量大于设定值的2组滤波器各相的11次或13次特征电流值及各组相间关系，进行比较
[0029]
3、当出现3或4组特征谐波增量时，增量最大者为故障组，增量小且增量值为最大增量值的0.33～0.5比例关系的为非故障组。
[0030]
进一步，在出现2-4组特征谐波增量时，按照如下公式分别计算两到四组所有相电流中的11次特征谐波电流值，并筛选其中的最大值和最小值；
[0031]
hri
11
(nf)＝max{hri
11
(g1(abc)),hri
11
(g2(abc)),hri
11
(g3(abc)),hri
11
(g4(abc))}
[0032]
hri
11
(f)＝min{hri
11
(g1(abc)),hri
11
(g2(abc)),hri
11
(g3(abc)),hri
11
(g4
(abc))}
[0033]
上述计算为bp11组11次特征滤波谐波电流的计算。
[0034]
对于bp13组的13次特征谐波电流值计算与上述11次相同。
[0035]
其中，其中，hri
11
(gn)(abc)为各相的11次或hri
13
(gn)(abc)为各相的13 次特征谐波电流值，hri
11
(nf)为最大值，hri
11
(f)为最小值，最小值对应故障相，最大值对应非故障相。
[0036]
hri
13
(nf)为最大值，hri
13
(f)为最小值，最小值对应故障相，最大值对应非故障相。
[0037]
进一步，在对仿真电路环境，按照故障相的电感损失或缺失程度逐步进行不同匝间短路程度试验时，包括模拟匝间短路时等值电感的阶段性损失，可按照损失等值电感为20％，40％，60％，80％及100％，进行计算并形成带通交流滤波器组bp11组滤波电抗发生匝间短路后的合成阻抗计算表，以及带通交流滤波器组bp13组滤波电抗发生匝间短路后的合成阻抗计算表。
[0038]
进一步，所述合成阻抗计算表包括损失等值电感的20％，40％，60％，80％及 100％时，对应的基波电抗、谐波电抗、基波容抗、谐波容抗、等值电阻、合成工频阻抗以及合成谐波阻抗。
[0039]
进一步，所述监测阈值在进行设定时，按照带通滤波器组bp11或bp13滤波器组的滤波电抗的11次或13次谐波设计额定电流值的15％-20％设置。
[0040]
本技术公开的基于带通滤波器阻抗特性的电抗匝间故障在线监测方法，相比于现有技术，至少具有以下优点：
[0041]
能在多组带通滤波器组bp11组或bp13组同时运行时，发生匝间短路的状况进行在线监测，并且能识别故障组出现的位置，判断方法简单，能广泛应用在多组带通滤波器组进行匝间短路故障模拟及在线监测、故障告警、故障定位定位及故障切除中。
[0042]
相比于其他形式的匝间故障在线监测，本技术提供的基于带通滤波器谐波阻抗特性的滤波电抗器匝间故障在线监测方法，能直接迁移于实际直流换流站的工况中，能做到发现匝间短路状况于未形成大规模短路损失(发展到大规模短路匝数及长时间短路下的大型干式空心电抗器的起火燃烧时)，具有原理简单，适应性强，监测简单，易于实施的特点。
附图说明
[0043]
图1为本发明背景技术中典型带通(bp11\bp13)单调谐谐滤波器主接线图；
[0044]
图2为本发明提供的基于带通滤波器阻抗特性的电抗匝间故障在线监测方法的流程图。
[0045]
图3为直流换流站500kv交流滤波器带通bp11及bp13组典型电气接线原理图；
[0046]
图4为干式空心滤波线圈某匝间绝缘失效后匝间短路示意图；
[0047]
图5空心线圈匝间短路电磁感应原理示意图；
[0048]
图6典型500kv交流带通bp11及bp13组滤波器谐波阻抗及谐波电流简化计算图。
具体实施方式
[0049]
以下通过附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。
[0050]
如图2所示，本发明一方面实施例提供的一种基于带通滤波器阻抗特性的电抗匝间故障在线监测方法，包括以下步骤：
[0051]
s1、将按照直流换流站交流侧的多组bp11及bp13滤波器组按照典型接线图进行接线，形成仿真电路环境；
[0052]
s2、对仿真电路环境，按照故障相的电感缺失程度逐步进行短路试验，监测不同组相同相或者相同组不同相之间的的特征谐波电流含量变化及其比例关系；形成特征谐波电流预测模型，并设定监测阈值；
[0053]
s3、根据计算得出的特征谐波电流预测模型对正常工作时直流换流站的干式空心滤波电抗器是否存在匝间短路故障进行检测；当检测出特征谐波增量超出设定的监测阈值并且特征谐波增量符合特征谐波电流预测模型的函数关系时，判断出现匝间故障。
[0054]
图3和表3为常规直流换流站500kv交流滤波器中的带通滤波器bp11及 bp13组的典型配置参数及接线原理图。
[0055]
表3带通交流滤波器组bp11及bp13组滤波电抗及电容器技术参数
[0056][0057]
如图4所示，当bp11及bp13组中的某个滤波电抗器发生了匝间短路故障，即某相线圈的邻匝间绝缘(主要是薄膜)因老化降低或因为过热或过压而损坏，由此发生了失效的膜之间的击穿放电及短路，短路处有电弧燃烧，短路匝间有短路环流流通(ic2)。短路环内的电流大小为十几到几十倍的线圈电流 (ic)，且电流方向与线圈电流相反。
[0058]
当空心线圈中的一部分匝发生相邻匝间短路后，短路匝与正常匝之间通过交流电磁场铰链，短路匝与临近空间一定小尺度上的正常匝的电磁感应原理同两个磁场耦合良好的原副边独立线圈之间的感应关系。如图5所示，将整体线圈分为3个串联部分，即l11,l12及l13部分，对应电感为k11*l,k12*l,k13*l。
[0059]
对应匝数为n11，n12，n13，其中线圈l12中的数匝发生了匝间短路，短路匝数为n2,相当于线圈l12的副边线圈l2，且线圈l2与l12之间为与理想变压器一样具有完全的磁通耦合关系。
[0060]
短路匝与周围一定空间尺寸范围内磁通紧密铰链的正常匝之间形成了基于电磁感应原理的磁通安匝平衡关系。实测及理论推算表明，短路一匝造成的短路环流安匝平衡磁通数，约为整体线圈总安匝数的1-3％水平。根据图5原理示意，可建立如下方程式：
[0061]
n12*i1(t)+n2*i2(t)＝0
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(1)
[0062]
其中n12为一定匝数的正常匝，即原边匝，i1(t)为线圈穿越实时电流，即原边电流。
[0063]
其中n2为短路匝数，即副边匝，i2(t)为短路环实时电流，即副边电流。
[0064]
电弧燃烧时，实时安匝平衡后局部线圈电感消失,则:
[0065]
l12＝0
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(2)
[0066]
局部短路匝与周边正常匝安匝平衡后，虽然此处的线圈电感会因此消失，被损失掉。但短路环的短路电流则增大到原来的十几到数十倍后，消耗了大量的有功功率及电能，从原边二端口进行等值电路参数等值，则其等值电阻由公式(3)表达：
[0067]
则归算到二端口原边等值电阻公式为：
[0068][0069]
其中：rs为单匝电阻。
[0070]
根据实测及理论推算，根据滤波电抗器的电感值不同，当短路匝在1～30 匝规模时，短路环电流约为30～200倍线圈电流，即i2/i1＝(30～200)倍。表3 显示bp11及bp13组的电感值很大，由于不同电感值及不同总匝数的滤波电抗器发生匝间短路后其匝间短路电流差别很大，导致的发展速度也差别很大，显然bp11及bp13组发生匝间短路故障后发展速度要远大于换流站配置的高通hp 24/36组中的电抗器，另外，电感值越大，根据统计及经验总结，电抗器发生匝间短路的概率也越大。
[0071]
根据公式(1)，随着短路匝数的扩大，需要有更多的周边正常匝参与电磁感应安匝平衡，因此电感损失也越大直到接近0值；同时根据公式(3)随着短路匝数的扩大，等值电阻也越大。经验表明，等值电阻约为损失工频电抗值的 1/3～1/2水平。
[0072]
因此，在对仿真电路环境，按照故障相的电感缺失程度逐步进行短路试验时，包括测量匝间短路时等值电感的阶段性损失，按照损失等值电感的20％，40％， 60％，80％及100％，计算并形成带通交流滤波器组bp11组滤波电抗发生匝间短路后的合成阻抗计算表以及带通交流滤波器组bp13组滤波电抗发生匝间短路后的合成阻抗计算表。
[0073]
进一步，所述合成阻抗计算表包括损失等值电感的20％，40％，60％，80％及 100％时，对应的基波电抗、谐波电抗、基波容抗、谐波容抗、等值电阻、合成工频阻抗以及合成谐波阻抗。
[0074]
假设图3中bp11及bp13组中的某一组的b相滤波电抗器发生了匝间短路故障，并且故障程度按照损失等值电感20％，40％，60％，80％及100％进行计算分析，则变化后的合成特征谐波阻抗会随着等值电感的损失而变化。其变化趋势计算结果如表4、5所示。
[0075]
表4带通交流滤波器组bp11组滤波电抗发生匝间短路后合成阻抗计算表
[0076]
电感损失(％)020406080100基波电抗17.6714.13610.6027.0683.5340谐波电抗194.345155.476116.60777.73838.8690基波容抗-2137.8-2137.8-2137.8-2137.8-2137.8-2137.8谐波容抗-194.345-194.345-194.345-194.345-194.345-194.345等值电阻01.06022.12043.18064.24085.301
合成工频阻抗-2120.13-2123.664-2127.198-2130.732-2134.266-2137.8合成谐波阻抗0-38.869-77.738-116.607-155.476-194.345
[0077]
表5带通交流滤波器组bp13组滤波电抗发生匝间短路后合成阻抗计算表
[0078]
电感损失(％)020406080100基波电抗14.2611.308810.6027.0683.5340谐波电抗185.38155.476116.60777.73838.8690基波容抗-2411-2411-2411-2411-2411-2411谐波容抗-185.38-185.38-185.38-185.38-185.38-185.38等值电阻00.885361.09742.15763.21784.278合成工频阻抗2396.74-2399.6912-2400.398-2403.932-2407.466-2411合成谐波阻抗0-29.904-68.773-107.642-146.511-185.38
[0079]
正常运行方式下，直流换流站交流侧的滤波器组可以考虑4组bp11及4组 bp13组有1或2组退出运行，至少各自有3-2并联组正常运行，则根据图3及表3参数数据建立12脉动换流阀在不同换流功率下不同的11及13次特征谐波电流状态下的滤波器滤波及分配变化计算及仿真电路图。
[0080]
其中谐波源按照工程中给定的额定工况下每组滤波器可能吸收的11及13 次谐波电流量值(表2)，以及至少有2-3组相同滤波器组同时投入运行条件下的总的谐波电流作为谐波源(用谐波源代替换流站阀进行简化计算)。
[0081]
实际仿真计算时，需要设置以下条件：
[0082]
首先，系统电源相对强大，三相对称短路电流按照50ka考虑，则等值工频电抗值为xs＝525/1.732/50＝6.06ω，则11次谐波电抗值为66.66ω，13次谐波电抗为78.78ω。
[0083]
其次，带通滤波器组bp11及bp13组中滤波电抗器及电容器考虑制造偏差，按照电抗器电感值可以控制在+2％之内，电容器电容值可以控制在+1％之内，则表4、5修正后的基波、谐波及合成阻抗如下表7所示(电抗、容抗单位)。
[0084]
表7考虑制造误差修正后的bp11及bp13组滤波器基波、谐波及合成阻抗表
[0085]
谐波次数1113基波电抗ω17.67*(100％+2％)14.26*(100％+2％)谐波电抗ω194.345+3.89185.38+3.77基波容抗ω-2137.8*(100％-1％)-2411*((100％-1％)谐波容抗ω-194.345+1.92-185.38+1.85合成谐波阻抗ω5.815.62
[0086]
据此可以根据典型工程设定(设计)的额定特征11、13次谐波电流值分配 (如图6)，即谐波阻抗及谐波电流分配电路图简化计算，进行bp11或bp13组滤波电抗器发生匝间短路故障后滤波效果变化计算(谐波源按照100单位进行百分比分配变化计算)。
[0087]
根据表7及图6可以计算出发生了滤波电抗器匝间短路故障后的多组(算例按照3组进行计算，也可以按照2组并联运行计算，不考虑只有一组运行的情况)滤波器对于特定谐波电流的滤除效果以及分配百分比(％)与谐波阻抗显著变化之间的关系如表8、9所示：
[0088]
表8 3组bp11组滤波器同时并联运行时滤除11次谐波效果及谐波电流分配比例变化表
[0089]
故障相电感损失(％)电源系统bp11-1bp11-2bp11-3(故障)02.8232.3932.3932.3954.956.2456.24-17.39104.6253.0453.04-10.69204.551.6951.69-7.9404.3349.6949.69-3.71604.2849.0949.09-2.258804.2548.7848.78-1.831004.2348.648.6-1.45
[0090]
表9bp13组滤波器滤除13次谐波效果及分配比例变化表
[0091][0092][0093]
从计算结果表8、9可以观察到，只要bp11或bp13带通滤波器组中，有一组中的某一相发生了滤波电抗器匝间短路，出现了轻微的电感损失(5％-10％)，故障相的谐波阻抗特性会因之发生显著变化，例如bp11(13)-3b相滤波电抗器发生了匝进短路故障，则bp11(13)-3b相对于吸收、滤除特定的11次(13 次)特征谐波的结果会发生非常显著的变化，此变化进而会导致特定的11次(13 次)特征谐波在并联运行的bp11(13)-1b,bp11(13)-2b及bp11(13)-3b 之间重新分配，谐波吸收及分配比例上的变化是非常巨大的，可以轻易地监测及计算出来，尤其是在匝间短路故障初期，故障匝数在数匝之内，电感损失在 5-10％(小于5匝)时就可以被发现。
[0094]
当匝间短路进入快速发展阶段并出现较大规模短路匝后(10-20匝)，滤波效果变化会进入一个非常稳定及显著的状态。
[0095]
因此，通过监测不同组相同相之间特征谐波电流含量变化及其比例关系，或者相同组不同相之间的的特征谐波电流含量变化及其比例关系，就可以确定是否发生了匝间短路故障，然后根据某相的特征谐波电流含量变化是相对显著增大(非故障组)或显著减小(故障组)，据此区别及判断出故障组。以表8、 9计算结果为例，当匝间短路发展到3-5匝时，故障相特征谐波电流会减少 50-60％，而非故障相的特征谐波电流值会增大约50％及以上水平。
[0096]
另外，对于直流输电系统而言，换流阀的换流功率相对稳定，因此其产生的特征谐波也相对稳定，并且就发生滤波电抗器匝间短路故障的概率而言，是在特征谐波电流较大时相对容易发生。如表2所示，特征谐波电流值要大于基波电流值，同时匝间短路故障过程
中，基波电流基本不变。
[0097]
由于500kv交流滤波器采用y型接线形式，并且中性点是接地的，单相的滤波电抗器发生了匝间短路故障后，只影响故障相别之间的谐波电流分配关系。从表8、9及图6可以看出，并联运行的bp11或bp13组之间吸收分配特征11 次或13次谐波电流比例会显著变化，故障初期电感损失小于10％时，由于等值谐波电抗值变负(容性)，对谐波有一定的放大作用，当电感损失超过10％后，故障组的故障相几乎分配不到11次或13次特征谐波电流，故障组故障相减少的谐波电流被重新分配到了正常运行的故障相别，非故障组的故障相别吸收分配的谐波在显著增大，并且并联组中总的增加值与较少值是相等的。
[0098]
因此，多组(2组、3组及4组)同时并联运行时，故障组故障相的特征谐波电流变化最大，而非故障组故障相别的特征谐波电流变化量为故障相的100％ (2组同时并联)，50％(3组同时并联)，或33.3％(4组同时并联)关系。因此，特征谐波电流的变化量关系可以表示如下：
[0099]
对于运行的bp11(或bp13，计算相同，下列公式只讨论bp11)各组的相同相之间电流进行特征谐波吸收变化或增量比较，为计算简单并适合工程应用，可对y型接线形式，并且中性点接地的三相组直接进行零序电流的计算。
[0100]
公式(4)为采集线端或中性点侧的3相实时电流进行的零序电流计算公式。零序电流在故障后会出现直接的11次或13次谐波电流值增量，因为正常运行时3相零序电流基本为零，基波及主要的11次谐波3相大小相等，相位为相差 120度关系。
[0101]
然后计算零序电流中的11次或13次特征谐波电流值大小，并进行增量大于一定设定值的三相组之间的关系，按照公式(5)计算。
[0102]
对正常工作时直流换流站的干式空心滤波电抗器是否存在匝间短路故障进行检测，采用如下公式计算三相组零序电流实时值；
[0103]
δi
gn
(t)＝i
gn
(a)(t)+i
gn
(b)(t)+i
gn
(c)(t)
ꢀꢀ
(4)
[0104]
其中，i
gn
(a/b/c)(t)为第n(n＝1，2，3，4)组bp11滤波器组各相实时电流，δi
gn
(t)为第n组bp11滤波器组支路零序电流实时值。
[0105]
所述特征谐波电流预测模型中，按照如下公式设定特征谐波电流含量变化及其比例关系：
[0106]
(0.33-1)δhri
11
(f)＝δhri
11
(nf)》idz
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(5)
[0107]
其中，δhri
11
(f)为故障相特征谐波增量增量大于设定的监测阈值idz中的最大值，δhr i
11
(nf)为非故障相特征谐波增量大于设定的监测阈值idz中的最小值。并联运行的出现增量的任意非故障相与故障相之间的增量关系必须符合式(5)关系。idz的设定按照交流滤波器bp11或bp13组滤波电抗的11次或13 次谐波设计额定电流值的15％-20％考虑。只要出现了大于设定值的特征谐波增量并且符合式(5)关系，就可以证明发生匝间短路故障。
[0108]
根据bp11滤波器组与bp13滤波器组同时运行的数量及特征谐波增量出现的数量，按照以下方法识别故障组：
[0109]
当出现1组特征谐波增量时，则出现特征谐波增量的滤波器组为故障组；
[0110]
当出现2组特征谐波增量时，继续计算出现增量大于设定值的2组滤波器各相的11次或13次特征电流值及各组相间关系，进行比较；
[0111]
进一步，在出现2组特征谐波增量时，按照如下公式分别计算两组所有相电流中的11次特征谐波电流值，并筛选其中的最大值和最小值；
[0112]
hri
11
(nf)＝max{hri
11
(g1(abc)),hri
11
(g2(abc)),hri
11
(g3(abc)),hri
11
(g4(abc))}
[0113]
hri
11
(f)＝min{hri
11
(g1(abc)),hri
11
(g2(abc)),hri
11
(g3(abc)),hri
11
(g4(abc))}
[0114]
其中，其中，hri
11
(gn)(abc)为各相的11次或13次特征谐波电流值， hri
11
(nf)为最大值，hri
11
(f)为最小值，最小值对应故障相，最大值对应非故障相。
[0115]
当出现3或4组特征谐波增量时，增量最大者为故障组，增量小且增量值为最大增量值的0.33～0.5比例关系的为非故障组。
[0116]
为防止500kv交流滤波器所接入的电流系统发生了对称及非对称的短路故障后，出现的暂时零序电流的影响，可以采用加大判断延时或进行电压闭锁的方法。
[0117]
±
800kv常规直流换流站换流阀产生的谐波电流会随着不同的换流状态及输出直流功率而变化，500kv交流场侧大量配置的滤除最大特征谐波电流的带通 (bp11)及(bp13)滤波器组在运行时行，其吸收谐波的大小也随之变化，考虑其中的干式空心滤波电抗器的绝缘失效并发生匝间短路故障的最大概率时间或机会发生在直流换流功率接近最大功率及在较大的谐波电流运行工况下，同时并联运行的组数在3-4组之间，因此可能对于匝间短路故障的识别及判断是采用多组同时运行的状况下进行的零序电流增量的对比识别及判断，相对比较简单，对于特殊的只有一组运行的状态下的识别及判断也较为容易，但对于只有两组同时并联运行的情形，需要计算2组6相的特征谐波电流，进行相对大小识别及判断。。
[0118]
显然，上述实施例仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。