一种电容器谐波谐振过电压保护装置及方法.doc

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C3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FPGA，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eZdsp F2812最小系统。包括了TMS320 F2812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10,000，最大电源电流仅1.3 mA，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 ARM 10处理器，PC104主板,WinCE5.0及驱动程序64MB SDRAM，256MB NandFlash，32MB NorFlash，支持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