电容器保护测控装置：原理与功能解析

电容器保护测控装置是电容补偿系统的核心设备，适用于非直接接地或小电阻接地系统。其采用保护测控一体化设计，集成通信接口，支持组屏或就地安装，实现对并联电容器组的全方位监控与故障防护。电容器保护测控装置通过多维度保护逻辑​（电流/电压/零序/非电量）、高精度测控及强抗干扰设计，保障电容补偿系统安全运行。

 ​一、核心保护原理​

​1. 电流类保护​

• ​三段式定时限过流保护​
  • 动作逻辑：任一相电流 > 定值且持续 > 延时时间 → 跳闸出口（4J） + 事故信号（7J）。
  • 分I、II、III段，每段独立定值，适应不同短路场景。
• ​过流反时限保护​
  • 提供三种特性（IEC 225-4标准）：
    • 一般反时限：t=(I/Ip​)0.02−10.14​Tp​
    • 非常反时限：t=I/Ip​−113.5​Tp​
    • 极端反时限：t=(I/Ip​)2−180​Tp​
  • 注：与过流III段同时投入时，反时限功能自动闭锁。
• ​零序过流保护​
  • I段：直接跳闸；II段可设为告警或跳闸，适应接地故障分级处理。
• ​不平衡过流保护​
  • 监测电容器组不平衡电流，可设告警或跳闸，防止电容器内部故障。

​2. 电压类保护​

• ​过电压保护​
  • 线电压最大值 > 定值且持续 > 延时 → 跳闸。
• ​低电压保护​
  • 所有线电压 < 定值 + 合位信号有效 → 跳闸或告警（可配）。
  • 闭锁逻辑：PT断线或电流闭锁（三相电流 > 闭锁定值）。

• ​不平衡过电压保护​

  • 监测三相电压不平衡度，预防电容器组不对称运行。

​3. 非电量与辅助保护​

• ​温度保护​
  • 温度过高：开入量触发 → 直接跳闸。
  • 温度升高：开入量触发 → 告警。
• ​PT断线检测​
  • 条件：正序电压 < 30%Un 且最大相电流 > 4%In，或负序电压 > 8%Un。
• ​控制回路断线检测​
  • 分/合位信号同时为1或0 → 告警。

二、测控与通信功能​

​1. 实时监测​

• ​电气量采集​：
  • 电压：Ua、Ub、Uc、线电压、不平衡电压（Uunb）。
  • 电流：保护电流（ia, ib, ic）、测量电流、零序电流（3i0）、不平衡电流（Iunb）。
  • 功率参数：P、Q、功率因数（COSφ）、频率（f）。
• ​电能计量​：支持正向/反向有功电能（EP+, EP-）、无功电能（EQ+, EQ-）。

​2. 状态管理​

• ​开入量监测​：14路遥信（含分/合位信号）。
• ​出口控制​：8路可编程继电器出口，支持自定义功能分配（如跳闸、信号、遥控）。

​3. 通信与对时​

• ​通信接口​：
  • 2路以太网（支持IEC 61850-103规约）。
  • 1路RS485（支持Modbus-RTU规约）。
• ​对时方式​：SNTP、IRIG-B、通信报文对时，精度≤1ms。

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​三、技术性能

1. ​高可靠性设计​

   • 环境耐受：-40℃~70℃工作，100MΩ绝缘电阻，5kV雷电冲击耐压。
   • 电磁兼容：通过GB/T 14598.26静电放电（±15kV）、快速瞬变（±4kV）等10项严苛测试。

2. ​精准测量​

   • 电流/电压精度：0.5级；频率误差≤±0.01Hz。
   • 保护动作时间：瞬时段≤35ms，延时段误差≤±5%或±35ms。

3. ​智能运维支持​

   • ​事件记录​：
     • 128条保护事件、告警事件、遥信变位、操作记录。
     • 32条故障录波（含故障前4周波+故障后6周波波形）。
   • ​本地调试​：支持定值修改、出口配置、电能预置等菜单化操作。

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​四、硬件与安装​

• ​结构尺寸​：嵌入式机箱，支持背板端子灵活接线。
• ​端子配置​：
  • ​AC板​：4电压+8电流输入。
  • ​DI板​：14路开入量（含分/合位）。
  • ​DO板​：8路可编程出口 + 1路失电常闭出口。

​总结​
电容器保护测控装置多维度保护（电流/电压/非电量）、高精度测控、强环境适应性为核心，结合智能事件记录与通信能力，为电容器组提供全方位安全保障，适用于严苛工业场景。