一种发电厂非全相保护方法技术

本发明专利技术公开了一种发电厂非全相保护方法。目前的一些发电厂非全相保护方法，容易出现在某些工况下非全相保护不正确动作或动作性能欠佳。本发明专利技术采用的技术方案为：根据可获取的发电机运行工况，确定不同运行工况下的非全相保护启动方法；计算发电机额定运行并满载带厂用电情况下，出现非全相运行时发电机的次暂态电势和正序、负序、零序综合阻抗，在此基础上，利用对称分量法分别计算单相断线和两相断线时断线处的负序和零序电流；对发电机正常运行工况下的序电流启动元件进行定值整定；对非全相保护的动作时间进行整定。本发明专利技术提供了一套在不同工况下都可以准确动作的保护方法，提高了保护可靠性。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于电力系统领域，具体地说是一种发电厂非全相保护方法。
技术介绍
发电厂主变高压侧断路器非全相运行是当前威胁大机组安全运行的重要原因之一。非全相运行时产生的负序电流将在发电机转子中产生100Hz的倍频电流，致使发电机转子发热并灼伤，进而可能导致损坏发电机的重大事故。此外，非全相运行时产生的负序、零序分量可能引起发电厂出线远端后备保护动作，危害电网安全稳定运行。我国已有不少因非全相运行导致的事故，如韶关电厂8号发电机组非全相运行事故，西柏坡电厂1号发电机非全相运行事故，南京下关发电厂2号发电机非全相运行事故，因此有技术规程规定：“对于发电机—变压器组，变压器出口(220-500kV)断路器，为了防止断路器非全相运行，应在断路器上装设非全相保护，用以及时切除非全相故障来保护发电机组及系统安全”。但是发电厂发生非全相运行的工况类型多，后果差异大，目前没有统一成熟的非全相保护方案，各电厂发生非全相运行事故的可能性仍然存在，因此对非全相保护进行全面研究非常重要。目前专门针对发电厂非全相保护的研究不多，主要原因有：(1)发电厂非全相运行工况多，不同工况下非全相运行时的序分量计算模型差异大，定量的精确计算困难，甚至对一些非全相工况下的序分量关系存在认识上的误区，如有文献认为两相运行时负序电流分量大小为断线前负荷电流大小的1/3；(2)发电厂在投运、解列、正常运行等不同工况下，以及发电厂升压站主接线形式的不同，发生非全相运行时电气量特征有较大的差别，因此非全相保护的性能会出现较大的差异，容易出现在某些工况下非全相保护不正确动作或动作性能欠佳；(3)大部分研究是针对某电厂特定非全相运行事故展开原因分析，研究成果缺乏普适性。因此，需要对发电厂非全相保护方法进行全面研究，提出一套完整、统一的保护方案，使各种主接线形式和各种运行工况下，发电厂非全相保护都具有最佳的保护性能。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是克服上述现有技术存在的缺陷，提供一种全新的发电厂非全相保护方法，其在不同工况下都可以准确动作，以提高非全相保护可靠性。为此，本专利技术采用如下的技术方案：一种发电厂非全相保护方法，其包括如下步骤：1)根据可获取的发电机运行工况，确定不同运行工况下的非全相保护启动方法；2)计算发电机额定运行并满载带厂用电情况下，出现非全相运行时发电机的次暂态电势和正序、负序、零序综合阻抗，在此基础上，利用对称分量法分别计算单相断线和两相断线时断线处的负序和零序电流；3)对发电机正常运行工况下的序电流启动元件进行定值整定，序电流启动元件的定值按躲过正常运行时的不平衡序电流整定，并要求满足灵敏度校验；4)对非全相保护的动作时间进行整定。进一步地，步骤1)中，在发电机投运/解列工况下，只采用断路器三相位置不一致判据来启动非全相保护；在发电机正常运行工况下，采用序电流超过整定值和断路器三相位置不一致判据两个条件同时满足来启动非全相保护。进一步地，步骤2)中，负序和零序电流的计算过程如下：21)计算发电机次暂态电势发电机的次暂态电势与发电机输出有功功率Pg、无功功率Qg、发电机端电压和发电机次暂态电抗Z”d有关，其计算公式为：式中，δ分别为次暂态电势的幅值和相角；为发电机出口端电压，待求；Pg、Qg分别为发电机输出的有功、无功功率，Z”d为发电机次暂态电抗，均为已知参数；发电机的出口端电压通过下式求得：式中：为流经主变的电流，其上标“*”为共轭符号；P和Q分别为发电机对主变支路输出的有功功率和无功功率，通过发电机输出的有功、无功功率减去厂用电的有功、无功负荷获得；ZS为外系统阻抗值，Zt为主变正序阻抗值，为外系统等效电势，均为已知值；通过上式求得和后，将代入计算发电机次暂态电势的公式得到22)根据发电机次暂态电势得到正序网络系统等效电势式中，Z2为高压厂变及其所带负荷的阻抗值；23)计算断线处的负序电流和零序电流：首先画出各序网图并计算各序综合阻抗，假设正序综合阻抗为Z11、负序综合阻抗为Z22、零序综合阻抗为Z00，那么根据对称分量法和断线边界条件得，单相断线时正、负、零序网图并联，两相断线时正、负、零序网图串联，由此计算负序分量和零序分量，具体为：单相断线时，断线处的正、负、零序电流两相断线时，断线处的正、负、零序电流进一步地，步骤3)中，负序电流元件要求在厂用电负荷满载运行情况下主变高压侧断路器发生单相断线时的负序电流具有1.3以上的灵敏度。更进一步地，步骤3)中，负序动作电流I2.op，按躲过正常运行时的最大不平衡负序电流整定，I2.op＝0.1It.n，式中，It.n为主变高压侧额定二次电流，要求灵敏度K2.sen＝I2.min/I2.op≥1.3，式中，I2.min为单相断线时，流过保护安装处的最小负序电流。进一步地，步骤3)中，零序电流元件要求在厂用电负荷满载运行情况下主变高压侧断路器发生两相断线时的零序电流具有1.3以上的灵敏度。更进一步地，步骤3)中，零序动作电流3I0.op，按躲过正常运行时的最大不平衡零序电流整定，3I0.op＝(0.2～0.5)It.n，要求灵敏度为：K0.sen＝3I0.min/3I0.op≥1.3，式中，3I0.min为两相断线时，流过保护安装处的最小零序电流。进一步地，步骤4)中，对非全相保护的动作时间进行整定的内容包括：非全相保护启动后，首先用尽量短的时间跳开非全相运行的断路器；若经一设定时限后非全相运行仍然存在，则再经一设定时限解除失灵保护复合电压闭锁；同时延时启动失灵保护，保证发电厂机组的安全和尽量缩小电网的影响范围。更进一步地，步骤4)中，对于发电机投运/解列工况，跳非全相运行断路器的时间定值t4尽量小，取0.1-0.2s；若经过时限t4后非全相运行仍然存在，则经时限t5＝t4+Δt4后解除失灵保护复合电压闭锁，Δt4取35-45ms；同时和KM元件经与门G4和延时t6启动失灵保护，其中，t6＝t5+Δt5,Δt5为0.2-0.3s，KM为判断保护是否开启，保护已开启为1，未开启为0，是否加入KM判据由用户根据发电厂情况在保护装置的控制值设置。更进一步地，步骤4)中，对于发电机正常运行工况，t1时间定值的整定与发电厂升压站的主接线形式有关，若为双母线接线，则t1不需要躲出线单相重合闸时间，取0.1-0.2s；若是3/2接线，若是中间断路器发生非全相运行，则t1必须躲过出线的单相自动重合闸时间，取2s，若是边断路器发生非全相运行，则t1不必躲出线的单相自动重合闸时间，取0.1-0.2s，若边断路器和中间断路器采用一套保护，则t1为保证可靠性，取两者中时间较长的，即2s；若经过时限t1后非全相运行仍然存在，则经时限t2＝t1+Δt1后解除失灵保护复合电压闭锁，Δt1取35-45ms；同时和KM元件经与门G2和延时t3启动失灵保护，其中，t3＝t2+Δt2,Δt2为0.2-0.3s，KM为判断保护是否开启，保护已开启为1，未开启为0，是否加入KM判据由用户根据发电厂情况在保护装置的控制值设置。本专利技术具有的有益效果是：本专利技术充分考虑了不同电厂主接线的特点，并将发电机运行工况划分为两类工况分别进行研究。在发电机处于投运/解列的工况下，确保了保护不会因为序电流过小而拒动；在本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种发电厂非全相保护方法，其包括如下步骤：1)根据可获取的发电机运行工况，确定不同运行工况下的非全相保护启动方法；2)计算发电机额定运行并满载带厂用电情况下，出现非全相运行时发电机的次暂态电势和正序、负序、零序综合阻抗，在此基础上，利用对称分量法分别计算单相断线和两相断线时断线处的负序和零序电流；3)对发电机正常运行工况下的序电流启动元件进行定值整定，序电流启动元件的定值按躲过正常运行时的不平衡序电流整定，并要求满足灵敏度校验；4)对非全相保护的动作时间进行整定。

【技术特征摘要】
1.一种发电厂非全相保护方法，其包括如下步骤：1)根据可获取的发电机运行工况，确定不同运行工况下的非全相保护启动方法；2)计算发电机额定运行并满载带厂用电情况下，出现非全相运行时发电机的次暂态电势和正序、负序、零序综合阻抗，在此基础上，利用对称分量法分别计算单相断线和两相断线时断线处的负序和零序电流；3)对发电机正常运行工况下的序电流启动元件进行定值整定，序电流启动元件的定值按躲过正常运行时的不平衡序电流整定，并要求满足灵敏度校验；4)对非全相保护的动作时间进行整定。2.根据权利要求1所述的发电厂非全相保护方法，其特征在于，步骤1)中，在发电机投运/解列工况下，只采用断路器三相位置不一致判据来启动非全相保护；在发电机正常运行工况下，采用序电流超过整定值和断路器三相位置不一致判据两个条件同时满足来启动非全相保护。3.根据权利要求1所述的发电厂非全相保护方法，其特征在于，步骤2)中，负序和零序电流的计算过程如下：21)计算发电机次暂态电势发电机的次暂态电势与发电机输出有功功率Pg、无功功率Qg、发电机端电压和发电机次暂态电抗Z”d有关，其计算公式为：|E·′′|=(U·2+Qg·Zd′′U·2)2+(Pg·Zd′′U·2)2]]>δ=arctan[Pg·Zd′′U·2/(U·2+Qg·Zd′′U·2)]]]>式中，δ分别为次暂态电势的幅值和相角；为发电机出口端电压，待求；Pg、Qg分别为发电机输出的有功、无功功率，Z”d为发电机次暂态电抗，均为已知参数；发电机的出口端电压通过下式求得：U·S+(ZS+Zt)I·=U·2U·2I·*=P+jQ]]>式中：为流经主变的电流，其上标“*”为共轭符号；P和Q分别为发电机对主变支路输出的有功功率和无功功率，通过发电机输出的有功、无功功率减去厂用电的有功、无功负荷获得；ZS为外系统阻抗值，Zt为主变正序阻抗值，为外系统等效电势，均为已知值；通过上式求得和后，将代入计算发电机次暂态电势的公式得到22)根据发电机次暂态电势得到正序网络系统等效电势E·F=U·s-E·′′Z2+Z′′d·Z2]]>式中，Z2为高压厂变及其所带负荷的阻抗值；23)计算断线处的负序电流和零序电流：首先画出各序网图并计算各序综合阻抗，假设正序综合阻抗为Z11、负序综合阻抗为Z22、零序综合阻抗为Z00，那么根据对称分量法和断线边界条件得，单相断线时正、负、零序网图并联，两相断线时正、负、零序网图串联，由此计算负序分量和零序分量，具体为：单相断线时，断线处的正、负、零序电流I·F1=E·FZ11+(Z00//Z22)I·F2=E·FZ00Z11Z22+Z11Z00+Z...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨涛，黄晓明，陆承宇，王松，方芳，宣佳卓，柯人观，汪冬辉，戚宣威，孙文文，
申请(专利权)人：国网浙江省电力公司电力科学研究院，国家电网公司，浙江省电力试验研究院技术服务中心，
类型：发明
国别省市：浙江;33