基于三次谐波电压变化量差动原理的定子接地保护方法技术

技术编号:15031970 阅读:9 留言:0更新日期:2017-04-05 08:40
本发明专利技术公开了一种基于三次谐波电压变化量差动原理的定子接地保护方法,该保护利用中性点三次谐波电压变化量与经实时调整系数校正过的机端三次谐波电压变化量来合成差动电压及制动电压,并进行差动判别,能有效区分定子接地故障与发电机三次谐波电压的正常波动。辅助判据根据高压侧三次谐波电压变化量来设置浮动的制动门坎值,避免了因主变高压侧三次谐波电压变化而导致的误动。本发明专利技术提高了大型机组三次谐波电压定子单相接地保护的灵敏度,减小了保护受机组运行变化的影响。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种基于三次谐波电压变化量差动原理的定子接地保护方法,属于发电机定子单相接地保护

技术介绍
大型发电机的定子接地故障电流较大,对定子铁芯烧损较严重,易引发相间短路或匝间短路,严重威胁机组的运行安全。常用的定子接地保护主要有注入式定子接地保护与双频定子接地保护。注入式定子接地保护在大型机组已有较多应用,其优点明显,可直接测量接地电阻,理论上灵敏度一致且停机不受影响。但该保护需要一套额外的注入电源,成本较高,且保护装置投运时厂方人员现场校正流程复杂,接地变二次侧电流互感器的工作特性在发电机工况变化时仍需改善。这些不利因素限制了注入式定子接地保护的全面推广。双频定子接地保护由基波零序电压保护与三次谐波电压保护组成。基波零序电压保护简单可靠,但在中性点附近存在死区。三次谐波电压保护的类型较多,均能反应中性点附近的接地故障,但在定子绕组的中部灵敏度较低甚至存在死区。实际使用时将基波零序电压原理与三次谐波电压原理相结合实现100%定子接地保护。由于双频定子接地保护原理简单,成本低,保护性能可靠,双重化的发电机保护至少有一套会选用双频定子接地保护。对于大型机组,基波零序电压保护的灵敏度易受机组对地电容影响,若机组定子对地电容较大,基波零序电压保护的低灵敏度区域将从中性点附近向绕组中部扩大,现有三次谐波电压保护与基波零序电压保护相配合会遇到灵敏度不够的问题。因此,在微机保护性能不断提高的背景下,三次谐波电压原理的定子接地保护仍在不断发展,提出更高灵敏度的定子接地保护方案很有必要。
技术实现思路
目的:为了解决基波零序电压保护与传统三次谐波电压保护相配合应用于大型机组时灵敏度不足的问题,本专利技术提出一种基于三次谐波电压变化量差动原理的定子接地保护方法,具有较高的灵敏度和可靠性。技术方案:本专利技术利用发电机中性点的三次谐波电压变化量与经实时调整系数校正过的机端三次谐波电压变化量来合成差动电压U3d及制动电压U3r,并使用判据U3d>U3r进行差动判别,如果满足,保护动作;为防止高压侧三次谐波电压的干扰,增加辅助判据,根据高压侧三次谐波电压变化量来设置浮动的制动门坎值Udt,当高压侧三次谐波电压变化时能实时调整制动门坎,如果U3d>Udt,则与判据U3d>U3r的判别结果与门出口;中性点、机端及高压侧三次谐波电压变化量计算中的记忆时间Δt至少需要4个基波周期;判据U3d>U3r与U3d>Udt至少持续满足2个基波周期,保护才能动作。利用发电机中性点的三次谐波电压变化量与经实时调整系数校正过的机端三次谐波电压变化量来合成差动电压U3d及制动电压U3r,并使用判据U3d>U3r进行差动判别,步骤如下:步骤一:对发电机中性点零序电压、机端零序电压进行采样得到瞬时值Un、Us;步骤二:利用傅氏算法对瞬时值Un、Us进行计算,得到当前的中性点三次谐波电压向量当前的机端三次谐波电压向量前Δt时刻的中性点三次谐波电压向量前Δt时刻的机端三次谐波电压向量步骤三:计算中性点三次谐波电压变化量机端三次谐波电压变化量步骤四:计算实时调整系数然后计算差动电压制动电压其中Kset是制动系数,取0.6~0.9;步骤五:判断U3d、U3r的关系是否满足U3d>U3r,如果满足,保护动作。为防止高压侧三次谐波电压的干扰,增加辅助判据,根据高压侧三次谐波电压变化量来设置浮动的制动门坎值Udt,当高压侧三次谐波电压变化时能实时调整制动门坎,如果U3d>Udt,同时满足U3d>U3r,保护动作;步骤如下:5a:对主变高压侧零序电压进行采样得到瞬时值Eh;5b:通过傅氏算法对瞬时值Eh进行计算,得到当前的高压侧三次谐波电压向量为前Δt时刻的主变高压侧三次谐波电压向量为5c:计算高压侧三次谐波电压变化量5d:计算发电机三次谐波电压幅值然后计算制动门坎电压γ为主变高低压侧三次谐波电压耦合系数,在此作为定值输入,计算公式为其中ω3为三次谐波角频率,值为942.5rad/s,CM为主变高低压侧每相耦合电容,Cf为发电机三相对地总电容,Ct为发电机机端外部设备对地总电容,Z3n为发电机中性点三次谐波等效接地阻抗,接地变接地时Z3n为中性点接地变等效一次电阻,消弧线圈接地时Z3n为中性点消弧线圈三次谐波感抗,不接地时1/Z3n为零。作为优选方案,中性点、机端、高压侧三次谐波电压变化量计算中的记忆时间Δt至少需要4个基波周期。作为优选方案,差动电压U3d、制动电压U3r及制动门坎Udt的关系U3d>U3r与U3d>Udt必须连续满足至少2个基波周期,保护才能动作。有益效果:本专利技术提供的基于三次谐波电压变化量差动原理的定子接地保护方法,利用发电机中性点的三次谐波电压变化量与经实时调整系数校正过的机端三次谐波电压变化量来合成差动电压与制动电压,并进行差动判别,能有效区分定子接地故障与发电机三次谐波电压正常变化,提高了定子接地保护的稳定性。常规保护方案未检测主变高压侧的三次谐波电压,无法将高压侧与发电机的三次谐波电压分开考虑,为防止误动采用较为可靠且固定的制动系数,灵敏度无法提高。本专利技术中的辅助判据考虑了高压侧三次谐波电压的干扰,在高压侧三次谐波电压不变时具有很高的灵敏度,当高压侧三次谐波电压变化时能实时调整制动门坎值,尽可能保证灵敏度又防止误动作。附图说明图1TV安装位置图;图2发电机正常运行时三次谐波等效电路;图3发电机定子接地三次谐波等效电路;图4运行工况正常变化时三次谐波电压向量;图5定子接地时三次谐波电压向量;图6本专利技术的处理过程示意图。具体实施方式下面结合附图对本专利技术作更进一步的说明。图1是本专利技术的TV安装位置图。图中G表示发电机,T表示主变,TV1是机端电压互感器,TV2表示发电机中性点电压互感器(或接地变压器或消弧线圈),TV3是主变高压侧电压互感器。图2是发电机正常运行时的三次谐波电压等效电路(发电机定子绕组漏抗与电阻远小于定子绕组对地容抗,忽略定子绕组漏抗与电阻)。其中Cf是定子绕组3相对地总电容,Ct为机端设备对地总电容,CM为主变高低压侧每相耦合电容,Z3n为中性点接地变或消弧线圈在三次谐波下的等效阻抗,是发电机三次谐波电压,为机端三次谐波电压,为中性点三次谐波电压,为主变高压侧饱和引起的三次谐波电压。图3是定子单相接地三次谐波等效电路(忽略高压侧三次谐波电压,由于CM远小于Cf,且无法预测高压侧三次谐本文档来自技高网
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基于三次谐波电压变化量差动原理的定子接地保护方法

【技术保护点】
一种基于三次谐波电压变化量差动原理的定子接地保护方法,包括,其特征在于:包括步骤如下:步骤一:对发电机中性点零序电压、机端零序电压进行采样得到瞬时值Un、Us;步骤二:利用傅氏算法对瞬时值Un、Us进行计算,得到当前的中性点三次谐波电压向量当前的机端三次谐波电压向量前Δt时刻的中性点三次谐波电压向量前Δt时刻的机端三次谐波电压向量步骤三:计算中性点三次谐波电压变化量机端三次谐波电压变化量步骤四:计算实时调整系数然后计算差动电压制动电压其中Kset是制动系数,取0.6~0.9;步骤五:判断U3d、U3r的关系是否满足U3d>U3r,如果满足,保护动作。

【技术特征摘要】
1.一种基于三次谐波电压变化量差动原理的定子接地保护方法,包括,其特征在于:包
括步骤如下:
步骤一:对发电机中性点零序电压、机端零序电压进行采样得到瞬时值Un、Us;
步骤二:利用傅氏算法对瞬时值Un、Us进行计算,得到当前的中性点三次谐波电压向量
当前的机端三次谐波电压向量前Δt时刻的中性点三次谐波电压向量
前Δt时刻的机端三次谐波电压向量步骤三:计算中性点三次谐波电压变化量机端三次谐波电压
变化量步骤四:计算实时调整系数然后计算差动电压制动电压其中Kset是制动系数,取0.6~0.9;
步骤五:判断U3d、U3r的关系是否满足U3d>U3r,如果满足,保护动作。
2.根据权利要求1所述的基于三次谐波电压变化量差动原理的定子接地保护方法,其
特征在于:为防止高压侧三次谐波电压的干扰,增加辅助判据,根据高压侧三次谐波电压变
化量来设置浮动的制动门坎值Udt,当高压侧三次谐波电压变化时能实时调整制动门坎,如
果U3d>Udt,同时满足U3d>U3r,保护动作;具体步骤如下:
5a:对主变高压侧零序电压进行采样得到瞬时值Eh;
5b:通过傅氏算法对瞬时值Eh进行计算,得到当前的高压侧三次谐波电压向量为
前Δt时刻的主变高压侧三次谐波电压向量为5c:...

【专利技术属性】
技术研发人员:桑建斌包明磊李玉平李明徐业荣
申请(专利权)人:南京国电南自电网自动化有限公司
类型:发明
国别省市:江苏;32

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