使用转差频率计算的电气系统保护策略技术方案

一种电气系统，包括多个同步电机以及电子控制单元，该电子控制单元被构造为使诸如将电机耦合在一起的继电器的断路机构可控制地跳闸。控制单元执行控制逻辑以响应于由功率摆动引起的同步电机之间的转差频率来选择跳闸选项。

Protection strategy of electrical system using slip frequency calculation

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】使用转差频率计算的电气系统保护策略
技术介绍
本申请总体上涉及电气系统的保护，并且更具体地涉及以响应于在功率摆动期间的电磁机之间的转差频率的方式而使断路机构可控制地跳闸。诸如发电机和电动机的同步电机以及采用多个耦合在一起的同步电机的相关系统是众所周知的并且被广泛使用。虽然在耦合在一起的机器中通常允许一些对于转子角度的微小差异和波动，但是向公共电网或网络馈电或者从公共电网或网络接收电力的多个电磁机通常旨在以完全同步状态的相对小的容差内进行操作。电气系统的变化，诸如故障、由于线路跳闸导致的网络变化、以及大负载或发电厂的断开连接或连接，通常要求在线同步机调整并稳定到新的稳定状态。在一些情况下，功率摆动足够大以使得同步电机中的一个或多个可能失步并失去同步。这种系统通常配备有继电器等，其被构造为将电气系统的某些机器或部分与该电气系统的某些其它机器或部分解耦合。然后，电气系统的分离部分最终可以稳定到稳定状态而不是导致可能的整个系统的崩溃，或者可以以受控方式关闭子部分以进行维修。与已经被观察到有时实际上促使系统崩溃的、依赖于断路器等的不受控制的跳闸相反，已经提出了用于至少暂时地闭锁跳闸功能的各种不同控制策略，并且这些控制策略被广泛使用。这些已知的策略相对于某些应用存在各种缺点。披露内容为了清楚、简明和准确地描述本专利技术的示例性实施例及其制作和使用的方式和过程，并且为了实现本专利技术的示例性实施例的实践、制作和使用，现在将参考包括图中所示的那些实施例的某些示例性实施例，并且将使用特定语言来描述这些示例性实施例。然而应当理解，由此不会产生对本专利技术范围的限制，并且本专利技术包括并保护本领域技术人员将想到的对该示例性实施例的这种改变、修改和进一步应用。
技术实现思路
一个实施例是独特的方法，该方法用于响应于耦合在一起的电机之间的转差频率而可控制地并自适应地执行电气系统中的跳闸功能。附图说明图1是根据一个实施例的电气系统的示意图；图2是根据一个实施例的控制特性的图；图3是图示根据一个实施例的示例控制逻辑的流程图；以及图4是将根据本公开的自适应跳闸策略的特征与已知策略进行比较的概念图示。具体实施方式虽然已经在附图和前面的描述中详细说明并描述了本专利技术，但是它们同样被认为是说明性的而不是限制性的，应当理解，仅已经示出和描述了某些示例性实施例并且所有的变化和修改都落在期望被保护的本专利技术的精神内。应该理解的是，虽然在上面的描述中使用诸如优选、优选地、优选的或更优选等词语表示如此描述的特征可能是更期望的，但是该特征可能不是必需的，并且可以设想落在由后面权利要求所限定的本专利技术的范围以内的缺少该特征的实施例。在阅读权利要求时，意图是当使用诸如“一”、“一个”、“至少一个”或“至少一个部分”等词语时，并不旨在将权利要求限制为仅一个项目，除非在权利要求中特别说明相反。当使用语言“至少一部分”和/或“一部分”时，该项目可以包括一部分和/或整个项目，除非特别说明相反。参照图1，示意性地示出了本质上为两机系统的电气系统10，该电气系统10具有与第二发电机14电耦合的第一发电机12，其中发电机12和14馈送第一母线16和第二母线18。诸如继电器20的断路机构被耦合在发电机12与14之间，并且可以被定位在母线16与18之间。机构20可以是其操作方面通常是众所周知的常规的保护继电器，并且包括计算机以便能够针对从以下描述中将显而易见的目的而编程。在所示实施例中，电气系统10可以被理解为包括多个不同的子部分或子系统，该子部分或子系统包括第一子系统22、第二电气子系统26和第三子系统24，第一子系统22包括发电机12并且具有阻抗分量Zs，第二电气子系统26包括发电机14并且具有阻抗分量ZR，并且在第三子系统24中设置有继电器20并且第三子系统24具有阻抗成分ZL。电气系统10可以包括被构造用于同步操作的大于二的任何数目的同步电机，而不是两机系统。例如，系统10可以为发电厂或工业设施、或者为发电厂或工业设施的一部分。尽管未具体示出，但是发电机12和14中的每个发电机将被理解为包括转子和定子。在操作期间，通常期望发电机12和14的转子以相同的速度同步旋转，并且使得两个发电机之间的相位角保持小于90°。如上所述，在各种情况下，发电机12和14的转子角中的一者或两者可以通过由负载变化、故障和其它计划的或计划外的干扰引起的制动力或加速力而被扰动。在一些情况下，在发电机12和14变为异步的情况下，它们最终可以恢复到稳定状态或其它稳定的操作状况。在其它情况下，发电机12和14、或任何其它作为系统10的一部分的同步电机不能恢复。如从以下描述中将进一步显而易见的，本公开提供用于使断路机构20跳闸、以及使机构20延迟或以其它方式使机构20可控制地跳闸的独特策略，以便在不需要解耦合发电机12和14的情况下为系统10提供恢复的机会，并且还提供为确保操作以尽可能平滑和可预测的方式继续的、对于继电器20跳闸或不跳闸的方式和定时进行优化的独特策略。为此，系统10还包括控制系统29，控制系统29具有电子控制单元30以及与电子控制单元30耦合的多个感测机构，电子控制单元30包括计算机和存储程序指令的计算机可读存储器。在实际实施策略中，感测机构32可以是电压传感器并且感测机构34可以是电流传感器，每个感测机构都被构造成监测电压或电流主题属性的幅度并且向电子控制单元34提供指示该幅度的数据。因此，控制系统29被构造成监视系统10的各种电气参数的状态，其包括耦合母线16和18以及因此耦合机器12和14的电路25中的电压和电流。如本文进一步讨论的，这使得电子控制单元30能够计算阻抗或阻抗估计，该阻抗或阻抗估计可以被用于确定或估计如本文进一步讨论的阻抗轨迹，以用于确定机构20将被操作或不被操作的方式以使发电机12和14彼此电解耦合。现在还参照图2，示出了根据本公开的用于控制和操作系统10的各种控制特性的图40。纵坐标表示电抗“X”，而横坐标表示电阻“R”。角度Φ是线路或系统阻抗角，Z1是阻抗轨迹，以及Θ是Z1的相位角。还可以看出，图40包括监督mho圆(supervisorymhocircule)和左右双遮挡(doubleblinders)组，每组双遮挡包括外遮挡Ob和内遮挡Ib。OBr表示外遮挡电阻设置或值，IBr表示内遮挡电阻设置。R1i和X1i是在所识别的内遮挡处测量的正序电阻和电抗，而R1o和X1o是在外遮挡处测量的正序电阻和电抗。δo是外遮挡在两个内部机器电压之间的交叉点处的角度。从图2中，δo为分别由在M和N侧上的两个机器看去的阻抗Zm与Zn之间的角度，而δi是在内遮挡IB的阻抗轨迹交叉点处的类似定义的角度。本文中提及的由阻抗轨迹限定的角度或阻抗轨迹的角度通常是指以与前述描述一致的方式确定的角度，尽管可以设想在一些情况下可能利用由阻抗轨迹相对于控制特性形成、而不是相对于双遮挡形成的一个或多个角度。图40可以并且可能将包括附加的控制特性和区域，该附加的控制特性和区域如果由阻抗轨迹Z1进入，则将被解释为要求各种控制动作、诸如继电器跳闸或失步闭锁。本领域技术人员将熟悉同心圆、偏移圆、多边形以及通常在监督mho圆内部的可能的其它特征，其可以指示发电机中的故障、变压器中的故障或其它证明在电气系统中独立于其它控本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种保护电气系统的方法，包括：接收指示在功率摆动期间由所述电气系统中的阻抗所定义的阻抗轨迹的角度的数据；响应于所述数据，计算指示由所述功率摆动引起的、在所述电气系统中的第一电磁机与第二电磁机之间的转差的频率的值；响应于所计算的值，断言跳闸模式；以及根据所断言的跳闸模式向所述电气系统中的断路机构输出跳闸命令，以便将所述第一电磁机和所述第二电磁机解耦合。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.11.09 US 62/252,6121.一种保护电气系统的方法，包括：接收指示在功率摆动期间由所述电气系统中的阻抗所定义的阻抗轨迹的角度的数据；响应于所述数据，计算指示由所述功率摆动引起的、在所述电气系统中的第一电磁机与第二电磁机之间的转差的频率的值；响应于所计算的值，断言跳闸模式；以及根据所断言的跳闸模式向所述电气系统中的断路机构输出跳闸命令，以便将所述第一电磁机和所述第二电磁机解耦合。2.根据权利要求1所述的方法，还包括接收指示所述阻抗轨迹的第二角度的数据，并且其中所述计算包括响应于指示所述第二角度的所述数据计算所述值。3.根据权利要求2所述的方法，其中所述第一角度和所述第二角度分别由所述阻抗轨迹在外遮挡的交叉点和内遮挡的交叉点定义。4.根据权利要求3所述的方法，其中所述计算包括经由以下等式计算所述频率：其中Toi为所述阻抗轨迹从所述外遮挡到所述内遮挡的行进时间。5.根据权利要求1所述的方法，其中所述第一电磁机和所述第二电磁机包括第一发电机和第二发电机，并且所述转差频率由所述第一发电机和所述第二发电机中的转子之间的转动频率的差来确定。6.根据权利要求1所述的方法，其中跳闸模式的所述断言包括断言进入时跳闸模式和离开时跳闸模式中的一个跳闸模式，并且所述输出还包括在断言所述进入时跳闸模式的情况下在更早的时间输出所述跳闸命令，以及在断言所述离开时跳闸模式的情况下在更晚的时间输出所述跳闸命令。7.根据权利要求6所述的方法，还包括：将所计算的频率的值与对应于允许的电压下垂时间的所存储的转差频率的值进行比较，以及在所存储的转差频率小于所存储的转差频率下垂时间的情况下断言所述进入时跳闸功能。8.一种电气系统保护机构，包括：断路机构，能够被定位在将第一电磁机与第二电磁机相耦合的电路内；感测机构，被构造为监测指示阻抗的所述电气系统的参数；电子控制单元，与所述感测机构耦合并且与所述断路机构进行控制通信，并且所述电子控制单元被构造为：确定在功率摆动期间由所述阻抗定义的阻抗轨迹的角度；以及响应于所确定的角度，计算指示由所述功率摆动引起的、在所述第一电磁机与所述第二电磁机之间的转差的频率的值；以及所述电子控制单元还被构造为：响应于所计算的值，断言跳闸模式；以及根据所断言的跳闸模式向所述断路机构输出跳闸命令，以便将所述第一电磁机...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨立峰，
申请(专利权)人：ABB瑞士股份有限公司，
类型：发明
国别省市：瑞士,CH