电气量保护高速永磁风力发电机、出线电缆的系统及方法技术方案

本发明专利技术公开了一种电气量保护高速永磁风力发电机、出线电缆的系统及方法，高速永磁式发电机的中性侧各相分支出线合并后经发电机中性点零序电流电流互感器与中性点相连接，高速永磁式发电机的输出端经变流器侧相电流互感器与全功率变流器的输入端相连接，全功率变流器的输出端与变流器网侧断路器相连接，发电机中性点侧相电流互感器安装于高速永磁式发电机中性点的各相分支出线上，动保护及零序接地保护装置与变流器侧相电流互感器、发电机中性点侧相电流互感器、发电机中性点零序电流电流互感器及变流器网侧断路器相连接，该系统及方法能够当发电机和发电机出线电缆发生电气故障时，判别故障类型、切除故障并紧急停机。判别故障类型、切除故障并紧急停机。判别故障类型、切除故障并紧急停机。

【技术实现步骤摘要】
电气量保护高速永磁风力发电机、出线电缆的系统及方法


[0001]本专利技术属于新能源风电机组继电保护
，涉及一种电气量保护高速永磁风力发电机、出线电缆的系统及方法。

技术介绍

[0002]目前，变速变桨距风力发电机组应用了变桨技术和变速恒频技术，风轮转速可根据风速的变化进行调节，以便最大限度地吸收风的能量，提高转换效率。永磁发电机系统是以永磁发电机和全功率变流器3为核心的风力发电系统，机组通过全功率变频器和变压器与高压电网相联，变频器将机组输出的电压、频率不断变化的交流电，变换成直流，再逆变成可并网的工频交流电。
[0003]风力发电技术不断发展，风力发电机容量和发电机出线电缆2输送容量、长度相应增加，在机组在发生电气故障时，短路容量也进一步增加，如果没有准确、灵敏、有效的切除故障设备，将带来严重的后果，尤其是远离集控中心的风力发电机组，如海风风力发电机组。GB/T19960.1《风力发电机组第一部分：通用技术条件》中，风力发电机组的发电机和发电机出线电缆的保护是基于机组的控制系统实现，主要有发电机过温度保护、电缆过缠绕保护、过电流保护、过电压保护、过功率保护、瞬时过功率保护。在发电机和发电机出线电缆发生电气故障时，过电流保护(变流器网侧、机侧)不能准确判别，发电机过温度(轴承、绕组)保护过电压保护、过功率保护、瞬时过功率保护也不能及时有效的判别。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供了一种电气量保护高速永磁风力发电机、出线电缆的系统及方法，该系统及方法能够当发电机和发电机出线电缆发生电气故障时，判别故障类型、切除故障并紧急停机。
[0005]为达到上述目的，本专利技术所述的电气量保护高速永磁风力发电机、出线电缆的系统包括高速永磁式发电机、全功率变流器、发电机中性点侧相电流互感器、发电机中性点零序电流电流互感器、变流器侧相电流互感器、机端电压互感器、差动保护及零序接地保护装置及变流器网侧断路器；
[0006]高速永磁式发电机的中性侧各相分支出线合并后经发电机中性点零序电流电流互感器与中性点相连接，高速永磁式发电机的输出端经变流器侧相电流互感器与全功率变流器的输入端相连接，全功率变流器的输出端与变流器网侧断路器相连接，发电机中性点侧相电流互感器安装于高速永磁式发电机中性点的各相分支出线上，动保护及零序接地保护装置与变流器侧相电流互感器、发电机中性点侧相电流互感器、发电机中性点零序电流电流互感器及变流器网侧断路器相连接。
[0007]高速永磁式发电机的输出端经发电机出线电缆及变流器侧相电流互感器与全功率变流器的输入端相连接。
[0008]发电机中性点侧相电流互感器与变流器侧相电流互感器之间在保护范围内出现
的电气故障为高速永磁式发电机三相短路故障、高速永磁式发电机两相短路故障、发电机出线电缆三相短路故障、发电机出线电缆两相短路故障中的一种或者多种的组合。
[0009]在发电机中性点零序电流电流互感器保护范围内的高速永磁式发电机及发电机出线电缆出现的电气故障为高速永磁式发电机两相短路接地故障、高速永磁式发电机单相接地故障、发电机出线电缆两相短路接地故障及发电机出线电缆单相接地故障一种或多种的组合。
[0010]差动保护及零序接地保护装置采集的开关量包含变桨装置零位信号及变流器运行信号。
[0011]差动保护及零序接地保护装置采集的模拟量参数包括发电机中性点侧相电流、变流器侧相电流、发电机中性点零序电流、发电机机端电压及发电机频率。
[0012]差动保护及零序接地保护装置的跳闸出口包括至安全链装置的出口、至变流器网侧断路器出口及至变流器出口。
[0013]一种电气量保护高速永磁风力发电机、出线电缆的方法包括以下步骤：
[0014]在高速永磁式发电机在运行期间，差动保护及零序接地保护装置根据变桨装置零位信号、变流器运行信号、发电机中性点侧相电流、变流器侧相电流、发电机中性点零序电流、发电机机端电压及发电机频率，判断是否出现高速永磁式发电机两相短路接地故障、高速永磁式发电机单相接地故障、发电机出线电缆两相短路接地故障、发电机出线电缆单相接地故障、高速永磁式发电机三相短路故障、高速永磁式发电机两相短路故障、发电机出线电缆三相短路故障及发电机出线电缆两相短路故障，当出现高速永磁式发电机两相短路接地故障、高速永磁式发电机单相接地故障、发电机出线电缆两相短路接地故障、发电机出线电缆单相接地故障、高速永磁式发电机三相短路故障、高速永磁式发电机两相短路故障、发电机出线电缆三相短路故障或发电机出线电缆两相短路故障时，则启动跳闸出口，触发安全链动作，跳开变流器网侧断路器。
[0015]本专利技术具有以下有益效果：
[0016]本专利技术所述的电气量保护高速永磁风力发电机、出线电缆的系统及方法在具体操作时，通过采集高速永磁风力发电机中性点相电流、变流器侧电流及中性点零序电流，以准确判断发电机三相短路故障、两相短路故障及接地故障，同时当出现故障时，则断开变流器网侧断路器，紧急停机，达到切除故障的目的，减少电气设备在故障过程中的损失。
附图说明
[0017]图1为现有技术中高速永磁风力发电机及出线电缆的示意图；
[0018]图2为本专利技术的结构示意图；
[0019]图3为本专利技术的差动保护(速断)的逻辑图；
[0020]图4为本专利技术的差动保护(比率差动)逻辑图；
[0021]图5为本专利技术的接地保护逻辑图。
[0022]其中，1为高速永磁式发电机、2为发电机出线电缆、3为全功率变流器、4为发电机中性点侧相电流互感器、5为发电机中性点零序电流电流互感器、6为变流器侧相电流互感器、7为机端电压互感器、8为差动保护及零序接地保护装置、9为变流器网侧断路器。
具体实施方式
[0023]为了使本
的人员更好地理解本专利技术方案，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分的实施例，不是全部的实施例，而并非要限制本专利技术公开的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要的混淆本专利技术公开的概念。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本专利技术保护的范围。
[0024]在附图中示出了根据本专利技术公开实施例的结构示意图。这些图并非是按比例绘制的，其中为了清楚表达的目的，放大了某些细节，并且可能省略了某些细节。图中所示出的各种区域、层的形状及它们之间的相对大小、位置关系仅是示例性的，实际中可能由于制造公差或技术限制而有所偏差，并且本领域技术人员根据实际所需可以另外设计具有不同形状、大小、相对位置的区域/层。
[0025]参考图1及图2，本专利技术所述的电气量保护高速永磁风力发电机、出线电缆的系统包括高速永磁式发电机1、发电机出线电缆2、全功率变流器3、发电机中性点侧相电流互感器4、发电机中性点零序电流电流互感器5、变流器侧相本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种电气量保护高速永磁风力发电机、出线电缆的系统，其特征在于，包括高速永磁式发电机(1)、全功率变流器(3)、发电机中性点侧相电流互感器(4)、发电机中性点零序电流电流互感器(5)、变流器侧相电流互感器(6)、机端电压互感器(7)、差动保护及零序接地保护装置(8)及变流器网侧断路器(9)；高速永磁式发电机(1)的中性侧各相分支出线合并后经发电机中性点零序电流电流互感器(5)与中性点相连接，高速永磁式发电机(1)的输出端经变流器侧相电流互感器(6)与全功率变流器(3)的输入端相连接，全功率变流器(3)的输出端与变流器网侧断路器(9)相连接，发电机中性点侧相电流互感器(4)安装于高速永磁式发电机(1)中性点的各相分支出线上，动保护及零序接地保护装置(8)与变流器侧相电流互感器(6)、发电机中性点侧相电流互感器(4)、发电机中性点零序电流电流互感器(5)及变流器网侧断路器(9)相连接。2.根据权利要求1所述的电气量保护高速永磁风力发电机、出线电缆的系统，其特征在于，高速永磁式发电机(1)的输出端经发电机出线电缆(2)及变流器侧相电流互感器(6)与全功率变流器(3)的输入端相连接。3.根据权利要求1所述的电气量保护高速永磁风力发电机、出线电缆的系统，其特征在于，发电机中性点侧相电流互感器(4)与变流器侧相电流互感器(6)之间在保护范围内出现的电气故障为高速永磁式发电机(1)三相短路故障、高速永磁式发电机(1)两相短路故障、发电机出线电缆(2)三相短路故障、发电机出线电缆(2)两相短路故障中的一种或者多种的组合。4.根据权利要求1所述的电气量保护高速永磁风力发电机、出线电缆的系统，其特征在于，在发电机中性点零序电流电流互感器(5)保护范围内的高速永磁式发电机(1)及发电机出线电缆(2)出现的电气故障为高速永磁式发电机(1)两相短路接地故障、高速永磁式发电机(1)单相接地故障、发电机出线电缆(2)两相短路接地故障及发电机出...

【专利技术属性】
技术研发人员：何信林，李毅，王团结，李春丽，雷阳，杨世强，王创博，张鹏，倪继文，张文斌，刘冲，
申请(专利权)人：西安热工研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：