一种变速抽蓄机组转子绕组接地故障判别方法技术

本发明专利技术公开了一种变速抽蓄机组转子绕组接地故障判别方法，属于抽水蓄能机组继电保护领域。方法包括：S1、在转子绕组端口处，使用限流电阻构造一个中性点，并在中性点处外接注入电源；S2、测量注入电压和注入电流，并基于测量值实时计算转子绕组对地等效电容和接地故障电阻；若接地故障电阻小于第一预设阈值，则认为发生接地故障，并执行S3，否则，认为没有发生接地故障；S3、根据转子绕组对地等效电容和接地故障电阻，分别计算故障点至中性点的绕组电势相量和端口至故障点的绕组电势相量并利用和计算接地故障位置。该方法可靠性较强，故障电阻计算精度较高、定位结果误差较小，能够满足工程中变速抽蓄机组转子接地保护的需要。护的需要。护的需要。

【技术实现步骤摘要】
一种变速抽蓄机组转子绕组接地故障判别方法


[0001]本专利技术属于抽水蓄能机组继电保护
，更具体地，涉及一种变速抽蓄机组转子绕组接地故障判别方法。

技术介绍

[0002]转子接地故障是大型机组常见的一种故障类型，相关规程明确规定大容量机组必须装设转子接地保护。目前，现有转子接地保护根据原理主要分为注入式和非注入式两类。注入式保护以方波电压注入式应用最为广泛，非注入式保护以乒乓式转子接地保护应用最为广泛。但二者均是针对传统的单相直流励磁式的转子绕组，变速抽蓄机组的显著特点是转子绕组采用三相交流励磁结构，由单相结构变为三相结构、由直流励磁变为交流励磁。其结构特殊性导致现有的转子接地保护难以适用，需要采取针对性的改进措施。
[0003]变速抽蓄机组的转子绕组结构与传统的定子绕组结构相似，应参考定子接地故障保护。注入式定子接地保护是最常见的定子保护方法，不受故障位置的影响，能够覆盖100％的绕组范围。对于注入式定子接地保护，注入电源通常由中性点接地变压器副方接入或由机端电磁式电压互感器的开口三角绕组接入，两种方式均是二次侧注入量经电磁感应作用于一次侧。然而，这两种方式不能直接应用于变速抽蓄机组的转子绕组接地保护。主要原因是转子侧工作频率极低(介于
±
5Hz)，易使接地变压器或电磁式电压互感器饱和，存在较大传变误差，难以准确测量。此外，其转子绕组的中性点固定为不接地形式，不具备在中性点处增加注入电源的前提条件。因此，转子绕组的注入电源只能接在滑环引出外部，且受其自身电气量的超低频特征影响，注入电源只能由一次侧接入。
[0004]针对现有方法难以适用于变速抽蓄机组的问题，需要提出了一种转子绕组接地故障保护及定位新方法。

技术实现思路

[0005]针对现有技术的上述缺陷，本专利技术提供了一种变速抽蓄机组转子绕组接地故障判别方法，其目的在于灵敏、可靠和准确的实现变速抽蓄机组转子绕组接地故障判别。
[0006]为实现上述目的，本专利技术一方面提供了一种变速抽蓄机组转子绕组接地故障判别方法，包括：
[0007]S1.在转子绕组端口处，使用限流电阻构造一个中性点，并在所述中性点处外接注入电源；其中，所述限流电阻与转子绕组对地容抗数量级相同；
[0008]S2.测量注入电压和注入电流，并基于测量值实时计算转子绕组对地等效电容和接地故障电阻；若所述接地故障电阻小于第一预设阈值，则认为发生接地故障，并执行S3，否则，认为没有发生接地故障；
[0009]S3.根据转子绕组对地等效电容和接地故障电阻，分别计算故障点至中性点的绕组电势相量和端口至故障点的绕组电势相量并利用和计算接地故障位置，实现接地故障定位。
[0010]进一步地，所述S1中，注入电源采用方波电源和带通滤波器的组合结构。
[0011]进一步地，所述S2中，
[0012]转子绕组对地等效电容的计算公式为：
[0013][0014]其中，C
∑
为转子绕组对地等效电容，和为注入电压和注入电流在注入电源工作频率下的相量值，ω
s
为注入电源工作角频率，Im()表示取虚部；
[0015]转子接地故障电阻的计算公式为：
[0016][0017]其中，R
f
为转子接地故障电阻，R
z
为限流电阻，Re()表示取实部。
[0018]进一步地，所述S3中，
[0019]故障点至中性点的绕组电势相量的计算公式为：
[0020][0021]其中，ω为转子绕组工作角频率，和分别为转子绕组三相端口对地电压，为注入电流在转子绕组工作频率下的相量值；
[0022]端口至故障点的绕组电势相量的计算公式为：
[0023][0024]其中，为故障相对地电压。
[0025]进一步地，所述S3中接地故障位置的定位方法为：
[0026][0027]其中，α为故障位置百分比。
[0028]进一步地，所述S2中，若所述接地故障电阻小于第一预设阈值，则认为发生接地故障，在执行S3之前，还包括：
[0029]若所述接地故障电阻小于第二预设阈值，保护出口为延时跳闸；若所述接地故障电阻大于第二预设阈值且小于第一预设阈值，保护出口为发出报警信号，以实现接地故障保护；其中，所述第二预设阈值小于第一预设阈值。
[0030]另一方面，本专利技术还提供了一种变速抽蓄机组转子绕组接地故障判别系统，包括：计算机可读存储介质和处理器；
[0031]所述计算机可读存储介质用于存储可执行指令；
[0032]所述处理器用于读取所述计算机可读存储介质中存储的可执行指令，执行上述方法。
[0033]总体而言，通过本专利技术所构思的以上技术方案与现有技术相比，能够取得下列有益效果：
[0034]本专利技术首次提出利用人为构造中性点和注入式装置实现变速抽蓄机组转子绕组接地故障判别，解决了变速抽蓄机组不具备在中性点处安装注入式装置条件的工程难题。本文专利技术所提的转子绕组接地故障判别方法可靠性较强，故障电阻计算精度较高、定位结果误差较小，能够满足工程中变速抽蓄机组转子接地保护的需要。
附图说明
[0035]图1为本专利技术实施例提供的变速抽蓄机组转子绕组接地故障判别方法的实现流程图；
[0036]图2为本专利技术实施例中整体仿真模型的示意图；
[0037]图3为本专利技术实施例中机组正常运行时对地等效电容参数的计算结果；
[0038]图4为本专利技术实施例中A1分支中性点侧第7匝线圈末端发生过渡电阻为10Ω的接地故障时接地过渡电阻的计算结果。
具体实施方式
[0039]为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。此外，下面所描述的本专利技术各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
[0040]本专利技术提供一种变速抽蓄机组转子绕组接地故障判别方法，如图1所示，所提方法具体包括：
[0041]S1.在转子绕组端口处，使用限流电阻构造一个中性点，并在所述中性点处外接注入电源；其中，所述限流电阻与转子绕组对地容抗数量级相同。
[0042]本实施例中，在转子绕组端口处，三相分别经限流电阻人为构造一个中性点。需要说明的是，从限制限流电阻的功耗角度出发，其阻值越大越好。但限流电阻与等效总对地容抗串联，限流电阻还应起辅助辨识对地等效电容参数的作用，限流电阻阻值与等效总对地容抗保持相同数量级有利于提高对地电容参数的计算精度。故本专利技术中选择的限流电阻与转子绕组对地容抗数量级相同，优选地，将限流电阻阻值选定为30kΩ。同时，为便于工程实现，注入电源采用方波电源和带通滤波器的组合结构，优选地，方波电源峰值为25V，频率为20Hz。
[0043]S2.测量注入电压和注入电流，并基于测量值实时计算转子绕组对地等效电容和接地故障本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种变速抽蓄机组转子绕组接地故障判别方法，其特征在于，包括：S1.在转子绕组端口处，使用限流电阻构造一个中性点，并在所述中性点处外接注入电源；其中，所述限流电阻与转子绕组对地容抗数量级相同；S2.测量注入电压和注入电流，并基于测量值实时计算转子绕组对地等效电容和接地故障电阻；若所述接地故障电阻小于第一预设阈值，则认为发生接地故障，并执行S3，否则，认为没有发生接地故障；S3.根据转子绕组对地等效电容和接地故障电阻，分别计算故障点至中性点的绕组电势相量和端口至故障点的绕组电势相量并利用和计算接地故障位置，实现接地故障定位。2.根据权利要求1所述的一种变速抽蓄机组转子绕组接地故障判别方法，其特征在于，所述S1中，注入电源采用方波电源和带通滤波器的组合结构。3.根据权利要求1或2所述的一种变速抽蓄机组转子绕组接地故障判别方法，其特征在于，所述S2中，转子绕组对地等效电容的计算公式为：其中，C
∑
为转子绕组对地等效电容，和为注入电压和注入电流在注入电源工作频率下的相量值，ω
s
为注入电源工作角频率，Im()表示取虚部；转子接地故障电阻的计算公式为：其中，R
f
为转子接地故障电阻，R
z
为限流电阻，...

【专利技术属性】
技术研发人员：尹项根，乔健，王义凯，卢庆辉，谭力铭，朱凌进，
申请(专利权)人：华中科技大学，
类型：发明
国别省市：