基于下抛阻抗圆的变速抽蓄机组机侧对称失磁保护方法技术

本发明专利技术公开了一种基于下抛阻抗圆的变速抽蓄机组机侧对称失磁保护方法，属于发电机继电保护领域。该方法包括：实时获取变速抽水蓄能机组的机端测量电压及机端测量电流，计算得到机端测量阻抗；在变速抽蓄机组运行功率平面上构造对称失磁功率圆判据；进一步将对称失磁功率圆判据转化到阻抗平面上，得到下抛阻抗圆判据；如果机端测量阻抗进入下抛阻抗圆内并且在圆内停留时间大于t时，则启动机组紧急停机。本发明专利技术能够对变速抽蓄机组发生的三相绕组断线、机侧变流器脉冲全部丢失等机侧对称失磁故障进行快速检测判断，以及时令变速抽蓄机组停机检修。同时本方法可靠性高，可以有效保障电网及变速抽蓄机组的安全运行，具有重要的工程应用价值。应用价值。应用价值。

【技术实现步骤摘要】
基于下抛阻抗圆的变速抽蓄机组机侧对称失磁保护方法


[0001]本专利技术属于发电机继电保护领域，更具体地，涉及一种基于下抛阻抗圆的变速抽蓄机组机侧对称失磁保护方法。

技术介绍

[0002]失磁故障是发电机组频发的一种故障类型，特别是对于励磁系统环节复杂的大型机组，更加容易发生失磁故障。现行抽水蓄能电站中，定速抽蓄机组和变速抽蓄机组往往采用自并励励磁系统。但定速抽蓄机组采用直流励磁绕组结构、定转速控制策略，而变速抽蓄机组采用三相交流励磁绕组结构、可变转速控制策略。励磁绕组结构和控制策略的不同造成两种机组的励磁系统组成有很大区别，因此发生失磁故障的形式和特点也会发生变化。
[0003]目前针对直流励磁同步机(定速抽蓄机组机型)的失磁保护方案较为成熟，但针对交流励磁双馈电机(变速抽蓄机组机型)的失磁保护研究较少。由于变速抽蓄机组采用特殊的交流励磁结构，区别于传统直流励磁同步机部分失磁和全失磁故障形式的划分，对于变速抽蓄机组的失磁故障形式往往分为对称失磁和不对称失磁。而对称失磁故障根据故障位置又可以分为机侧和网侧失磁故障。不同故障形式引发的变速抽蓄机组失磁现象不同，因此在技术上只能根据不同的故障特点配置针对性的失磁保护。
[0004]当变速抽蓄机组出现三相绕组断线、励磁调节器故障或其他原因导致机侧变流器脉冲全部丢失等机侧对称失磁故障时，转子绕组将完全失去励磁电流。变速抽蓄机组发生失磁后不再受控，将从电力系统吸收大量无功功率，若系统本身无功储备就不充足，极易使系统由于大量无功功率缺额造成系统电压严重跌落，甚至导致系统电压崩溃。且失磁后变速抽蓄机组速度快速上升，很容易出现转速飞逸，对机组的安全造成重大威胁。因此本专利技术针对变速抽蓄机组机侧对称失磁故障保护的需要，提出了一种基于下抛阻抗圆的变速抽蓄机组机侧对称失磁保护方法。

技术实现思路

[0005]针对现有技术上的空白，本专利技术提供了一种基于下抛阻抗圆的变速抽蓄机组机侧对称失磁保护方法，其目的在于对变速抽蓄机组发生的三相绕组断线、机侧变流器脉冲全部丢失等机侧对称失磁故障进行快速检测，及时令变速抽蓄机组停机检修，以保障电网及变速抽蓄机组的安全运行。
[0006]为实现上述目的，按照本专利技术的一个方面提供了一种基于下抛阻抗圆的变速抽蓄机组机侧对称失磁保护方法，包括以下步骤：
[0007]S1.实时获取变速抽水蓄能机组的机端测量电压及机端测量电流计算得到机端测量阻抗Z；
[0008]S2.在变速抽蓄机组运行功率平面上构造对称失磁功率圆判据；
[0009]S3.将对称失磁功率圆判据转化到阻抗平面上，得到下抛阻抗圆判据；
[0010]S4.如果机端测量阻抗进入下抛阻抗圆内并且在圆内停留时间大于t时，则启动机
组紧急停机。
[0011]进一步地，所述步骤S2中，
[0012]所构造对称失磁功率圆判据为
[0013][0014]式中各参数均为标幺值，功率圆的圆心为额定电压下变速抽蓄机组机侧对称失磁故障时的进相运行功率点，为P为变速抽蓄机组发出的有功功率；Q为变速抽蓄机组发出的无功功率；U
N
为变速抽蓄机组额定电压；x
s
为变速抽蓄机组定子电抗，为主电抗和定子绕组漏抗之和；L为失磁功率圆的半径。
[0015]进一步地，所述步骤S2中，
[0016]所构造对称失磁功率圆的半径L按以下要求选取：
[0017]S201：半径L的选择需要考虑所构造的失磁功率圆范围不能涵盖变速抽水蓄能机组的正常运行状态，即半径要小于发电最小出力P
发电.min
(pu)和抽水最小出力P
抽水.min
(pu)限制。即
[0018]L＜P
发电.min
&L＜P
抽水.min
[0019]S202：由于变速抽蓄机组的失磁进相运行功率值与机端电压平方成正比，为保证失磁进相运行功率点可靠进入对称失磁功率圆内，设置半径为
[0020][0021]式中各参数均为标幺值，Q
N.sc
为变速抽蓄机组额定电压下的失磁进相运行功率大小，其值为U
min
为变速抽蓄机组发生机侧对称失磁极严重情况下的机端电压跌落值。
[0022]进一步地，所述步骤S3具体包括：
[0023]S301：将对称失磁功率圆判据转化到阻抗平面上，得到标幺值表示的下抛阻抗圆判据
[0024][0025]式中各参数均为标幺值，该下抛阻抗圆圆心为半径为动作区在下抛阻抗圆圆内。
[0026]S302：进行标幺值转化，得到有名值表示的下抛阻抗圆判据
[0027][0028]式中，R，X为有名值，L，x
s
为标幺值，Z
N
为阻抗基准值。
[0029]进一步地，所述步骤S4中，停留时间阈值t按照系统振荡时，阻抗轨迹在下抛阻抗
圆内停留的最大时间整定。
[0030]进一步地，所述步骤S1中，
[0031]计算机端测量阻抗Z的公式为：
[0032][0033]其中，为机端测量电压；为机端测量电流；R为测量阻抗Z在阻抗平面上的实轴坐标；X为测量阻抗Z在阻抗平面上的虚轴坐标。
[0034]本专利技术另一方面提供了一种基于下抛阻抗圆的变速抽蓄机组机侧对称失磁保护系统，包括：计算机可读存储介质和处理器；
[0035]所述计算机可读存储介质用于存储可执行指令；
[0036]所述处理器可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。
[0037]总体而言，通过本专利技术所构思的以上技术方案，能够取得以下有益效果：
[0038]本专利技术首次提出先利用功率平面构造保护判据，再通过功率平面和阻抗平面转化得到的下抛阻抗圆判据来有效检测变速抽蓄机组的机侧对称失磁故障，解决了传统阻抗圆判据在变速抽蓄机组中应用时存在误动和拒动的问题。本专利技术所提出的下抛阻抗圆判据可靠性强，对于变速抽蓄机组各种运行工况下的机侧对称失磁故障都能有效检测，能满足工程中对变速抽蓄机组失磁保护的要求，且本专利技术在现有保护方案上不需投入额外的装置，仅需改变程序算法，极大地节约了开发成本。
附图说明
[0039]图1为本专利技术实施例提供的基于下抛阻抗圆的变速抽蓄机组机侧对称失磁保护方法的流程示意图；
[0040]图2为本专利技术实施例提供的变速抽蓄机组模型示意图；
[0041]图3为本专利技术实施例提供的变速抽蓄机组运行功率平面图；
[0042]图4为本专利技术实施例提供的运行功率平面中所构造的对称失磁功率圆；
[0043]图5中的(a)、(b)分别为本专利技术实施例提供的变速抽蓄机组在亚同步运行工况下、超同步运行工况下机侧对称失磁时的机端阻抗测量轨迹；
具体实施方式
[0044]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，此本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于下抛阻抗圆的变速抽蓄机组机侧对称失磁保护方法，其特征在于，包括以下步骤：S1.实时获取变速抽水蓄能机组的机端测量电压及机端测量电流计算得到机端测量阻抗Z；S2.在变速抽蓄机组运行功率平面上构造对称失磁功率圆判据；S3.将对称失磁功率圆判据转化到阻抗平面上，得到下抛阻抗圆判据；S4.如果机端测量阻抗进入下抛阻抗圆内并且在圆内的停留时间大于t时，则启动机组紧急停机。2.如权利要求1所述的基于下抛阻抗圆的变速抽蓄机组机侧对称失磁保护方法，其特征在于，所述步骤S2中：所构造对称失磁功率圆判据为：式中各参数均为标幺值，功率圆的圆心为额定电压下变速抽蓄机组机侧对称失磁故障时的进相运行功率点，为P为变速抽蓄机组发出的有功功率；Q为变速抽蓄机组发出的无功功率；U
N
为变速抽蓄机组额定电压；x
s
为变速抽蓄机组定子电抗，为主电抗和定子绕组漏抗之和；L为失磁功率圆的半径。3.如权利要求1所述的基于下抛阻抗圆的变速抽蓄机组机侧对称失磁保护方法，其特征在于，所述步骤S2中，所构造对称失磁功率圆的半径L按以下要求选取：S201：半径L的选择需要考虑所构造的失磁功率圆范围不能涵盖变速抽水蓄能机组的正常运行状态，即半径要小于发电最小出力P
发电.min
和抽水最小出力P
抽水.min
限制，单位为pu；即L＜P
发电.min
&L＜P
抽水.min
S202：由于变速抽蓄机组的失磁进相运行功率值与机端电压平方成正比，为保证失磁...

【专利技术属性】
技术研发人员：尹项根，卢庆辉，乔健，王义凯，刘之畅，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：