CN100461572C - 浮动门槛和电流比率制动相结合的发电机匝间保护方法 - Google Patents

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Abstract

浮动门槛和电流比率制动相结合的发电机匝间保护的方法，高灵敏纵向零序电压匝间保护时：纵向零序电压装设在发电机出口专用TV开口三角上，用作发电机定子绕组的匝间短路的保护；将电流比率制动原理和浮动门槛技术引入到匝间纵向零序电压保护，其中发电机电流比率制动的新判据：1)外部三相故障时故障电流增加很大，而纵向零序电压增加较少，取电流增加量作制动量；2)外部不对称故障时电流增加，同时出现负序电流，而纵向零序电压稍有增加，取电流增加量及负序电流作制动量；浮动门槛技术：1)零序电压不平衡值的增大，采用浮动门槛躲过不平衡电压；2)当发电机专用电压互感器一次断线时，闭锁定子匝间纵向零序电压保护。

Description

浮动门槛和电流比率制动相结合的发电机匝间保护方法
一、技术领域
本发明涉及一种继电保护的方法，尤其是浮动门槛和电流比率制动相结合的发电机匝间保护的方法。
二、背景技术
继电保护装置是电网包括发电机等大型装置安全运行的重要部件，目前现有发电机匝间保护存在灵敏度低，误动率高的问题：
1.负序方向闭锁的纵向零序电压匝间保护
—负序方向元件在外部三相短路暂态过程中和频率偏离额定值时可能会误动；
—当采用负序功率方向作为动作元件时，灵敏度不高；
2.负序方向闭锁的二次谐波式匝间短路保护
—对于发电机组，外部不对称故障，也会产生二次谐波电流，需负序方向闭锁，因此也存在上述缺点；
3.三次谐波分量闭锁纵向零序电压匝间保护
—动模和实际机组故障未证实区外故障时纵向零序电压中三次谐波分量会增大。
三、发明内容
本发明的目的是：提供一种全新的发电机匝间保护方法，提高匝间保护的灵敏度，在区外对称、不对称故障及频率偏移等情况下都不会误动。
本发明浮动门槛和电流比率制动相结合的发电机匝间保护方法分别在高灵敏纵向零序电压匝间保护，高灵敏横差匝间保护两套保护中实现。
浮动门槛和电流比率制动相结合的发电机匝间保护的方法，高灵敏纵向零序电压匝间保护时：纵向零序电压装设在发电机出口专用TV开口三角上，用作发电机定子绕组的匝间短路的保护；将电流比率制动原理和浮动门槛技术引入到匝间纵向零序电压保护，其中发电机电流比率制动的新判据：
1)外部三相故障时故障电流增加，而纵向零序电压增加，取电流增加量作制动量；
2)外部不对称故障时电流增加，同时出现负序电流，而纵向零序电压稍有增加，取电流增加量及负序电流作制动量；
浮动门槛技术：
1)对不同负载、电压升高、失磁故障等工况下，零序电压不平衡值的增大，采用浮动门槛躲过不平衡电压；
2)当发电机专用电压互感器一次断线时，闭锁定子匝间纵向零序电压保护；
纵向零序电压匝间保护按躲过正常运行时不平衡基波电压整定；比传统保护定值大为减小；
本发明的动作方程如下：UO>(1+k0×(dI+I2)/Iezd)×UOzd
式中：Uozd：零序电压定值
dI：发电机电流增量
I2：发电机机端负序电流
Iezd：发电机额定电流
ko：制动系数，U0：发电机匝间纵向零序电压。
高灵敏度横差保护方法时：装设在发电机两个中性点连线上的横差保护，用作发电机定子绕组的匝间短路、分支开焊故障以及相间短路的主保护：将电流比率制动原理和浮动门槛技术引入横差保护，浮动门槛技术：
1)对不同负载、电压升高或失磁故障工况，横差电流不平衡值的增大，采用浮动门槛躲过不平衡电流；
2)当发电机横差电流互感器一次断线时，闭锁横差保护。
横差保护电流定值按躲过正常运行时不平衡电流整定，动作方程如下：
Ihc>(1+khc×dI/Iezd)×Ihczd
式中：
Ihczd：横差电流定值
dI：最大相电流增加值
Iezd：发电机额定电流  khc：制动系数，Ihc：横差电流。
四、附图说明
图1为本发明灵敏纵向零序匝间保护逻辑框图
图2为本发明灵敏横差匝间保护逻辑框图
五、具体实施方式
1.高灵敏纵向零序电压匝间保护
如图1所示，纵向零序电压装设在发电机出口专用TV开口三角上，用作发电机定子绕组的匝间短路的保护：本发明首次将电流比率制动原理和浮动门槛技术引入到匝间纵向零序电压保护，提高了区内故障的灵敏度，防止了区外故障的误动作。
发电机电流比率制动的新判据：
1)外部三相故障时故障电流增加很大，而纵向零序电压增加较少，取电流增加量作制动量，保护能可靠制动。
2)外部不对称故障时电流增加，同时出现负序电流，而纵向零序电压稍有增加，取电流增加量及负序电流作制动量，保护能可靠制动。
3)定子绕组轻微匝间故障时纵向零序电压增加较大，而电流几乎没有变化，有很高的动作灵敏度。
浮动门槛技术：
1)对其他工况下(不同负载、电压升高、失磁故障等)，零序电压不平衡值的增大，采用浮动门槛躲过不平衡电压。
2)频率跟踪与数字滤波器结合，频率偏移时，三次谐波滤过比仍大于100。
3)当发电机专用电压互感器一次断线时，闭锁定子匝间纵向零序电压保护。
由于采取了以上措施，纵向零序电压匝间保护只需按躲过正常运行时不平衡基波电压整定，比传统保护定值大为减小，灵敏度得到了很大提高，区内故障灵敏动作，区外故障可靠制动。
本发明的动作方程如上述对应者本发明的逻辑框图。
2.高灵敏横差保护
装设在发电机两个中性点连线上的横差保护，用作发电机定子绕组的匝间短路、分支开焊故障以及相间短路的主保护。本发明首次将电流比率制动原理和浮动门槛技术引入到横差保护，提高了区内故障的灵敏度，防止了区外故障的误动作。
相电流比率制动的功能：
(1)外部故障时故障相电流增加很大，而横差电流增加较少，因此能可靠制动。
(2)定子绕组轻微匝间故障时横差电流增加较大，而相电流变化不大，有很高的动作灵敏度。
(3)定子绕组相间故障时横差电流增加很大，而相电流增加也较大，仅以小比率相电流增量作制动，保证了横差保护可靠动作。
浮动门槛技术：
1)对其他工况下(不同负载、电压升高、失磁故障等)，横差电流不平衡值的增大，采用浮动门槛躲过不平衡电流。
2)频率跟踪与数字滤波器结合，频率偏移时，三次谐波滤过比仍大于100。
3)当发电机横差电流互感器一次断线时，闭锁横差保护。
由于采用了以上措施，横差保护电流定值只需按躲过正常运行时不平衡电流整定，比传统单元件横差保护定值大为减小，因而提高了发电机内部匝间短路时的灵敏度，防止了区外故障的误动。
本发明的动作方程如上述，对应本发明的逻辑框图。
结论：本发明首次将浮动门槛技术和电流比率制动原理引入到发电机匝间保护中，利用该原理和判据实现的微机发电机保护大为减少了传统保护的定值，因此提高了发电机匝间故障时保护的灵敏度，同时频率跟踪技术、浮动门槛的使用可以防止区外故障，频率偏移等异常工况下造成的误动。

Claims (2)

1.浮动门槛和电流比率制动相结合的发电机匝间保护的方法，其特征是纵向零序电压保护时：纵向零序电压装设在发电机出口专用电压互感器TV开口三角上，用作发电机定子绕组的匝间短路的保护：将电流比率制动原理和浮动门槛技术引入到匝间纵向零序电压保护，其中发电机电流比率制动的新判据：
外部三相故障时故障电流增加，而纵向零序电压亦增加，取电流增加量作制动量；
外部不对称故障时电流增加，同时出现负序电流，而纵向零序电压增加，取电流增加量及负序电流作制动量；
浮动门槛方法：
对不同负载、电压升高或失磁故障工况下，零序电压不平衡值的增大，采用浮动门槛躲过不平衡电压；
当发电机专用电压互感器一次断线时，闭锁定子匝间纵向零序电压保护；
纵向零序电压匝间保护按躲过正常运行时不平衡基波电压整定；
动作方程如下：UO>(1+k0×(dI+I2)/Iezd)×UOzd
式中：Uozd：零序电压定值
dI：发电机电流增量
I2：发电机机端负序电流
Iezd：发电机额定电流
ko：制动系数，U0：发电机匝间纵向零序电压。
2.浮动门槛和电流比率制动相结合的发电机匝间保护的方法，其特征是横差保护方法时：装设在发电机两个中性点连线上的横差保护，用作发电机定子绕组的匝间短路、分支开焊故障以及相间短路的主保护：将电流比率制动原理和浮动门槛方法引入横差保护，浮动门槛方法是：
对不同负载、电压升高或失磁故障工况，横差电流不平衡值的增大，采用浮动门槛躲过不平衡电流；
当发电机横差电流互感器一次断线时，闭锁横差保护；
横差保护电流定值按躲过正常运行时不平衡电流整定，动作方程如下：
Ihc>(1+khc×dI/Iezd)×Ihczd
式中：
Ihczd：横差电流定值
dI：最大相电流增加值
Iezd：发电机额定电流 khc：制动系数，Ihc：横差电流。
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