CN103210578B - 用于保护同步机来避免由磁极滑动引起的损坏的方法 - Google Patents
用于保护同步机来避免由磁极滑动引起的损坏的方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明的主题包括用于保护同步机来避免由磁极滑动引起的损坏的方法,该方法在发电单元或驱动单元(1)中的同步机操作期间能适用。在该方法中,测量的同步机的电流和电压信号以及假设的恒定参数是用于确定干扰发生的二进制逻辑指示符的基础,对于其干扰发生标准证明是有效的,该干扰发生标准在被满足时意指可以发生磁极滑动,然后确定磁极滑动的二进制逻辑指示符,对于其磁极滑动发生标准证明对于发电机模式或驱动模式是有效的,该标准在被满足时,在发生磁极滑动情况下转子操作的时间被累计,确定关于跳闸动作的决定的二进制逻辑指示符,对于其超出在滑动情况下转子操作所允许的阈值的标准证明是有效的,该标准在被满足时,自动激活保护同步机来避免滑动的措施。
Description
技术领域
本发明的主题是用于保护同步机来避免由磁极滑动引起的损坏的方法,该方法在电力网中的发电单元中或驱动单元中的同步机操作期间能适用。发明性方法使用由同步机中的过载和励磁损耗所产生的磁极滑动以及由故障和电压崩溃引起的磁极滑动的检测。发明性方法在同步马达和同步发电机中都能适用。
背景技术
作为发电或驱动单元的一部分而操作的同步机中的转子磁极的滑动可以由于延迟消除电力网中的故障或由于同步机的不正确励磁而发生。由于连续磁极滑动的缘故,同步机可能失去与电力网的同步。在同步机的发电机模式操作情况下的磁极滑动期间,可能发生转子扭矩的摆动以及输送给电力网的有功功率的波动。如果磁极滑动由励磁损耗产生,机械和电效应可以忽略,但如果在全励磁的情况下出现该现象,则它的效应可能对于发电机本身以及对于电力网是有害的。此外,磁极滑动期间有功功率变化明显伴随着同步发电机的输出端上的电压波动。
用于测量负载角(也称为功率角)的方法和用于基于负载角的值检测同步发电机中的磁极滑动的方法从专利申请WO2008/102105中获悉。该方法通过测量在包含励磁器的单元和具有永磁体(其激励该励磁器)的机器中工作的同步发电机的负载角的值而实现,并且它提供有用于测量在具有永磁体的机器的定子中感应的电压的设备以及测量在同步发电机的定子中感应的电压的设备,以及用于比较测量的电压波形的设备。在呈现的单元中,凭借比较器来测量负载角并且测量在于将发电机定子的电压波形的相移与具有永磁体的机器的转子的电压波形比较。为了进行比较,这两个电压都从正弦波形转变为矩形信号的形式,并且然后测量它们之间的相移。接着,使用相移的值来计算负载角,并且在这之后将负载角与对同步发电机确定的参考值比较,并且计算负载角随时间的变化。如果负载角的值超出参考值,这将直接指示可能在同步发电机中检测到磁极滑动。如果检测到磁极滑动,适当的报警信号将发送到控制发电机的设备以采取进一步措施,所述措施在于断开发电机断路器并且立即关闭发电机。负载角的值随时间的变化用作发生磁极滑动的指示。如果检测到负载角的值突然变化(其大于预定阈值),适当的报警信号将发送到控制发电机操作的设备并且将采取导致关闭发电机的进一步的动作。磁极滑动现象检测的准确度直接取决于独立地对不同类型的同步发电机确定的参考值。负载角测量的准确度取决于用于测量在具有永磁体的机器的定子中感应的电压以及在同步发电机的定子中感应的电压的仪器的准确度,或取决于比较测量的电压波形的设备的准确度。在呈现的方法中,同步发电机中滑动现象的检测取决于用于激励发电机的励磁器的类型,并且在同步发电机(其包含励磁装备而不是在描述的方法中所呈现的装备)的情况下,无法实现它。如果没有来自具有永磁体的机器的定子的电压信号(其激励励磁器),无法进行这样的信号与发电机定子的电压波形的信号之间的比较。
在两个出版物中,第一个是由RedfernM.A.,ChecksfieldM.J.撰写的“Anewpoleslippingprotectionalgorithmfordispersedstorageandgenerationusingtheequalareacriterion”(IEEETransactioninIndustrialApplication,87年9月,卷IA-23,第5期,页777-785),并且第二个由RedfernM.A.,ChecksfieldM.J.,H.T.Yip撰写的“FieldTrialstoDemonstratethePerformanceofanewPoleSlippingProtection”(“DevelopmentsinPowerSystemProtection”,1997年3月25-27日,会议出版,第434期,页44-47),呈现用于保护同步机来避免由转子磁极滑动引起的损坏的方法。
在这些出版物中,呈现与公用事业供应***并行操作的同步发电机磁极滑动的基于电力的方法。为了检测过临界稳定点操作,该方法使用三相无功功率Q、三相有功功率P以及有功功率的变化率dP/dt。无功功率Q用于告知发电机是否以大于90°的负载角操作。从正交轴同步电抗Xq计算无功功率Q跳闸水平Qtrip,并且其被输入作为外部设置。根据发电机操作点自动调整有功功率跳闸水平Pt。还根据发电机操作点连续调整功率跳闸设置的变化率。引入1.5个电力***循环时间约束来确保方法在短路故障期间仍然稳定。大部分的故障将不满足跳闸标准中的全部,但少数仅持续小于一个电力循环地使标准得到满足。方法使用发电机参数:正交轴同步电抗Xq、直轴瞬态电抗Xd连同发电机额定值Sgen,以及发电机操作点来得出跳闸水平。通过根据电流操作点而动态调整跳闸设置,该方法可以使用灵敏的跳闸水平来快速检测由于稳态或动态不稳定性而发生的磁极滑动。在瞬态干扰期间,自动使用较大的跳闸水平,从而确保在稳定的功率摇摆期间没有误跳闸。
相似的方法在M.A.,ChecksfieldM.J.的出版物“Astudyintoanewsolutionfortheproblemsexperiencedwithpoleslippingprotection”(IEEETransactiononPowerDelivery,98年4月,卷10,第2期,页394-404)中呈现。这两个之前呈现的出版物的仅有差异在于计算Qtrip的等式的方法不同,其中Qtrip是无功功率Q的阈值水平。
发明内容
一种用于保护同步机(其是发电或驱动单元的一部分)来避免由转子磁极滑动引起的损坏的方法的本质是测量的同步机的电流和电压信号以及假设的永久参数是用于确定在特定的采样频率fs发生干扰的二进制逻辑指示符Trig_start(其取决于有功功率波形)的基础,对于其干扰发生标准证明是有效的,该干扰发生标准在被满足时意指可以发生磁极滑动。然后,确定磁极滑动的二进制逻辑指示符PS_det,对于其磁极滑动发生标准证明对于发电机模式或驱动模式是有效的,该标准在被满足时,在发生磁极滑动情况下转子操作的时间被累计。确定关于激活PS_trip的决定的二进制逻辑指示符,对于其超出在滑动情况下转子操作所允许的阈值的标准证明是有效的,该标准在被满足时,自动激活保护同步机来避免滑动的措施。如果,在执行干扰发生检测过程期间,在限定的时间内未满足干扰发生标准,实行突然干扰检测的过程和/或应计干扰检测的过程。实行这两个过程直到对于发电机模式或对于马达模式满足磁极滑动发生标准,在这之后继续如先前的进一步动作。检测突然干扰的过程通过证实突然干扰发生标准的真实性而执行,其在满足下面的逻辑关系时被满足:
其中:
-是在瞬时tk的有功功率的绝对值,
-是对平均有功功率计算的下包络的绝对值,
-是对平均有功功率计算的上包络的绝对值,
tk1-是检测突然干扰的时刻。
检测应计干扰的过程通过证实应计干扰发生标准的真实性而执行,其在满足下面的逻辑关系时被满足:
其中:
-是在瞬时tk的有功功率的绝对值,
-是在从瞬时tk等于N3个样本的值的距离处的瞬时的平均有功功率的绝对值,该值由用户确定,
N4-是有功功率的边缘的最大陡度,由用户确定,
tk2-是检测应计干扰的时刻。
优选地,在干扰发生的二进制逻辑指示符Trig_start呈现等于1(其意指真)的逻辑值时满足干扰发生标准。
优选地,在分别满足下面的逻辑关系时满足对于发电机模式或对于马达模式的磁极滑动发生标准:
●对于发电机操作模式:
●对于马达操作模式:
其中:
-是在瞬时tk的有功功率的值,
-是在发生干扰之前的平均有功功率的值,
-是在瞬时tk的无功功率的值,
-是在瞬时tk的可允许无功功率的阈值。
优选地,在检测的磁极滑动期间累计的操作时间超出由用户确定的阈值N7时并且在已经检测到磁极滑动时满足超出在滑动情况下转子操作的可允许阈值的标准。
优选地,执行发明性方法的计算机测量设备是数字保护继电器。
一种用于保护同步机(其是发电/驱动单元的一部分)来避免由磁极滑动引起的损坏的***,其包含用于测量电流和电压的传感器以及计算机测量设备,其特征在于,它包含干扰检测模块、磁极滑动检测模块和判定模块,在计算机设备的存储器中实现的它们执行根据权利要求1-5的方法。
一种用于保护同步机(其是发电或驱动单元的一部分)来避免由磁极滑动引起的损坏的计算机程序,其能加载到计算机测量设备内并且能在计算机测量设备中执行,其特征在于,在程序运行期间它执行根据权利要求1-5的方法。
发明性方法的优点是在执行检测磁极滑动过程中相当大的便利性,其在于测量同步机的定子的电流和电压以及分析同步机的定子的电压和电流波形以便计算同步机的有功和无功功率。发明性方法独立于励磁器的类型并且对于任何类型的同步发电机执行它。发明性方法允许避免测量负载角并且提供对负载角随时间的变化率的独立性。仅将有功功率和无功功率的测量用作正确检测同步机中的磁极滑动的必要条件,这极大地便于并且简化同步机中磁极滑动的检测。另外,用于执行发明性方法的***使得使用简单的测量***成为可能。
附图说明
发明性方法作为图中的实施例而呈现,在图中,图1示意地示出用于执行本发明的***,图2-执行方法的执行动作序列,图3-在发生突然干扰的情况下检测磁极滑动期间有功和无功功率波形(其包括指示符Trig_start、PS_det和PS_trip的二进制值)的图,以及图4-在发生应计干扰情况下检测磁极滑动期间有功和无功功率波形(其包括指示符Trig_start、PS_det和PS_trip的二进制值)的图。
具体实施方式
发明性方法基于同步机(其是发电/驱动单元的一部分并且其在负载下被测试)的电压和电流的测量,以及基于用于检测磁极滑动现象的同步机有功和无功功率波形的使用。测试的发电或驱动单元1包括采用马达或同步发电机形式的同步机2,其连接到三相电力网3,其中后续相位由符号A、B和C指示。同步机2(其是发电/驱动单元1的一部分)提供有用于测量三个相位A、B和C的电流的至少一个传感器4以及用于测量三个相位A、B和C的电压的至少一个传感器5。传感器4和5与计算机测量设备6连接,该计算机测量设备6包括处理器7,其具有存储器8和多个功能模块,例如:用于读入并且存储同步机(其是发电/驱动模块1的一部分)的恒定参数9的模块和用于读入可变参数10的测量值的模块。存储器8包含多个其他功能模块:计算模块11,其用于将测量的电流和电压值转换成代表有功功率值和无功功率值的波形,并且还用于计算发明执行过程中所必需的间接参数;用于比较存储和计算数据的模块12;干扰检测模块13;磁极滑动检测模块14和判定模块15。判定模块15与外部结果可视化设备16和报警模块17链接,该报警模块17用于将信息发送到最终控制元件18,其保护同步机2来避免发生磁极滑动现象的有害效应。最终控制元件18通常是适合的断路器。可视化设备16可以是计算机设备6(其未在图中示出)的元件。计算机测量设备6通常是数字保护继电器。
发明执行过程的示例在下面的步骤S1至S15中示出。
步骤S1
在步骤一S1中,用户将永久数据和变量(即,测量数据)输入计算机测量设备6,其连接到同步机2,该同步机2是发电/驱动单元1的一部分。永久数据(即,设置N1至N9)涉及同步机2的操作条件以及执行测量的方法,并且它们在表1中呈现。
表1
N1 | 关于同步机的操作状态的设置信息:马达/驱动操作状态(N1=0)或发电机/发电操作状态(N1=1) |
N2 | 对观察有功功率用于确定引起磁极滑动的突然干扰而限定的样本数量的设置 |
N3 | 对观察有功功率用于确定应计干扰而限定的样本数量并且还在确定引起磁极滑动的突然干扰时限定有功功率矢量的元素数量的设置 |
N4 | 不引起应计干扰检测的有功功率边缘的最大可允许陡度 |
N6 | 对有功功率中用于确定引起磁极滑动的突然干扰的变化不敏感的区 |
N7 | 机器在磁极滑动条件下操作的最大可允许时间 |
N8 | 纵向同步电抗 |
N9 | 电流信号和电压信号的样本的采样频率fs |
在表1中呈现的参数被读入并且存储在用于读入并且存储同步机2(其是发电/驱动单元1的一部分)的恒定参数9的模块中。
永久数据涉及凭借位于同步机2上的传感器4和5对相位A、B和C中的每个测量的电流和电压信号的值。测量的电压和电流值读入用于读入并且存储可变参数10的测量值的模块中,它们经历用由设置N9限定的采样频率fs来采样并且采用同步机2(其是发电/驱动单元1的一部分)的所有相位A、B和C的波形的形式来存储它们。
除永久和可变参数外,在步骤S1中,具有等于0的初始值的标志被加载并且存储在存储器8中。在执行方法期间,标志呈现值0或1,其中0意指假并且1意指真。
存储下面的标志:
●Trig_start=发生干扰的逻辑指示符,其然后在步骤S6、S7a、S7b和S8c中使用,
●PS_det=发生磁极滑动的逻辑指示符,其然后在步骤S11、S12和S13中使用,
●PS_trip=关于介入的决定的逻辑指示符,其然后在步骤S13、S14中使用。
步骤S2
在步骤S2中,在计算模块11中,从存储的波形确定相位A与B之间、相位A与C之间、相位B与C之间的相间电压的相量,以及对两个相位(例如对相位B和相位C)的电流相量,在这之后计算下面的函数和数学关系的值:
a)视在功率S(tk),根据该关系计算其的值:
(1)
其中:
Vab-是相位A与B之间的相间电压的相量,
Vac-是相位A与C之间的相间电压的相量,
Ib-是相位B的电流相量,
Ic-是相位C的电流相量,
tk-是采样函数的测试运行时间,使得
其中:
k-是索引,
fs-是由设置N9确定的采样频率,
Z+-是正整数集,
b)有功功率P(tk),计算其的值作为视在功率S(tk)的实部:
,(2)
c)无功功率Q(tk),计算其的值作为视在功率S(tk)的负虚部:
(3)
d)测量电压的平均值Vavg(tk),根据该关系计算其:
(4)
其中:
Vab-是相位A与B之间的相间电压的相量,
Vac-是相位A与C之间的相间电压的相量,
Vbc-是相位B与C之间的相间电压的相量。
接收的测量结果,即有功功率因变量P(tk)、无功功率因变量Q(tk)和测量电压的平均值Vavg(tk)存储在存储器8中并且在发明性方法的另外的步骤中使用。
步骤S3
在步骤S3中,有功功率的矢量,其是元素集,所述元素集的第一个元素是对应于在从瞬时tk等于N2个样本的距离处的时刻的有功功率的值,并且最后一个元素是有功功率P(tk)的值,该有功功率的矢量由下面的关系限定:
(5)
其中:
P(tk)-是有功功率,
N2-是从用于读入并且存储恒定参数9的模块加载到计算模块11的设置N2,
P(tk-N2)-是在距离时间tkN2个样本的时刻的有功功率。此外,在步骤S3中,矢量的元素的数量被累计。
步骤S4
在步骤S4中,先前累计的矢量的元素数量与设置N2的值比较。如果比较示出矢量中存储的有功功率样本的数量小于设置N2的值,则从步骤S1至步骤S4重复计算循环,迭代地运行循环直到对矢量的元素数量获得的结果等于设置N2的值,并且然后方法的执行行进到下一个步骤S5。
步骤S5
在步骤S5中,在计算模块11中计算有功功率平均值的矢量。
为了进行此,首先根据该关系计算平均有功功率的值:
(6)
其中:
P(tk)-是在时刻tk的有功功率,
N2-是从用于读入并且存储恒定参数9的模块加载到计算模块11内的设置N2,
-是在步骤S3中计算的有功功率矢量的第i个元素。
然后,计算有功功率矢量。它是这样的集合:其的第一元素是对应于在等于N3个样本的距离处的时刻的平均有功功率的值,并且最后一个元素是平均功率的值,并且其由下面的关系限定:
(7)
其中:
N3-是从用于读入并且存储恒定参数9的模块加载到计算模块11内的设置N3,
-是矢量的第一个元素。
步骤S6
在步骤S6中,在干扰检测模块13中执行干扰检测的过程。
为了检测干扰,首先检查干扰标志Trig_start的值。如果发现标志Trig_start具有逻辑值1,这意指在执行过程期间发生干扰,该干扰可引起磁极滑动,并且然后我们行进到步骤S9。如果标志Trig_start具有等于“0”的逻辑值,动作开始于检测突然干扰(S7a)和/或检测应计干扰(S7b)的目的。
步骤S7a
在步骤S7a中检查是否满足突然干扰的标准并且确定发生突然干扰的时刻tk1。该目的通过使用由用户限定的设置N6根据该关系对先前计算的有功功率平均值计算上包络的值而实现:
(8)
并且使用设置N6的值根据该关系对先前计算的有功功率平均值计算下包络的值而实现:
(9)
接着,在计算两个包络的值后,检查有功功率的值是否大于下包络的值或它是否低于上包络的值,即是否满足下面的逻辑关系:
(10)
然后认为发生突然干扰。在这样的情况下,标志Trig_start呈现值1。
发生突然干扰的逻辑记录呈现为下面的关系:
(11)
在将标志Trig_start设置为等于1的值后,我们行进到步骤S8a。
突然干扰检测过程的示例的图在图3中图示。
如果在步骤S7a中的动作未导致突然干扰检测,我们行进到步骤
S8c,忽视步骤S8a。
步骤S8a
在步骤S8a中,根据下面的关系计算在发生干扰之前平均有功功率的值:
(12)
存储计算的值并且程序行进到步骤8c。存储的值在步骤S10a和S10b中使用。
步骤S7b
在步骤S7b中,检查是否满足应计干扰的标准并且确定发生应计干扰的时刻tk2。为了进行此,检查是N3个样本的距离处的瞬时有功功率的值中的差异是否大于设置N4的值,即检查是否满足下面的逻辑关系:
(13)
如果满足关系(13),这意指发生应计干扰。在这样的情况下,标志Trig_start呈现值1。发生应计干扰的逻辑记录呈现为下面的关系:
(14)
将标志Trig_start设置成等于1的值,我们移到下一个步骤S8b。
应计干扰检测过程的示例的图在图4中图示。
如果在步骤S7b中的动作未导致突然干扰检测,程序行进到步骤
S8c,忽视步骤S8b。
步骤S8b
在步骤S8b中,根据下面的关系计算在发生干扰之前平均有功功率的值:
(15)
存储计算的值并且我们行进到步骤8c。存储的值在步骤S10a和S10b中使用。
步骤S8c
如果在突然干扰发生的标准和/或应计干扰的标准证实期间,标志Trig_start具有值0,其意指未检测到可能引起磁极滑动的干扰,重复步骤S1并且加载新的输入数据集并且迭代地重复先前的动作序列。如果,由于步骤S7a中的动作连同在步骤S8a中计算的值,标志Trig_start具有值1,这意指已经检测到突然干扰并且程序行进到步骤S9。相似地,如果由于步骤S7b中的动作连同在步骤S8b中计算的值,标志Trig_start具有值1,已经检测到应计干扰并且程序行进到步骤S9。另一方面,如果由于步骤S7a和S7b中的动作与在步骤S8b中计算的值,标志Trig_start已经同时设置成值1,假定发生应计干扰并且程序行进到步骤S9。
步骤S9
当检测到突然或应计干扰时,根据该关系计算可允许无功功率的阈值:
(16)
其中:
N8-是从用于读入并且存储恒定参数9的模块加载到计算模块11的设置N8,
Vavg(tk)-是根据式(4)在步骤S3中计算的平均电压值。
接着,取决于在步骤S1中固定的操作模式,程序对于发电机模式(如果N1=1)行进到步骤S10a或对于马达模式行进到步骤S10b(如果N1=0)。
步骤S10a
在步骤S10a中,检查对发电机模式是否满足发生磁极滑动的标准,该标准由下面的关系限定:
(17)
如果关系(17)为真,它意指已经在同步机2(其是发电/驱动装置1的一部分)中检测到磁极滑动。如果发现不满足关系(17),这意指未检测到磁极滑动。完成步骤S10b,程序行进到步骤S11。
步骤S10b
在步骤S10b中,检查对于马达模式是否满足磁极滑动的标准。该标准由下面的关系限定:
(18)
如果关系(18)为真,这意指已经在同步机2(其是发电/驱动单元1的一部分)中检测到磁极滑动。如果发现不满足关系(18),这意指未检测到磁极滑动。完成步骤S10b,程序行进到步骤S11。
步骤S11
在步骤S11中,确定在步骤S1中假设的标志PS_det的值-发生磁极滑动的逻辑指示符(图3和图4)。如果在步骤S10a或S10b中,已经满足发生磁极滑动的标准,则标志PS_det呈现逻辑值1。如果未满足步骤S10a或S10b中的标准,则标志PS_det呈现逻辑值0。完成步骤S11,程序行进到步骤S12。
步骤S12
在步骤S11中,在判定模块15中将标志PS_det的值与值1比较。如果值PS_det等于1,执行下一个步骤S13,否则,程序回到步骤S1并且从该步骤开始执行计算循环。
步骤S13
在检测到第一磁极滑动后,当在步骤S12中出现第一次具有等于1的值的标志PS_det时,开始在判定模块15中将磁极滑动期间转子操作的时间累计。如果标志PS_det的值是1并且当在检测的磁极滑动期间累计的操作时间超出由用户限定的阈值N7时,则,在发明性方法中,是关于跳闸动作的决定的逻辑指示符的标志PS_trip设置成值1(图3和图4)。如果在磁极滑动情况下操作的时间未超出来自设置N7的值,或如果在磁极滑动情况下时间超程后,标志PS_det的值是0,标志PS_trip使它的值维持等于0。
步骤S14
在步骤S14中,在判定模块15中检查指示符PS_trip是否已经设置成逻辑状态“真”。如果否的话,发明性方法回到步骤S1以便下载新的输入数据集并且开始新的计算循环。如果标志PS_trip设置成逻辑状态“真”,其指示关于跳闸动作的决定,则检测磁极滑动现象的过程结束并且程序行进到下一个步骤S15。
步骤S15
在步骤S15中,是发电/驱动单元1的一部分的同步机2通过将关于同步机跳闸动作的决定分派给最终控制元件18而受到保护和/或同步机2中磁极滑动检测过程的结果凭借结果可视化设备16而可视化。关于跳闸动作的决定的分派还发起在报警模块17中生成的信号的传输以及最终控制元件18的自动动作,其保护同步机2来避免发生磁极滑动现象的损坏效应。
图检索表:
1 | 具有连接到电力网的同步机的发电/驱动单元 | 2 | 同步机 |
3 | 电网 | 4 | 电流传感器 |
5 | 电压传感器 | 6 | 计算机测量设备 |
7 | 处理器 | 8 | 存储器 |
9 | 读入和存储恒定参数模块 | 10 | 读入测量的可变参数值模块 |
11 | 计算模块 | 12 | 存储和计算数据比较模块 |
13 | 干扰检测模块 | 14 | 磁极滑动检测模块 |
15 | 判定模块 | 16 | 结果可视化模块 |
17 | 将报警信号发送到最终控制元件的模块 | 18 | 最终控制元件 |
Claims (6)
1.一种用于保护同步机来避免由转子磁极滑动引起的损坏的方法,所述同步机是发电或驱动单元的一部分,所述方法在于检测所述同步机(2)中的磁极滑动并且用信号通知紧急状况或使机器(2)从电力网(3)断开、使用计算机测量设备(6)用于转换测量的信号、使用有功功率(P)和无功功率(Q)的因变量以及对有功功率(P)和无功功率(Q)计算的阈值水平,其特征在于,根据所述同步机(2)的测量的电流和电压信号以及假设的永久参数,在预定采样频率(fs)确定依赖于有功功率波形的干扰发生的二进制逻辑指示符(Trig_start),对于所述指示符,干扰发生标准证明是有效的,所述干扰发生标准在被满足时意指能够发生磁极滑动,然后确定磁极滑动的二进制逻辑指示符(PS_det),对于其,磁极滑动发生的标准证明对于发电机模式或驱动模式是有效的,所述标准在被满足时,在磁极滑动发生的情况下转子操作的时间被累计,确定关于跳闸动作的决定的二进制逻辑指示符(PS_trip),对于其超出在滑动情况下转子操作所允许的阈值的标准证明是有效的,所述标准在被满足时,自动激活保护所述同步机(2)来避免滑动的措施,并且如果,在执行所述干扰发生检测过程期间,在限定的时间后,未满足所述干扰发生标准,实行突然干扰检测的过程和/或应计干扰检测的过程,实行所述过程直到对于所述发电机模式或对于马达模式满足所述磁极滑动发生标准,在这之后继续如先前的进一步动作,其中检测突然干扰的过程通过证实突然干扰发生标准的真实性而执行,其在满足下面的逻辑关系时被满足:
对于其:
-是在瞬时tk的有功功率的绝对值,
-是对平均有功功率计算的下包络的绝对值,
-是对平均有功功率计算的上包络的绝对值,
tk1-是检测突然干扰的时刻,
并且其中:
检测应计干扰的过程通过证实应计干扰发生标准的真实性而执行,其在满足下面的逻辑关系时被满足:
其中:
-是在瞬时tk的有功功率的绝对值,
-是在从瞬时tk等于N3个样本的值的距离处的瞬时的平均有功功率的绝对值,该值由用户确定,
N4-是有功功率的边缘的最大陡度,由用户确定,
tk2-是检测应计干扰的时刻。
2.如权利要求1所述的方法,其特征在于,在干扰发生的所述二进制指示符(Trig_start)呈现等于1的逻辑值时满足所述干扰发生标准,逻辑值1意指真。
3.如权利要求1或2所述的方法,其特征在于,在分别满足下面的逻辑关系时满足对于所述发电机模式或对于所述马达模式的所述磁极滑动发生标准:
对于发电机操作模式:
对于马达操作模式:
其中:
-是在瞬时tk的有功功率的值,
-是在发生干扰之前的平均有功功率的值,
-是在瞬时tk的无功功率的值,
-是在瞬时tk的可允许无功功率的阈值。
4.如权利要求1或2所述的方法,其特征在于,在检测的磁极滑动期间累计的操作时间超出由用户确定的阈值N7时并且在已经检测到磁极滑动时满足超出在滑动情况下转子操作的可允许阈值的标准。
5.如权利要求1或2所述的方法,其特征在于,所述计算机测量设备(6)是数字保护继电器。
6.一种用于保护同步机(2)来避免由转子磁极滑动引起的损坏的***,所述同步机(2)是发电或驱动单元(1)的一部分,所述***包含用于测量电流(4)和电压(5)的传感器以及计算机测量设备(6),其特征在于,它包含干扰检测模块(13)、磁极滑动检测模块(14)和判定模块(15),在所述计算机设备(6)的存储器中实现的它们执行如权利要求1-5所述的方法。
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A STUDY INTO A NEW SOLUTION FOR PROBLEMS EXPERIENCED WITH POLE SLIPPING PROTECTION;M. A. Redfern and M. J. Checksfield;《IEEE Transactions on Power Delivery》;19980430;第13卷(第2期);394-404页 * |
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