CN104035001B - 一种电压互感器断线的检测方法 - Google Patents

Abstract

一种电压互感器断线的检测方法，在抽水蓄能电站中发电机保护用电压互感器为两个，包括发电方向的电压互感器一和抽水方向的电压互感器二，电压互感器断线的检测方法包括如下步骤：从电压互感器一和电压互感器二采集的电压信号，并通过计算获取线电压U¹ _AB，U¹ _BC，U¹ _CA和U² _AB，U² _BC，U² _CA；计算两个电压互感器的线电压幅值差△U_AB、△U_BC和△U_CA，判定电压互感器是否发生断线。本发明适用于抽水蓄能电站发电机机端各种接线方式，简化了各种接线方式电压互感器的断线检测方法，适用面广，可靠性高，便于在一般的微机保护上实现。

Description

一种电压互感器断线的检测方法

技术领域

本发明涉及一种发电机机端的电压互感器断线(不论发电方向还是抽水方向都可以)检测方法，具体地说是一种电压平衡法检测抽水蓄能发电机保护用电压互感器断线的方法。

背景技术

目前，电压互感器的任务是将一次侧电压准确地变换至继电保护及二次仪表的允许电压，使得继电保护装置和仪表既能在低电压情况下工作，又能准确地反映电力***中高压设备的运行情况。

在抽水蓄能电站中，由于机组运行于发电和抽水两个不同的工况，发电机保护用电压互感器也相应的设置为发电方向和抽水方向两个独立的电压互感器，电压互感器断线是常见的故障之一。发生电压互感器断线故障时，应立即闭锁相应的保护及自动装置功能，同时发出告警信息提示运行人员处理。电压互感器发生故障时若不及时采取措施，将严重影响继电保护及自动装置的正确性。

发明内容

本发明的目的是针对电压互感器断线难以检测的问题，提出一种适用于抽水蓄能电站发电机保护用各种接线方式的电压互感器断线检测方法，适用面广，可靠性高，便于一般的微机保护上实现。

本发明的技术方案是：

一种电压互感器断线的检测方法，在抽水蓄能电站中发电机保护用电压互感器为两个，包括发电方向的电压互感器一和抽水方向的电压互感器二，电压互感器断线的检测方法包括如下步骤：

(1)、从电压互感器一PT1采集电压信号，并通过计算获取线电压U¹ _AB，U¹ _BC，U¹ _CA；

(2)、从电压互感器二PT2采集电压信号，并通过计算获取线电压U² _AB，U² _BC，U² _CA；

(3)、比较两个电压互感器各线电压幅值的关系，即计算两个电压互感器的线电压幅值差△U_AB、△U_BC和△U_CA，判定电压互感器是否发生断线。

本发明中，比较两个电压互感器各线电压幅值的关系，当两个电压互感器所对应线电压的幅值差任意一个大于整定值Uzd时，则判定电压互感器出现断线。

本发明中，所述的整定值Uzd根据被检测电压互感器二次侧负荷对称情况定，取电压互感器额定电压的0.15～0.3倍。

本发明中，整定值Uzd取电压互感器额定电压的0.15倍。

本发明中，从电压互感器一、二采集电压信号为相电压，经滤波电路后由模拟量信号转换成数字量信号，经计算获取线电压U¹ _AB，U¹ _BC，U¹ _CA和U² _AB，U² _BC，U² _CA。

本发明中，步骤(3)中，△U_AB、△U_BC和△U_CA的计算步骤具体为：

对线电压U¹ _AB计算得到矢量R_1AB+JX_1AB,根据矢量计算出U¹ _AB幅值：

$\left|{U^1}_{\mathrm{AB}}\right|=\sqrt{R_{1\mathrm{AB}}^2+X_{1\mathrm{AB}}^2}$

对线电压U² _AB计算得到矢量公式R_2AB+JX_2AB,根据矢量计算出U² _AB幅值：

$\left|{U^2}_{\mathrm{AB}}\right|=\sqrt{R_{2\mathrm{AB}}^2+X_{2\mathrm{AB}}^2}$

得到，△U_AB＝︱︱U¹ _AB︱-︱U² _AB︱︱

同理，△U_BC＝︱︱U¹ _BC︱-︱U² _BC︱︱

△U_CA＝︱︱U¹ _CA︱-︱U² _CA︱︱。

本发明的有益效果：

本发明适用于抽水蓄能电站发电机机端各种接线方式，简化了各种接线方式电压互感器的断线检测方法，适用面广，可靠性高，便于在一般的微机保护上实现。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2是电压互感器一BC两相断线，电压互感器二未断线时电压向量图；

图3是电压互感器一A单相断线，电压互感器二未断线时电压向量图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明。

如图1所示，为抽水蓄能电站常用的发电机机端电压互感器(以下简称PT)接线方式，发电机机端PT测量到的相电压，经滤波电路后由模拟量信号转换成数字量信号，经计算获取PT1线电压U¹ _AB，U¹ _BC，U¹ _CA，以及PT2线电压U² _AB，U² _BC，U² _CA。上述电压进入电压平衡比较模块，分别对U¹ _AB和U² _AB、U¹ _BC和U² _BC、U¹ _CA和U² _CA进行计算、检测。

以U¹ _AB和U² _AB为例：

对PT1线电压U¹ _AB计算得到矢量R_1AB+JX_1AB,根据矢量计算出U¹ _AB幅值：

$\left|{U^1}_{\mathrm{AB}}\right|=\sqrt{R_{1\mathrm{AB}}^2+X_{1\mathrm{AB}}^2}$

对PT2线电压U² _AB计算得到矢量公式R_2AB+JX_2AB,根据矢量计算出U² _AB幅值：

$\left|{U^2}_{\mathrm{AB}}\right|=\sqrt{R_{2\mathrm{AB}}^2+X_{2\mathrm{AB}}^2}$

得到，△U_AB＝︱︱U¹ _AB︱-︱U² _AB︱︱

同理，△U_BC＝︱︱U¹ _BC︱-︱U² _BC︱︱

△U_CA＝︱︱U¹ _CA︱-︱U² _CA︱︱

当△U_AB、△U_BC、△U_CA任意一个大于Uzd(整定值)时，则认为出现PT无压，出线PT断线。Uzd＝nUe，在一般取n＝0.15～0.3。当未出现PT断线的情况时，△U_AB、△U_BC、△U_CA均等于0。

下面是PT各种断线情况下，线电压的幅值特征情况。

a、三相断线：当PT1三相均发生断线时，理论上U¹ _AB、U¹ _BC、U¹ _CA的幅值为零，△U_AB、△U_BC、△U_CA均大于Uzd。

b、两相断线：当PT1B、C相发生断线时，U¹ _B和U¹ _C均等于0。经计算，得出PT1的线电压为：︱U¹ _AB︱＝︱U¹ _A︱，︱U¹ _BC︱＝0，︱U¹ _CA︱＝︱U¹ _A︱。分析得到，PT1的最大线电压与原相电压幅值相同，线电压的最小幅值为0。向量图如图2所示。

$\mathrm{\Δ}{U}_{\mathrm{AB}}=\left|\right|{U^1}_A|-|{U^2}_{\mathrm{AB}}\left|\right|=(\sqrt{3}-1)\left|{U^1}_A\right|>\mathrm{Uzd}$

$\mathrm{\Δ}{U}_{\mathrm{BC}}=\left|{U^2}_{\mathrm{BC}}\right|=\sqrt{3}\left|{U^1}_A\right|>\mathrm{Uzd}$

$\mathrm{\Δ}{U}_{\mathrm{CA}}=\left|\right|{U^1}_A|-|{U^2}_{\mathrm{CA}}\left|\right|=(\sqrt{3}-1)\left|{U^1}_A\right|>\mathrm{Uzd}$

c、单相断线：当PT1A相发生断线时，U¹ _A等于0。经计算，得出PT1的线电压为：︱U¹ _AB︱＝︱U¹ _B︱，︱U¹ _BC︱＝︱U¹ _BC︱，︱U¹ _CA︱＝︱U¹ _C︱。分析得到，PT1的最大线电压与原线电压幅值相同，线电压的最小幅值与原相电压幅值相同。向量图如图3所示。

$\mathrm{\Δ}{U}_{\mathrm{AB}}=\left|\right|{U^1}_B|-|{U^2}_{\mathrm{BA}}\left|\right|=(\sqrt{3}-1)\left|{U^1}_B\right|>\mathrm{Uzd}$

△U_BC＝︱︱U¹ _BC︱-︱U² _BC︱︱＝0

$\mathrm{\Δ}{U}_{\mathrm{CA}}=\left|\right|{U^1}_C|-|{U^2}_{\mathrm{CA}}\left|\right|=(\sqrt{3}-1)\left|{U^1}_B\right|>\mathrm{Uzd}$

综上，获得电压互感器断线判据如下：

利用抽水蓄能发电机保护所接的两个电压互感器的线电压幅值关系判断电压互感器断线。当两个电压互感器所对应线电压的幅值差任意一个大于整定值时，则认为出现PT无压，出线PT断线。

所述的整定值根据被检测电压互感器二次侧负荷对称情况确定，一般取0.15～0.3倍额定电压，工程上最佳取整定值为0.15倍额定电压。

本实用发明未涉及部分均与现有技术相同或可采用现有技术加以实现。

Claims (5)

1.一种电压互感器断线的检测方法，在抽水蓄能电站中发电机保护用电压互感器为两个，包括发电方向的电压互感器一和抽水方向的电压互感器二，其特征是电压互感器断线的检测方法包括如下步骤：

(1)、从电压互感器一PT1采集电压信号，并通过计算获取线电压U¹ _AB，U¹ _BC，U¹ _CA；

(2)、从电压互感器二PT2采集电压信号，并通过计算获取线电压U² _AB，U² _BC，U² _CA；

(3)、比较两个电压互感器各线电压幅值的关系，即计算两个电压互感器的线电压幅值差△U_AB、△U_BC和△U_CA，判定电压互感器是否发生断线；

步骤(3)中，△U_AB、△U_BC和△U_CA的计算步骤具体为：

对线电压U¹ _AB计算得到矢量R_1AB+JX_1AB,根据矢量计算出U¹ _AB幅值：

$\left|{U^1}_{AB}\right|=\sqrt{R_{1AB}^2+X_{1AB}^2}$

对线电压U² _AB计算得到矢量公式R_2AB+JX_2AB,根据矢量计算出U² _AB幅值：

$\left|{U^2}_{AB}\right|=\sqrt{R_{2AB}^2+X_{2AB}^2}$

得到，△U_AB＝︱︱U¹ _AB︱-︱U² _AB︱︱

同理，△U_BC＝︱︱U¹ _BC︱-︱U² _BC︱︱

△U_CA＝︱︱U¹ _CA︱-︱U² _CA︱︱；

断线情况具体判断如下：

a、三相断线：当PT1三相均发生断线时，U¹ _AB、U¹ _BC、U¹ _CA的幅值为零，△U_AB、△U_BC、△U_CA均大于Uzd；

b、两相断线：当PT1B、C相发生断线时，U¹ _B和U¹ _C均等于0，经计算，得出PT1的线电压为：︱U¹ _AB︱＝︱U¹ _A︱，︱U¹ _BC︱＝0，︱U¹ _CA︱＝︱U¹ _A︱；即PT1的最大线电压与原相电压幅值相同，线电压的最小幅值为0；

${\mathrm{\ΔU}}_{AB}=\left|\right|{U^1}_A|-|{U^2}_{AB}\left|\right|=(\sqrt{3}-1)\left|{U^1}_A\right|>Uzd$

${\mathrm{\ΔU}}_{BC}=\left|{U^2}_{BC}\right|=\sqrt{3}\left|{U^1}_A\right|>Uzd$

${\mathrm{\ΔU}}_{CA}=\left|\right|{U^1}_A|-|{U^2}_{CA}\left|\right|=(\sqrt{3}-1)\left|{U^1}_A\right|>Uzd$

c、单相断线：当PT1A相发生断线时，U¹ _A等于0，经计算，得出PT1的线电压为：︱U¹ _AB︱＝︱U¹ _B︱，︱U¹ _BC︱＝︱U¹ _BC︱，︱U¹ _CA︱＝︱U¹ _C︱；即PT1的最大线电压与原线电压幅值相同，线电压的最小幅值与原相电压幅值相同；

${\mathrm{\ΔU}}_{AB}=\left|\right|{U^1}_B|-|{U^2}_{BA}\left|\right|=(\sqrt{3}-1)\left|{U^1}_B\right|>Uzd$

△U_BC＝︱︱U¹ _BC︱-︱U² _BC︱︱＝0

${\mathrm{\ΔU}}_{CA}=\left|\right|{U^1}_C|-|{U^2}_{CA}\left|\right|=(\sqrt{3}-1)\left|{U^1}_B\right|>Uzd.$

2.根据权利要求1所述的电压互感器断线的检测方法，其特征在于：比较两个电压互感器各线电压幅值的关系，当两个电压互感器所对应线电压的幅值差任意一个大于整定值Uzd时，则判定电压互感器出现断线。

3.根据权利要求2所述的电压互感器断线的检测方法，其特征在于：所述的整定值Uzd根据被检测电压互感器二次侧负荷对称情况确定，取电压互感器额定电压的0.15～0.3倍。

4.根据权利要求3所述的电压互感器断线的检测方法，其特征在于：整定值Uzd取电压互感器额定电压的0.15倍。

5.根据权利要求1所述的电压互感器断线的检测方法，其特征在于：从电压互感器一、二采集电压信号为相电压，经滤波电路后由模拟量信号转换成数字量信号，经计算获取线电压U¹ _AB，U¹ _BC，U¹ _CA和U² _AB，U² _BC，U² _CA。