CN105044528B - 核电厂发电机注入式定子接地保护动态试验方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种核电厂发电机注入式定子接地保护动态试验方法及装置，解决了现有常规动态试验风险高的技术问题，所述动态试验方法包括：S1、控制定子接地保护装置退出使用；S2、在发电机处于空载状态时，且励磁升压前，在发电机定子绕组中性点和地之间接入阻值可调的试验电阻，模拟定子绕组接地；S3、控制定子接地保护装置投入使用，控制励磁升压至预设电压，并保持稳定运行；S4、通过定子接地保护装置进行测量电阻采样测试，并基于采样测试结果调整定子接地保护装置的保护参数，以确保采样精度满足预设要求，从而实现对定子接地保护装置的保护性能的检测和校正。避免或降低试验人员触电、运行设备误接地、试验电阻测量不准确等试验风险。
Description
技术领域
本发明涉及核电厂发电机接地保护技术领域，尤其涉及一种核电厂发电机注入式定子接地保护动态试验方法及装置。
背景技术
发电机是核电厂重要备用电源设备，核电厂发电机接地保护方式有多种，其中，发电机注入式定子接地保护是核电厂常用的一种保护方式。由于当发电机定子绕组没有接地时，发电机定子绕组对地为纯容抗，当发电机定子绕组单相接地时，发电机定子绕组对地不为纯容抗且存在一定大小(如0～10k)的对地电阻。
核电厂发电机注入式定子接地保护基于这一原理，通过发电机中性点接地变压器向发电机定子绕组注入低频电源，利用导纳法准确计算出发电机定子绕组对地阻抗；当发电机发生定子绕组单相接地时，注入信号的电压和电流角度会发生变化，根据发电机定子绕组对地容抗，计算定子绕组对地电阻，判断发电机是否发生定子绕组接地故障。
发电机静止状态(即处于零转速状态)和动态(即处于额定转速、励磁投入状态)下设备容抗、测量电阻(即测量的对地电阻)存在一定的误差，即可能出现发电机注入式定子接地保护装置测量的对地电阻与发电机定子绕组的实际对地电阻不相等或差值超过合理误差范围，而无法准确地判断发电机是否发生定子绕组接地故障。因此，需要对发电机注入式定子接地保护参数进行检测和校正，以使其测量的对地电阻与发电机定子绕组的实际对地电阻差值属于合理误差，以确保注入式定子接地保护的可靠性。
在实际应用中，为了确保注入式定子接地保护的可靠性，除了需要进行发电机静止状态下定子接地保护试验，还需要进行发电机动态下实际接地电阻与测量电阻的误差测量，准确测量发电机定子绕组及相连设备(发电机、中性点接地变压器、励磁变压器、发电机机端PT等)对地容抗，综合考虑以减小两种工况(即发电机静态和发电机动态)下的测量误差，以使得保护装置更准确的反应定子绕组绝缘状况，确保保护可靠投入。其中，发电机动态下的定子接地保护试验难度更大。
目前，核电厂发电机注入式定子接地保护常规动态试验方法为：首先，将发电机空载升压至40％额定电压，在发电机中性点接地变压器高压侧，通过试验人员手动将大功率电阻箱接入发电机定子绕组和地之间，再调整电阻箱的电阻至整定值，模拟发电机定子绕组单相接地故障报警、跳闸，从而进行定子接地保护验证试验。
经过分析，上述常规动态试验方法在现场操作过程中存在一定的局限性，影响人身、设备安全，主要表现在以下几个方面：
(1)该试验需在发电机升压后进行，需要试验人员手持绝缘棒接入发电机一次高压设备，绝缘棒虽可保证人体不接触高压，但存在绝缘棒损坏、误操作使高压设备触碰接地外壳、绝缘棒接触不可靠使接触电阻增大等意外情况，当这些意外情况发生时，会导致试验人员触电、运行设备误接地、试验电阻测量不准确等风险，试验风险较高；
(2)需试验人员手动调整电阻箱阻值，增加试验人员触电风险；
(3)试验电阻连接在发电机定子绕组中，若在试验过程中发电机定子绕组发生真实的接地故障，将出现发电机定子绕组两点接地，会损坏电气主设备和试验设备，而现有技术中未采取有效措施避免此类情况发生；
(4)由于注入式定子接地保护整定曲线为非线性变化，常规试验只进行报警、跳闸定值的验证试验，测量电阻采样点较少，不能真实反映保护误差变化情况。
发明内容
本发明针对现有技术中存在的核电厂发电机定子绕组接地保护常规动态试验风险高的技术问题，提供了一种核电厂发电机注入式定子接地保护动态试验方法及装置，实现了避免或降低试验人员触电、运行设备误接地、试验电阻测量不准确等试验风险的技术效果。
一方面，本发明实施例提供了一种核电厂发电机注入式定子接地保护动态试验方法，所述动态试验方法包括以下步骤：
S1、控制核电厂发电机注入式定子接地保护装置退出使用；
S2、在所述发电机处于空载状态时，且所述发电机励磁升压前，在所述发电机定子绕组中性点和地之间接入阻值可调的试验电阻，通过调整试验电阻的阻值，模拟所述发电机定子绕组接地；
S3、控制所述注入式定子接地保护装置投入使用，控制所述发电机励磁升压至预设电压，并保持所述发电机稳定运行；其中，所述预设电压低于所述发电机的额定电压；
S4、通过所述注入式定子接地保护装置进行测量电阻采样测试，并基于采样测试结果调整所述注入式定子接地保护装置的保护参数，以确保采样精度满足预设要求，从而实现对所述注入式定子接地保护装置的保护性能的检测和校正。
可选的，所述步骤S4具体包括子步骤：
S41、通过所述注入式定子接地保护装置进行测量电阻采样测试，对所述定子绕组的接地电阻进行采样，以获取采样电阻值；
S42、基于所述采样电阻值和所述试验电阻的阻值，调整所述注入式定子接地保护装置的保护参数，以确保采样精度满足预设要求，从而实现对所述注入式定子接地保护装置的保护性能的检测和校正。
可选的，所述步骤S3具体包括子步骤：
S31、控制所述注入式定子接地保护装置投入使用，并检查所述注入式定子接地保护装置的接地电阻采样功能是否正常；
S32、在所述注入式定子接地保护装置的接地电阻采样功能正常时，控制所述发电机励磁升压至所述预设电压，并保持所述发电机稳定运行。
可选的，在所述步骤S2之前，所述动态试验方法还包括：
控制所述发电机的励磁***投入使用，并控制所述发电机空载升压至额定电压，并检查所述注入式定子接地保护装置的接地电阻采样功能和报警功能是否正常，在检查结果表明所述注入式定子接地保护装置的接地电阻采样功能和报警功能均正常时，控制所述发电机逆变灭磁。
可选的，在所述步骤S4之后，所述动态试验方法还包括步骤：
S5、控制所述发电机逆变灭磁，并控制所述注入式定子接地保护装置退出使用，以及逐次递减地调整所述试验电阻的阻值，并在每次调整之后，重新进行所述测量电阻采样测试。
可选的，所述动态试验方法还包括步骤：
在所述发电机励磁升压前，修改所述发电机的基波定子接地保护装置的保护定值，以确保在发电机注入式定子接地保护动态试验期间，且电气主设备出现定子接地故障时，及时切除故障，保护电气主设备安全。
可选的，在所述步骤S2之前，所述动态试验方法还包括：
基于发电机中性点零序电压，模拟接地电阻的最小值，发电机基波定子接地保护装置保护定子绕组的范围，以及所述注入式定子接地保护装置的可靠系数，计算试验电阻的额定电流，并基于所述额定电流选择试验电阻。
可选的，所述试验电阻为多个固定阻值电阻串联组合的形式构成；其中，通过调整所述串联组合的形式调整所述试验电阻的阻值。
可选的，在所述步骤S2之前，所述动态试验方法还包括：在所述试验电阻与所述发电机定子绕组中性点之间，串联保险熔丝，以在所述发电机发生真实的定子绕组接地故障、且流过所述试验电阻的电流大于所述熔丝的熔断电流时，快速切除所述定子绕组的接地电阻。
另一方面，本发明实施例还提供了一种核电厂发电机注入式定子接地保护动态试验装置，包括：
第一控制模块，用于控制核电厂发电机注入式定子接地保护装置退出使用，同时控制所述发电机的励磁***投入使用；
模拟接地模块，用于在所述发电机处于空载状态时，且所述发电机励磁升压前，在所述发电机定子绕组中性点和地之间接入阻值可调的试验电阻，通过调整试验电阻的阻值，模拟所述发电机定子绕组接地；
第二控制模块，用于控制所述注入式定子接地保护装置投入使用，控制所述发电机励磁升压至预设电压，并保持所述发电机稳定运行；其中，所述预设电压低于所述发电机的额定电压；
测量电阻采样测试模块，用于通过所述注入式定子接地保护装置进行测量电阻采样测试，并基于采样测试结果调整所述注入式定子接地保护装置的保护参数，以确保采样精度满足预设要求，从而实现对所述注入式定子接地保护装置的保护性能的检测和校正。
可选的，所述测量电阻采样测试模块包括：
采样电阻值获取单元，用于通过所述注入式定子接地保护装置进行测量电阻采样测试，对所述定子绕组的接地电阻进行采样，以获取采样电阻值；
保护参数调整单元，用于基于所述采样电阻值和所述试验电阻的阻值，调整所述注入式定子接地保护装置的保护参数，以确保采样精度满足预设要求，从而实现对所述注入式定子接地保护装置的保护性能的检测和校正。
可选的，所述第二控制模块包括：
保护装置投入控制单元，用于控制所述注入式定子接地保护装置投入使用，并检查所述注入式定子接地保护装置的接地电阻采样功能是否正常；
升压控制单元，用于在所述注入式定子接地保护装置的接地电阻采样功能正常时，控制所述发电机励磁升压至所述预设电压，并保持所述发电机稳定运行。
可选的，所述动态试验装置还包括：
保护装置功能检查模块，用于控制所述发电机的励磁***投入使用，并控制所述发电机空载升压至额定电压，并检查所述注入式定子接地保护装置的接地电阻采样功能和报警功能是否正常，在检查结果表明所述注入式定子接地保护装置的接地电阻采样功能和报警功能均正常时，控制所述发电机逆变灭磁。
可选的，所述动态试验装置还包括：
第三控制模块，用于在所述测量电阻采样测试模块通过所述注入式定子接地保护装置进行测量电阻采样测试之后，控制所述发电机逆变灭磁，并控制所述注入式定子接地保护装置退出使用，以及逐次递减地调整所述试验电阻的阻值，并在每次调整之后，重新进行所述测量电阻采样测试。
可选的，所述动态试验装置还包括：
保护定值修改模块，用于在所述发电机励磁升压前，修改所述发电机的基波定子接地保护装置的保护定值，以确保在发电机注入式定子接地保护动态试验期间，且电气主设备出现定子接地故障时，及时切除故障，保护电气主设备安全。
可选的，所述动态试验装置还包括：
试验电阻选择模块，用于在所述模拟接地模块模拟所述发电机定子绕组接地之前，基于发电机中性点零序电压，模拟接地电阻的最小值，发电机基波定子接地保护装置保护定子绕组的范围，以及所述注入式定子接地保护装置的可靠系数，计算试验电阻的额定电流，并基于所述额定电流选择试验电阻。
可选的，所述试验电阻为多个固定阻值电阻串联组合的形式构成；其中，通过调整所述串联组合的形式调整所述试验电阻的阻值。
可选的，所述动态试验装置还包括：
熔丝保护模块，用于在所述模拟接地模块模拟所述发电机定子绕组接地之前，在所述试验电阻与所述发电机定子绕组中性点之间，串联保险熔丝，以在所述发电机发生真实的定子绕组接地故障、且流过所述试验电阻的电流大于所述熔丝的熔断电流时，快速切除所述定子绕组的接地电阻。
本发明提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：
由于在本发明中，在进行核电厂发电机注入式定子接地保护动态试验时，首先，控制发电机注入式定子接地保护装置退出使用；接着，在所述发电机处于空载状态时，且所述发电机励磁升压前，在所述发电机定子绕组中性点和地之间接入阻值可调的试验电阻，通过调整试验电阻的阻值，模拟所述发电机定子绕组接地；之后，控制所述注入式定子接地保护装置投入使用，控制所述发电机励磁升压至低于发电机额定电压的预设电压，并保持所述发电机稳定运行；最后，通过所述注入式定子接地保护装置进行测量电阻采样测试，并基于采样测试结果调整所述注入式定子接地保护装置的保护参数，以确保采样精度满足预设要求，从而实现对所述注入式定子接地保护装置的保护性能的检测和校正。也就是说，从试验电阻的接入方式入手，在充分考虑试验人员安全的前提下，通过改变试验电阻接入方式，即在发电机空载状态、励磁升压前接入试验电阻，模拟发电机定子接地，然后再进行励磁升压，进行注入式定子接地保护装置的保护试验，有效地解决了现有技术中核电厂发电机定子绕组接地保护常规动态试验风险高的技术问题，实现了避免或降低试验人员触电、运行设备误接地、试验电阻测量不准确等试验风险的技术效果。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的第一种核电厂发电机注入式定子接地保护动态试验方法流程图；
图2为本发明实施例提供的第二种核电厂发电机注入式定子接地保护动态试验方法流程图；
图3为本发明实施例提供的第三种核电厂发电机注入式定子接地保护动态试验方法流程图；
图4为本发明实施例提供的第四种核电厂发电机注入式定子接地保护动态试验方法流程图；
图5为本发明实施例提供的多个固定阻值电阻串联组合结构示意图；
图6A为本发明实施例提供的第一种核电厂发电机注入式定子接地保护动态试验装置结构示意图；
图6B为本发明实施例提供的第二种核电厂发电机注入式定子接地保护动态试验装置结构示意图。
具体实施方式
本发明实施例通过提供一种核电厂发电机注入式定子接地保护动态试验方法，解决了核电厂发电机定子绕组接地保护常规动态试验风险高的技术问题，实现了避免或降低试验人员触电、运行设备误接地、试验电阻测量不准确等试验风险的技术效果。
本发明实施例的技术方案为解决上述技术问题，总体思路如下：
本发明实施例提供了一种核电厂发电机注入式定子接地保护动态试验方法，所述动态试验方法包括以下步骤：S1、控制核电厂发电机注入式定子接地保护装置退出使用；S2、在所述发电机处于空载状态时，且所述发电机励磁升压前，在所述发电机定子绕组中性点和地之间接入阻值可调的试验电阻，通过调整试验电阻的阻值，模拟所述发电机定子绕组接地；S3、控制所述注入式定子接地保护装置投入使用，控制所述发电机励磁升压至预设电压，并保持所述发电机稳定运行；其中，所述预设电压低于所述发电机的额定电压；S4、通过所述注入式定子接地保护装置进行测量电阻采样测试，并基于采样测试结果调整所述注入式定子接地保护装置的保护参数，以确保采样精度满足预设要求，从而实现对所述注入式定子接地保护装置的保护性能的检测和校正。
可见，在本发明实施例中，从试验电阻的接入方式入手，在充分考虑试验人员安全的前提下，通过改变试验电阻接入方式，即在发电机空载状态、励磁升压前接入试验电阻，模拟发电机定子接地，然后再进行励磁升压，进行注入式定子接地保护装置的保护试验，有效地解决了现有技术中核电厂发电机定子绕组接地保护常规动态试验风险高的技术问题，实现了避免或降低试验人员触电、运行设备误接地、试验电阻测量不准确等试验风险的技术效果。
为了更好的理解上述技术方案，下面将结合说明书附图以及具体的实施方式对上述技术方案进行详细的说明，应当理解本发明实施例以及实施例中的具体特征是对本申请技术方案的详细的说明，而不是对本申请技术方案的限定，在不冲突的情况下，本发明实施例以及实施例中的技术特征可以相互组合。
在本申请的一种实施方式中，提出了一种核电厂发电机注入式定子接地保护动态试验方法，其表明了一种试验电阻安全接入方案，请参考图1，所述动态试验方法包括以下步骤：
S1、控制核电厂发电机注入式定子接地保护装置退出使用；
S2、在所述发电机处于空载状态时，且所述发电机励磁升压前，在所述发电机定子绕组中性点和地之间接入阻值可调的试验电阻，通过调整试验电阻的阻值，模拟所述发电机定子绕组接地；
S3、控制所述注入式定子接地保护装置投入使用，控制所述发电机励磁升压至预设电压，并保持所述发电机稳定运行；其中，所述预设电压低于所述发电机的额定电压(Ue)，如取值为40％Ue，根据发电机的不同型号，其额定电压不同，这里不做具体限定；
S4、通过所述注入式定子接地保护装置进行测量电阻采样测试，并基于采样测试结果调整所述注入式定子接地保护装置的保护参数，以确保采样精度满足预设要求，从而实现对所述注入式定子接地保护装置的保护性能的检测和校正。
在具体实施过程中，为了确保在发电机注入式定子接地保护装置的各项功能正常的情况下，进行发电机注入式定子接地保护动态试验，在执行上述步骤S1之后，且在执行上述步骤S2之前，所述动态试验方法还包括：控制所述发电机的励磁***投入使用，并控制所述发电机空载升压至额定电压，并检查所述注入式定子接地保护装置的接地电阻采样功能和报警功能是否正常，在检查结果表明所述注入式定子接地保护装置的接地电阻采样功能和报警功能均正常时，控制所述发电机逆变灭磁。当然，在检查所述注入式定子接地保护装置是否异常的同时，还可检测其它设备(如发电机中性点接地变压器、励磁变压器、发电机机端PT等)有无异常，在所述注入式定子接地保护装置和其它设备均正常时，逆变灭磁，并执行步骤S2，在所述注入式定子接地保护装置或其它设备异常时，则需将异常设备调整或维修至正常。
对于上述步骤S2：具体而言，在发电机额定转速运行之前且发电机励磁***励磁升压前，准备试验电阻，采用两根足够长度、且不小于16mm2的高压屏蔽电缆，试验电阻的一端通过其中一根高压屏蔽电缆接至发电机定子绕组中性点处，试验电阻的另一端通过其中另一根高压屏蔽电缆接地。调整试验电阻的阻值，模拟所述发电机定子绕组接地。
在具体实施过程中，为了进一步确保在发电机注入式定子接地保护装置的电阻采样功能正常的情况下，进行发电机注入式定子接地保护动态试验，请参考图2，上述步骤S3包括子步骤：
S31、控制所述注入式定子接地保护装置投入使用，并检查所述注入式定子接地保护装置的接地电阻采样功能是否正常；
S32、在所述注入式定子接地保护装置的接地电阻采样功能正常时，控制所述发电机励磁升压至所述预设电压(即40％Ue)，并保持所述发电机稳定运行。
进一步，请参考图3，所述步骤S4包括子步骤：
S41、通过所述注入式定子接地保护装置进行测量电阻采样测试，对所述定子绕组的接地电阻进行采样，以获取采样电阻值；
S42、基于所述采样电阻值和所述试验电阻的阻值，调整所述注入式定子接地保护装置的保护参数，以确保采样精度满足预设要求，从而实现对所述注入式定子接地保护装置的保护性能的检测和校正。
具体而言，所述试验电阻的阻值已知，在采样获得所述采样电阻值之后，可计算出所述试验电阻的阻值和所述采样电阻值的差值，在该差值不大于预设值(如所述试验电阻的阻值的5％)时，确定所述采样精度满足预设要求；相对的，在该差值大于该预设值时，确保采样精度不满足预设要求，此时需要调整所述注入式定子接地保护装置的保护参数(如所述注入式定子接地保护装置的相关电阻、电抗等参数)，以使所述采样电阻值与所述试验电阻的阻值的差值不大于所述预设值即可。
在具体实施过程中，为了通过多次试验、多次调整保护参数，以将所述注入式定子接地保护装置的采样精度调整到最佳水平，请参考图4，在所述步骤S4之后，所述动态试验方法还包括步骤：S5、控制所述发电机逆变灭磁，并控制所述注入式定子接地保护装置退出使用，以及逐次递减地调整所述试验电阻的阻值，并在每次调整之后，重新进行所述测量电阻采样测试。其中，在每一次进行测量电阻采样测试之后，均根据测量结果合理调整电阻、电抗等参数，确保试验结果满足要求。
总之，上述在核电厂发电机组升压前接入试验电阻，实现了试验人员与高压带电设备的安全隔离，避免了试验人员触电、误操作等试验风险，极大提高试验安全系数；并通过试验电阻多点测量采样，提高保护可靠性。
发电机定子接地保护装置除了注入式定子接地保护装置，还包括基波定子接地保护装置(或其它)，在本申请的另一种实施方式中，为了在试验期间，电气主设备出现定子接地故障时，及时切除以防止故障扩大，同时避免出现试验设备故障损害，上述动态试验方法还包括：在所述发电机励磁升压前，修改所述发电机的基波定子接地保护装置的保护定值，以确保在发电机注入式定子接地保护动态试验期间，且电气主设备出现定子接地故障时，及时切除故障，保护电气主设备安全。
具体的，基波定子接地保护装置根据保护定值清单来保护电气主设备安全，例如，发电机基波定子接地保护定值整定为：基波零序电压定值为5V，基波零序电压高定值为11.5V，基波零序电压保护延时为0.5s；其中，基波定子接地保护装置利用5V基波零序电压定值和11.5V基波零序电压高定值，作为检测发电机电压平衡度的标准，当基波定子接地保护装置检测到发电机定子接地故障时，以0.5s的保护动作时间来启动保护，在本实施方式中，在发电机励磁升压前，将发电机基波定子接地保护动作时间由0.5s修改为最小值0s，试验过程中若发生发电机定子接地故障，立即跳开励磁开关，逆变灭磁，确保发电机设备安全。
采用发电机升压前接入试验电阻，试验过程中，试验电阻长时间接入***，对电气主设备和试验电阻的影响较大，为了避免减小试验设备损害，合理选择试验电阻十分必要。即在所述步骤S2之前，所述动态试验方法还包括：基于发电机中性点零序电压，模拟接地电阻的最小值，发电机基波定子接地保护装置保护定子绕组的范围，以及所述注入式定子接地保护装置的可靠系数，计算试验电阻的额定电流，并基于所述额定电流选择试验电阻。
具体的，在试验过程中，流过试验电阻的电流IR如公式(1)所示：
式(1)
其中，Un0为发电机中性点零序电压，RE为试验电阻。在具体实施过程中，需要取发电机中性点零序电压最大值Un0max和试验电阻最小值REmin计算流过试验电阻的最大电流IRmax，取REmin＝Rzd：
式(2)
以某核电厂发电机组参数为例，发电机出口电压为24kV电压等级，试验接入最小电阻为0.5kΩ，考虑试验过程中发电机发生最严重定子绕组故障情况，即发电机机端发生定子绕组单相接地，Un0max取值Rzd取值0.3kΩ，根据式(2)，则可知流过试验电阻的最大电流为：
式(3)
考虑发电机基波定子接地保护保护定子绕组85％的范围(如100个定子绕组中有85个被保护)，配合完成注入式定子接地保护试验，因此，按发电机定子绕组20％(考虑到计量余量，此处选大于15％的值)范围作为定子绕组接地故障计算，取系数K为0.2，计算试验电阻额定电流I0.2：
I0.2＝KIRmax＝0.2IRmax＝0.2×8.31A＝1.62A 式(4)
考虑试验电阻短时承受能力及保护配置，取可靠系数KKEL为1.2，则可知选择试验电阻的额定电流Ie为：
Ie＝1.2I0.2＝1.2×1.62＝1.944A 式(5)
因此，根据理论计算，选择额定电流为2A的电阻进行注入式定子接地保护动态试验；考虑试验电阻需要接入发电机一次设备中，按发电机单相额定电压计算，选择电压等级为20kV的绕线式电阻。
对于现有技术中在试验过程中所采用的试验电阻箱，其电流容量无法达到2A，因此测量电阻采样点少，在本申请方案中，为了增加测量电阻采样点数且方便现场试验，通过以多个固定阻值电阻串联组合的形式构成所述试验电阻，并通过调整所述串联组合的形式，调整串联在发电机绕组中性点和地之间的固定阻值电阻的数量，以调整所述试验电阻的阻值；其中，所述多个固定阻值电阻的阻值可不相同。具体的，根据注入式定子接地保护特点，保护装置测量电阻准确采样范围为0～15kΩ，采购0.5kΩ、1kΩ、2kΩ等不同阻值的固定电阻，根据试验需要，试验前串联接线组合，满足试验时接地电阻阻值要求。如图5所示，为一种多个固定阻值电阻串联组合示意图，多个固定阻值电阻51按照一定的连线方式连接，并且在每两个电阻的连线上设置对外接头52，以方便试验人员根据试验电阻阻值需要选择适合的接头与发电机绕组中性点和地连接。其中，多个固定阻值电阻串联接线可满足试验0.5～15kΩ采样电阻大小要求。
另外，在具体实施过程中，在所述步骤S2之前，所述动态试验方法还包括：在所述试验电阻与所述发电机定子绕组中性点之间，串联保险熔丝，以在所述发电机发生真实的定子绕组接地故障、且流过所述试验电阻的电流大于所述熔丝的熔断电流时，快速切除所述定子绕组的接地电阻，防止损坏所述试验电阻，以及保护设备安全；其中，可选取允许通过的最大电流为2A的保险熔丝。
总而言之，本申请方案从试验电阻接入方式入手，提出一种核电厂新型的发电机注入式定子接地保护动态试验方法，具有较高的安全性、可操作性：
(1)在发电机升压前接入试验电阻，避免了试验人员在发电机一次设备带电情况下直接接入试验电阻、模拟发电机定子绕组接地故障的操作，极大地提高了人员、设备安全；
(2)合理选择试验电阻，以多个固定阻值电阻串联组合所需试验电阻，操作灵活，不需要在线进行试验电阻调整和试验接线更改，提高试验安全性；
(3)支持试验电阻多点测量，优化保护参数，提高保护可靠性；
(4)采用多种保护配合措施，确保电气主设备和试验设备安全，最大限度降低试验安全风险。
需要指出的是，该试验方案可应用于核电厂整套启动试验期间发电机注入式定子接地保护动态试验的调试领域，也可应用于核电厂大修期间发电机注入式定子接地保护动态试验的检修验证试验，亦可应用于大型火电机组或水电机组等常规电厂启动、大修期间的发电机注入式定子接地保护动态试验。该试验方法已成功应用于某些核电厂机组大修试验中，取得了较好的试验效果，确保了发电机和输电保护***(GPA，Generator and PowerTransmission Protection)保护的可靠投入，具体表现在：避免了试验人员在一次高压带电设备的情况下接入试验电阻，极大提高了试验安全系数；新试验方法采取多项保护措施，确保电气主设备安全运行、避免损坏试验设备；通过采用改进电阻接入、选择电阻等措施，进行发电机动态下定子绕组接地电阻多点测量采样，分析发电机不同状态下，注入式定子接地保护电阻的变化趋势，以及发电机转速、电压对接地电阻的影响，为后续机组运行、维修、故障分析提供了最详实的参考依据。此后，该试验方案还将应用于更多的定子接地保护动态试验中。
基于同一发明构思，请参考图6A，本发明实施例还提供了一种核电厂发电机注入式定子接地保护动态试验装置，包括：
第一控制模块61，用于控制核电厂发电机注入式定子接地保护装置退出使用，同时控制所述发电机的励磁***投入使用；
模拟接地模块62，用于在所述发电机处于空载状态时，且所述发电机励磁升压前，在所述发电机定子绕组中性点和地之间接入阻值可调的试验电阻，通过调整试验电阻的阻值，模拟所述发电机定子绕组接地；
第二控制模块63，用于控制所述注入式定子接地保护装置投入使用，控制所述发电机励磁升压至预设电压，并保持所述发电机稳定运行；其中，所述预设电压低于所述发电机的额定电压；
测量电阻采样测试模块64，用于通过所述注入式定子接地保护装置进行测量电阻采样测试，并基于采样测试结果调整所述注入式定子接地保护装置的保护参数，以确保采样精度满足预设要求，从而实现对所述注入式定子接地保护装置的保护性能的检测和校正。
具体的，请参考图6B，所述测量电阻采样测试模块64包括：
采样电阻值获取单元641，用于通过所述注入式定子接地保护装置进行测量电阻采样测试，对所述定子绕组的接地电阻进行采样，以获取采样电阻值；
保护参数调整单元642，用于基于所述采样电阻值和所述试验电阻的阻值，调整所述注入式定子接地保护装置的保护参数，以确保采样精度满足预设要求，从而实现对所述注入式定子接地保护装置的保护性能的检测和校正。
在具体实施过程中，请参考图6B，所述第二控制模块63包括：
保护装置投入控制单元631，用于控制所述注入式定子接地保护装置投入使用，并检查所述注入式定子接地保护装置的接地电阻采样功能是否正常；
升压控制单元632，用于在所述注入式定子接地保护装置的接地电阻采样功能正常时，控制所述发电机励磁升压至所述预设电压，并保持所述发电机稳定运行。
在具体实施过程中，请参考图6B，所述动态试验装置还包括：
保护装置功能检查模块65，用于在所述模拟接地模块62模拟所述发电机定子绕组接地之前，控制所述发电机的励磁***投入使用，并控制所述发电机空载升压至额定电压，并检查所述注入式定子接地保护装置的接地电阻采样功能和报警功能是否正常，在检查结果表明所述注入式定子接地保护装置的接地电阻采样功能和报警功能均正常时，控制所述发电机逆变灭磁。
在具体实施过程中，请参考图6B，所述动态试验装置还包括：
第三控制模块66，用于在所述测量电阻采样测试模块64通过所述注入式定子接地保护装置进行测量电阻采样测试之后，控制所述发电机逆变灭磁，并控制所述注入式定子接地保护装置退出使用，以及逐次递减地调整所述试验电阻的阻值，并在每次调整之后，重新进行所述测量电阻采样测试。
在具体实施过程中，请参考图6B，所述动态试验装置还包括：
保护定值修改模块67，用于在所述发电机励磁升压前，修改所述发电机的基波定子接地保护装置的保护定值，以确保在发电机注入式定子接地保护动态试验期间，且电气主设备出现定子接地故障时，及时切除故障，保护电气主设备安全。
在具体实施过程中，请参考图6B，所述动态试验装置还包括：
试验电阻选择模块68，用于在所述模拟接地模块62模拟所述发电机定子绕组接地之前，基于发电机中性点零序电压，模拟接地电阻的最小值，发电机基波定子接地保护装置保护定子绕组的范围，以及所述注入式定子接地保护装置的可靠系数，计算试验电阻的额定电流，并基于所述额定电流选择试验电阻。具体的，所述试验电阻为多个固定阻值电阻串联组合的形式构成；其中，通过调整所述串联组合的形式调整所述试验电阻的阻值。
在具体实施过程中，请参考图6B，所述动态试验装置还包括：
熔丝保护模块69，用于在所述模拟接地模块62模拟所述发电机定子绕组接地之前，在所述试验电阻与所述发电机定子绕组中性点之间，串联保险熔丝，以在所述发电机发生真实的定子绕组接地故障、且流过所述试验电阻的电流大于所述熔丝的熔断电流时，快速切除所述定子绕组的接地电阻。
根据上面的描述，上述核电厂发电机注入式定子接地保护动态试验装置用于实现上述核电厂发电机注入式定子接地保护动态试验方法，所以，该装置的工作过程与上述方法的一个或多个实施例一致，在此就不再一一赘述了。
本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、***、或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例做出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。
Claims (14)
1.一种核电厂发电机注入式定子接地保护动态试验方法，其特征在于，所述动态试验方法包括以下步骤：
S1、控制核电厂发电机注入式定子接地保护装置退出使用；
S2、在所述发电机处于空载状态时，且所述发电机励磁升压前，在所述发电机定子绕组中性点和地之间接入阻值可调的试验电阻，通过调整试验电阻的阻值，模拟所述发电机定子绕组接地；
S3、控制所述注入式定子接地保护装置投入使用，控制所述发电机励磁升压至预设电压，并保持所述发电机稳定运行；其中，所述预设电压低于所述发电机的额定电压；
S4、通过所述注入式定子接地保护装置进行测量电阻采样测试，并基于采样测试结果调整所述注入式定子接地保护装置的保护参数，以确保采样精度满足预设要求，从而实现对所述注入式定子接地保护装置的保护性能的检测和校正；
在所述步骤S2之前，所述动态试验方法还包括：
基于发电机中性点零序电压，模拟接地电阻的最小值，发电机基波定子接地保护装置保护定子绕组的范围，以及所述注入式定子接地保护装置的可靠系数，计算试验电阻的额定电流，并基于所述额定电流选择试验电阻；所述试验电阻为多个固定阻值电阻串联组合的形式构成；其中，通过调整所述串联组合的形式调整所述试验电阻的阻值。
2.如权利要求1所述的核电厂发电机注入式定子接地保护动态试验方法，其特征在于，所述步骤S4具体包括子步骤：
S41、通过所述注入式定子接地保护装置进行测量电阻采样测试，对所述定子绕组的接地电阻进行采样，以获取采样电阻值；
S42、基于所述采样电阻值和所述试验电阻的阻值，调整所述注入式定子接地保护装置的保护参数，以确保采样精度满足预设要求，从而实现对所述注入式定子接地保护装置的保护性能的检测和校正。
3.如权利要求1所述的核电厂发电机注入式定子接地保护动态试验方法，其特征在于，所述步骤S3具体包括子步骤：
S31、控制所述注入式定子接地保护装置投入使用，并检查所述注入式定子接地保护装置的接地电阻采样功能是否正常；
S32、在所述注入式定子接地保护装置的接地电阻采样功能正常时，控制所述发电机励磁升压至所述预设电压，并保持所述发电机稳定运行。
4.如权利要求1所述的核电厂发电机注入式定子接地保护动态试验方法，其特征在于，在所述步骤S2之前，所述动态试验方法还包括：
控制所述发电机的励磁***投入使用，并控制所述发电机空载升压至额定电压，并检查所述注入式定子接地保护装置的接地电阻采样功能和报警功能是否正常，在检查结果表明所述注入式定子接地保护装置的接地电阻采样功能和报警功能均正常时，控制所述发电机逆变灭磁。
5.如权利要求1所述的核电厂发电机注入式定子接地保护动态试验方法，其特征在于，在所述步骤S4之后，所述动态试验方法还包括步骤：
S5、控制所述发电机逆变灭磁，并控制所述注入式定子接地保护装置退出使用，以及逐次递减地调整所述试验电阻的阻值，并在每次调整之后，重新进行所述测量电阻采样测试。
6.如权利要求1所述的核电厂发电机注入式定子接地保护动态试验方法，其特征在于，所述动态试验方法还包括步骤：
在所述发电机励磁升压前，修改所述发电机的基波定子接地保护装置的保护定值，以确保在发电机注入式定子接地保护动态试验期间，且电气主设备出现定子接地故障时，及时切除故障，保护电气主设备安全。
7.如权利要求1～6任一权项所述的核电厂发电机注入式定子接地保护动态试验方法，其特征在于，在所述步骤S2之前，所述动态试验方法还包括：在所述试验电阻与所述发电机定子绕组中性点之间，串联保险熔丝，以在所述发电机发生真实的定子绕组接地故障、且流过所述试验电阻的电流大于所述熔丝的熔断电流时，快速切除所述定子绕组的接地电阻。
8.一种核电厂发电机注入式定子接地保护动态试验装置，其特征在于，包括：
第一控制模块，用于控制核电厂发电机注入式定子接地保护装置退出使用，同时控制所述发电机的励磁***投入使用；
模拟接地模块，用于在所述发电机处于空载状态时，且所述发电机励磁升压前，在所述发电机定子绕组中性点和地之间接入阻值可调的试验电阻，通过调整试验电阻的阻值，模拟所述发电机定子绕组接地；
第二控制模块，用于控制所述注入式定子接地保护装置投入使用，控制所述发电机励磁升压至预设电压，并保持所述发电机稳定运行；其中，所述预设电压低于所述发电机的额定电压；
测量电阻采样测试模块，用于通过所述注入式定子接地保护装置进行测量电阻采样测试，并基于采样测试结果调整所述注入式定子接地保护装置的保护参数，以确保采样精度满足预设要求，从而实现对所述注入式定子接地保护装置的保护性能的检测和校正；
试验电阻选择模块，用于在所述模拟接地模块模拟所述发电机定子绕组接地之前，基于发电机中性点零序电压，模拟接地电阻的最小值，发电机基波定子接地保护装置保护定子绕组的范围，以及所述注入式定子接地保护装置的可靠系数，计算试验电阻的额定电流，并基于所述额定电流选择试验电阻；所述试验电阻为多个固定阻值电阻串联组合的形式构成；其中，通过调整所述串联组合的形式调整所述试验电阻的阻值。
9.如权利要求8所述的核电厂发电机注入式定子接地保护动态试验装置，其特征在于，所述测量电阻采样测试模块包括：
采样电阻值获取单元，用于通过所述注入式定子接地保护装置进行测量电阻采样测试，对所述定子绕组的接地电阻进行采样，以获取采样电阻值；
保护参数调整单元，用于基于所述采样电阻值和所述试验电阻的阻值，调整所述注入式定子接地保护装置的保护参数，以确保采样精度满足预设要求，从而实现对所述注入式定子接地保护装置的保护性能的检测和校正。
10.如权利要求8所述的核电厂发电机注入式定子接地保护动态试验装置，其特征在于，所述第二控制模块包括：
保护装置投入控制单元，用于控制所述注入式定子接地保护装置投入使用，并检查所述注入式定子接地保护装置的接地电阻采样功能是否正常；
升压控制单元，用于在所述注入式定子接地保护装置的接地电阻采样功能正常时，控制所述发电机励磁升压至所述预设电压，并保持所述发电机稳定运行。
11.如权利要求8所述的核电厂发电机注入式定子接地保护动态试验装置，其特征在于，所述动态试验装置还包括：
保护装置功能检查模块，用于在所述模拟接地模块模拟所述发电机定子绕组接地之前，控制所述发电机的励磁***投入使用，并控制所述发电机空载升压至额定电压，并检查所述注入式定子接地保护装置的接地电阻采样功能和报警功能是否正常，在检查结果表明所述注入式定子接地保护装置的接地电阻采样功能和报警功能均正常时，控制所述发电机逆变灭磁。
12.如权利要求8所述的核电厂发电机注入式定子接地保护动态试验装置，其特征在于，所述动态试验装置还包括：
第三控制模块，用于在所述测量电阻采样测试模块通过所述注入式定子接地保护装置进行测量电阻采样测试之后，控制所述发电机逆变灭磁，并控制所述注入式定子接地保护装置退出使用，以及逐次递减地调整所述试验电阻的阻值，并在每次调整之后，重新进行所述测量电阻采样测试。
13.如权利要求8所述的核电厂发电机注入式定子接地保护动态试验装置，其特征在于，所述动态试验装置还包括：
保护定值修改模块，用于在所述发电机励磁升压前，修改所述发电机的基波定子接地保护装置的保护定值，以确保在发电机注入式定子接地保护动态试验期间，且电气主设备出现定子接地故障时，及时切除故障，保护电气主设备安全。
14.如权利要求8～13任一权项所述的核电厂发电机注入式定子接地保护动态试验装置，其特征在于，所述动态试验装置还包括：
熔丝保护模块，用于在所述模拟接地模块模拟所述发电机定子绕组接地之前，在所述试验电阻与所述发电机定子绕组中性点之间，串联保险熔丝，以在所述发电机发生真实的定子绕组接地故障、且流过所述试验电阻的电流大于所述熔丝的熔断电流时，快速切除所述定子绕组的接地电阻。
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