CN111490522B - 基于柔性光学ta的发电机主保护定量化改造方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于柔性光学TA的发电机主保护定量化改造方法及装置，其中，方法包括以下步骤：获取同相同分支匝间短路、同相不同分支匝间短路及相间短路的故障的数目及其分布特点；求得每一故障下的各支路电流的大小和相位，并计算各种主保护方案对故障的灵敏系数；根据预设的设计原则通过发电机主保护定量化设计流程图，推荐发电机主保护配置方案；根据发电机主保护配置方案完成技改发电机主保护配置方案的定量化改造。该方法可以在定量分析的基础上提高技改发电机主保护配置方案的性能，实现电气一次专业(发电机)与二次专业(继电保护)的“双赢”。

Description

基于柔性光学TA的发电机主保护定量化改造方法及装置

技术领域

本发明涉及大中型发电机的设计制造和电力***主设备的继电保护技术领域，特别涉及一种基于柔性光学TA的发电机主保护定量化改造方法及装置。

背景技术

交流电机定子绕组内部故障是电机常见的破坏性很强的故障。内部故障时很大的短路电流会产生破坏性严重的电磁力，也可能产生过热，烧毁绕组和铁芯。故障产生的非同步磁场可能大大超过设计允许值，造成转子的严重损伤。对大型发电机来说，内部故障造成的破坏尤其严重；大型发电机内部故障还可能对电力***的安全运行造成巨大危害。因此，配置可靠的发电机内部短路主保护是电力工作者的重要任务。

但长期以来，发电机内部短路主保护只讨论机端两相短路的灵敏度，对横差保护更无法讨论灵敏度问题。设计发电机主保护配置方案(传统方案——完全纵差保护+零序电流型横差保护)也只凭经验和概念作定性分析，至于发电机定子绕组内部短路时上述主保护配置方案的灵敏度，设计者心中无数，不知道保护死区的多少以及不能动作的故障类型。其根本原因是不掌握发电机内部短路的分析和计算方法。

相关技术中，基于内部故障分析(“多回路分析法”)的发电机主保护定量化设计方法，将多回路分析的成果应用于大中型发电机定子绕组内部故障主保护设计中，在运用“多回路分析法”对发电机内部故障全面仿真计算的基础上，根据发电机绕组结构的不同，提出了不同的定量化及优化设计过程，为科学制定发电机主保护配置方案、合理选择发电机中性点侧分支引出方式和电磁型TA配置方案开辟了新途径。

然而，由于受制于多分支发电机中性点侧铜环布置和电磁型TA安装条件的限制，上述发电机主保护定量化设计方法在老电站技改机组(其中性点侧铜环布置已经完成)的应用中遇到困难，即使按照发电机主保护定量化设计方法，进行了全面的内部故障分析和详细的主保护性能对比，也不得不选择次优的主保护配置方案，导致技改发电机的运行存在安全隐患。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。

为此，本发明的一个目的在于提出一种基于柔性光学TA的发电机主保护定量化改造方法，该方法可以在定量分析的基础上提高技改发电机主保护配置方案的性能，实现电气一次专业(发电机)与二次专业(继电保护)的“双赢”。

本发明的另一个目的在于提出一种基于柔性光学TA的发电机主保护定量化改造装置。

为达到上述目的，本发明一方面实施例提出了一种基于柔性光学TA的发电机主保护定量化改造方法，包括以下步骤：获取同相同分支匝间短路、同相不同分支匝间短路及相间短路的故障的数目及其分布特点；求得每一故障下的各支路电流的大小和相位，并计算各种主保护方案对所述故障的灵敏系数；根据预设的设计原则通过发电机主保护定量化设计流程图，推荐发电机主保护配置方案；根据所述发电机主保护配置方案完成技改发电机主保护配置方案的定量化改造。

本发明实施例的基于柔性光学TA的发电机主保护定量化改造方法，在运用“多回路分析法”对发电机内部故障全面仿真计算的基础上，根据发电机定子绕组形式所决定的内部故障数及其分布特点的不同，分析对比不同的分支分组方式及TA配置方案所对应的主保护配置方案的性能，在确保技改发电机中性点侧分支分组及铜环引出方式不变的前提下，通过柔性光学TA的灵活装设来来虚拟分支引出方式，实现送入发电机保护装置的分支电流(或分支组电流)的重新组合，使对应的主保护配置方案满足发电机主保护定量化设计的要求，在定量分析的基础上提高技改发电机主保护配置方案的性能，实现电气一次专业(发电机)与二次专业(继电保护)的“双赢”。

另外，根据本发明上述实施例的基于柔性光学TA的发电机主保护定量化改造方法还可以具有以下附加的技术特征：

进一步地，在本发明的一个实施例中，所述获取同相同分支匝间短路、同相不同分支匝间短路及相间短路的故障数及其分布特点，包括：根据对电机制造厂家提供的发电机定子绕组连接图进行分析得到的分析结果，并按照发电机定子绕组内部故障主保护配置方法和所述发电机故障类型分析框图，任两线棒在槽内或端部交叉就认为存在同槽故障或端部交叉故障的可能，采用枚举法统计得到发电机实际可能发生的所述同相同分支匝间短路、同相不同分支匝间短路及相间短路的故障数及其分布特点。

进一步地，在本发明的一个实施例中，所述求得每一故障下的各支路电流的大小和相位，包括：运用预设的多回路分析法对所列举的发电机实际可能发生的故障进行分析计算。

进一步地，在本发明的一个实施例中，其中，预设的设计原则包括保护动作死区最小，并且所需电磁型TA最少。

进一步地，在本发明的一个实施例中，根据所述发电机主保护配置方案完成技改发电机主保护配置方案的定量化改造，包括：保留技改发电机中性点侧已定型的铜环引出方式，并根据所述发电机主保护配置方案选择在技改发电机相应的分支或分支组上绕制柔性光学TA和虚拟分支引出方式；通过光学电流互感器实现送入发电机保护装置的分支电流的重新组合，使对应的主保护配置方案满足定量化设计的要求。

为达到上述目的，本发明另一方面实施例提出了一种基于柔性光学TA的发电机主保护定量化改造装置，包括：获取模块，用于获取同相同分支匝间短路、同相不同分支匝间短路及相间短路的故障的数目及其分布特点；计算模块，用于求得每一故障下的各支路电流的大小和相位，并计算各种主保护方案对所述故障的灵敏系数；推荐模块，用于根据预设的设计原则通过发电机主保护定量化设计流程图，推荐发电机主保护配置方案；处理模块，用于根据所述发电机主保护配置方案完成技改发电机主保护配置方案的定量化改造。

本发明实施例的基于柔性光学TA的发电机主保护定量化改造装置，在运用“多回路分析法”对发电机内部故障全面仿真计算的基础上，根据发电机定子绕组形式所决定的内部故障数及其分布特点的不同，分析对比不同的分支分组方式及TA配置方案所对应的主保护配置方案的性能，在确保技改发电机中性点侧分支分组及铜环引出方式不变的前提下，通过柔性光学TA的灵活装设来来虚拟分支引出方式，实现送入发电机保护装置的分支电流(或分支组电流)的重新组合，使对应的主保护配置方案满足发电机主保护定量化设计的要求，在定量分析的基础上提高技改发电机主保护配置方案的性能，实现电气一次专业(发电机)与二次专业(继电保护)的“双赢”。

另外，根据本发明上述实施例的基于柔性光学TA的发电机主保护定量化改造装置还可以具有以下附加的技术特征：

进一步地，在本发明的一个实施例中，所述获取模块进一步用于根据对电机制造厂家提供的发电机定子绕组连接图进行分析得到的分析结果，并按照发电机定子绕组内部故障主保护配置方法和所述发电机故障类型分析框图，任两线棒在槽内或端部交叉就认为存在同槽故障或端部交叉故障的可能，采用枚举法统计得到发电机实际可能发生的所述同相同分支匝间短路、同相不同分支匝间短路及相间短路的故障数及其分布特点。

进一步地，在本发明的一个实施例中，所述计算模块进一步用于运用预设的多回路分析法对所列举的发电机实际可能发生的故障进行分析计算。

进一步地，在本发明的一个实施例中，其中，预设的设计原则包括保护动作死区最小，并且所需电磁型TA最少。

进一步地，在本发明的一个实施例中，所述处理模块进一步用于保留技改发电机中性点侧已定型的铜环引出方式，并根据所述发电机主保护配置方案选择在技改发电机相应的分支或分支组上绕制柔性光学TA和虚拟分支引出方式，通过光学电流互感器实现送入发电机保护装置的分支电流的重新组合，使对应的主保护配置方案满足定量化设计的要求。

本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1为根据本发明实施例的基于柔性光学TA的发电机主保护定量化改造方法的流程图；

图2为根据本发明实施例的发电机故障类型分析框图；

图3为根据本发明实施例的基于多回路分析法的发电机内部故障仿真计算框图；

图4为根据本发明实施例的大中型发电机主保护定量化设计流程图；

图5为根据本发明实施例的深蓄发电电动机内部故障主保护及TA配置技改方案示意图；

图6为根据本发明实施例的大中型发电机主保护定量化改造流程图；

图7为根据本发明实施例的基于电磁型TA的深蓄发电电动机主保护配置方案；

图8为根据本发明实施例的柔性光学TA用于观音岩水轮发电机主保护实例(左侧为光学TA/右侧为TPY型TA)；

图9为根据本发明实施例的一则小匝数同相同分支匝间短路示意图；

图10为根据本发明实施例的一则发生在中性点侧附近的相近电位同相不同分支匝间短示意图；

图11为根据本发明实施例的深蓄发电电动机主保护优化设计方案(基于光学TA)；

图12为根据本发明实施例的基于柔性光学TA的发电机主保护定量化改造装置的方框示意图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

为了克服背景技术存在的问题，必须研究大中型技改发电机主保护的优化设计问题，在提出定量化设计方法解决新建电站发电机主保护设计的基础上，通过对工程实例的归纳总结，借助于柔性光学TA绕制灵活的特点，在不改变技改发电机中性点侧铜环布置的前提下，实现技改发电机主保护的定量化改造，兼顾设计的科学性和实用性要求，使该方法能够更好地服务于老电站发电机组的技术改造。

下面参照附图描述根据本发明实施例提出的基于柔性光学TA的发电机主保护定量化改造方法及装置，首先将参照附图描述根据本发明实施例提出的基于柔性光学TA的发电机主保护定量化改造方法。

图1是本发明一个实施例的基于柔性光学TA的发电机主保护定量化改造方法的流程图。

如图1所示，该基于柔性光学TA的发电机主保护定量化改造方法包括以下步骤：

在步骤S101中，获取同相同分支匝间短路、同相不同分支匝间短路及相间短路的故障的数目及其分布特点。

在本发明的一个实施例中，获取同相同分支匝间短路、同相不同分支匝间短路及相间短路的故障数及其分布特点，包括：根据对电机制造厂家提供的发电机定子绕组连接图进行分析得到的分析结果，并按照发电机定子绕组内部故障主保护配置方法和发电机故障类型分析框图，任两线棒在槽内或端部交叉就认为存在同槽故障或端部交叉故障的可能，采用枚举法统计得到发电机实际可能发生的同相同分支匝间短路、同相不同分支匝间短路及相间短路的故障数及其分布特点。

可以理解的是，本发明实施例通过对电机制造厂家提供的发电机定子绕组连接图的分析，按照大型发电机定子绕组内部故障主保护配置方法和发电机故障类型分析框图，任两线棒在槽内或端部交叉就认为存在同槽故障或端部交叉故障的可能，采用枚举法统计发电机实际可能发生的同相同分支匝间短路、同相不同分支匝间短路及相间短路的故障数及其分布特点。其中，发电机故障类型分析框图如图2所示。

在步骤S102中，求得每一故障下的各支路电流的大小和相位，并计算各种主保护方案对故障的灵敏系数。

在本发明的一个实施例中，求得每一故障下的各支路电流的大小和相位，包括：运用预设的多回路分析法对所列举的发电机实际可能发生的故障进行分析计算。

可以理解的是，本发明实施例运用“多回路分析法”对步骤S101所列举的发电机实际可能发生的内部故障进行分析计算，求得每一故障下的各支路电流的大小和相位(包括中性点连线电流的大小)，进而计算常用的各种主保护方案对步骤S101所列举的内部故障的灵敏系数，确定各种主保护方案能够反应的故障数及故障类型。其中，基于多回路分析法的发电机内部故障仿真计算框图如图3所示。

在步骤S103中，根据预设的设计原则通过发电机主保护定量化设计流程图，推荐发电机主保护配置方案。

其中，预设的设计原则包括保护动作死区最小，并且所需电磁型TA最少。

可以理解的是，本发明实施例在步骤S102已经了解各种主保护方案优点的基础上，按照“优势互补、综合利用”的设计原则，通过大中型发电机主保护定量化设计流程图，推荐发电机主保护配置方案，力争做到保护动作死区最小，并且所需电磁型TA最少。其中，大中型发电机主保护定量化设计流程图如图4所示。

在步骤S104中，根据发电机主保护配置方案完成技改发电机主保护配置方案的定量化改造。

在本发明的一个实施例中，根据发电机主保护配置方案完成技改发电机主保护配置方案的定量化改造，包括：保留技改发电机中性点侧已定型的铜环引出方式，并根据发电机主保护配置方案选择在技改发电机相应的分支或分支组上绕制柔性光学TA和虚拟分支引出方式；通过光学电流互感器实现送入发电机保护装置的分支电流的重新组合，使对应的主保护配置方案满足定量化设计的要求。

可以理解的是，本发明实施例保留技改发电机中性点侧已定型的铜环引出方式，根据步骤S103发电机主保护定量化设计结果，选择在技改发电机相应的分支或分支组上绕制柔性光学TA，虚拟分支引出方式，通过光学电流互感器的灵活装设来实现送入发电机保护装置的分支电流(或分支组电流)的重新组合，使对应的主保护配置方案满足步骤S103主保护定量化设计的要求，完成技改发电机主保护配置方案的定量化改造。其中，深蓄发电电动机内部故障主保护及TA配置技改方案示意图如图5所示，大中型发电机主保护定量化改造流程图如图6所示。

下面将以深圳抽水蓄能电站(4×300MW)发电电动机主保护技改方案(基于柔性光学TA)的实施为例，来介绍如何在全面的内部短路分析计算的基础上进行技改发电机主保护的定量化改造，具体如下：

深蓄发电电动机采用分数槽(q＝17/2)叠绕组(定子绕组节距为y₁＝22)，14极，定子槽数为357，每相7分支，每分支17个线圈。

通过对哈尔滨电机厂有限责任公司提供的发电电动机定子绕组展开图的分析，按照图2所示发电机故障类型分析框图，其实际可能发生的内部短路如表1和表2所示。其中，表1为深蓄发电电动机357种同槽故障表，表2为深蓄发电电动机7182种端部交叉故障表。

表1

表2

基于“多回路分析法”的发电机主保护定量化及优化设计方法在水电领域得到推广应用，已对国内外120多座大中型水电站和抽水蓄能电站的发电机组进行了定子绕组内部故障的分析和主保护方案的定量化设计；总结已有的设计经验，并考虑到受奇数多分支水轮发电机中性点侧引出方式和电磁型分支组TA安装条件的限制，现有每相7分支发电机均立足于每相装设两个分支组TA，采用“3-4”或“3-1-3”分支分组方式，其对应的主保护配置方案的构成如图7所示，相应的深蓄发电电动机主保护配置方案的性能如表3所示。其中，表3为深蓄发电电动机同槽和端部故障时不同主保护配置方案的动作情况表。

表3

从表3以看出，“3-1-3”分支分组及中性点引出方式最复杂，且对发生几率高的相间短路存在保护死区(为舍弃的第4分支间发生的1种中性点侧小匝数相间短路)；“3-4”分支分组及中性点引出方式的保护死区虽有所增大，但其分支分组及中性点引出方式变得简单，且不能动作故障数只有13种(仅占内部故障总数的0.17％)，不能动作的故障类型为1匝同相同分支匝间短路(6种)和发生在相近电位的同相不同分支匝间短路(7种，且两个故障分支被分到同一分支组中)，发生几率并不高。故深蓄发电电动机最终选择图7(b)所示分支分组方式及相应的主保护配置方案。

柔性光学TA温度漂移和振动敏感性问题的解决，为其在发电机上的应用奠定了坚实的基础；基于柔性光学TA的发电机差动保护已在沙河抽蓄电站(50MW/2013年)、谏壁火电厂(300MW/2015年)和观音岩水电站(600MW/2015年)投运，运行情况良好，经历了区外故障的考验。

柔性光学TA绕制灵活的优点(如图8所示，黑色导体为光学TA的二次光缆)可以保证在不改变现有发电机分支引出方式的前提下，通过光学电流互感器的灵活装设来实现送入发电机保护装置的分支电流(或分支组电流)的重新组合，从而提高相应主保护配置方案的性能。

为了节省技改工作的工程造价(减少需要装设的分支或分支组柔性光学TA的数目)，并为深蓄发电电动机主保护的优化设计指明方向，需要进一步分析现有主保护配置方案不能动作的13种内部故障的类型及其分布特点：

(1)端部故障中的6种1匝同相同分支匝间短路，分别发生在a4分支(1种)、c4分支(3种)和a7分支(2种)。

对于a/c相第4分支发生的1匝同相同分支匝间短路，故障分支接入的不完全纵差保护能够灵敏动作，对应的灵敏系数分别为7.663、8.981、8.392和7.663。

对于a相第7分支发生的1匝同相同分支匝间短路，故障相的不完全裂相横差保护(a123-a567)能够灵敏动作，对应的灵敏系数分别为2.357和2.104，而完全裂相横差保护(a123-a4567)则不能动作，对应的灵敏系数分别为1.241和1.105(而发电机差动保护的灵敏动作值为1.5，下同)，下面以图9所示的算例进行说明。

图9中实线箭头所示故障为深圳发电电动机在并网空载运行方式下，a相第7支路第15号线圈下层边和a相第7支路第17号线圈的上层边发生端部同相同分支匝间短路，短路匝数为1匝(发生短路的两线圈的绕向相同)。

各支路(包括短路附加支路)基波电流的大小(有效值，单位为A，下同)和相位如下所示：

其中故障相故障分支电流

与非故障分支电流

的方向近于相反，在构成不完全裂相横差保护时舍弃a4分支，将有利于不完全裂相横差保护灵敏度的提高，并且不完全裂相横差保护两侧TA完全同型，区外故障时不平衡电流小，故最小动作电流的标么值取为

具体计算过程如下所示：

对应的不完全裂相横差保护的灵敏系数为

(2)同槽故障中的7种发生在相近电位的同相不同分支匝间短路(两个短路点距离中性点侧的位置均相差4个线圈)，除了1种发生在c4/c5之间，其余均发生a2/a3、a5/a6、a6/a7、b5/b6、b6/b7、c5/c6之间。

对于上述c4/c5之间的同相不同分支匝间短路，由于短路分支电流

和

的大小相差不大，方向近于相反，使得将两个故障分支分到同一分支组中的完全裂相横差(c123-c4567)的灵敏系数只有1.454(故障相故障分支的电流大多相互抵消，而故障相非故障分支的电流又都比较小)，仅保留一个故障分支的不完全裂相横差(c123-c567)反而灵敏动作(6.197)。

对于上述其它6种同相不同分支匝间短路，以图10所示的算例来进一步说明，同样将两故障分支分到同一分支组中的不完全裂相横差保护(a123-a567)的性能为何优于完全裂相横差保护(a123-a4567)，具体计算过程如下所示：

对应的不完全裂相横差保护的灵敏系数为

而完全裂相横差保护(a123-a4567)的灵敏系数只有0.848。

基于上述内部故障分析以及柔性光学TA安装灵活的特点，在深蓄发电电动机现有“123-4567”分支分组方式不变的前提下，在每相的1、2、3分支组和4、5、6、7分支组上绕制光学电流互感器TA1(TA4/TA7)和TA3(TA6/TA9)，以构成一套完全纵差保护(其中性点侧相电流取自每相已有的两个分支组光学TA)，如图11(a)所示，以对付深蓄发电电动机所有可能发生的相间短路。

对于图7(b)所示3-4分支分组方式下主保护配置方案不能动作的4种a/c相第4分支发生的1匝同相同分支匝间短路，通过构建图11(b)中的不完全纵差保护来反应，即在每相的第4分支上绕制光学电流互感器TA2(TA5/TA8)(如图11(d)所示)，将采集的每相第4分支电流与机端TA10(TA11/TA12)采集的相电流进行比较。

对于剩下的9种图7(b)所示主保护配置方案不能动作的匝间短路，则需要构建图11(b)中的不完全裂相横差保护来反应，即通过图11(a)中TA2-TA3(TA5-TA6/TA8-TA9)采集电流信息的运算可以获得每相5、6、7分支组的电流(对应图11(b)中的TA3’/TA6’/TA9’)，再与图11(c)TA1(TA4/TA7)采集的每相1、2、3分支组的电流进行比较。

最终的基于柔性光学TA的深蓄发电电动机主保护配置优化方案(不完全裂相横差+不完全纵差+完全纵差保护)如图11所示，即深蓄发电电动机铜环引出还是按照图11(a)“123-4567”来实现(简单可行)，而主保护配置可以达到常规水轮发电机在“123-4-567”分支分组方式下才能实现的方案(见图11(a)+图11(b))，这就是虚拟分支引出方式的意义。

对于深蓄发电电动机实际可能发生的7539种内部故障，图11所示的主保护配置优化方案没有保护死区，对7379种内部故障(占内部故障总数的97.9％)有两种及以上原理不同的主保护灵敏动作。

综上，基于柔性光学TA的深蓄发电电动机主保护配置优化方案的顺利实施，为大中型水电站发电机主保护的技术改造提供了新思路，即在确保发电机分支分组及铜环引出方式不变的前提下，通过光学电流互感器的灵活装设来实现送入发电机保护装置的分支电流(或分支组电流)的重新组合，使得对应的主保护配置方案满足发电机主保护定量化设计的要求，不再受制于多分支发电电动机分支分组方式和中性点侧铜环的布置，提高了技改发电机主保护的性能，实现了电气一次专业(发电机)与二次专业(继电保护)的“双赢”。

其次参照附图描述根据本发明实施例提出的基于柔性光学TA的发电机主保护定量化改造装置。

图12是本发明一个实施例的基于柔性光学TA的发电机主保护定量化改造装置的方框示意图。

如图12所示，该基于柔性光学TA的发电机主保护定量化改造装置10包括：获取模块100、计算模块200、推荐模块300和处理模块400。

其中，获取模块100用于获取同相同分支匝间短路、同相不同分支匝间短路及相间短路的故障的数目及其分布特点；计算模块200用于求得每一故障下的各支路电流的大小和相位，并计算各种主保护方案对故障的灵敏系数；推荐模块300用于根据预设的设计原则通过发电机主保护定量化设计流程图，推荐发电机主保护配置方案；处理模块400用于根据发电机主保护配置方案完成技改发电机主保护配置方案的定量化改造。本发明实施例的装置10可以在定量分析的基础上提高技改发电机主保护配置方案的性能，实现电气一次专业(发电机)与二次专业(继电保护)的“双赢”。

进一步地，在本发明的一个实施例中，获取模块100进一步用于根据对电机制造厂家提供的发电机定子绕组连接图进行分析得到的分析结果，并按照发电机定子绕组内部故障主保护配置方法和发电机故障类型分析框图，任两线棒在槽内或端部交叉就认为存在同槽故障或端部交叉故障的可能，采用枚举法统计得到发电机实际可能发生的同相同分支匝间短路、同相不同分支匝间短路及相间短路的故障数及其分布特点。

进一步地，在本发明的一个实施例中，计算模块200进一步用于运用预设的多回路分析法对所列举的发电机实际可能发生的故障进行分析计算。

进一步地，在本发明的一个实施例中，其中，预设的设计原则包括保护动作死区最小，并且所需电磁型TA最少。

进一步地，在本发明的一个实施例中，处理模块400进一步用于保留技改发电机中性点侧已定型的铜环引出方式，并根据发电机主保护配置方案选择在技改发电机相应的分支或分支组上绕制柔性光学TA和虚拟分支引出方式，通过光学电流互感器实现送入发电机保护装置的分支电流的重新组合，使对应的主保护配置方案满足定量化设计的要求。

需要说明的是，前述对基于柔性光学TA的发电机主保护定量化改造方法实施例的解释说明也适用于该实施例的基于柔性光学TA的发电机主保护定量化改造装置，此处不再赘述。

根据本发明实施例提出的基于柔性光学TA的发电机主保护定量化改造装置，在运用“多回路分析法”对发电机内部故障全面仿真计算的基础上，根据发电机定子绕组形式所决定的内部故障数及其分布特点的不同，分析对比不同的分支分组方式及TA配置方案所对应的主保护配置方案的性能，在确保技改发电机中性点侧分支分组及铜环引出方式不变的前提下，通过柔性光学TA的灵活装设来来虚拟分支引出方式，实现送入发电机保护装置的分支电流(或分支组电流)的重新组合，使对应的主保护配置方案满足发电机主保护定量化设计的要求，在定量分析的基础上提高技改发电机主保护配置方案的性能，实现电气一次专业(发电机)与二次专业(继电保护)的“双赢”。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (6)

1.一种基于柔性光学TA的发电机主保护定量化改造方法，其特征在于，包括以下步骤：

获取同相同分支匝间短路、同相不同分支匝间短路及相间短路的故障的数目及其分布特点，包括：对发电机制造厂家提供的发电机定子绕组连接图进行分析，以获得发电机定子绕组原始数据；结合所述原始数据对发电机故障类型进行分析，并通过枚举法统计所述同相同分支匝间短路、同相不同分支匝间短路及相间短路分别在同槽故障总数和端部交叉故障总数中所占的比率，其中，所述分布特点包括：所述同相同分支匝间短路和同相不同分支匝间短路在不同短路匝数下的故障数，以及所述相间短路在分支编号相同和分支编号不同下的故障数；

求得每一故障下的各支路电流的大小和相位，并计算各种主保护方案对所述故障的灵敏系数；

根据预设的设计原则通过发电机主保护定量化设计流程图，推荐发电机主保护配置方案，其中，预设的设计原则包括保护动作死区最小，并且所需电磁型TA最少；以及

根据所述发电机主保护配置方案完成技改发电机主保护配置方案的定量化改造，包括：保留技改发电机中性点侧已定型的铜环引出方式，并根据所述发电机主保护配置方案选择在技改发电机相应的分支或分支组上绕制柔性光学TA和虚拟分支引出方式；通过光学电流互感器实现送入发电机保护装置的分支电流的重新组合，使对应的主保护配置方案满足定量化设计的要求。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述获取同相同分支匝间短路、同相不同分支匝间短路及相间短路的故障数及其分布特点，包括：

根据对电机制造厂家提供的发电机定子绕组连接图进行分析得到的分析结果，并按照发电机定子绕组内部故障主保护配置方法和所述发电机故障类型分析框图，任两线棒在槽内或端部交叉就认为存在同槽故障或端部交叉故障的可能，采用枚举法统计得到发电机实际可能发生的所述同相同分支匝间短路、同相不同分支匝间短路及相间短路的故障数及其分布特点。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述求得每一故障下的各支路电流的大小和相位，包括：

运用预设的多回路分析法对所列举的发电机实际可能发生的故障进行分析计算。

4.一种基于柔性光学TA的发电机主保护定量化改造装置，其特征在于，包括：

获取模块，用于获取同相同分支匝间短路、同相不同分支匝间短路及相间短路的故障的数目及其分布特点，所述获取模块具体用于对发电机制造厂家提供的发电机定子绕组连接图进行分析，以获得发电机定子绕组原始数据；结合所述原始数据对发电机故障类型进行分析，并通过枚举法统计所述同相同分支匝间短路、同相不同分支匝间短路及相间短路分别在同槽故障总数和端部交叉故障总数中所占的比率，其中，所述分布特点包括：所述同相同分支匝间短路和同相不同分支匝间短路在不同短路匝数下的故障数，以及所述相间短路在分支编号相同和分支编号不同下的故障数；

计算模块，用于求得每一故障下的各支路电流的大小和相位，并计算各种主保护方案对所述故障的灵敏系数；

推荐模块，用于根据预设的设计原则通过发电机主保护定量化设计流程图，推荐发电机主保护配置方案，其中，预设的设计原则包括保护动作死区最小，并且所需电磁型TA最少；以及

处理模块，用于根据所述发电机主保护配置方案完成技改发电机主保护配置方案的定量化改造，所述处理模块进一步用于保留技改发电机中性点侧已定型的铜环引出方式，并根据所述发电机主保护配置方案选择在技改发电机相应的分支或分支组上绕制柔性光学TA和虚拟分支引出方式，通过光学电流互感器实现送入发电机保护装置的分支电流的重新组合，使对应的主保护配置方案满足定量化设计的要求。

5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，所述获取模块进一步用于根据对电机制造厂家提供的发电机定子绕组连接图进行分析得到的分析结果，并按照发电机定子绕组内部故障主保护配置方法和所述发电机故障类型分析框图，任两线棒在槽内或端部交叉就认为存在同槽故障或端部交叉故障的可能，采用枚举法统计得到发电机实际可能发生的所述同相同分支匝间短路、同相不同分支匝间短路及相间短路的故障数及其分布特点。

6.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，所述计算模块进一步用于运用预设的多回路分析法对所列举的发电机实际可能发生的故障进行分析计算。

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