CN113447852A - 不受发电机运行工况影响的机端pt回路断线检测方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种不受发电机运行工况影响的机端PT回路断线检测方法，属于电压互感器断线检测技术领域。该方法首先外加20Hz注入式低频方波电源经发电机中性点接地变压器或接地消弧线圈耦合至发电机一次侧，再经机端PT转换至二次侧；然后实时检测发电机机端PT二次侧的20Hz三相相电压、频率、相间电压；最后依据检测结果判断发电机PT回路完好情况。本发明的发电机机端PT回路断线检测方法，不受机组运行工况影响，有效消除发电机停机态PT断线检测死区，可快速判断发电机机端PT断线故障范围，提高了设备缺陷消除效率，具有很强的实用性和推广应用价值。
Description
技术领域
本发明属于电压互感器断线检测技术领域，具体涉及一种不受发电机运行工况影响的机端PT回路断线检测方法。
背景技术
CN201310007274.9公开一种发电机机端电压互感器一次断线的判别方法，其特征是：保护装置检测发电机机端电压互感器(TV)的负序电压(3U2)、开口三角基波零序电压(3U0)，以及发电机中性点的零序电压(Un0)或零序电流(In0)，按下列公式，将这些检测量分别与相应的定值进行比较：
式1：Un0＜U0.set1或In0＜I0.set1；
式2：3U2＞U2.set2；
式3：3U0＞U0.set2；
其中，U0.set1、U2.set2、U0.set2是电压定值，I0.set1是电流定值，
当式1、2、3条件同时满足，则判定发电机机端电压互感器TV出现一次断线，延时发出发电机机端电压互感器TV一次断线报警信号，并闭锁发电机定子接地保护；
当式1、2、3任一条件不满足时，则判定发电机机端电压互感器TV恢复正常，延时退出发电机机端电压互感器TV一次断线报警，并开放发电机定子接地保护。
CN200510123095.7公开一种发电机PT断线判断方法，其特征是判断方法包括三种判据：
第一种判据是：两组PT测量值比较，当只有一组PT发生断线时，该组PT测量值突然下降，同时另一组PT测量保持不变，当发电机出口发生短路时，两组PT同时降低；
第二种判据是：PT测量中出现负序分量且发电机空载或定子电流测量中无负序分量，此针对两组PT单相或两相同时断线故障，当两组PT同时单相或两相断线时，电压测量中出现负序分量，当发电机定子正常运行时，定子电流测量中不出现负序分量；当出现单相或两相短路时，定子电流测量中就出现负序分量；该项判据能够区分短路和PT断线；在发电机出口短路时，励磁控制装置能够进行正确控制，而不误判为PT断线；第三种判据是：PT测量值很小时且转子电流较大且定子电流正常，当两组PT三相同时断线，两组PT三相电压测量全部为零，也没有负序分量，第一种和第二种判据均失效的状态：则当转子电流较大时并大于与发电机相应的设定定值时，两组PT测量值很低并小于与发电机相应的设定定值；则出现如下判断：发电机出口发生三相短路，或两组PT发生全部断线；两种情况的差别在于定子电流测量值的变化，发生短路时，定子电流测量值增大；从而判断两组PT同相多相断线。
CN201410291128.8公开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U1AB，U1BC，U1CA；
(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U2AB，U2BC，U2CA；
(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△UAB、△UBC和△UCA，判定电压互感器是否发生断线。
CN201910020791.7公开一种发电机励磁***用PT断线判别方法，其特征在于：通过双套励磁调节器：A套励磁调节器、B套励磁调节器所采样的定子电压有效值的差值、或者励磁在线控制调节器的定子电压与阳极电压标幺值差值，来判断是否发生PT一次侧高压熔断器缓慢熔断故障。
以上4种专利涉及的发电机PT断线检测方法存在以下问题：
1)目前的发电机电压互感器(以下简称PT)断线检测方法，电压、电流的特征量为发电机50Hz工频量，受发电机运行工况影响，只有发电机在励磁带电压、并网带电流、开关解列灭磁电压消失前才能检测。当发电机处于停机态、空转态、部分情况出现在发电机启停机过程中由于机组振动变化、环境温度变化导致的PT断线，由于发电机机端无50Hz工频电压、电流，存在PT断线检测死区，无法快速有效检测发电机机端PT断线，导致发电机开机失败。
2)目前的发电机PT机端断线检测方法无法有效判断PT回路断线故障发生在PT一次回路还是二次回路，需要人工现地逐步排查，维护检修人员消缺效率低。
因此如何克服现有技术的不足是目前电压互感器断线检测技术领域亟需解决的问题。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有技术的不足，提供一种不受发电机运行工况影响的机端PT回路断线检测方法。该方法利用外加20Hz注入式低频方波电源，不受机组运行工况影响，即使停机态，仍然可实时检测发电机机端PT回路20Hz电压、20Hz频率情况，从而有效消除发电机停机态PT断线检测死区，提高发电机的开机成功率。当发电机机端发生PT断线故障，可以根据机端PT回路20Hz的相电压、相间电压及频率变化情况，判断出PT断线故障范围发生在一次回路还是二次回路，提高了设备缺陷消除效率。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：
不受发电机运行工况影响的机端PT回路断线检测方法，包括如下步骤：
步骤(1)，外加20Hz注入式低频方波电源经发电机中性点接地变压器或接地消弧线圈耦合至发电机一次侧，再经机端PT转换至二次侧；
步骤(2)，实时检测发电机机端PT二次侧的20Hz三相相电压、相频率、相间电压、相间频率；
步骤(3)，判断发电机PT回路完好情况：
当发电机机端PT三相回路完好时，发电机机端PT相电压回路能测量到三相幅值、相位相等的20Hz低频电压及20Hz频率，发电机机端PT相间电压、频率均为0；
当发电机机端PT一次回路发生断线故障时，断线故障相无法测量到20Hz的低频电压及20Hz频率，发电机机端PT相间电压、频率不平衡，跟断线故障相相关的相间电压、频率不为0，非断线相相间电压、频率为0，依此来判断一次回路故障相断线；
当发电机机端PT二次回路发生断线故障时，断线故障相无法测量到20Hz的低频电压及20Hz频率，发电机机端PT相间电压、频率均为0，依此来判断二次回路故障相断线。
进一步，优选的是，外加20Hz注入式低频方波电源为5V电源。
进一步，优选的是，假定外加20Hz注入式低频方波电源5V，经18kV/1.09kV的发电机中性点接地变压器耦合至发电机一次侧，再经18kV/100V的机端PT转换至二次侧，实时检测发电机机端PT二次侧的三相相电压、相频率、相间电压、相间频率；按照表1和表2所示的判据判断故障相；
表1.发电机机端PT断线故障电压判据
表2.发电机机端PT断线故障频率判据
本发明与现有技术相比，其有益效果为：
(1)本发明的发电机机端PT断线检测方法，不受机组运行工况影响，有效消除发电机停机态PT断线检测死区。适用于各类型的经中性点变压器接地或消弧线圈接地的发电机，用于各种接线方式的发电机机端PT断线检测方法，适用面广，可靠性高；同时可及时发现发电机启停机过程中由于机组振动变化、环境温度变化导致的PT断线，提高发电机的开机成功率，节约开机成本，具有很好的经济价值；
(2)本发明的发电机机端PT断线检测方法，可快速判断发电机机端PT断线故障范围，提高了设备缺陷消除效率，具体如表3，具有很强的实用性和推广应用价值。
表3
附图说明
图1为本发明实施例中发电机机端PT回路断线检测原理图。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步的详细描述。
本领域技术人员将会理解，下列实施例仅用于说明本发明，而不应视为限定本发明的范围。实施例中未注明具体技术或条件者，按照本领域内的文献所描述的技术或条件或者按照产品说明书进行。所用材料或设备未注明生产厂商者，均为可以通过购买获得的常规产品。
实施例1
不受发电机运行工况影响的机端PT回路断线检测方法，包括如下步骤：
步骤(1)，外加20Hz注入式低频方波电源经发电机中性点接地变压器或接地消弧线圈耦合至发电机一次侧，再经机端PT转换至二次侧；
步骤(2)，实时检测发电机机端PT二次侧的20Hz三相相电压、相频率、相间电压、相间频率；
步骤(3)，判断发电机PT回路完好情况：
当发电机机端PT三相回路完好时，发电机机端PT相电压回路能测量到三相幅值、相位相等的20Hz低频电压及20Hz频率，发电机机端PT相间电压、频率均为0；
当发电机机端PT一次回路发生断线故障时，断线故障相无法测量到20Hz的低频电压及20Hz频率，发电机机端PT相间电压、频率不平衡，跟断线故障相相关的相间电压、频率不为0，非断线相相间电压、频率为0，依此来判断一次回路故障相断线；
当发电机机端PT二次回路发生断线故障时，断线故障相无法测量到20Hz的低频电压及20Hz频率，发电机机端PT相间电压、频率均为0，依此来判断二次回路故障相断线。
实施例2
不受发电机运行工况影响的机端PT回路断线检测方法，包括如下步骤：
步骤(1)，外加20Hz注入式低频方波电源经发电机中性点接地变压器或接地消弧线圈耦合至发电机一次侧，再经机端PT转换至二次侧；
步骤(2)，实时检测发电机机端PT二次侧的20Hz三相相电压、相频率、相间电压、相间频率；
步骤(3)，判断发电机PT回路完好情况：
当发电机机端PT三相回路完好时，发电机机端PT相电压回路能测量到三相幅值、相位相等的20Hz低频电压及20Hz频率，发电机机端PT相间电压、频率均为0；
当发电机机端PT一次回路发生断线故障时，断线故障相无法测量到20Hz的低频电压及20Hz频率，发电机机端PT相间电压、频率不平衡，跟断线故障相相关的相间电压、频率不为0，非断线相相间电压、频率为0，依此来判断一次回路故障相断线；
当发电机机端PT二次回路发生断线故障时，断线故障相无法测量到20Hz的低频电压及20Hz频率，发电机机端PT相间电压、频率均为0，依此来判断二次回路故障相断线。
假定外加20Hz注入式低频方波电源5V，经18kV/1.09kV的发电机中性点接地变压器耦合至发电机一次侧，再经18kV/100V的机端PT转换至二次侧，实时检测发电机机端PT二次侧的三相相电压、相频率、相间电压、相间频率；按照表1和表2所示的判据判断故障相。
实施例3
本发明的发电机机端PT回路断线检测方法，利用外加20Hz注入式低频方波电源，检测经发电机中性点接地变压器或接地消弧线圈耦合至发电机机端PT二次侧的20Hz三相相电压、频率、相间电压，实时检测发电机PT回路完好情况。
当发电机机端PT三相回路完好时，发电机机端PT相电压回路可以测量到三相幅值、相位相等的20Hz低频电压及20Hz频率，发电机机端PT相间电压、频率均为0。当发电机机端PT一次回路发生断线故障时，断线故障相无法测量到20Hz的低频电压及20Hz频率，发电机机端PT相间电压、频率不平衡，跟断线故障相相关的相间电压、频率不为0，非断线相相间电压、频率为0，可判断“发电机机端PT一次回路**相断线”；当发电机机端PT二次回路发生断线故障时，断线故障相无法测量到20Hz的低频电压及20Hz频率，发电机机端PT相间电压、频率均为0，可判断“发电机机端PT二次回路**相断线”。PT回路断线故障范围判据的关键在于机端相间电压或频率的变化情况，详见表3和表4。
例：以中性点接地变压器的发电机为例，如图1所示，假定外加20Hz注入式低频方波电源5V，经发电机中性点接地变压器(18kV/1.09kV)耦合至发电机一次侧，再经机端PT(18kV/100V)转换至二次侧，当PT一次、二次回路为完好情况时，产生三相同相位、同幅值、同频率的电压，为0.45V、20Hz。(5*1.09/18*0.1/18≈0.45V)
表3.发电机机端PT断线故障电压判据
表4.发电机机端PT断线故障频率判据
本发明的发电机机端PT断线检测方法，对于配置注入式定子接地保护的发电机，可以直接通过注入式定子接地保护装置进行PT回路断线检测，只需对目前的保护装置按照本发明的PT断线检测方法增设非发电态PT断线逻辑判断功能，即可实现。
对于未配置注入式定子接地保护的发电机，可用于研发一种发电机机端PT回路断线检测装置，装置配置20Hz低频方波电源，装置采集机端20Hz的低频电压进行PT回路完好检测。
本发明的发电机机端PT断线检测方法，对励磁、调速、监控等PT回路用户仅需按照本发明的PT断线检测方法增设停机态下机端频率或机端电压检测逻辑，即可实现对相应PT回路完好检测。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
Claims (3)
1.不受发电机运行工况影响的机端PT回路断线检测方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤(1)，外加20Hz注入式低频方波电源经发电机中性点接地变压器或接地消弧线圈耦合至发电机一次侧，再经机端PT转换至二次侧；
步骤(2)，实时检测发电机机端PT二次侧的20Hz三相相电压、相频率、相间电压、相间频率；
步骤(3)，判断发电机PT回路完好情况：
当发电机机端PT三相回路完好时，发电机机端PT相电压回路能测量到三相幅值、相位相等的20Hz低频电压及20Hz频率，发电机机端PT相间电压、频率均为0；
当发电机机端PT一次回路发生断线故障时，断线故障相无法测量到20Hz的低频电压及20Hz频率，发电机机端PT相间电压、频率不平衡，跟断线故障相相关的相间电压、频率不为0，非断线相相间电压、频率为0，依此来判断一次回路故障相断线；
当发电机机端PT二次回路发生断线故障时，断线故障相无法测量到20Hz的低频电压及20Hz频率，发电机机端PT相间电压、频率均为0，依此来判断二次回路故障相断线。
2.根据权利要求1所述的不受发电机运行工况影响的机端PT回路断线检测方法，其特征在于，外加20Hz注入式低频方波电源为5V电源。
3.根据权利要求1所述的不受发电机运行工况影响的机端PT回路断线检测方法，其特征在于，假定外加20Hz注入式低频方波电源5V，经18kV/1.09kV的发电机中性点接地变压器耦合至发电机一次侧，再经18kV/100V的机端PT转换至二次侧，实时检测发电机机端PT二次侧的三相相电压、相频率、相间电压、相间频率；按照表1和表2所示的判据判断故障相；
表1.发电机机端PT断线故障电压判据
表2.发电机机端PT断线故障频率判据
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| 朱法强;邹言云;: "关于PT断线误动的事故分析", 江西电力职业技术学院学报, no. 02, 28 June 2010 (2010-06-28), pages 18 - 19 * |
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