[發明專利]同步機組起動過程中的失磁保護方法

有效

• 申請號: 201410826043.5
• 申請日: 2014-12-25
• 公開（公告）號: CN104535926A
• 公開（公告）日: 2015-04-22
• 發明（設計）人: 李斌;段志田;王欣
• 申請（專利權）人: 天津大學
• 主分類號: G01R31/34
• 分類號: G01R31/34
• 代理公司: 天津市北洋有限責任專利代理事務所 12201
• 代理人: 杜文茹

技術領域

本發明涉及一種失磁保護方法。特別是涉及一種同步機組起動過程中的失磁保護方法。

背景技術

背靠背啟動和變頻器啟動是同步機組的兩種主要啟動方式。所謂背靠背啟動，是指將同步發電機和同步電動機直接連接，并利用發電機直接拖動電動機，直至電動機轉速達到可以并網運行的同步轉速。變頻器起動是利用變頻調速系統提供的低頻電源加在被啟動機組定子上，同步機組在同步轉矩作用下逐漸升速直至可以并網運行。同步機組啟動期間的失磁故障與并網條件下的失磁故障存在明顯差異，造成目前同步機組啟動過程中傳統的失磁保護判據失效，機組在啟動過程中發生失磁故障時失去保護，同步機組啟動過程中發生失磁故障，由于機組的轉速和電壓較低，此時的同步機組類似于降壓啟動的異步電動機，大量的啟動電流將會進入同步機組的阻尼繞組，引起機組的轉子過熱，最終導致機組損壞。因此，同步機組在啟動過程中必須裝設失磁保護。

目前大型汽輪發電機和水輪發電機正在使用的失磁保護判據有五類：變勵磁低電壓判據，定勵磁低電壓判據，靜穩阻抗圓判據、異步阻抗圓判據和機端低電壓判據，實際使用的失磁保護判據是上述判據的邏輯組合。但是，這些判據在用作同步機組啟動過程中的失磁故障時，并非全部合適。

變勵磁低電壓判據適用于并網運行的發電機，它能夠根據輸出功率的大小自適應調節失磁保護的動作值，在發電機出現部分失磁的情況下能夠預測可能的失步，從而顯著提高機組出力或切換勵磁的效果。但是，對于啟動過程的同步機組來說，其電磁功率較小，勵磁電壓相對固定，變勵磁低電壓判據失去了存在的依據。

定勵磁低電壓判據主要用于發電機輕載或空載條件下的失磁故障保護。啟動過程中的同步機組，其負載較輕，類似于空載運行，因此該判據仍然有效。

由于同步電機在啟動期間因失磁而導致異步運行時，其穩態異步阻抗呈現出次暫態電抗的性質，由于啟動期間發電機的轉速較低，此時的次暫態電抗小于額定頻率下的次暫態電抗，此時阻抗繼電器將出現拒動。同時，在整個啟動期間，同步電機的定子電流頻率較低，目前的保護裝置尚缺乏有效的頻率跟蹤手段，無法對整個啟動過程進行準確的測頻，較低頻率下阻抗繼電器的正確性不能得到保證。

機端低電壓判據在整個啟動期間長期處于動作狀態，失去了鑒別失磁故障的作用。應該設計專門的失磁保護方案。

目前是存在失磁故障檢測方法的，但是都是針對同步機組在正常運行時的失磁故障檢測，而起動過程中的失磁故障是缺乏有效檢測方法的。并且，目前在工業應用中，是通過估算起動過程中的頻率變化，通過在頻域條件下計算阻抗，并判斷阻抗的動作軌跡來實現失磁故障判定的。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是，提供一種安全可靠的同步機組起動過程中的失磁保護方法。

本發明所采用的技術方案是：一種同步機組起動過程中的失磁保護方法，在同步機組啟動的過程中進行如下步驟：

1)實時測量起動機組的端口電壓u(t)和電流i(t)；

2)從端口向機組內部看，將正在起動的機組等效為電阻和電感相串聯的模型，起動機組端口的電壓電流滿足如下關系：

u(t)=Ri(t)+Ldi(t)dt---(1)]]>

式中，R為起動機組的等效電阻；L為起動機組的等效電感；u(t)為起動機組的端口電壓；i(t)為起動機組的端口電流；為端口電流的微分值；

3)測量裝置實時測量得到的機組電壓和電流是采樣值，將步驟2)中u(t)的關系式用采樣值表示為