[發明專利]基于三次諧波電壓變化量差動原理的定子接地保護方法

有效

• 申請號: 201610168740.5
• 申請日: 2016-03-23
• 公開（公告）號: CN105655977B
• 公開（公告）日: 2017-12-26
• 發明（設計）人: 桑建斌;包明磊;李玉平;李明;徐業榮
• 申請（專利權）人: 南京國電南自電網自動化有限公司
• 主分類號: H02H7/06
• 分類號: H02H7/06
• 代理公司: 南京縱橫知識產權代理有限公司32224
• 代理人: 母秋松,董建林

技術領域

本發明涉及一種基于三次諧波電壓變化量差動原理的定子接地保護方法，屬于發電機定子單相接地保護技術領域。

背景技術

大型發電機的定子接地故障電流較大，對定子鐵芯燒損較嚴重，易引發相間短路或匝間短路，嚴重威脅機組的運行安全。常用的定子接地保護主要有注入式定子接地保護與雙頻定子接地保護。

注入式定子接地保護在大型機組已有較多應用，其優點明顯，可直接測量接地電阻，理論上靈敏度一致且停機不受影響。但該保護需要一套額外的注入電源，成本較高，且保護裝置投運時廠方人員現場校正流程復雜，接地變二次側電流互感器的工作特性在發電機工況變化時仍需改善。這些不利因素限制了注入式定子接地保護的全面推廣。

雙頻定子接地保護由基波零序電壓保護與三次諧波電壓保護組成?；阈螂妷罕Ｗo簡單可靠，但在中性點附近存在死區。三次諧波電壓保護的類型較多，均能反應中性點附近的接地故障，但在定子繞組的中部靈敏度較低甚至存在死區。實際使用時將基波零序電壓原理與三次諧波電壓原理相結合實現100％定子接地保護。由于雙頻定子接地保護原理簡單，成本低，保護性能可靠，雙重化的發電機保護至少有一套會選用雙頻定子接地保護。

對于大型機組，基波零序電壓保護的靈敏度易受機組對地電容影響，若機組定子對地電容較大，基波零序電壓保護的低靈敏度區域將從中性點附近向繞組中部擴大，現有三次諧波電壓保護與基波零序電壓保護相配合會遇到靈敏度不夠的問題。因此，在微機保護性能不斷提高的背景下，三次諧波電壓原理的定子接地保護仍在不斷發展，提出更高靈敏度的定子接地保護方案很有必要。

發明內容

目的：為了解決基波零序電壓保護與傳統三次諧波電壓保護相配合應用于大型機組時靈敏度不足的問題，本發明提出一種基于三次諧波電壓變化量差動原理的定子接地保護方法，具有較高的靈敏度和可靠性。

技術方案：本發明利用發電機中性點的三次諧波電壓變化量與經實時調整系數校正過的機端三次諧波電壓變化量來合成差動電壓U_3d及制動電壓U_3r，并使用判據U_3d>U_3r進行差動判別，如果滿足，保護動作；為防止高壓側三次諧波電壓的干擾，增加輔助判據，根據高壓側三次諧波電壓變化量來設置浮動的制動門坎值U_dt，當高壓側三次諧波電壓變化時能實時調整制動門坎，如果U_3d>U_dt，則與判據U_3d>U_3r的判別結果與門出口；中性點、機端及高壓側三次諧波電壓變化量計算中的記憶時間Δt至少需要4個基波周期；判據U_3d>U_3r與U_3d>U_dt至少持續滿足2個基波周期，保護才能動作。

利用發電機中性點的三次諧波電壓變化量與經實時調整系數校正過的機端三次諧波電壓變化量來合成差動電壓U_3d及制動電壓U_3r，并使用判據U_3d>U_3r進行差動判別，步驟如下：

步驟一：對發電機中性點零序電壓、機端零序電壓進行采樣得到瞬時值U_n、U_s；

步驟二：利用傅氏算法對瞬時值U_n、U_s進行計算，得到當前的中性點三次諧波電壓向量當前的機端三次諧波電壓向量前Δt時刻的中性點三次諧波電壓向量前Δt時刻的機端三次諧波電壓向量

步驟三：計算中性點三次諧波電壓變化量機端三次諧波電壓變化量

步驟四：計算實時調整系數然后計算差動電壓制動電壓其中K_set是制動系數，取0.6～0.9；

步驟五：判斷U_3d、U_3r的關系是否滿足U_3d>U_3r，如果滿足，保護動作。