[發(fā)明專利]一種交流勵磁同步電機轉子繞組過電流保護方法和裝置

有效

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• 申請日: 2018-11-13
• 公開（公告）號: CN109245049B
• 公開（公告）日: 2020-09-08
• 發(fā)明（設計）人: 王凱;張琦雪;王光;高蘇杰;張正平;常玉紅;衣傳寶;陳俊;裴哲義;馬珂;胡清娟;樊玉林;牛翔宇;王勇;廖志軍;王洪林;鐘守平
• 申請（專利權）人: 南京南瑞繼保電氣有限公司;國網(wǎng)新源控股有限公司;國家電網(wǎng)有限公司;國網(wǎng)江西省電力有限公司
• 主分類號: H02H7/085
• 分類號: H02H7/085;H02H3/06
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發(fā)明公開一種交流勵磁同步電機轉子繞組過電流保護方法和裝置，方法步驟如下：(1)接入電機的轉子繞組三相電流信號，采樣得到瞬時電流值；(2)對瞬時電流值進行過流判別，生成表征瞬時過流狀態(tài)的方波信號；(3)計算前一步驟生成方波信號的占空比；(4)對保護延時計數(shù)器進行計數(shù)處理：若任一方波信號為高電平，或任一方波信號的占空比大于門檻，則對延時計數(shù)器進行累加計數(shù)，反之進行累減計數(shù)，當累加至延時計數(shù)器值大于延時定值時，過流保護動作。本方法基于電流瞬時值進行邏輯判別，保護計算量小，且不存在常規(guī)保護方法因相量算法導致的動作固有延時，且避免了故障持續(xù)時間判定的誤差，能夠快速可靠反映轉子側短路故障。

技術領域

本發(fā)明涉及電氣主設備繼電保護技術，尤其涉及一種交流勵磁同步電機的轉子繞組過電流保護方法和裝置。

背景技術

在交流勵磁同步電機中，勵磁繞組中的電壓和電流是頻率變化的交流分量，其不同相之間電流電壓相位不同，因此有可能發(fā)生相間短路故障。發(fā)生相間短路時，勵磁繞組故障相會通過比較大的電流，大電流在機組內(nèi)部產(chǎn)生高溫，會對機組造成損傷，因此需要針對勵磁繞組相間故障增加過流保護。

傳統(tǒng)的過流保護，在工頻運行工況下，一般是通過傅氏算法計算電流有效值，然后檢查該有效值是否超過保護定值來確定是否發(fā)生故障；在變頻運行工況下，如抽水蓄能機組啟停過程中，一般采用頻率跟蹤結合傅氏算法或全周波積分算法來計算電流有效值，在進行過電流判別。以上方法都是根據(jù)整周波數(shù)據(jù)來計算故障分量的，因此只有在故障發(fā)生一個周波后，才能計算出準確的故障分量。在工頻或者接近工頻應用場景，幾十毫秒的算法周期，對于故障及時切除不會有太大的影響。但是，對于低頻運行設備的電氣故障，整周波計算故障分量需要的時間很長，常規(guī)保護方法的延時誤差很大，延長了故障的切除時間，不利于設備的安全運行。

交流勵磁同步電機是一種特殊的同步電機，通過調(diào)節(jié)勵磁側電流電壓的幅值、頻率、相位來實現(xiàn)機組有功功率和無功功率的解耦調(diào)節(jié)。交流勵磁同步電機轉子側電氣頻率變化范圍較廣，包含低頻工況。例如，應用交流勵磁技術的變速抽水蓄能機組，一般要求的勵磁頻率在﹣0.1f_n～﹢0.1f_n(f_n為機組額定頻率)范圍內(nèi)變化，最低工作頻率甚至可達0.1Hz，如果采用傳統(tǒng)的過流保護方法，僅故障量計算的固有延時就達10s，這大大降低了繼電保護設備對短路故障的反應速度。因此，必須采用新的方法，保證繼電保護裝置在低頻情況下也能夠很快監(jiān)測到勵磁繞組相間短路故障并及時切除。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是，提出一種基于瞬時值判別的交流勵磁同步電機轉子繞組過電流方法和裝置，避免常規(guī)保護方法因相量算法導致的動作固有延時誤差，同時結合瞬時過流時段在總時長的占比檢測，進一步避免故障持續(xù)時間判定的誤差，從而能夠快速可靠的反映交流勵磁同步電機的轉子側短路故障。

本發(fā)明采取的技術方案為，一種交流勵磁同步電機轉子繞組過電流保護方法，包括如下步驟：

(1)實時采集電機轉子繞組三相電流信號；

(2)對實時采集的電機轉子繞組三相電流的瞬時值分別進行過流判別，生成每相反映瞬時過流狀態(tài)的方波信號；

(3)測量轉子繞組電流信號周期，取該周期的一半時長為數(shù)據(jù)窗，實時計算方波信號在該數(shù)據(jù)窗內(nèi)的占空比，即高電平狀態(tài)持續(xù)時長與數(shù)據(jù)窗的比值；

(4)對保護延時計數(shù)器進行計數(shù)處理：某一時刻，若任一方波信號為高電平，或步驟(3)任一方波信號的占空比大于門檻，則對延時計數(shù)器進行累加計數(shù)，反之進行累減計數(shù)；

當延時計數(shù)器值大于0時，過流保護啟動；

當累加至延時計數(shù)器值大于預設的延時定值時，過流保護動作；

當累減至延時計數(shù)器值等于或小于0時，過流保護啟動返回。