CN101349715A - 发电机转子接地电阻的精确测量系统及方法 - Google Patents

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张杭
万尚军
李晨阳
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Abstract

本发明公开了一种发电机转子接地电阻的精确测量方法，系统由直流注入式切换采样电路、数据采集计算系统两部分组成，其中，发电机转子直流电压通过分压、滤波后，通过线性光耦隔离后进入数据采集计算系统；直流电压的电源正极通过的电阻R1接到转子励磁负极，电源负极通过电阻R2和电子切换开关Q并联电路后接到发电机大轴，大轴与大地是相连的；当发生转子一点接地后，电子切换开关Q断开状态时，直流电源、电阻R1、转子部分励磁绕组、接地电阻Rf、R2形成回路，电流为I1；当电子切换开关Q闭合状态时，R2被短接，形成了另一个回路，电流为I2；数据采集计算系统采集这两个回路的电流，然后计算接地电阻。

Description

发电机转子接地电阻的精确测量系统及方法
技术领域
本发明属于电力系统继电保护领域，具体的说是发电机保护装置中转子一点接地故障中接地电阻和接地位置的高精度测量技术。
背景技术
发电机在长期运行过程中，由于转子内部受潮、冷却介质泄漏、绝缘老化以及机械振动等诸多方面的原因，容易造成转子对地绝缘水平的降低进而引发转子接地故障。当转子发生一点接地故障时，虽然不会对发电机本身造成直接的危害，但若再相继发生两点接地则将严重威胁发电机的安全。为了提高发电机转子接地保护动作和接地位置判断的准确度，精确测量转子电压和接地电阻是关键所在。目前国内发电机转子接地电阻的最新测量技术是直流注入式切换采样技术，该技术具有发电机在运行和不运行情况下都能检测接地故障、不同接地位置灵敏度相同等优点。但是在技术方案实施过程中存在测量精度不高影响动作精度、测量范围限制影响使用场合等缺点。
发明内容
针对现有技术中存在的问题，本发明目的是提高发电机转子一点接地故障中接地电阻和接地位置的测量精度、测量范围等问题。
本发明采用的技术方案：
本方案是发电机转子一点接地保护的一种技术解决系统。该系统由直流注入式切换采样电路、数据采集计算系统两部分组成。直流注入式切换采样电路主要由转子电压调理电路、直流电压源产生电路、接地回路电子切换电路、隔离电路等组成。发电机转子发生一点接地故障时，通过接地回路电子切换电路，人为地形成两个回路，数据采集计算系统采集这两个回路的电流，然后计算接地电阻，同时采集转子电压计算接地位置。
本发明创造的有益效果：
提高了发电机转子一点接地故障中接地电阻和接地位置的测量精度，扩大了测量范围，保证了继电保护动作精度。
附图说明
图1是本发明实施例的直流注入式切换采样电路原理图。
图中Uf为转子励磁电压，Us为稳压源，Rf为接地电阻，Q为电子切换开关。
具体实施方式
以下通过具体实施例对本发明创造的技术方案做进一步的说明。
发电机转子直流电压通过分压、滤波后，通过线性光耦隔离后进入数据采集计算系统。
提供直流电压50V的电源正极通过30K的电阻R1接到转子励磁负极，电源负极通过30K电阻R2和电子开关Q并联电路后接到发电机大轴，大轴与大地是相连的。当发生转子一点接地后，Q断开状态时，直流电源、R1、转子部分励磁绕组、接地电阻Rf、R2形成回路，电流为I1。
I1＝(Us+Ur)/(R1+R2+Rf)；                (1)
当Q闭合状态时，R2被短接，形成了另一个回路，电流为I2。
I2＝(Us+Ur)/(R1+Rf)；                   (2)
取R1＝R2＝R，Ur＝aUf，
则Rf＝(2*I1*R-I2*R)/(I2-I1)，
a＝(I1*I2*R-Us*I2+Us*I1)/(Uf*I2-Uf*I1)。
通过公式(1)(2)就可以计算接地电阻Rf，同时通过采样转子电压可以计算接地位置。电流通过线性光耦隔离后进入数据采集计算系统。线性光耦的线性度很高，非线性度为0.01％，范围广，最大最小值的比例为20倍。电子开关Q为具有高反向电压的功率三极管，通过数据采集计算系统的I/O接口进行光电隔离后对其进行控制，控制周期约1秒钟。在对电流采样过程中为了使计算公式(1)(2)成立，必须有一个合适延时使电流稳定。
由于采用了先进的直流注入式切换采样电路、高精度宽范围线性光耦、16位AD采样，从而提高了接地电阻计算精度、电压采样精度和扩大了测量范围。
虽然本发明创造已以较佳实施例公开如上，但它们并不是用来限定本发明创造，任何熟习此技艺者，在不脱离本发明创造之精神和范围内，自当可作各种变化或润饰，因此本发明创造的保护范围应当以本申请的权利要求保护范围所界定的为准。

Claims (5)

1、一种发电机转子接地电阻的精确测量方法，系统由直流注入式切换采样电路、数据采集计算系统两部分组成，其特征在于，
发电机转子直流电压通过分压、滤波后，通过线性光耦隔离后进入数据采集计算系统；
直流电压的电源正极通过的电阻R1接到转子励磁负极，电源负极通过电阻R2和电子切换开关Q并联电路后接到发电机大轴，大轴与大地是相连的；
当发生转子一点接地后，电子切换开关Q断开状态时，直流电源、电阻R1、转子部分励磁绕组、接地电阻Rf、R2形成回路，电流为I1；
当电子切换开关Q闭合状态时，R2被短接，形成了另一个回路，电流为I2；
数据采集计算系统采集这两个回路的电流，然后计算接地电阻。
2、根据权利要求1所述的发电机转子接地电阻的精确测量方法，其特征在于，电子切换开关Q为具有高反向电压的功率三极管，通过数据采集计算系统的I/O接口进行光电隔离后对其进行控制，控制周期约1秒钟。
3、根据权利要求1所述的发电机转子接地电阻的精确测量方法，其特征在于，在对电流采样过程中，有一个合适延时使电流稳定。
4、根据权利要求1所述的发电机转子接地电阻的精确测量方法，其特征在于，数据采集计算系统通过采样转子电压计算接地位置。
5、一种发电机转子接地电阻的精确测量系统，它包括直流注入式切换采样电路、数据采集计算系统两部分组成，其特征在于，直流注入式切换采样电路主要由转子电压调理电路、直流电压源产生电路、接地回路电子切换电路、隔离电路等组成；发电机转子发生一点接地故障时，通过接地回路电子切换电路，人为地形成两个回路，数据采集计算系统采集这两个回路的电流，然后计算接地电阻，同时采集转子电压计算接地位置。
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