CN103887768A - 励磁系统整流桥差动保护方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明揭示了一种励磁系统整流桥差动保护方法及系统，包括：通过保护装置测量励磁变压器低压侧三相交流电流和转子电流；计算励磁变压器低压侧电流的正序有效值和三相电流有效值的平均值，按整流桥交流侧与转子电流的固定倍数关系折算，得到励磁变压器低压侧的校正电流和转子电流侧校正电流；利用低压侧的校正电流和转子电流侧校正电流求差，取绝对值后得到整流桥差动电流；利用低压侧的校正电流和转子电流侧校正电流求和除以2，得到整流桥差动制动电流；由整流桥差动电流和整流桥差动制动电流按常规的折线比率制动特性实现差动保护。本发明可准确识别整流桥短路故障，快速切除故障，显著减小故障危害。

Description

励磁系统整流桥差动保护方法及系统

技术领域

本发明属于电力系统继电保护技术领域，涉及一种励磁系统，尤其涉及一种励磁系统整流桥差动保护方法；同时，本发明还涉及一种励磁系统整流桥差动保护系统。

背景技术

以往励磁系统整流桥缺少快速主保护，发生整流桥内部短路故障时，只能依靠励磁绕组过负荷保护和励磁过流保护动作，由于动作延时长，不能快速切除故障，将会带来严重的后果，威胁主设备的安全。

鉴于以往励磁系统保护无法快速切除整流桥短路故障，有必要研究一种励磁系统整流桥差动保护方法。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供一种励磁系统整流桥差动保护方法，可准确识别整流桥短路故障，快速切除故障，显著减小故障危害。

此外，本发明还提供一种励磁系统整流桥差动保护系统，可准确识别整流桥短路故障，快速切除故障，显著减小故障危害。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

一种励磁系统整流桥差动保护方法，所述方法包括如下步骤：

步骤S1、通过保护装置测量励磁变压器低压侧三相交流电流i_La、i_Lb、i_Lc和转子电流i_rot；

步骤S2、计算励磁变压器低压侧电流的正序有效值i_L.1和三相电流有效值的平均值i_L.avg，按整流桥交流侧与转子电流的固定倍数关系折算，得到励磁变压器低压侧的校正电流i_Lj和转子电流侧校正电流i_rj；

步骤S3、利用低压侧的校正电流i_Lj和转子电流侧校正电流i_rj求差，取绝对值后得到整流桥差动电流I_diff；

步骤S4、利用低压侧的校正电流i_Lj和转子电流侧校正电流i_rj求和除以2，得到整流桥差动制动电流I_res；

步骤S5、由整流桥差动电流I_diff和整流桥差动制动电流I_res按常规的折线比率制动特性实现差动保护。

作为本发明的一种优选方案，所述步骤S1中，保护装置测量励磁变压器低压侧三相电流i_La、i_Lb和i_Lc和转子电流i_rot，转子电流经变送器转成4～20mA电流信号或0～75mV的电压信号后接入保护装置。

作为本发明的一种优选方案，所述步骤S2中，励磁变低压侧校正电流i_Lj的计算方法为：励磁变低压侧校正电流

        式（1）

其中，i_L.1为励磁变低压侧正序电流有效值，为整流桥交流侧电流的有效值与转子电流的关系系数；或者，

励磁变低压侧校正电流

     式（2）

其中，i_L.avg为励磁变低压侧三相电流有效值的平均值；

转子电流侧校正电流i_rj为：

其中，i_rot为经变送器测量转成一次值的转子电流，n_ct为励磁变低压侧CT变比。

作为本发明的一种优选方案，所述步骤S3中，整流桥差动电流I_diff＝|i_Lj-i_rj|；式（3）

所述步骤S4中，整流桥差动保护制动电流

     式（4）

作为本发明的一种优选方案，所述步骤S5中，必须同时满足差动保护动作方程和过流辅助判据时，保护才动作跳闸；

励磁变低压侧过流辅助判据为：

I_max≥(1.05～1.2)I_e          式（5）

其中，I_max为励磁变压器低压侧三相电流二次值的最大值，I_e为励磁变低压侧二次额定电流。

一种励磁系统整流桥差动保护系统，所述系统包括如下步骤：

保护装置，用以测量励磁变压器低压侧三相交流电流i_La、i_Lb、i_Lc和转子电流i_rot；

校正电流获取模块，用以计算励磁变压器低压侧电流的正序有效值i_L.1和三相电流有效值的平均值i_L.avg，按整流桥交流侧与转子电流的固定倍数关系折算，得到励磁变压器低压侧的校正电流i_Lj和转子电流侧校正电流i_rj；

整流桥差动电流获取模块，用以利用低压侧的校正电流i_Lj和转子电流侧校正电流i_rj求差，取绝对值后得到整流桥差动电流I_diff；

整流桥差动制动电流获取模块，用以利用低压侧的校正电流i_Lj和转子电流侧校正电流i_rj求和除以2，得到整流桥差动制动电流I_res；

差动保护模块，由整流桥差动电流I_diff和整流桥差动制动电流I_res按常规的折线比率制动特性实现差动保护。

作为本发明的一种优选方案，所述保护装置测量励磁变压器低压侧三相电流i_La、i_Lb和i_Lc和转子电流i_rot，转子电流经变送器转成4～20mA电流信号或0～75mV的电压信号后接入保护装置。

作为本发明的一种优选方案，所述校正电流获取模块计算励磁变低压侧校正电流i_Lj的方法为：

励磁变低压侧校正电流

其中，i_L.1为励磁变低压侧正序电流有效值，

为整流桥交流侧电流的有效值与转子电流的关系系数；或者，

励磁变低压侧校正电流

其中，i_L.avg为励磁变低压侧三相电流有效值的平均值；

转子电流侧校正电流i_rj为：

其中，i_rot为经变送器测量转成一次值的转子电流，n_ct为励磁变低压侧CT变比。

作为本发明的一种优选方案，所述整流桥差动电流获取模块获取的整流桥差动电流I_diff＝|i_Lj-i_rj|；

所述整流桥差动制动电流获取模块获取的整流桥差动保护制动电流

作为本发明的一种优选方案，必须同时满足差动保护动作方程和过流辅助判据时，差动保护模块的保护才动作跳闸；

励磁变低压侧过流辅助判据为：

I_max≥(1.05～1.2)I_e；

其中，I_max为励磁变压器低压侧三相电流二次值的最大值，I_e为励磁变低压侧二次额定电流。

本发明的有益效果在于：本发明提出的励磁系统整流桥差动保护方法及系统，可弥补以往励磁系统保护方案的不足，准确识别整流桥短路故障，快速切除故障，显著减小故障危害。

附图说明

图1是励磁系统整流桥差动保护接线示意图。

其中V1、V2，…，V6为可控硅，i_La、i_Lb和i_Lc为励磁变压器低压侧三相电流，i_rot为转子电流，Ld为限流电感，Ur+和Ur-为转子绕组正端和负端。

具体实施方式

下面结合附图详细说明本发明的优选实施例。

实施例一

理论分析表明，正常运行及区外故障情况下，励磁系统整流桥交流侧电流的有效值为转子电流的

而当发生整流桥故障时，该比例关系不再成立，因此，利用该特征即可构成整流桥差动保护，实现故障的快速切除。

请参阅图1，本发明揭示了一种励磁系统整流桥差动保护方法，具体包括如下步骤：

【步骤S1】通过保护装置测量励磁变压器低压侧三相电流（i_La、i_Lb和i_Lc）和转子电流i_rot，其中转子电流经过变送器转成4～20mA电流信号或0～75mV的电压信号后接入保护装置。

【步骤S2】计算励磁变压器低压侧电流的正序有效值i_L.1和三相电流有效值的平均值i_L.avg，按整流桥交流侧与转子电流的固定倍数关系折算，得到励磁变低压侧校正电流i_Lj和转子电流侧校正电流i_rj。励磁变低压侧校正电流i_Lj有两种计算方法：

励磁变低压侧校正电流计算方法1：

$i_{\mathrm{Lj}}=\frac{i_{L.1}}{\sqrt{\frac{2}{3}}}$       式（1）

其中，i_L.1为励磁变低压侧正序电流有效值，

为整流桥交流侧电流的有效值与转子电流的关系系数。

励磁变低压侧校正电流计算方法2：

$i_{\mathrm{Lj}}=\frac{i_{L.\mathrm{avg}}}{\sqrt{\frac{2}{3}}}$        式（2）

其中，i_L.avg为励磁变低压侧三相电流有效值的平均值。

转子电流侧校正电流i_rj为：

其中，i_rot为经变送器测量转成一次值的转子电流，n_ct为励磁变低压侧CT变比。

【步骤S3】利用校正电流i_Lj和i_rj求差，取绝对值后得到整流桥差动电流I_diff；利用校正电流i_Lj和i_rj求和除以2，得到整流桥差动制动电流I_res。

整流桥差动电流I_diff：

I_diff＝|i_Lj-i_rj|        式（3）

整流桥差动保护制动电流I_res：

$I_{\mathrm{res}}=\frac{i_{\mathrm{Lj}}+i_{\mathrm{rj}}}{2}$         式（4）

【步骤S4】由差动电流和制动电流，按常规的折线比率制动特性实现整流桥差动保护。

为了防止励磁变低压侧CT断线导致保护误动，增加励磁变低压侧过流辅助判据，必须同时满足差动保护动作方程和过流辅助判据时，保护才动作跳闸。

励磁变低压侧过流辅助判据：

I_max≥(1.05～1.2)I_e        式（5）

其中，I_max为励磁变压器低压侧三相电流二次值的最大值，I_e为励磁变低压侧二次额定电流。

该差动保护定值的整定方法与常规的差动保护定值整定方法完全相同。

本发明还揭示一种励磁系统整流桥差动保护系统，所述系统包括：保护装置、校正电流获取模块、整流桥差动电流获取模块、整流桥差动制动电流获取模块、差动保护模块。

保护装置用以测量励磁变压器低压侧三相交流电流i_La、i_Lb、i_Lc和转子电流i_rot。所述保护装置测量励磁变压器低压侧三相电流i_La、i_Lb和i_Lc和转子电流i_rot，转子电流经变送器转成4～20mA电流信号或0～75mV的电压信号后接入保护装置。

校正电流获取模块用以计算励磁变压器低压侧电流的正序有效值i_L.1和三相电流有效值的平均值i_L.avg，按整流桥交流侧与转子电流的固定倍数关系折算，得到励磁变压器低压侧的校正电流i_Lj和转子电流侧校正电流i_rj。

所述校正电流获取模块计算励磁变低压侧校正电流i_Lj的方法为：

励磁变低压侧校正电流

其中，i_L.1为励磁变低压侧正序电流有效值，为整流桥交流侧电流的有效值与转子电流的关系系数；或者，

励磁变低压侧校正电流

其中，i_L.avg为励磁变低压侧三相电流有效值的平均值；

转子电流侧校正电流i_rj为：

其中，i_rot为经变送器测量转成一次值的转子电流，n_ct为励磁变低压侧CT变比。

整流桥差动电流获取模块用以利用低压侧的校正电流i_Lj和转子电流侧校正电流i_rj求差，取绝对值后得到整流桥差动电流I_diff。整流桥差动制动电流获取模块用以利用低压侧的校正电流i_Lj和转子电流侧校正电流i_rj求和除以2，得到整流桥差动制动电流I_res。所述整流桥差动电流获取模块获取的整流桥差动电流I_diff＝|i_Lj-i_rj|；所述整流桥差动制动电流获取模块获取的整流桥差动保护制动电流

差动保护模块由整流桥差动电流I_diff和整流桥差动制动电流I_res按常规的折线比率制动特性实现差动保护。

必须同时满足差动保护动作方程和过流辅助判据时，差动保护模块的保护才动作跳闸；励磁变低压侧过流辅助判据为：I_max≥(1.05～1.2)I_e。其中，I_max为励磁变压器低压侧三相电流二次值的最大值，I_e为励磁变低压侧二次额定电流。

综上所述，本发明提出的励磁系统整流桥差动保护方法及系统，可弥补以往励磁系统保护方案的不足，准确识别整流桥短路故障，快速切除故障，显著减小故障危害。

这里本发明的描述和应用是说明性的，并非想将本发明的范围限制在上述实施例中。这里所披露的实施例的变形和改变是可能的，对于那些本领域的普通技术人员来说实施例的替换和等效的各种部件是公知的。本领域技术人员应该清楚的是，在不脱离本发明的精神或本质特征的情况下，本发明可以以其它形式、结构、布置、比例，以及用其它组件、材料和部件来实现。在不脱离本发明范围和精神的情况下，可以对这里所披露的实施例进行其它变形和改变。

Claims (10)

1.一种励磁系统整流桥差动保护方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤： 

步骤S1、通过保护装置测量励磁变压器低压侧三相交流电流i_La、i_Lb、i_Lc和转子电流i_rot； 

步骤S2、计算励磁变压器低压侧电流的正序有效值i_L.1和三相电流有效值的平均值i_L.avg，按整流桥交流侧与转子电流的固定倍数关系折算，得到励磁变压器低压侧的校正电流i_Lj和转子电流侧校正电流i_rj； 

步骤S3、利用低压侧的校正电流i_Lj和转子电流侧校正电流i_rj求差，取绝对值后得到整流桥差动电流I_diff； 

步骤S4、利用低压侧的校正电流i_Lj和转子电流侧校正电流i_rj求和除以2，得到整流桥差动制动电流I_res； 

步骤S5、由整流桥差动电流I_diff和整流桥差动制动电流I_res按常规的折线比率制动特性实现差动保护。 

2.根据权利要求1所述的励磁系统整流桥差动保护方法，其特征在于： 

所述步骤S1中，保护装置测量励磁变压器低压侧三相电流i_La、i_Lb和i_Lc和转子电流i_rot，转子电流经变送器转成4～20mA电流信号或0～75mV的电压信号后接入保护装置。 

3.根据权利要求1所述的励磁系统整流桥差动保护方法，其特征在于： 

所述步骤S2中，励磁变低压侧校正电流i_Lj的计算方法为： 

励磁变低压侧校正电流

     式（1） 

其中，i_L.1为励磁变低压侧正序电流有效值，

为整流桥交流侧电流的有效值与转子电流的关系系数；或者， 

励磁变低压侧校正电流

      式（2） 

其中，i_L.avg为励磁变低压侧三相电流有效值的平均值； 

转子电流侧校正电流i_rj为：其中，i_rot为经变送器测量转成一次值的转子电流，n_ct为励磁变低压侧CT变比。 

4.根据权利要求1所述的励磁系统整流桥差动保护方法，其特征在于： 

所述步骤S3中，整流桥差动电流I_diff＝|i_Lj-i_rj|；      式（3） 

所述步骤S4中，整流桥差动保护制动电流     式（4）。 

5.根据权利要求1所述的励磁系统整流桥差动保护方法，其特征在于： 

所述步骤S5中，必须同时满足差动保护动作方程和过流辅助判据时，保护才动作跳闸； 

励磁变低压侧过流辅助判据为： 

I_max≥(1.05～1.2)I_e          式（5） 

其中，I_max为励磁变压器低压侧三相电流二次值的最大值，I_e为励磁变低压侧二次额定电流。 

6.一种励磁系统整流桥差动保护系统，其特征在于，所述系统包括： 

保护装置，用以测量励磁变压器低压侧三相交流电流i_La、i_Lb、i_Lc和转子电流i_rot； 

校正电流获取模块，用以计算励磁变压器低压侧电流的正序有效值i_L.1和三相电流有效值的平均值i_L.avg，按整流桥交流侧与转子电流的固定倍数关系折算，得到励磁变压器低压侧的校正电流i_Lj和转子电流侧校正电流i_rj； 

整流桥差动电流获取模块，用以利用低压侧的校正电流i_Lj和转子电流侧校正电流i_rj 求差，取绝对值后得到整流桥差动电流I_diff； 

整流桥差动制动电流获取模块，用以利用低压侧的校正电流i_Lj和转子电流侧校正电流i_rj求和除以2，得到整流桥差动制动电流I_res； 

差动保护模块，由整流桥差动电流I_diff和整流桥差动制动电流I_res按常规的折线比率制动特性实现差动保护。 

7.根据权利要求6所述的励磁系统整流桥差动保护系统，其特征在于： 

所述保护装置测量励磁变压器低压侧三相电流i_La、i_Lb和i_Lc和转子电流i_rot，转子电流经变送器转成4～20mA电流信号或0～75mV的电压信号后接入保护装置。 

8.根据权利要求6所述的励磁系统整流桥差动保护系统，其特征在于： 

所述校正电流获取模块计算励磁变低压侧校正电流i_Lj的方法为： 

励磁变低压侧校正电流

其中，i_L.1为励磁变低压侧正序电流有效值，

为整流桥交流侧电流的有效值与转子电流的关系系数；或者， 

励磁变低压侧校正电流

其中，i_L.avg为励磁变低压侧三相电流有效值的平均值； 

转子电流侧校正电流i_rj为：

其中，i_rot为经变送器测量转成一次值的转子电流，n_ct为励磁变低压侧CT变比。 

9.根据权利要求6所述的励磁系统整流桥差动保护系统，其特征在于： 

所述整流桥差动电流获取模块获取的整流桥差动电流I_diff＝|i_Lj-i_rj|； 

所述整流桥差动制动电流获取模块获取的整流桥差动保护制动电流

10.根据权利要求6所述的励磁系统整流桥差动保护系统，其特征在于： 

必须同时满足差动保护动作方程和过流辅助判据时，差动保护模块的保护才动作跳闸； 

励磁变低压侧过流辅助判据为： 

I_max≥(1.05～1.2)I_e； 

其中，I_max为励磁变压器低压侧三相电流二次值的最大值，I_e为励磁变低压侧二次额定电流。