CN103947065A - 永磁体发电机的保护 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种具有保护继电器和至少一个测量传感器的保护系统，以保护具有多个定子绕组的永磁体发电机，所述定子绕组的每个都具有第一末端和第二末端。如果所述定子绕组以Y形耦合进行连接，它们在一组三定子绕组中在绕组的第一末端处共同耦合在星点，如果所述定子绕组以三角形耦合进行连接，它们在一组三定子绕组中彼此共同连接成环。此外，布置所述至少一个测量传感器以测量所述定子绕组中的至少一个的第一末端处的参数并与所述保护继电器通信。本发明还涉及一种保护永磁体发电机的方法。

Description

永磁体发电机的保护

技术领域

本发明总体上涉及一种用于保护永磁体发电机的保护系统；本发明总体上还涉及一种永磁体发电机和用于保护永磁体发电机的方法。

背景技术

电机在旋转转子的机械能和电能之间转换能量。电动机将电能转换成旋转机械转矩，而发电机将旋转机械转矩转换成电能。

有各种不同类型的交流(AC)电气机器。它们可分为两种不同的类型，同步型机器和异步型机器。

同步机器是一种交流(AC)旋转机器，在稳态状况下，其速度与其电枢内的电流频率成比例。由电枢电流生成的磁场与由转子上的场电流生成的磁场以相同的速度旋转，转子以同步速度旋转，从而获得稳定的转矩。同步机器通常用作尤其是用于大型电力系统的发电机，例如电网供电的涡轮发电机和水轮发电机。由于转子速度与励磁频率成比例，同步电动机可以用于需恒速驱动的情况。

感应或异步电动机是一种通过电磁感应向转子供电的AC电动机。这些电动机广泛用于工业驱动，特别是多相感应电动机，因为它们是鲁棒的且不具有电刷。它们的速度可用也被称为功率变换器或变频器的变频驱动来控制。

在通过永磁体(相对于转子中的线圈或绕组)提供激发电机定子绕组中的电流的磁场时，该机器被称作永磁体同步机器。因此，本文中使用的“永磁体发电机”这一术语是一种具有多个定子绕组及一个或多个工作期间其磁场激发定子绕组中的电流的永磁体的发电机。

电机可以在具有不同故障场景的故障模式中结束。故障场景的典型范例包括：

·定子相开路(例如，连接电缆被破坏或开放式断路器或开放式接触器)

·短路相接地(例如，因机械损伤或由于例如局部放电导致损坏的绝缘故障)

·一相或多相绕组短路(例如，因定子或转子内的热应力或由于例如局部放电导致损坏的绝缘故障)

有几种导致电机短路故障的原因；为它们都常见的是每当检测到故障时，断开电机供电连接的重要性。无磁场的发电机不能产生任何电力，即使在其轴上有一个机械转矩。然而永磁体发电机由于永磁体而始终具有全磁场，因此每当在轴上有机械转矩时，就能够产生电力。在永磁机器上，不存在通过流向转子电路的励磁电流的控制电路而对机器去磁的可能性。

在可再生能源发电厂中，使用永磁体发电机越来越常见，这体现在风力涡轮发电机，波浪发电厂或需从机械能到电能的能量转换的其他地方中。

如果未检测到永磁体发电机中的短路故障，其可能引起发电机及其周围的火灾，因此能够检测永磁体发电机中的短路故障至关重要。本发明提出了一种保护永磁体发电机的解决方案。

发明内容

提供本发明内容以通过简化形式介绍概念的选择，下文在具体实施方式中将进一步描述该简化形式。本发明内容并非要确定所主张主题的关键特征或必要特征，也并非要用于辅助确定所主张主题的范围。

在一方面中，本发明涉及一种具有保护继电器和至少一个测量传感器的保护系统，以保护具有多个定子绕组的永磁体发电机，每一个所述定子绕组都具有第一末端和第二末端。如果所述定子绕组以Y形耦合进行连接，它们在一组三定子绕组中在每一个定子绕组的第一末端处共同耦合在星点，或者如果所述定子绕组以三角形耦合进行连接，它们在一组三定子绕组中彼此共同连接成环。此外，布置所述至少一个测量传感器以测量所述定子绕组中的至少一个定子绕组的第一末端处的参数并向所述保护继电器发送测量参数。

第一方面的优点是可以早期检测到故障，无论它们发生在工作期间还是发电机在怠速工作而无变换器连接的时候。

早期检测到发电机中的故障使得发电机中及其周围发生火灾的风险最小化。

对于风力涡轮发电机应用而言，火灾风险可能导致更大损伤，因为涡轮机常常位于远方，因此风力涡轮发电机中的火灾可能导致严重损伤，甚至破坏机舱和叶片。

根据本发明的一个实施例，所述至少一个测量传感器是用于测量所述至少一个定子绕组中的电流的电流传感器。

本发明本实施例的优点是，过热以及最终导致火灾的主要来源是过电流，因此监测发电机中电流水平是很重要的。

根据本发明的一个实施例，所述保护系统被布置成保护具有至少一组三定子绕组的发电机，其中利用电流传感器感测每个绕组。

根据本发明的一个实施例，所述保护系统还包括断路器，所述断路器被布置成断开电网与发电机的连接，并且其中所述保护继电器与所述断路器进行通信。

本发明本实施例的优点是，在发生故障时，重要的是能够断开电网与发电机的连接。

根据本发明的一个实施例，所述保护系统被布置成保护发电机，其中所述发电机包括多于一个的段(segment)，每个段包括一组或多组三定子绕组，其中每组三定子绕组都是共同连接的。

本发明的该实施例的优点是，在操作大型分段发电机时，断开故障环节同时利用无故障段继续工作是一个优点。

根据本发明的一个实施例，每个段具有至少一个保护继电器，所述保护继电器被布置成保护对应段的一组或多组三定子绕组。

本发明的该实施例的优点是，可以保护分段发电机，使得在电气故障时可以禁用每个段。

根据本发明的一个实施例，所述保护系统被布置成保护具有超过一组三定子绕组的发电机，其中每组三定子绕组彼此具有电相移。

本发明的该实施例的优点是，在制造较大电机时，在某些情况下优选制造具有N×3个定子的机器，其中N是整数2或更大，为受益于这种方案，必须要有6、9或更高数量的相以在定子槽中插入相绕组，使得一组三相绕组中的相与另一组三相绕组电气上异相，可以使用30度的(电)位移角，但不限于这个值，10、15或20度的角度也实现了谐波消除。

根据本发明的一个实施例，布置所述保护继电器以补偿三定子绕组的组之间的相移。

根据本发明的一个实施例，与每个定子绕组共同耦合在星点所在的第一末端相对的多个定子绕组中的每一个的第二末端为端子末端，并且其中保护系统还包括至少一个额外测量传感器，以测量至少一个定子绕组的端子末端处的参数，并且其中布置所述保护继电器以与传感器通信并比较两个测量参数。

本发明的该实施例的优点是，能够检测每个相绕组中的泄露电流，因为电流是在绕组两端测量的。

根据本发明的一个实施例，实现的永磁体发电机具有上述保护系统。

在第二方面中，本发明涉及利用保护系统保护永磁发电机的方法，所述保护系统包括保护继电器和至少一个测量传感器，所述永磁发电机具有多个定子绕组，其中如果所述定子绕组以Y形耦合进行连接，它们在一组三定子绕组中共同耦合在绕组第一末端处的星点中，如果所述定子绕组以三角形耦合进行连接，它们在一组三定子绕组中彼此共同连接成环，所述方法包括如下步骤：

利用所述至少一个测量传感器测量所述定子绕组中的至少一个定子绕组的第一末端处的参数，

向所述保护继电器发送所述测量参数，

将所述测量参数与第一阈值进行比较，以及

如果所述测量参数超过所述第一阈值，则使得所述保护继电器跳闸。

第二方面及其实施例的优点等价于本发明第一方面的优点。

根据本发明第二方面的一个实施例，所述参数是所述至少一个定子绕组中的电流。

根据本发明第二方面的一个实施例，所述永磁体发电机具有至少一组三定子绕组，并且其中利用不同的电流传感器测量每个定子绕组中的电流。

根据本发明第二方面的一个实施例，所述发电机包括多于一个的段，每个段包括一组或多组三定子绕组，每个段都具有至少一个保护继电器，所述保护继电器被布置成保护对应段的一组或多组三定子绕组，其中每组三定子绕组连接成Y形或三角形耦合，所述方法还包括如下步骤：

-如果所述测量参数高于所述第一阈值，则选择对应于与所述测量参数相关的所述一组或多组三定子绕组的保护继电器，以及

-经由所选的保护继电器断开所述一组或多组三定子绕组。

根据本发明第二方面的一个实施例，所述发电机具有超过一组三定子绕组，其中每组三定子绕组彼此具有电相移。

根据本发明第二方面的一个实施例，所述保护继电器单独保护每组三定子绕组。

根据本发明第二方面的一个实施例，布置所述保护继电器以考虑三定子绕组的组之间的相移。

根据本发明第二方面的一个实施例，所述方法还包括以下步骤：

-测量所述至少一个定子绕组的第二末端处的参数，

-向所述保护继电器发送所述第二末端测量的参数，

-找到第一末端测量参数和第二末端测量参数之间的差异，

-如果所述差异超过第二阈值，则使得所述保护继电器跳闸。

将更容易认识到很多附带特征，因为参考结合附图考虑的以下详细描述这些特征将得到更好理解。可以酌情组合优选特征，这对于技术人员将是显而易见的，并可以与本发明的任何方面组合。

附图说明

图1示出了风力涡轮发电机的总体结构。

图2示出了一种从现有技术已知的保护系统。

图3a示出了根据本发明实施例的保护系统，其中发电机处于星形耦合。

图3b示出了根据本发明实施例的保护系统，其中发电机处于三角形耦合。

图4示出了保护继电器的示意图。

图5示出了在具有两组三相绕组的发电机的星点末端处的测量传感器。

图6示出了在具有两组三相绕组的发电机中绕组的星点末端和端子末端处的测量传感器。

图7示出了根据现有技术的发电机和线缆连接的保护。

图8示出了根据本发明实施例发电机和线缆连接的保护。

图9示出了根据本发明实施例的方法的流程图。

具体实施方式

现在将进一步详细说明本发明的范例实施例。尽管本发明实施例容易做出各种修改和替代形式，但具体实施例已通过举例公开。不过，要理解本发明并非要限于所公开的特定形式。相反，本发明旨在覆盖所有落在如由所附权利要求定义的本发明实施例的精神和范围内的修改，等同物和替代物。

在可再生能源发电厂中使用永磁体发电机越来越常见。发电厂可以是风力发电厂、波浪发电厂或需要从机械能到电能的能量转换的任何其他类型的发电厂。

电机，无论是电动机或发电机中的内部短路事件，在某些条件下是不可检测的，例如，在风力涡轮发电机的怠速模式，或一直存在用于旋转轴的流体的其他能量工厂。这可能推动高的恒定故障电流成为对涡轮机造成潜在火灾风险的内部故障。总而言之，检测，风力涡轮发电机传动系统的停止及快速服务响应的触发至关重要。在这些情况下，允许的服务响应时间低，向传动系统应用例如驻车制动的时间受限，以避免损坏齿轮箱轴承和链轮。

本发明实施例将测量电路变压器移动到发电机星点处或三角形耦合内并由此提供独立于工作阶段的当前负载信息。在发生例如永久性怠速短路的情况下，检测该故障并可由服务人员采取预防措施。

在一个实施例中，将电流保护线圈或电流传感器/变压器安装在发电机定子绕组星点末端处，使得在工作期间及无功率变换器连接或电网连接的怠速条件下检测故障成为可能。

如果未检测到永磁体发电机中的短路故障，将能够引起发电机及其周围的火灾，因此能够检测永磁体发电机中的短路故障至关重要。这种潜在火灾的原因是，机械转矩的来源(例如，在风力涡轮发电机中，具有多个叶片的空气动力转子)连接到(在一些情况下通过齿轮箱将)发电机的轴，而没有使发电机从机械功率源脱开的断开装置。因此，即使转子缓慢空转，功率也被施加到轴，发电机内的故障点被馈入能量。

大多数可再生能源发电厂，例如风力涡轮发电机、波浪能工厂及潮汐水力发电厂都在流体中具有自己的机械能捕获装置。因此，若可能，建议避免停顿或制动，这样一来，除非检测到故障，否则大部分时间发电机的轴都在旋转。在任何工作阶段检测故障电流的可能性将提高故障处理并作出可能潜在地防止风力涡轮发电机火灾的预防优先行动。

在某些永磁体发电机和电缆的安装配置中，故障检测基于接线盒处电缆安装“接收”端处的电流测量。这意味着不会监测电缆和发电机自身的短路故障情况。无法检测位于断路器前的故障。在短路的情况下，转换器可能无法检测所得电流的不对称性和/或短路电流。检测只发生在转换器处于操作模式中。利用现有技术已知的设置，电气安装(发电机和主缆及电路中可能地其他部件)的基础检测是不可能的，传动系统空转时，可能导致问题。在发生短路故障的情况下，发电机的反EMF将使功率流入未检测的故障。

本发明实施例用于短路检测。在发生相间短路的情况下，如果其高于额定电流水平，将检测到故障电流，因为基尔霍夫定律在星点处仍然成立。如果将电流检测电路(例如，变压器)定位在断路器上游，即在绕组另一端，原则和保护的可能性相同，不同之处在于增加了检测机器内部短路的可能性。

在本发明的实施例中，绝缘监测用电压变压器(图中未示出)进行接地故障检测，可能仅位于转换器连接之前，因为来自功率变换器开关的高dV/dt可能引起接地故障保护继电器的误触发。

在一些实施例中，可以将三相中性导体置于变压器所在的“空白空间”。在“正常的”中等大小的同步机器上，该空白空间作为机器自身上内部空气冷却系统的一部分已被包括-还允许访问，维护和服务等。因此所述机器的绕组头部可以简单地使总的相电流流向具有所述变压器的空白空间。

在本发明的实施例中，在大型永磁体发电机中实现保护系统，其是分段式的，这意味着每一段独立于发电机的其他段工作。如果一段或多段发生故障，可将其断开连接，其余段可以继续工作，无论是在重新配置停止后还是在未停止的运行中。

在备选实施例中，可加入(靠近绕组头部)多个测量变压器并在保护系统模拟侧或数字侧的每相加入电流信号。

图1示出了风力涡轮发电机1的总体设置。风力涡轮发电机1包括具有若干塔节的塔架2，位于塔架2顶部的机舱3及从机舱3延伸的转子4。塔架2竖立在建于地面的地基7上。转子4相对于机舱3可旋转并包括轮毂5及一个或多个叶片6。到达叶片6上的风引起转子4相对于机舱3旋转。来自转子4的旋转的机械能被机舱3内的发电机(未示出)转换成电能。随后由功率变换器将电能转换成固定频率的电功率以提供给电网。风力涡轮发电机还可以形成部分风电场或包括多个风力涡轮机的风力发电场。整合由风电场中各个风力涡轮发电机产生的所有电功率并通过共同连接点(PCC)提供给电网。

虽然图1所示的风力涡轮机1有3个叶片6，但应当指出，风力涡轮机可以具有不同数目的叶片。发现风力涡轮机具有2至4个叶片是常见的。图1所示的风力涡轮发电机1是一种水平轴风力涡轮机(HAWT)，因为转子4绕水平轴旋转。应当指出的是，转子4可绕垂直轴旋转。这种具有绕垂直轴旋转的转子的风力涡轮发电机被称为垂直轴风力涡轮机(VAWT)。此后描述的实施例不限于具有3个叶片的HAWT。它们可在HAWT和VAWT二者中实现，并且转子4中有任何数目的叶片6。

通常将风力涡轮发电机连接到电网。在向电网供电时，可以将发电机20视为主要部件，虽然可通过电力电子变换器将发电机连接到电网，但只要有电连接，其仍被认为是连接到电网。可以通过断路器24或诸如固态继电器的其他种类电子开关中断这种连接。

图2示出了一种从现有技术已知的保护系统。通过一组电力电缆23将发电机20连接到断路器24。该发电机具有三相绕组21(本文中也称为定子绕组或简称绕组)，均在发电机中的星点22处连接。通过绕组端子末端，即在发电机接线盒处的末端(图中未示出接线盒)处的测量传感器25测量发电机20和电力电缆23中流动的电流。虽然图2示出了作为一个单元的传感器25，可用其自身的测量传感器监测三相中的每一相。来自测量传感器的信号被发送到保护继电器26。如果需要，保护继电器26可以使得断路器24跳闸。

图3A示出了本发明的实施例。如图3A所示，测量传感器25被移动到向独立于发电机工作阶段的保护继电器26提供当前负载信息的发电机星点22。在发生例如永久性怠速短路的情况下，检测该故障并可由服务人员采取预防措施。通过一组电力电缆23将发电机20连接到断路器24。发电机具有三相绕组21，均在发电机中的星点22处连接。测量传感器25测量发电机20和电力电缆23中流动的电流。测量传感器25测量在所述绕组星点末端处绕组21中的电流。测量传感器25可以包括诸如电流变压器或电动势(EMF)传感器的电流传感器，其测量指示当前负载信息的电磁力。图2示出了作为一个单元的传感器25，但实际上可用其自身的测量传感器监测三相的每一相。来自测量传感器的信号被发送到保护继电器26。如果需要，保护继电器26可以使得断路器24跳闸。

图3B示出了本发明的另一实施例。这是一组三个定子绕组21的示意图，它们通常被耦合成三角形耦合。将测量电路传感器25移动到独立于工作阶段通过通信线路27向保护继电器26提供当前负载信息的发电机三角形耦合。在发生例如永久性怠速短路的情况下，检测该故障并可由服务人员采取预防措施。在每一绕组212的第二端将发电机绕组21直接连接到一组电力电缆23，而将第一端211连接到断路器24，其在该图中被分为三个分支，因为在大多数实施例中断路器24是一种三相断路器。测量传感器25测量发电机绕组21和电力电缆23中流动的电流，其可包括诸如电流变压器或EMF传感器的电流传感器。来自测量传感器的信号被发送到保护继电器26。如果需要，保护继电器26可以通过通信线路28使得断路器24跳闸。

在图3B中所给出的具体实施例中，断路器24与三角形连接集成，但在其他未示出的实施例中，或者可沿电力电缆23插入断路器24。

电力电缆23将发电机20连接到电网或连接到电力电子变换器(图中未示出)。

在本发明的另一实施例中，差动保护电路可以通过在转换器入口侧放置附加的测量传感器保护发电机以测量端子末端处定子绕组内的电流。利用这样的配置，可以测量机器的总的相电流。该信息可用于控制和保护目的-不仅对于内部机器故障，并且还对于机器外部故障。

在一个实施例中，端子末端处的测量传感器是还可以用于控制发电机的电流变压器。

根据本发明，用于保护的电流变压器可以具有高的额定电流，例如，其旨在保护的发电机的3倍额定电流(或更高)，以便不饱和。另一方面，限制对高频带宽的需求，因此一个简单的层叠变压器可能足够。

相反的是用于控制目的的变压器的情况，其中，额定电流，或1到2倍的额定电流将足够。控制电流变压器需具有与控制发电机/电动机的功率变换器开关频率相似的带宽。

具有两组电流变压器(在每一绕组的每一端有一组)的目的，旨在对比所述两组信号并由此检测是否有电流泄露。如果使用具有不同精度的不同类型的变压器，可能需要补偿一些误差。

图4示出了保护继电器26的示意图。保护继电器是一种复杂的机电设备，常常具有多于一个的线圈，被设计成在于检测到故障时，计算电路和跳闸断路器的操作条件。不同于具有固定且通常不明确的工作电压阀值和操作次数的开关型继电器，保护继电器具有完善的，可选择的，时间/电流(或其他操作参数)曲线。一组输入信号30可用作保护继电器26的输入27。保护继电器还具有若干设置值31。其可以是电流阀值31，或其他，诸如电压阀值，可能存在给定情况的最大时间。保护继电器26的输出28可以包括若干信号32，诸如视觉指示、警告报警、其他通信、和/或切断电源命令，例如，引起向故障的电气部件馈电的断路器24跳闸的命令。

这种保护继电器26可以是精细的，采用感应盘、罩极磁体、操作和约束线圈、螺线管型操作器、电话继电器触点和移相网络的阵列。保护继电器对如过电流、过电压、反向电力流动、过频和欠频的状况做出反应。

现今的保护继电器26几乎完全为效仿其机电祖先，应用中具有高精度及便利的基于微处理器的数字式保护继电器26(数字继电器)所取代。通过将几种功能结合到一个封装内，相比机电式继电器，数字继电器还节约了资金成本和维护成本。

在一个实施例中，保护继电器26同断路器24集成在一起，在另一实施例中，二者被构建于独立模块中，彼此通信。

大型电机20通常具有两组或更多组的三定子绕组21。在一些实施例中，将绕组21a，21b的组插入定子槽(未示出)中，以使来自绕组21a，21b每组的输出彼此具有电相移，但在一组内的相之间具有角位移。

在另一实施例中，以促进组之间的电角位移的配置插入绕组21a，21b的组。30度的位移是常见的，但并不限于该值；还可以使用10、15或20度的角度。

图5示出了具有双Y形连接的发电机，即具有星点22a，22b的两组绕组21a，21b。一组三个电流传感器25a，25b监测绕组21a，21b内的电流。来自所述传感器25a，25b的输出信号50被发送到保护继电器26(该图中未示出)。

如果两个系统之间的角偏移为0度，就能够使用图5示出的配置。如果不是，替代选择是以数字的方式对保护继电器26内部的测量电流相加，因此需向保护继电器26发送两组信号27。

虽然该图仅示出了具有多于一个的星形耦合的配置，但本发明的实施例并不限于此种配置。例如，具有多于一个的三角形耦合的配置也是可能的。

图6示出了保护系统的可能扩展，这将允许对电流进行差分监测。可将在同相位的匝间故障视为三相之间的不对称。这种类型的监测可能难以调整到低感测水平，因此，可能相当昂贵。差分系统的主要问题是如果应用不对称电流负载，不对称性也将积累-因此通常保护继电器26的偏置功能很“高”并取决于时间和电流水平的区别(更高的负载电流等于更高的可接受不对称性水平-在时间尺度上，在短时间间隔上，而非长时间段内接受更高水平的不对称性)。这种情况的原因是，允许例如感应机器励磁涌流，已知其是严重不对称的。

图6还示出了具有双Y形连接的发电机，即具有星点22a，22b的两组绕组21a，21b。一组三个电流传感器25a，25b监测绕组21a，21b内的电流。此外，发电机可以配备另一组电流传感器55a，55b，以感测绕组相对末端处的电流，该末端可被称为端子末端，因为其接近发电机20的接线盒。来自传感器25a，25b的输出信号27a，27b被发送到保护继电器26(该图中未示出)。虽然图6示出了具有两组绕组21a，21b的配置，也可在具有一组绕组21的发电机20上实现具有差分测量的配置。

图7示出了现有技术保护系统，其中，断路器24位于线缆23及发电机绕组21前方，线缆23和绕组21都结束于星点22处。仅在闭合断路器24时，保护继电器26才能监测发电机，这意味着除非闭合断路器24，否则将不会观察到发电机20或电缆23内的故障。如前所述，在处理永磁体发电机20时，这可能引起麻烦。

图8示出了本发明的实施例，其中，将断路器24移动到定子绕组21的星点侧22，这意味着如果发电机20在怠速模式下运行，电缆23也受到保护。

图9示出了根据本发明实施例的方法的流程图。在步骤910，利用至少一个测量传感器在第一末端的至少一个相绕组处测量电参数。接着，在步骤920，所测量的参数被发送给保护继电器。然后，在步骤930，将所测量的电参数与阈值进行比较。最后在步骤940，如果所测量的电参数超出阈值，则使得至少一个保护继电器跳闸。

本发明实施例涉及一种具有保护继电器及至少一个测量传感器的保护系统，以保护具有多个定子绕组的永磁体发电机，每一所述定子绕组均具有第一末端和第二末端，其中，如果定子绕组以星形耦合进行连接，它们在一组三个定子绕组中，通常在每一定子绕组的第一末端处的星点中耦合，如果定子绕组以三角形耦合进行连接，它们在一组三个定子绕组中，通常在一个环中彼此连接。布置测量传感器，用于测量至少一个定子绕组的第一末端处的参数并用于与保护继电器通信。本发明还涉及一种保护永磁体发电机的方法。

可以扩展或改变本文给出的任何范围或装置值而不失去所寻求的效果，这对于本领域技术人员而言将是显而易见的。

应该理解的是，上文所述的益处和优点可能涉及一个实施例或可能涉及几个实施例。将要进一步理解，提及“一”项是指那些项中的一个或多个。

应该理解的是，对发电机做出的任何引用，还适用于许多其他类型的发电机，例如，电动机、同步调相机等。

将要理解，仅通过举例的方式给出了优选实施例的以上描述，可由本领域的技术人员做出各种修改。以上说明书、范例和数据提供了本发明示范性实施例结构和用途的完整描述。虽然上文已利用一定程度的特殊性或参照一个或多个个体实施例描述了本发明的各种实施例，但本领域的技术人员可对公开的实施例做出许多改动，而不脱离本发明的精神或范围。

Claims (17)

1.一种用于保护具有多个定子绕组的永磁体发电机的保护系统，所述保护系统包括：

保护继电器；以及

至少一个测量传感器，

其中每一个所述定子绕组具有第一末端和第二末端，并且其中：

-如果所述定子绕组以星形耦合进行连接，则所述定子绕组在一组三定子绕组中在每一个所述定子绕组的所述第一末端处共同耦合在星点，

-如果所述定子绕组以三角形耦合进行连接，则所述定子绕组在一组三定子绕组中彼此共同连接成环，并且

-布置所述至少一个测量传感器以测量所述定子绕组中的至少一个定子绕组的所述第一末端处的参数并且向所述保护继电器发送测量参数。

2.根据权利要求1所述的保护系统，其中所述至少一个测量传感器是用于测量所述至少一个定子绕组中的电流的电流传感器。

3.根据权利要求1或2所述的保护系统，所述保护系统被布置成保护发电机，并且还包括被布置成断开所述发电机与电网的连接的断路器，并且其中所述保护继电器与所述断路器进行通信。

4.根据权利要求3所述的保护系统，所述保护系统被布置成保护发电机，其中所述发电机包括多于一个的段，每个段包括一组或多组三定子绕组，其中每组三定子绕组都是共同连接的。

5.根据权利要求4所述的保护系统，其中每个段具有至少一个保护继电器，所述保护继电器被布置成保护对应段的所述一组或多组三定子绕组。

6.根据权利要求3所述的保护系统，所述保护系统被布置成保护具有超过一组三定子绕组的发电机，其中每组三定子绕组彼此具有电相移。

7.根据权利要求4所述的保护系统，其中所述保护继电器被布置成补偿三定子绕组的组之间的相移。

8.根据权利要求1到7中的任一项所述的保护系统，其中与所述定子绕组中的每一个定子绕组共同耦合在星点的第一末端相反，所述多个定子绕组中的每一个定子绕组的第二末端为端子末端，并且其中所述保护系统还包括至少一个额外测量传感器，以测量所述定子绕组中的至少一个定子绕组的所述端子末端处的参数，并且其中所述保护继电器被布置成与两个传感器都进行通信并且比较两个测量参数。

9.一种永磁体发电机，其具有根据权利要求1到8所述的保护系统。

10.一种利用保护系统保护永磁体发电机的方法，所述保护系统包括保护继电器和至少一个测量传感器，所述永磁发电机具有多个定子绕组，其中如果所述定子绕组以Y形耦合进行连接，则所述定子绕组在一组三定子绕组中共同耦合在每一个所述定子绕组的第一末端处的星点，并且如果所述定子绕组以三角形耦合进行连接，则所述定子绕组在一组三定子绕组中彼此共同连接成环，所述方法包括如下步骤：

-利用所述至少一个测量传感器测量所述定子绕组中的至少一个定子绕组的第一末端处的参数，

-向所述保护继电器发送所述测量参数，

-将所述测量参数与第一阈值进行比较，以及

-如果所述测量参数超过所述第一阈值，则使得所述保护继电器跳闸。

11.根据权利要求10所述的保护永磁体发电机的方法，其中所述参数是所述至少一个定子绕组中的电流。

12.根据权利要求11所述的保护永磁体发电机的方法，其中所述永磁体发电机具有至少一组三定子绕组，并且其中利用不同的电流传感器测量每个定子绕组中的电流。

13.根据权利要求11或12所述的保护永磁体发电机的方法，其中所述发电机包括多于一个的段，每个段包括一组或多组三定子绕组，每个段都具有至少一个保护继电器，所述保护继电器被布置成保护对应段的所述一组或多组三定子绕组，其中每组三定子绕组以Y形耦合或三角形耦合进行连接，所述方法还包括如下步骤：

-如果所述测量参数高于所述第一阈值，则选择对应于与所述测量参数相关的一组或多组三定子绕组的保护继电器，以及

-经由所选的保护继电器断开所述一组或多组三定子绕组。

14.根据权利要求12所述的保护永磁体发电机的方法，其中所述发电机具有超过一组三定子绕组，并且其中每组三定子绕组彼此具有电相移。

15.根据权利要求14所述的保护永磁体发电机的方法，其中所述保护继电器单独保护每组三定子绕组。

16.根据权利要求14所述的保护永磁体发电机的方法，其中

考虑三定子绕组的组之间的相移来布置所述保护继电器。

17.根据权利要求10所述的保护永磁体发电机的方法，所述方法还包括如下步骤：

-测量所述至少一个定子绕组的第二末端处的参数，

-向所述保护继电器发送在所述第二末端处测量的参数，

-找到在所述第一末端和所述第二末端处测量的参数之间的差异，以及

-如果所述差异超过第二阈值，则使得所述保护继电器跳闸。