CN104795792A

CN104795792A - 一种发电机负序分量的故障判别方法

Info

Publication number: CN104795792A
Application number: CN201510194322.9A
Authority: CN
Inventors: 陈海龙; 刘艳东; 徐玉洁; 陈干杰; 王志广; 徐立明; 肖志刚; 沈燕华; 石伟; 张军红
Original assignee: State Grid Corp of China SGCC; Xuji Group Co Ltd; XJ Electric Co Ltd
Current assignee: State Grid Corp of China SGCC; Xuji Group Co Ltd; XJ Electric Co Ltd
Priority date: 2015-04-23
Filing date: 2015-04-23
Publication date: 2015-07-22
Anticipated expiration: 2035-04-23
Also published as: CN104795792B

Abstract

本发明涉及一种发电机负序分量的故障判别方法，该故障判别方法的步骤为：1)、将采样时刻t1在数据区内对应的端负序电流、端负序电压与该采样时刻t1一个周期前的时刻在数据区内对应的端负序电流、端负序电压作增量计算，计算端负序电流增量和端负序电压增量2)、根据端负序电流增量和端负序电压增量计算负序功率增量△P₂，并进行故障判别。本发明是基于故障分量负序方向，利用负序功率方向保护的理论基础，保证了保护动作的选择性。在系统故障时保护可靠不误动作、发电机发生匝间故障时故障分量负序方向保护可靠、快速动作。

Description

一种发电机负序分量的故障判别方法

技术领域

本发明涉及一种发电机负序分量的故障判别方法，属于电力系统继电保护领域。

背景技术

目前大中型发电机的内部短路主保护，世界各国无一例外地均采用纵差保护，由于该保护动作判据对大多数被保护设备具有明确的选择性和较高的灵敏度，近百年来始终是主设备内部短路的无可争议的保护方案。然而，随着发电机单机容量的增大，它对继电保护的技术要求越来越高。现代大型汽轮发电机很多采用两分支结构，各相各支路引线线棒经并联连接线在机内并联，发电机中性点侧没有常规的分相引出排线，因而无法装设常规的发电机不完全纵差保护和单元件横差保护及裂相横差保护。目前，在短路保护中，还没有能够正确区分发电机匝间故障与系统故障，这就无法保证在系统故障时保护可靠不误动作、发电机发生匝间故障时故障分量负序方向保护可靠、快速动作。匝间短路故障不容忽视。国内已发生多起匝间短路故障，造成很大经济损失。

系统发生不对称故障时，利用叠加原理可以在故障点上接人一个附加故障分量电源，它将产生故障分量负序电压和故障分量负序电流对于内部故障，在各测量点上故障分量的负序功率△P₂均从保护区内部流向外部，而外部故障时则不满足这个条件，这就是负序功率方向保护的理论基础。

发明内容

本发明的目的是提供一种发电机负序分量的故障判别方法，用以解决无法保证在系统故障时保护可靠不误动作、发电机发生匝间故障时故障分量负序方向保护可靠、快速动作的问题。

为实现上述目的，本发明的方案包括一种发电机负序分量的故障判别方法，步骤为：

1)、将采样时刻(t1)在数据区内对应的端负序电流、端负序电压与该采样时刻(t1)一个周期前的时刻在数据区内对应的端负序电流、端负序电压作增量计算，计算端负序电流增量和端负序电压增量

2)、根据端负序电流增量和端负序电压增量计算负序功率增量(△P₂)，并进行故障判别。

故障判别的判别依据为：

\{\begin{matrix} | Δ {\overset{\cdot}{I}}_{2} | > ϵ_{i} \\ | Δ {\overset{\cdot}{U}}_{2} | > ϵ_{u} \\ Δ P_{2} > ϵ_{P} \end{matrix},

式中ε_i、、ε_u、ε_P为设定动作门槛。

在步骤1)之前，该故障判别方法还包括：从启动故障判别的启动时刻(t)开始，将该启动时刻(t)前两个周期内的发电机端负序电流、端负序电压的数据存储在数据区内。

步骤1)中该采样时刻(t1)一个周期前的时刻的采样地址的计算方法如下：

1)、计算所述采样时刻(t1)对应的第一采样地址(pSample1)与启动时刻(t)对应的第二采样地址(pSample)的采样点数差，该采样点数差为第一采样地址(pSample1)与第二采样地址(pSample)之差；

2)、求取采样点数差与每个周期的采样点数(SamplePoint)的余数(a)；

3)、计算该采样时刻(t1)一个周期前的时刻在数据区内的采样地址：启动时刻(t)前两个周期的时刻对应的存储地址、余数(a)和每个周期的采样点数(SamplePoint)之和。

端负序电流增量端负序电压增量和负序功率增量(△P₂)的计算公式为：

Δ {\overset{\cdot}{I}}_{2} (t 1) = {\overset{\cdot}{I}}_{2} (t 1) - {\overset{\cdot}{I}}_{2} (p + SamplePoint + a),

Δ {\overset{\cdot}{U}}_{2} (t 1) = {\overset{\cdot}{U}}_{2} (t 1) - {\overset{\cdot}{U}}_{2} (p + SamplePoint + a),

其中，p为启动时刻(t)前两个周期的时刻对应的存储地址。

计算当前时刻对应的端负序电流和当前时刻前一个周期的时刻对应的端负序电流的差值，若该差值的绝对值大于一个设定值，则启动故障判别，该当前时刻即是所述故障判别的启动时刻(t)。

本发明是基于故障分量负序方向，利用负序功率方向保护的理论基础，保证了保护动作的选择性。在系统故障时保护可靠不误动作、发电机发生匝间故障时故障分量负序方向保护可靠、快速动作。

根据判断故障分量负序电压故障分量负序电流及故障分量负序方向△P₂的大小来实现保护动作。

发电机匝间故障时，故障分量负序电压故障分量负序电流故障分量负序方向△P₂大于一定值时，判断为发电机匝间故障，保护护可靠动作。

另外，本发明提供的故障判别方法能够保证故障分量的持续时间长并且稳定，有利于故障的判别和保护动作。

附图说明

图1是数据存储示意图一；

图2是数据存储示意图二。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步详细的说明。

一种发电机负序分量的故障判别方法，步骤为：

1)、将采样时刻t1在数据区内对应的端负序电流、端负序电压与该采样时刻t1一个周期前的时刻在数据区内对应的端负序电流、端负序电压作增量计算，计算端负序电流增量和端负序电压增量

基于以上技术方案，结合附图，给出以下一个具体实施方式。

计算发电机机端电流、电压的负序分量

{\overset{\cdot}{I}}_{2} = \frac{1}{3} ({\overset{\cdot}{I}}_{A} + {&PartialD;}^{2} {\overset{\cdot}{I}}_{B} + &PartialD; {\overset{\cdot}{I}}_{C}) - - - (1)

{\overset{\cdot}{U}}_{2} = \frac{1}{3} ({\overset{\cdot}{U}}_{A} + {&PartialD;}^{2} {\overset{\cdot}{u}}_{B} + &PartialD; {\overset{\cdot}{U}}_{C}) - - - (2)

式中：

&PartialD; = - \frac{1}{2} + j \frac{\sqrt{3}}{2}

计算端负序电流增量△I2

Δ I_{2} | {\overset{\cdot}{I}}_{2} (t) - {\overset{\cdot}{I}}_{2} (t - T) | - - - (3)

式中：为当前时刻的负序电流，为前1周期的时刻的负序电流。

当△I₂>ε_i时(ε_i为负序电流增量门槛)，记录启动时刻t，并启动故障分量负序方向保护。

采用数据存储技术将启动时刻t两周前的机端负序电流、端负序电压数据保存在存储区；假设存储区的起始存储地址为p，t时刻对应的采样地址为pSample,每周采样点数为SamplePoint,T为采样周期，将当前数据区[pSample，pSample-2SamplePoint]的数据对应保存在[p+2SamplePoint，p]存储区。即，t时刻的采样地址pSample对应的存储地址为p+2SamplePoint，t-2T时刻的采样地址pSample-2SamplePoint对应的存储地址为p。数据存储示意图如图1所示。

采用当前时刻对应存储数据区一周波前数据对应的地址引导技术，将当前时刻的值与保存数据对应的一周前的数据做增量计算，计算机端负序电流增量端负序电压增量利用计算故障分量负序方向△P₂，并进行故障分量负序方向判别。

假设当前采样时刻变为t1时刻，t1时刻对应的采样地址为pSample1，计算t1时刻与t时刻的采样点数差，求取采样点数差与每周采样点数为SamplePoint的余数a，a＝(pSample1-pSample)％SamplePoint，则t1时刻一个周期前的时刻在数据区内的采样地址为p+SamplePoint+a。

利用公式(1)、(2)计算当前t1时刻的端负序电流端负序电压及t1时刻对应存储区一周前的端负序电流端负序电压

{\overset{\cdot}{U}}_{2} (p + SamplePoint + a) .

计算端负序电流增量和端负序电压增量，

Δ {\overset{\cdot}{I}}_{2} (t 1) = {\overset{\cdot}{I}}_{2} (t 1) - {\overset{\cdot}{I}}_{2} (p + SamplePoint + a) - - - (4)

Δ {\overset{\cdot}{U}}_{2} (t 1) = {\overset{\cdot}{U}}_{2} (t 1) - {\overset{\cdot}{U}}_{2} (p + SamplePoint + a) - - - (5)

则故障分量负序功率△P₂为：

式中为的共轭相量，为故障分量负序方向元件的最大灵敏角。一般取60°～80°(滞后的角度)。

故障分量负序方向保护的动作判据可表示为：

\{\begin{matrix} | Δ {\overset{\cdot}{I}}_{2} | > ϵ_{i} \\ | Δ {\overset{\cdot}{U}}_{2} | > ϵ_{u} \\ Δ P_{2} > ϵ_{P} \end{matrix} - - - (7)

式中ε_i、、ε_u、ε_P为动作门槛。

如果公式(7)全部满足则判断发电机发生了匝间故障，故障分量负序方向保护可靠动作。

以上给出了具体的实施方式，但本发明不局限于所描述的实施方式。本发明的基本思路在于上述基本方案，对本领域普通技术人员而言，根据本发明的教导，设计出各种变形的模型、公式、参数并不需要花费创造性劳动。在不脱离本发明的原理和精神的情况下对实施方式进行的变化、修改、替换和变型仍落入本发明的保护范围内。

Claims

1.一种发电机负序分量的故障判别方法，其特征在于，所述故障判别方法至少包括以下步骤：

2)、根据端负序电流增量和端负序电压增量计算负序功率增量(ΔP₂)，并进行故障判别。

2.根据权利要求1所述的发电机负序分量的故障判别方法，其特征在于，所述故障判别的判别依据为：

\{\begin{matrix} | Δ {\overset{\cdot}{I}}_{2} | > ϵ_{i} \\ | Δ {\overset{\cdot}{U}}_{2} | > ϵ_{u} \\ Δ P_{2} > ϵ_{P} \end{matrix},

式中ε_i、、ε_u、ε_P为设定动作门槛。

3.根据权利要求1或2所述的发电机负序分量的故障判别方法，其特征在于，在所述步骤1)之前，所述故障判别方法还包括：从启动故障判别的启动时刻(t)开始，将该启动时刻(t)前两个周期内的发电机端负序电流、端负序电压的数据存储在数据区内。

4.根据权利要求3所述的发电机负序分量的故障判别方法，其特征在于，所述步骤1)中该采样时刻(t1)一个周期前的时刻的采样地址的计算方法如下：

5.根据权利要求4所述的发电机负序分量的故障判别方法，其特征在于，所述端负序电流增量端负序电压增量和负序功率增量(△P₂)的计算公式为：

Δ {\overset{\cdot}{I}}_{2} (t 1) = {\overset{\cdot}{I}}_{2} (t 1) - {\overset{\cdot}{I}}_{2} (p + SamplePoint + a),

Δ {\overset{\cdot}{U}}_{2} (t 1) = {\overset{\cdot}{U}}_{2} (t 1) - {\overset{\cdot}{U}}_{2} (p + SamplePoint + a),

其中，p为启动时刻(t)前两个周期的时刻对应的存储地址。

6.根据权利要求5所述的发电机负序分量的故障判别方法，其特征在于，计算当前时刻对应的端负序电流和当前时刻前一个周期的时刻对应的端负序电流的差值，若该差值的绝对值大于一个设定值，则启动故障判别，该当前时刻即是所述故障判别的启动时刻(t)。