CN104808105A - 发电机机端电压互感器匝间短路在线判别方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种发电机机端电压互感器匝间短路在线判别方法，测量主变高压侧零序电压、厂变低压侧零序电压、发电机中性点零序电压并分别计算各所述零序电压的基波有效值；利用注入式定子接地保护原理计算定子绕组对地绝缘电阻值；当所述发电机中性点零序电压的基波有效值大于定子接地保护动作定值，而所述主变高压侧零序电压的基波有效值和所述厂变低压侧零序电压的基波有效值均低于所述定值，并且所述定子绕组对地绝缘电阻值未降低，则判断为发电机机端电压互感器匝间短路，经过延时后报警，并且闭锁基波零序电压定子接地保护灵敏段。本发明方法能够准确判断发电机机端PT匝间短路故障，有效防止定子接地保护在此情况下的误动作，同时大大缩短故障排查时间。

Description

发电机机端电压互感器匝间短路在线判别方法

技术领域

本发明属于电力系统继电保护领域，特别涉及发电机机端电压互感器（PT）匝间短路在线判别方法和相应的继电保护装置或监测装置。

背景技术

发电机机端PT匝间短路故障时，会导致发电机定子绕组对地零序电压升高，导致基波零序电压型发电机定子接地保护动作。由于无法区分PT匝间短路和定子单相接地故障，也增加了故障排查的工作量。鉴于以上原因，有必要研究一种发电机机端PT匝间短路在线判别方法，有效防止定子接地保护在此情况下的误动作，同时也为故障排查提供参考。

发明内容

本发明的主要目的：提供一种发电机机端电压互感器匝间短路在线判别方法，有效防止发电机定子接地保护在此过程中的误动作，同时也为故障排查提供参考。

本发明所采用的技术方案是：

测量主变高压侧零序电压、厂变低压侧零序电压、发电机中性点零序电压并分别计算各所述零序电压的基波有效值；利用注入式定子接地保护原理计算定子绕组对地绝缘电阻值；当所述发电机中性点零序电压的基波有效值大于定子接地保护动作定值，而所述主变高压侧零序电压的基波有效值和所述厂变低压侧零序电压的基波有效值均低于所述定值，并且所述定子绕组对地绝缘电阻值未降低，则判断为发电机机端电压互感器匝间短路，经过延时后报警，并且闭锁基波零序电压定子接地保护灵敏段。

进一步地，所述判断发电机机端电压互感器匝间短路的判据公式具体为：

$\left\{\begin{array}{c}{U}_{N0}>U_{N0.\mathrm{set}}\\ U_{H0}<U_{H0.\mathrm{set}}\\ U_{\mathrm{ATL}0}<U_{\mathrm{ATL}0.\mathrm{set}}\\ R_s(t-\mathrm{\&Delta;t})-R_s\left(t\right)<\mathrm{\&Delta;}{R}_{\mathrm{set}}\end{array}\right.---\left(1\right)$

上式中，U_N0为发电机中性点零序电压基波有效值，U_N0.set为基波零序电压定子接地保护电压定值，U_H0为主变高压侧零序电压基波有效值，U_H0.set为高压侧零序电压定值，U_ATL0为厂变低压侧零序电压基波有效值，U_ATL0.set为厂变低压侧零序电压定值，R_s(t)为当前时刻的定子绕组对地绝缘电阻计算值，R_s(t-Δt)为Δt之前的定子绕组对地绝缘电阻计算值，ΔR_set为定子绕组对地绝缘电阻下降定值，Δt>t_set。

进一步地，采用数字滤波器滤除三次谐波分量，再利用全周傅立叶算法计算所述零序电压的基波有效值。

进一步地，还包括测量中性点零序电流，相应地，所述利用注入式定子接地保护原理计算定子绕组对地绝缘电阻值具体为：由发所述发电机中性点零序电压和中性点零序电流，经过数字滤波，得到低频注入电压信号和低频注入电流信号采用导纳法求得定子绕组对地绝缘电阻R_s，其具体公式为：

$R_E=\frac{1}{\mathrm{Re}\left(\frac{{\stackrel{\&CenterDot;}{I}}_{\mathrm{LF}}}{{\stackrel{\&CenterDot;}{U}}_{\mathrm{LF}.\mathrm{Cor}}}\right)}---\left(2\right)$

${\stackrel{\&CenterDot;}{U}}_{\mathrm{LF}.\mathrm{Cor}}={\stackrel{\&CenterDot;}{U}}_{\mathrm{LF}}\&times;e^{j{\mathrm{\&alpha;}}_1}$

式中Re(*)，表示取复数相量的实部。e^jα，表示将相量偏移α角度；α角度通过现场实测的方式取得。注入低频信号可以为20Hz或12.5Hz。

进一步地，延时的取值区间为0.1～0.3秒。

本发明的有益效果是：准确判断发电机机端PT匝间短路，有效防止定子接地保护在此情况下的误动作，同时大大缩短故障排查时间。

附图说明

图1是本发明的应用接线图；

图2是本发明的判断发电机机端PT匝间短路故障的逻辑图。

具体实施方式

以下将结合附图对本发明的技术方案进行详细说明。

在图1是本发明一个典型的应用接线图，其中，

a.发电机。

b.主变压器。

c.发电机出口断路器GCB。

d.发电机中性点配电变压器。

e.发电机中性点配电变压器的负载电阻。

f.低频电源。

g.保护装置测量低频注入电流用的电流互感器。

h.发电机保护装置。

i.高压厂用变压器。

j.厂变低压侧电压互感器。

k.主变压器高压侧电压互感器。

装置测量主变高压侧零序电压、厂变低压侧零序电压、发电机中性点零序电压和中性点零序电流，采用数字滤波器滤除三次谐波分量，再利用全周傅立叶算法计算以上零序电压的基波有效值。

由发电机中性点零序电压（也可称为发电机中性点接地变压器低压侧的电压）和中性点零序电流，经过数字滤波，得到低频注入电压信号和低频注入电流信号，采用导纳法求得定子绕组对地绝缘电阻R_s。

$R_E=\frac{1}{\mathrm{Re}\left(\frac{{\stackrel{\&CenterDot;}{I}}_{\mathrm{LF}}}{{\stackrel{\&CenterDot;}{U}}_{\mathrm{LF}.\mathrm{Cor}}}\right)}---\left(1\right)$

${\stackrel{\&CenterDot;}{U}}_{\mathrm{LF}.\mathrm{Cor}}={\stackrel{\&CenterDot;}{U}}_{\mathrm{LF}}\&times;e^{j{\mathrm{\&alpha;}}_1}$

式中Re(*)，表示取复数相量的实部。e^jα，表示将相量偏移α角度；α角度通过现场实测的方式取得。注入低频信号可以为20Hz或12.5Hz。

发电机机端PT匝间短路故障判据如下：

$\left\{\begin{array}{c}{U}_{N0}>U_{N0.\mathrm{set}}\\ U_{H0}<U_{H0.\mathrm{set}}\\ U_{\mathrm{ATL}0}<U_{\mathrm{ATL}0.\mathrm{set}}\\ R_s(t-\mathrm{\&Delta;t})-R_s\left(t\right)<\mathrm{\&Delta;}{R}_{\mathrm{set}}\end{array}\right.---\left(2\right)$

上式中，U_N0为发电机中性点零序电压基波有效值，U_N0.set为基波零序电压定子接地保护电压定值，U_H0为主变高压侧零序电压基波有效值，U_H0.set为高压侧零序电压定值，U_ATL0为厂变低压侧零序电压基波有效值，U_ATL0.set为厂变低压侧零序电压定值，R_s(t)为当前时刻的定子绕组对地绝缘电阻计算值，R_s(t-Δt)为Δt之前的定子绕组对地绝缘电阻计算值，ΔR_set为定子绕组对地绝缘电阻下降定值，Δt>t_set。

如果同时满足式（2）的四个条件，经短延时t_set保护动作于“机端PT匝间短路故障”报警，并且闭锁基波零序电压定子接地保护灵敏段，延时定值一般在0.1～0.3s范围内取值。

图2是本发明的判断发电机机端PT匝间短路故障的逻辑图，其中：

a.定子绕组对地绝缘电阻是否突降的判别逻辑元件。当前对地绝缘电阻R_s(t)小于△t之前的对地绝缘电阻R_s(t-△t)超过△R_set时，该元件输出逻辑值1，否则输出逻辑值0。

b.厂变低压侧零序电压判别元件。当厂变低压侧零序电压低于定值时，该元件输出逻辑值1；否则，该元件输出逻辑值0。

c.主变高压侧零序电压判别元件。当主变高压侧零序电压低于定值时，该元件输出逻辑值1；否则，该元件输出逻辑值0。

d.发电机中性点零序电压判别元件。当发电机中性点零序电压大于定值时，该元件输出逻辑值1；否则，该元件输出逻辑值0。

e.“与门”操作。

f.“延时”操作。当输入信号变位时（由0变1，或由1变0），经过延时t_set让输出信号等于输入信号。

g.逻辑判别结果输出，判为“发电机机端PT匝间短路故障”。

即将a、b、c、d四个条件相与，都满足时，再经过延时，判断为“发电机机端PT匝间短路故障”。

以上实施例仅为说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，凡是按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何等同替换或改动，并不超出本发明保护范围。

Claims (5)

1.一种发电机机端电压互感器匝间短路在线判别方法，其特征在于包括步骤：测量主变高压侧零序电压、厂变低压侧零序电压、发电机中性点零序电压并分别计算各所述零序电压的基波有效值；利用注入式定子接地保护原理计算定子绕组对地绝缘电阻值；当所述发电机中性点零序电压的基波有效值大于定子接地保护动作定值，而所述主变高压侧零序电压的基波有效值和所述厂变低压侧零序电压的基波有效值均低于所述定值，并且所述定子绕组对地绝缘电阻值未降低，则判断为发电机机端电压互感器匝间短路，经过延时后报警，并且闭锁基波零序电压定子接地保护灵敏段。

2.如权利要求1所述的发电机机端电压互感器匝间短路在线判别方法，其特征在于：所述判断发电机机端电压互感器匝间短路的判据公式具体为：

$\left\{\begin{array}{c}{U}_{N0}>U_{N0.\mathrm{set}}\\ U_{H0}<U_{H0.\mathrm{set}}\\ U_{\mathrm{ATL}0}<U_{\mathrm{ATL}0.\mathrm{set}}\\ R_s(t-\mathrm{\&Delta;t})-R_s\left(t\right)<\mathrm{\&Delta;}{R}_{\mathrm{set}}\end{array}\right.---\left(1\right)$

上式中，U_N0为发电机中性点零序电压基波有效值，U_N0.set为基波零序电压定子接地保护电压定值，U_H0为主变高压侧零序电压基波有效值，U_H0.set为高压侧零序电压定值，U_ATL0为厂变低压侧零序电压基波有效值，U_ATL0.set为厂变低压侧零序电压定值，R_s(t)为当前时刻的定子绕组对地绝缘电阻计算值，R_s(t-Δt)为Δt之前的定子绕组对地绝缘电阻计算值，ΔR_set为定子绕组对地绝缘电阻下降定值，Δt>t_set。

3.如权利要求1所述的发电机机端电压互感器匝间短路在线判别方法，其特征在于：所述计算各所述零序电压的基波有效值具体为采用数字滤波器滤除三次谐波分量，再利用全周傅立叶算法计算所述零序电压的基波有效值。

4.如权利要求1所述的发电机机端电压互感器匝间短路在线判别方法，其特征在于：还包括测量中性点零序电流，相应地，所述利用注入式定子接地保护原理计算定子绕组对地绝缘电阻值具体为：由发所述发电机中性点零序电压和中性点零序电流，经过数字滤波，得到低频注入电压信号和低频注入电流信号采用导纳法求得定子绕组对地绝缘电阻R_s，其具体公式为：

$R_E=\frac{1}{\mathrm{Re}\left(\frac{{\stackrel{\&CenterDot;}{I}}_{\mathrm{LF}}}{{\stackrel{\&CenterDot;}{U}}_{\mathrm{LF}.\mathrm{Cor}}}\right)}---\left(2\right)$

${\stackrel{\&CenterDot;}{U}}_{\mathrm{LF}.\mathrm{Cor}}={\stackrel{\&CenterDot;}{U}}_{\mathrm{LF}}\&times;e^{j{\mathrm{\&alpha;}}_1}$

式中Re(*)，表示取复数相量的实部。e^jα，表示将相量偏移α角度；α角度通过现场实测的方式取得。注入低频信号可以为20Hz或12.5Hz。

5.如权利要求1所述的发电机机端电压互感器匝间短路在线判别方法，其特征在于：所述延时的取值区间为0.1～0.3秒。