CN105655976B - 一种发电机定子接地保护方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种发电机定子接地保护方法，保护装置测量发电机侧和主变高压侧零序电压，分别计算出其基波有效值Ug0和Uh0。当（1）Ug0大于定值1；（2）Uh0小于定值2，判为发电机定子接地故障，保护经较短延时tset1动作于跳闸。当Uh0大于等于定值2，判为主变高压侧接地故障，闭锁发电机定子接地保护。主变高压侧零序电压消失后，如果Ug0持续降低，该闭锁判据延时tset2返回，防止发电机定子接地保护误动；如果Ug0保持不变或者持续升高，开放该闭锁判据。该方法能够灵敏检测发电机定子接地故障，动作延时较短；具有良好的选择性；主变高压侧接地故障切除后随即再发生发电机定子接地故障，发电机定子接地保护可以快速动作。

Description

一种发电机定子接地保护方法
技术领域
本发明属于电力系统继电保护领域，特别涉及发电机定子接地保护方法和相应的继电保护装置或监测装置。
背景技术
目前，发电机定子绕组接地故障主要由发电机定子接地保护来反映，最广泛应用的一种发电机定子接地保护方案是基波零序电压定子接地保护。主变高压侧发生接地故障时，会通过主变高、低压绕组间的耦合电容在发电机侧感应出较大的零序电压，可能会导致基波零序电压定子接地保护误动[1]。为此，常用主变高压侧零序电压闭锁或制动发电机定子接地保护。对于中性点经消弧线圈接地方式的发电机，当主变高压侧接地故障切除后，主变高压侧零序电压迅速降至零，而发电机侧感应的零序电压缓慢衰减，常规的闭锁或制动措施会失效，基波零序电压定子接地保护仍可能误动[2]。
鉴于基波零序电压定子接地保护存在的以上不足，本发明提出了一种发电机定子接地保护方法，主要针对中性点经消弧线圈接地方式的发电机。该方法能够灵敏检测发电机定子绕组接地故障，动作延时较短；主变高压侧发生接地故障时或故障切除后，发电机定子接地保护可靠不动作，具有良好的选择性；主变高压侧接地故障切除后随即再发生发电机定子接地故障，发电机定子接地保护可以快速动作。
技术背景参考文献：
[1]王维俭.电气主设备继电保护原理与应用.北京：中国电力出版社，1996
[2]郭自刚，季遥遥，陈俊等.发电机定子接地保护动作原因分析及启示.第十五届保护和控制学术研讨会论文集，北京：水利电力出版社.2015，129～132.
发明内容
本发明的主要目的：提出了一种发电机定子接地保护方法，主要针对中性点经消弧线圈接地方式的发电机，能够灵敏检测发电机定子接地故障，主变高压侧发生接地故障时或故障切除后，发电机定子接地保护可靠不动作，具有良好的选择性。
本发明所采用的技术方案是：当同时满足以下2个条件时，判为发电机定子接地故障，保护经较短延时tset1动作于跳闸：(1)发电机侧零序电压基波有效值大于定值1；(2)主变高压侧零序电压基波有效值小于定值2。当主变高压侧零序电压基波有效值大于等于定值2，判为主变高压侧接地故障，闭锁发电机定子接地保护。主变高压侧零序电压消失后，如果发电机侧零序电压持续降低，该闭锁判据延时tset2返回，防止由于谐振导致的发电机定子接地保护误动作；如果发电机侧零序电压保持不变或者持续升高，开放该闭锁判据，解除对定子接地保护的闭锁。
本发明的有益效果是：针对中性点经消弧线圈接地方式的发电机，能够灵敏检测发电机定子接地故障，动作延时较短；主变高压侧发生接地故障时或故障切除后，发电机定子接地保护可靠不动作，具有良好的选择性；主变高压侧接地故障切除后随即再发生发电机定子接地故障，发电机定子接地保护可以快速动作。
附图说明
图1是本发明中发电机侧和主变高压侧零序电压测量示意图，图中PT1为主变高压侧电压互感器，UH0为PT1开口三角零序电压，PT2为发电机侧电压互感器，UT0为PT2开口三角零序电压，UN0为发电机中性点零序电压，CM为主变高低压绕组间的耦合电容，CTr为主变低压绕组对地等效电容，CL为发电机端部出线的对地电容，CG为发电机定子绕组对地电容。
图2是本发明的具体实施步骤。图中Uh0为主变高压侧零序电压的基波有效值，Ug0为发电机侧零序电压的基波有效值，tset1为发电机定子接地保护延时定值，tset2为发电机定子接地保护闭锁判据延时返回定值。
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中，保护装置测量发电机侧和主变压器高压侧零序电压，并采用如下五个步骤实现发电机定子接地保护：
步骤一：由发电机侧零序电压采样计算出发电机侧零序电压的基波有效值；
步骤二：由主变压器高压侧零序电压采样计算出主变压器高压侧零序电压的基波有效值；
步骤三：判别以下两个条件：
条件(1)：发电机侧零序电压基波有效值大于定值1；
条件(2)：主变高压侧零序电压基波有效值小于定值2；
当两个条件同时满足时，判为发电机定子接地故障，保护经较短延时tset1动作于跳闸。
发电机侧零序电压可以取自发电机侧电压互感器开口三角零序电压或发电机中性点零序电压。为了防止发电机侧电压互感器一次绕组断线影响开口三角零序电压的测量，发电机侧零序电压也可同时取自发电机侧电压互感器开口三角零序电压和发电机中性点零序电压。
主变压器高压侧零序电压取自主变高压侧电压互感器开口三角零序电压。
步骤四：当主变高压侧零序电压基波有效值大于等于定值2，判为主变高压侧接地故障，闭锁发电机定子接地保护。
步骤五：当主变高压侧零序电压消失后，如果发电机侧零序电压持续降低，步骤四的闭锁判据延时tset2返回，防止由于谐振导致的发电机定子接地保护误动作；如果发电机侧零序电压保持不变或者持续升高，开放步骤四的闭锁判据，解除对定子接地保护的闭锁。
“定值1”按躲过正常运行时的发电机最大不平衡基波零序电压整定。
“定值2”按躲过主变高压侧经过渡电阻接地的最小基波零序电压整定。
tset1可取0.3～1.0s。
tset2按躲过发电机侧基波零序电压谐振衰减时间整定。
“发电机侧零序电压持续降低”采用下述公式进行计算：
其中，Uf0为发电机机端零序电压基波有效值，Un0为发电机中性点零序电压基波有效值；表示对时间的微分运算；符号“∩”表示“逻辑与”计算。
“发电机侧零序电压保持不变或者持续升高”采用下述公式进行计算：
其中，Uf0为发电机机端零序电压基波有效值，Un0为发电机中性点零序电压基波有效值；表示对时间的微分运算；符号“∪”表示“逻辑或”计算。
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改动，均落入本发明保护范围之内。

Claims (4)

1.一种发电机定子接地保护方法，其特征在于：保护装置测量发电机侧和主变压器高压侧零序电压，并采用如下五个步骤实现发电机定子接地保护：
步骤一：由发电机侧零序电压采样计算出发电机侧零序电压的基波有效值；
步骤二：由主变压器高压侧零序电压采样计算出主变高压侧零序电压的基波有效值；
步骤三：判别以下两个条件：
条件(1)：发电机侧零序电压基波有效值大于定值1；
条件(2)：主变高压侧零序电压基波有效值小于定值2；
当两个条件同时满足时，判为发电机定子接地故障，保护经延时tset1动作于跳闸；
步骤四：当主变高压侧零序电压基波有效值大于等于定值2，判为主变高压侧接地故障，闭锁发电机定子接地保护；
步骤五：当主变高压侧零序电压消失后，如果发电机侧零序电压持续降低，步骤四的闭锁判据延时tset2返回，防止由于谐振导致的发电机定子接地保护误动作；如果发电机侧零序电压保持不变或者持续升高，开放步骤四的闭锁判据，解除对定子接地保护的闭锁。
2.如权利要求1所述的一种发电机定子接地保护方法，其特征在于：步骤五中，所述的发电机侧零序电压持续降低，采用下述公式进行计算：
其中，Uf0为发电机机端零序电压基波有效值，Un0为发电机中性点零序电压基波有效值；表示对时间的微分运算；符号“∩”表示“逻辑与”计算。
3.如权利要求1所述的一种发电机定子接地保护方法，其特征在于：步骤五中，所述的发电机侧零序电压保持不变或者持续升高，采用下述公式进行计算：
其中，Uf0为发电机机端零序电压基波有效值，Un0为发电机中性点零序电压基波有效值；表示对时间的微分运算；符号“∪”表示“逻辑或”计算。
4.如权利要求1所述的一种发电机定子接地保护方法，其特征在于：步骤三中，所述的定值1按躲过正常运行时的发电机最大不平衡基波零序电压整定，所述的定值2按躲过主变高压侧经过渡电阻接地的最小基波零序电压整定，tset1取值范围为0.3～1.0s，tset2按躲过发电机侧基波零序电压谐振衰减时间整定。
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