CN107045116B - 一种发电机保护的电流互感器极性检测方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种发电机保护的电流互感器极性检测方法及装置，利用机组投运前短路试验或设备投运后实际负荷自动进行CT极性检测校验，通过计算差动电流、制动电流、发电机功率，当发电机三相的差动电流、制动电流及功率均在正常工作状态时，判定所述发电机保护的电流互感器极性正确；当发电机任意一相的差动电流、制动电流或功率不在正常工作状态时，判定所述发电机保护的电流互感器极性错误，完成对发电机保护CT极性的自适应检测判定。本发明能够自动、可靠的检测发电机保护CT极性的正确性。

Description

一种发电机保护的电流互感器极性检测方法及装置

技术领域

本发明属于电力系统继电保护技术领域，具体涉及一种发电机保护的电流互感器极性检测方法及装置。

背景技术

目前，现有的发电机保护CT(电流互感器)极性的人工检测方法一般通过录波或装置实时参数浏览等功能现场手工计算并分析相量的正确性。例如，发电机差动保护的CT极性一般通过带负荷试验查看保护装置差动电流大小进行判断，或者通过短路试验检查差动区外故障，看差动保护是否动作进行判断；发电机带方向的保护，比如失磁保护，其CT极性检测一般通机端电流、电压过进行相量校验，计算机端电流、电压的相角差是否符合方向保护的要求来判断，在核对相量的过程中须考虑的因素复杂，如CT变比、极性、被保护设备工作原理、厂家对极性的要求等，而且由于交流量的计算是复数运算，计算量较大，容易出错。

由于CT极性接线错误导致保护误动或拒动的事情时有发生，导致现场服务、调试人员必须花费大量时间和精力来解决CT极性问题。人工解决CT极性效率低，若CT极性接线错误没有及时发现，机组投入运行后，当发生区外故障或扰动时，发电机保护将误动作，导致进一步扩大事故范围；当发生区内故障时，发电机保护将拒动作，严重威胁机组及电网的安全稳定运行，并对电厂带来巨大的经济损失。

发明内容

本发明的目的是提供一种发电机保护的电流互感器极性检测方法及装置，用于解决现有技术使用人工检测发电机保护CT极性判断效率低的问题。

为解决上述技术问题，本发明提出一种发电机保护的电流互感器极性检测方法，包括以下步骤：

通过发电机组短路试验或发电机带负荷试验，分别计算发电机三相的差动电流、制动电流及功率；当发电机三相的差动电流、制动电流及功率均在正常工作状态时，判定所述发电机保护的电流互感器极性正确；当发电机任意一相的差动电流、制动电流或功率不在正常工作状态时，判定所述发电机保护的电流互感器极性错误。

进一步，当判定所述发电机保护的电流互感器极性错误时，闭锁发电机差动保护和带方向的保护。

进一步，所述发电机三相的差动电流、制动电流及功率的正常工作状态为：发电机三相中每一相的差动电流小于设定的差流门槛值、每一相的制动电流大于设定的制动电流门槛值，每一相的有功功率大于零。

进一步，发电机三相的差动电流计算公式如下：

式中，Io_pA、Io_pB、Io_pC分别为发电机A相差动电流、B相差动电流、C相差动电流，

分别为发电机机端A相、B相、C相电流，

分别为发电机中性点A相、B相、C相电流；

发电机三相的制动电流计算公式如下：

式中，I_resA、I_resB、I_resC分别为发电机A相制动电流、B相制动电流、C相制动电流；

发电机三相的有功功率计算公式如下：

式中，P_GA、P_GB、P_GC分别为发电机A相有功功率、B相有功功率、C相有功功率，

分别为发电机机端A相电压、B相电压、C相电压，

分别为机端A相电流

B相电流

C相电流

的共轭，Re表示取实部。

为解决上述技术问题，本发明提出一种发电机保护的电流互感器极性检测装置，包括以下单元：

检测单元：用于实时检测发电机机端的三相电流、机端三相电压和中性点的三相电流；

计算单元：用于根据发电机组短路试验或发电机带负荷试验，分别计算发电机三相的差动电流、制动电流及有功功率；

判断单元：用于当发电机三相的差动电流、制动电流及功率均在正常工作状态时，判定所述发电机保护的电流互感器极性正确；当发电机任意一相的差动电流、制动电流或功率不在正常工作状态时，判定所述发电机保护的电流互感器极性错误。

进一步，还包括用于当判定所述发电机保护的电流互感器极性错误时，闭锁发电机差动保护和带方向的保护的单元。

进一步，所述发电机三相的差动电流、制动电流及功率的正常工作状态为：发电机三相中每一相的差动电流小于设定的差流门槛值、每一相的制动电流大于设定的制动电流门槛值，每一相的有功功率大于零。

进一步，发电机三相的差动电流计算公式如下：

式中，Io_pA、Io_pB、Io_pC分别为发电机A相差动电流、B相差动电流、C相差动电流，

分别为发电机机端A相、B相、C相电流，

分别为发电机中性点A相、B相、C相电流；

发电机三相的制动电流计算公式如下：

式中，I_resA、I_resB、I_resC分别为发电机A相制动电流、B相制动电流、C相制动电流；

发电机三相的有功功率计算公式如下：

式中，P_GA、P_GB、P_GC分别为发电机A相有功功率、B相有功功率、C相有功功率，

分别为发电机机端A相电压、B相电压、C相电压，

分别为机端A相电流

B相电流

C相电流

的共轭，Re表示取实部。

本发明的有益效果是：本发明利用机组投运前短路试验或设备投运后实际负荷自动进行CT极性检测校验，通过计算差动电流、制动电流、发电机功率，当发电机三相的差动电流、制动电流及功率均在正常工作状态时，判定所述发电机保护的电流互感器极性正确；当发电机任意一相的差动电流、制动电流或功率不在正常工作状态时，判定所述发电机保护的电流互感器极性错误，完成对发电机保护CT极性的自适应检测判定。本发明能够自动、可靠的检测发电机保护CT极性的正确性。

附图说明

图1是发电机组短路试验的短路位置设置点示意图；

图2(a)是CT极性设置正确的示意图；

图2(b)是CT极性设置错误的第一种情况示意图；

图2(c)是CT极性设置错误的第二种情况示意图；

图2(d)是CT极性设置错误的第三种情况示意图；

图3是本发明发电机保护CT极性检测方法逻辑图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步的说明。

本发明一种发电机保护的电流互感器极性检测方法的实施例：

如图1所示，对发电机组进行短路试验，短路位置设在K1点，分别检测发电机的机端三相电流、机端三相电压和中性点的三相电流，机端三相电流分别记为

机端三相电压分别记为

中性点的三相电流分别记为

图1中发电机G两侧设有电流互感器，一侧采集的电流I_T即表示A、B、C三相任意一相的机端电流，另一侧互感器采集的电流I_N即表示A、B、C三相任意一相的中性点电流。

根据上述发电机组短路试验，分别计算发电机三相的差动电流、

制动电流及有功功率，发电机三相差动电流Io_p(分别为Io_pA、Io_pB、Io_pC)及制动电流I_res(分别为I_resA、I_resB、I_resC)计算公式如下；

发电机有功功率计算如下：

式中，P_GA、P_GB、P_GC分别为发电机A相有功功率、B相有功功率、C相有功功率，

分别为机端A相、B相、C相电流

的共轭。

自适应检测发电机CT极性的判定逻辑如下：

式中Ie表示发电机二次侧额定电流，上式表示当各相的差动电流小于0.1Ie，各相的制动电流大于0.1Ie，且各相的有功功率大于零时，判定发电机保护的电流互感器极性正确，判定逻辑如图3所示。

当任意一相的差动电流大于等于0.1Ie、制动电流小于等于0.1Ie或有功功率小于等于零时，判定发电机保护的电流互感器极性错误，闭锁发电机差动保护和带方向的保护，如失磁、失步及匝间保护。

发电机保护CT极性要求如图2(a)、图2(b)、图2(c)、图2(d)所示，图2(a)中计算的发电机各相差动电流为零，制动电流为负荷电流或短路电流，功率大于零，满足图3的逻辑，所以，图2(a)的CT性正确，符合发电机保护CT极性要求；图2(b)中计算的发电机各相差动电流为零，制动电流为负荷电流或短路电流，但是功率小于零，不满足图3的逻辑，因此图2(b)的CT性错误，不符合发电机保护CT极性要求；图2(c)中计算的发电机各相差动电流为2倍负荷电流或短路电流，制动电流为零，功率大于零，不满足图3的逻辑，所以，图2(c)的CT性错误，不符合发电机保护CT极性要求；图2(d)中计算的发电机各相差动电流为2倍负荷电流或短路电流，制动电流为零，功率小于零，不满足图3的逻辑，所以，图2(d)的CT性错误，不符合发电机保护CT极性要求。

本发明的发电机保护CT极性检测方法能够正确检测CT极性的正确与否，当现场发生CT极性接线错误后，能够自动发现错误，给出错误报警信号，提醒现场服务人员，并闭锁相关保护。且本发明自动检验发电机保护CT极性正确性的同时，能保证发变组保护设备能够安全可靠投入运行，防止保护因CT极性接线错误导致保护误动作、拒动作，扩大事故范围，威胁机组及电网的安全稳定运行，并对电厂带来巨大的经济损失，具有很高的推广应用价值。

本发明的一种发电机保护的电流互感器极性检测装置的实施例：

包括以下单元：

检测单元：用于实时检测发电机机端的三相电流、机端三相电压和中性点的三相电流；

计算单元：用于根据发电机组短路试验或发电机带负荷试验，分别计算发电机三相的差动电流、制动电流及功率；

判断单元：用于当发电机三相的差动电流、制动电流及功率均在正常工作状态时，判定所述发电机保护的电流互感器极性正确；当发电机任意一相的差动电流、制动电流或功率不在正常工作状态时，判定所述发电机保护的电流互感器极性错误。

上述实施例中所指的发电机保护的电流互感器极性检测装置，实际上是基于本发明方法流程的一种计算机解决方案，即一种软件构架，上述装置即为与方法流程相对应的处理进程。由于对上述方法的介绍已经足够清楚完整，而本实施例声称的装置实际上是一种软件构架，故不再详细进行描述。

Claims (6)

1.一种发电机保护的电流互感器极性检测方法，其特征在于，包括以下步骤：

通过发电机组短路试验或发电机带负荷试验，分别计算发电机三相的差动电流、制动电流及功率；当发电机三相的差动电流、制动电流及功率均在正常工作状态时，判定所述发电机保护的电流互感器极性正确；当发电机任意一相的差动电流、制动电流或功率不在正常工作状态时，判定所述发电机保护的电流互感器极性错误；

所述发电机三相的差动电流、制动电流及功率的正常工作状态为：发电机三相中每一相的差动电流小于设定的差流门槛值、每一相的制动电流大于设定的制动电流门槛值，每一相的有功功率大于零；所述设定的差流门槛值为发电机二次侧额定电流的0.1倍，所述设定的制动电流门槛值为发电机二次侧额定电流的0.1倍。

2.根据权利要求1所述的发电机保护的电流互感器极性检测方法，其特征在于，当判定所述发电机保护的电流互感器极性错误时，闭锁发电机差动保护和带方向的保护。

3.根据权利要求1所述的发电机保护的电流互感器极性检测方法，其特征在于，发电机三相的差动电流计算公式如下：

式中，I_opA、I_opB、I_opC分别为发电机A相差动电流、B相差动电流、C相差动电流，

分别为发电机机端A相、B相、C相电流，

分别为发电机中性点A相、B相、C相电流；

发电机三相的制动电流计算公式如下：

式中，I_resA、I_resB、I_resC分别为发电机A相制动电流、B相制动电流、C相制动电流；

发电机三相的有功功率计算公式如下：

式中，P_GA、P_GB、P_GC分别为发电机A相有功功率、B相有功功率、C相有功功率，

分别为发电机机端A相电压、B相电压、C相电压，

分别为机端A相电流

B相电流

C相电流

的共轭，Re表示取实部。

4.一种发电机保护的电流互感器极性检测装置，其特征在于，包括以下单元：

检测单元：用于实时检测发电机机端的三相电流、机端三相电压和中性点的三相电流；

计算单元：用于根据发电机组短路试验或发电机带负荷试验，分别计算发电机三相的差动电流、制动电流及功率；

判断单元：用于当发电机三相的差动电流、制动电流及功率均在正常工作状态时，判定所述发电机保护的电流互感器极性正确；当发电机任意一相的差动电流、制动电流或功率不在正常工作状态时，判定所述发电机保护的电流互感器极性错误；

所述发电机三相的差动电流、制动电流及功率的正常工作状态为：发电机三相中每一相的差动电流小于设定的差流门槛值、每一相的制动电流大于设定的制动电流门槛值，每一相的有功功率大于零；所述设定的差流门槛值为发电机二次侧额定电流的0.1倍，所述设定的制动电流门槛值为发电机二次侧额定电流的0.1倍。

5.根据权利要求4所述的发电机保护的电流互感器极性检测装置，其特征在于，还包括用于当判定所述发电机保护的电流互感器极性错误时，闭锁发电机差动保护和带方向的保护的单元。

6.根据权利要求4所述的发电机保护的电流互感器极性检测装置，其特征在于，发电机三相的差动电流计算公式如下：

式中，I_opA、I_opB、I_opC分别为发电机A相差动电流、B相差动电流、C相差动电流，

分别为发电机机端A相、B相、C相电流，

分别为发电机中性点A相、B相、C相电流；

发电机三相的制动电流计算公式如下：

式中，I_resA、I_resB、I_resC分别为发电机A相制动电流、B相制动电流、C相制动电流；

发电机三相的有功功率计算公式如下：

式中，P_GA、P_GB、P_GC分别为发电机A相有功功率、B相有功功率、C相有功功率，

分别为发电机机端A相电压、B相电压、C相电压，

分别为机端A相电流

B相电流

C相电流

的共轭，Re表示取实部。

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