CN107728064B - 发电机转子两点接地时第二点接地电阻和位置计算方法 - Google Patents

发电机转子两点接地时第二点接地电阻和位置计算方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供发电机转子两点接地时第二点接地电阻和位置计算方法，包括如下步骤，步骤1，计算得到发电机转子一点接地时的接地电阻和接地位置；步骤2，根据发电机转子一点接地时的接地电阻和接地位置，由如下计算公式得到发电机转子两点接地时第二点接地电阻和接地位置；本发明仅通过转子一点保护计算则能够直接得到第二点接地电阻和接地位置，该算法适用于各种能够计算出接地电阻和接地点位置的转子接地保护逻辑中，实现发电机转子接地保护，计算简单可靠，适应性强，极大提高了转子故障定位和排查效率。通过以注入式转子接地保护为基础，计算一点接地的接地电阻和接地位置，在实现对计算公式推导的同时，能够保证整个计算结果的精度。

Description

发电机转子两点接地时第二点接地电阻和位置计算方法
技术领域
本发明涉及继电保护的方法，具体为发电机转子两点接地时第二点接地电阻和位置计算方法。
背景技术
发电机在运行过程中，常见的转子接地原因有以下几种：
a.工作人员在励磁回路上工作时，因不慎误碰或其他原因造成转子接地；
b.转子滑环，槽及槽口、端部或引线等部位绝缘损坏；
c.长期运行绝缘老化，因杂物或振动使转子部分匝间绝缘垫片位移，将转子通风孔局部堵塞，使转子绕组绝缘局部过热老化引起转子接地；
d.鼠类等小动物窜入励磁回路，定子进出水支路绝缘引水管破裂漏水，励磁回路脏污等引起转子接地。
DL/T684—1999大型发电机变压器继电保护整定计算导则规定，对于汽轮发电机，在励磁回路出现一点接地后，可以继续运行一段时间，但必须投入转子两点接地保护，同时要转移负荷安排停机。
目前，注入式转子接地保护技术是发电机转子接地保护领域较常见的技术。但是现有的注入式转子接地保护存在以下问题，无论是单端注入还是双端注入方式，均无法正确计算出第二点接地的位置以及接地电阻阻值，因而当采用该方法保护的发电机发生两点接地故障后，不易于故障定位和排查。
发明内容
针对现有技术中存在的问题，本发明提供发电机转子两点接地时第二点接地电阻和位置计算方法，不仅能够准确计算第二点接地电阻的阻值，而且能够准确确定第二点接地的位置，并且与第一点接地的计算方法无关，适用范围广。
本发明是通过以下技术方案来实现：
发电机转子两点接地时第二点接地电阻和位置计算方法，包括如下步骤，
步骤1，计算得到发电机转子一点接地时的接地电阻和接地位置；
步骤2，根据发电机转子一点接地时的接地电阻和接地位置，由如下计算公式得到发电机转子两点接地时第二点接地电阻和接地位置；
其中，Rs为转子绕组电阻，RG1为第一点接地电阻，R3为发生两点接地时等效一点接地电阻，α为第一点接地位置，α′为发生两点接地时等效一点接地位置，RG2为第二点接地电阻，β为第二点接地位置。
优选的，当发电机转子采用注入式转子接地保护接线时，外置信号源在转子绕组负端与大轴之间注入方波电源，通过采集正负半周的数据，能够实时求解转子对地绝缘电阻值和接地位置。
进一步的，步骤1中，根据采集到的数据得到一点接地时接地电阻阻值和故障点位置如下所示，
其中，RG1为第一点接地电阻阻值，α为第一点接地位置，即故障点位置，VINJ1为注入电压高电平，VINJ2为注入电压低电平，IG1为注入电压为高电平时测量到的接地电流，IG2为注入电压为低电平是测量到的接地电流，RCL为测量装置内阻，VF2为故障点到励磁负极的励磁分压，VFLD为励磁电压；故障点位置为故障点到转子绕组负端占转子全部绕组比例。
进一步的，步骤2中，当转子绕组发生第二点接地后，通过如下步骤得到发电机转子两点接地时第二点接地电阻RG2和接地位置β；
步骤2.1，对ZF2，RG1，RG2做星角变等效，得到转子发生两点接地后，一点接地保护逻辑测量到的两点接地时的等效接地电阻R3；
步骤2.2，根据励磁绕组总电阻值，确定第一点接地位置和二点接地位置关系；
步骤2.3，根据步骤2.1中的等效变换，得到发生双点故障后装置测量到的等效故障点α′；
步骤2.4，结合步骤2.1的等效接地电阻R3，步骤2.2中的第一、二接地点的位置关系和步骤2.3中的等效故障点α′推导出第二点的接地电阻值计算公式为和第二点接地位置的计算公式。
进一步的，步骤2.1中，对ZF2，RG1，RG2做星角变等效后得到的电阻公式为：
其中，R3为转子发生两点接地后，一点接地保护逻辑测量到的两点接地时的等效接地电阻。
进一步的，步骤2.2中，设第一点接地位置为α，二点接地位置为β，则有
ZF2＝(α-β)Rs；
其中，Rs为转子绕组电阻，α为第一点接地位置，β为第二点接地位置，ZF2为第一点接地位置和第二点接地位置之间的电阻。
进一步的，步骤2.3中，根据步骤2.1中的等效变换，得到星角变换后励磁正极侧等效电阻R1和星角变换后励磁负极侧等效电阻R2比值等于第一点接地电阻RG1和第二点接地电阻RG2的比值，从而得到R1和R2的比值等同于第一点故障位置到等效故障点的长度α-α′和等效故障点到第二点故障位置长度α′-β的比值，得到第一点接地电阻RG1和第二点接地电阻RG2的比值也等于α-α′和α′-β的比值；则得到发生双点故障后装置测量到的等效故障点α′如下，
与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：
本发明所述的第二点接地电阻和接地位置计算方法，仅通过转子一点保护计算则能够直接得到第二点接地电阻和接地位置，与采用何种转子一点接地保护算法没有直接关系，因此该算法可以适用于各种能够计算出接地电阻和接地点位置的转子接地保护逻辑中，实现发电机转子接地保护，计算简单可靠，适应性强，极大的提高了转子故障定位和排查效率。
进一步的，通过以注入式转子接地保护为基础，计算一点接地的接地电阻和接地位置，在实现对计算公式推导的同时，能够保证整个计算结果的精度。
附图说明
图1为本发明实例中所述的单端注入式转子接地保护电路接线图。
图2为本发明实例中所述的转子绕组发生第二点接地后，图1所示转子接地保护电路的等效电路图。
图3为图2所示等效电路图中电阻做星角变后的等效电路图。
图4为本发明实例中所述的转子接地电阻阻值仿真结果。
图5为本发明实例中所述的转子接地电阻位置仿真结果。
具体实施方式
下面结合具体的实施例对本发明做进一步的详细说明，所述是对本发明的解释而不是限定。
本发明发电机转子两点接地时第二点接地电阻和位置计算方法，以注入式转子接地保护为例进行，给出两点接地后第二点接地电阻和接地位置的计算公式。
如图1单端注入式转子接地保护接线图所示，其中Rg为接地电阻，LOC为接地点位置，VEXC为励磁电压，IEXC为励磁电流，RCl为装置内阻，ZF1和ZF2分别为接地点两侧励磁绕组的阻值，IG1和IG2分别为VINJ1和VINJ2作用于励磁绕组时的接地电流。
外置信号源在转子绕组负端与大轴之间注入方波电源，通过采集正负半周的数据，可以实时求解转子对地绝缘电阻值和接地位置。注入源输出的方波频率应根据转子分布电容值进行调整。
根据采集到的数据可以得到一点接地时接地电阻阻值计算公式为
其中，RG1为第一点接地电阻阻值，α为第一点接地位置，即故障点位置，VINJ1为注入电压高电平，VINJ2为注入电压低电平，IG1为注入电压为高电平时测量到的接地电流，IG2为注入电压为低电平是测量到的接地电流，RCL为测量装置内阻，VF2为故障点到励磁负极的励磁分压，VFLD为励磁电压；故障点位置为故障点到转子绕组负端占转子全部绕组比例。
当转子绕组发生第二点接地后，转子接地保护电路等效电路如图2所示，其中RG1为第一点接地电阻，RG2为第二点接地电阻，ZF1为接地点到励磁正极的电阻，ZF2为第一点接地位置和第二点接地位置之间的电阻，ZF3为接地点到励磁负极的电阻，第二点接地发生在β处。对ZF2，RG1，RG2做星角变可以得到等效电路如图3所示。图3中等效后的电阻公式为：
结合上式和图3可以发现R3为转子发生两点接地后，一点接地保护逻辑测量到的两点接地时的等效接地电阻。
设第一点接地位置为α，二点接地位置为β，则有
ZF2＝(α-β)Rs (6)
其中，Rs为转子绕组电阻，α为第一点接地位置，β为第二点接地位置，ZF2为第一点接地位置和第二点接地位置之间的电阻；
比较R1和R2的计算公式，可以发现R1和R2比值等于RG1和RG2的比值
因此有
其中，α′为发生双点故障后装置测量到的等效故障点，R1为星角变换后励磁正极侧等效电阻，R2为星角变换后励磁负极侧等效电阻，RG1为第一点接地电阻，RG2为第二点接地电阻。公式(8)的含义为，R1和R2的比值等同于第一点故障位置到等效故障点的长度α-α′和等效故障点到第二点故障位置长度α′-β的比值。因此RG1和RG2的比值也等于α-α′和α′-β的比值。
结合公式(5)、(6)和(9)，可以推导出第二点的接地电阻值计算公式为
和第二点接地位置的计算公式
通过公式(10)(11)可以发现，本发明所述的第二点接地电阻和接地位置计算方法与采用何种转子一点接地保护算法没有直接关系，因此该算法可以适用于各种能够计算出接地电阻和接地点位置的转子接地保护逻辑中。原有的转子一点保护计算精度将直接影响第二点接地电阻和接地位置的计算精度。
通过如下的仿真结果对本发明所述方法的可行性进行验证。
在Matlab环境下搭建发电机转子接地模型，仿真参数如下所示：
转子绕组Rs＝100Ω；
第一点接地电阻值RG1＝10000Ω；
第一点接地位置为α＝0.38；
第一点接地发生在0.5s；
第二点接地电阻值RG2＝5000Ω；
第二点接地位置为β＝0.38；
第二点接地发生在0.8s；
注入电压源为±15v；
注入源内阻为40kΩ；
注入频率为2.5Hz Hz；
转子分布电容为1μF；
仿真结果如图4和图5所示，其中图4位接地电阻的结果，图5位接地位置的结果可以看到，当发生一点接地时，注入法测量到的第一点接地电阻为10002Ω，接地位置为0.38；发生两点接地后，注入法测量到的等效一点接地电阻为3347Ω，等效接地位置为0.66。
将上述测量值带入公式(10)和公式(11)中有：
RG1＝10002
R3＝3347
Rs＝100
α＝0.38
α′＝0.66
RG2＝5009
β＝0.8002
可以计算出第二点的接地电阻为5009Ω，计算误差为0.18％，第二点接地位置为0.8002，计算误差为0.025％。
计算结果证明该算法计算所得的第二点接地电阻阻值和接地位置与实际接地电阻阻值与实际接地位置误差较小，能正确反映转子第二点接地的状态，可以用于发电机转子接地保护中。

Claims (1)

1.发电机转子两点接地时第二点接地电阻和位置计算方法，其特征在于，包括如下步骤，
步骤1，计算得到发电机转子一点接地时的接地电阻和接地位置；
步骤2，根据发电机转子一点接地时的接地电阻和接地位置，由如下计算公式得到发电机转子两点接地时第二点接地电阻和接地位置；
其中，Rs为转子绕组电阻，RG1为第一点接地电阻，R3为发生两点接地时等效一点接地电阻，α为第一点接地位置，α′为发生两点接地时等效一点接地位置，RG2为第二点接地电阻，β为第二点接地位置；
当发电机转子采用注入式转子接地保护接线时，外置信号源在转子绕组负端与大轴之间注入方波电源，通过采集正负半周的数据，能够实时求解转子对地绝缘电阻值和接地位置；
步骤1中，根据采集到的数据得到一点接地时接地电阻阻值和故障点位置如下所示，
其中，RG1为第一点接地电阻阻值，α为第一点接地位置，即故障点位置，VINJ1为注入电压高电平，VINJ2为注入电压低电平，IG1为注入电压为高电平时测量到的接地电流，IG2为注入电压为低电平是测量到的接地电流，RCL为测量装置内阻，VF2为故障点到励磁负极的励磁分压，VFLD为励磁电压；故障点位置为故障点到转子绕组负端占转子全部绕组比例；
步骤2中，当转子绕组发生第二点接地后，通过如下步骤得到发电机转子两点接地时第二点接地电阻RG2和接地位置β；
步骤2.1，对ZF2，RG1，RG2做星角变等效，得到转子发生两点接地后，一点接地保护逻辑测量到的两点接地时的等效接地电阻R3；
步骤2.2，根据励磁绕组总电阻值，确定第一点接地位置和二点接地位置关系；
步骤2.3，根据步骤2.1中的等效变换，得到发生双点故障后装置测量到的等效故障点α′；
步骤2.4，结合步骤2.1的等效接地电阻R3，步骤2.2中的第一、二接地点的位置关系和步骤2.3中的等效故障点α′推导出第二点的接地电阻值计算公式为和第二点接地位置的计算公式；
步骤2.1中，对ZF2，RG1，RG2做星角变等效后得到的电阻公式为：
其中，R3为转子发生两点接地后，一点接地保护逻辑测量到的两点接地时的等效接地电阻；
步骤2.2中，设第一点接地位置为α，二点接地位置为β，则有
ZF2＝(α-β)Rs；
其中，Rs为转子绕组电阻，α为第一点接地位置，β为第二点接地位置，ZF2为第一点接地位置和第二点接地位置之间的电阻；
步骤2.3中，根据步骤2.1中的等效变换，得到星角变换后励磁正极侧等效电阻R1和星角变换后励磁负极侧等效电阻R2比值等于第一点接地电阻RG1和第二点接地电阻RG2的比值，从而得到R1和R2的比值等同于第一点故障位置到等效故障点的长度α-α′和等效故障点到第二点故障位置长度α′-β的比值，得到第一点接地电阻RG1和第二点接地电阻RG2的比值也等于α-α′和α′-β的比值；则得到发生双点故障后装置测量到的等效故障点α′如下，
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5126658A (en) * 1991-01-22 1992-06-30 Westinghouse Electric Corp. Generator rotor winding ground detection
CN2765361Y (zh) * 2004-08-03 2006-03-15 神华集团有限责任公司 发电机转子一点接地保护装置
CN103050943A (zh) * 2012-07-04 2013-04-17 南京南瑞继保电气有限公司 适用于单点和两点接地系统的发电机注入式定子接地保护方法
CN103368162A (zh) * 2013-07-03 2013-10-23 南京南瑞继保工程技术有限公司 采用电阻分压式发电机转子接地保护方法

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5126658A (en) * 1991-01-22 1992-06-30 Westinghouse Electric Corp. Generator rotor winding ground detection
CN2765361Y (zh) * 2004-08-03 2006-03-15 神华集团有限责任公司 发电机转子一点接地保护装置
CN103050943A (zh) * 2012-07-04 2013-04-17 南京南瑞继保电气有限公司 适用于单点和两点接地系统的发电机注入式定子接地保护方法
CN103368162A (zh) * 2013-07-03 2013-10-23 南京南瑞继保工程技术有限公司 采用电阻分压式发电机转子接地保护方法

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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