CN108879712B - 一种基于进相速率检测判据的调相机失磁保护方法和装置 - Google Patents

一种基于进相速率检测判据的调相机失磁保护方法和装置 Download PDF

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CN108879712B CN201810677880.4A CN201810677880A CN108879712B CN 108879712 B CN108879712 B CN 108879712B CN 201810677880 A CN201810677880 A CN 201810677880A CN 108879712 B CN108879712 B CN 108879712B
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Abstract

本发明公开了一种基于进相速率检测判据的调相机失磁保护方法和装置，电气技术电力系统及其自动化继电保护技术领域。一种基于进相速率检测判据的调相机失磁保护方法包括，步骤一，获取判断定子逆向调节判据、转子逆向调节判据、进相速率检测判据、定子高电压调节判据和转子高电压调节判据的所需值；步骤二，判断定子逆向调节判据和转子逆向调节判据；步骤三，判断进相速率检测判据、定子高电压调节判据和转子高电压调节判据。本发明在系统电压正常调节过程中，失磁保护可靠不误动，在系统高电压或低电压情况下调相机发生全失磁故障时，失磁保护可靠动作。

Description

一种基于进相速率检测判据的调相机失磁保护方法和装置
技术领域
本发明涉及电气技术电力系统及其自动化继电保护技术领域，并且更具体地，涉及一种基于进相速率检测器的调相机失磁保护方法和装置。
背景技术
近年来，随着直流输电、新能源、大电网、特高压等技术的发展以及电力电子设备大量应用，电网运行特性变化很大，系统所需无功日渐增多，需解决电网的无功与电压问题，加强无功功率补偿及调节能力。同步调相机是专用无功功率源，能够全面提升系统动态无功储备，可解决受端电网动态无功不足、弱送端电网短路容量支撑不足等各种类型的电压稳定问题，加强系统的电压支撑和运行灵活性。同步调相机与SVC、STATCOM等基于电力电子技术的动态无功补偿装置相比，既为系统提供短路容量，又具有更好的无功出力特性，在降低直流送端暂态过电压、抑制直流受端换相失败、利用强励提高系统稳定性等方面具备独特优势。
目前同步调相机失磁保护配置两段式保护，保护I段为进相无功功率与系统低电压构成与逻辑，进相无功功率低于I段定值且系统电压低于电压定值，则保护出口动作，隔离同步调相机；保护II段为进相无功功率与励磁低电压构成与逻辑，进相无功功率低于II段定值且励磁电压低于定值，则保护出口动作，隔离同步调相机。但当系统高电压情况下调相机正常调节时，现有失磁保护可能误动，切除同步调相机。为了避免正常调节时误切调相机，必须配置高可靠性的调相机失磁保护。
发明内容
本发明的目的在于解决现有调相机失磁保护在正常调节时误动的问题，提出了一种基于进相速率检测器的调相机失磁保护方法，具体方案是，包括：
步骤一，获取判断定子逆向调节判据、转子逆向调节判据、进相速率检测判据、定子高电压调节判据和转子高电压调节判据的所需值；
步骤二，判断定子逆向调节判据和转子逆向调节判据是否动作；
定子逆向调节判据
Figure BDA0001710227260000021
其中，E为定子内电势相量有效值的标幺值，Ust为系统电压有效值的标幺值，C为反比系数，Δm为平移系数，
A2为逆向偏移系数，
Figure BDA0001710227260000022
λ1为转折电压，λ2为最大电压，H为高门槛系数，L为低门槛系数；
转子逆向调节判据
Figure BDA0001710227260000023
其中，Ur为励磁电压的标幺值；
当0＜Ust＜λ1，判断定子逆向调节判据，比较E与H+Δm的大小；
若E≤H+Δm，则进入判断转子逆向调节判据，比较Ur与H+Δm的大小，若Ur≤H+Δm，则经延时时间t保护动作出口；否则，保护返回；
若E＞H+Δm保护返回；
当λ2＜Ust，判断定子逆向调节判据，比较E与L-Δm的大小；
若E≤L-Δm，判断转子逆向调节判据，比较Ur与L-Δm的大小，若Ur≤L-Δm，则经延时时间t保护动作出口；否则，保护返回；
E＞L-Δm，保护返回；
当λ1≤Ust≤λ2，判断定子逆向调节判据，比较E与
Figure BDA0001710227260000024
的大小；
若
Figure BDA0001710227260000025
则进入判断转子逆向调节判据，
比较Ur与
Figure BDA0001710227260000026
的大小，
若
Figure BDA0001710227260000031
则经延时时间t保护动作出口；否则进入步骤三；
若E大于
Figure BDA0001710227260000032
进入步骤三；
步骤三，判断进相速率检测判据、定子高电压调节判据和转子高电压调节判据是否动作；进相速率检测判据包括：
进相检测判据：E＜1 (4)
定子速率判据：
Figure BDA0001710227260000033
转子速率判据：
Figure BDA0001710227260000034
闭锁判据：ΔUst≥Ulock
k1、k2为分段斜率；k1为ΔUst大于0时的分段斜率，k2为ΔUst小于0时的分段斜率，
xset为速率门槛值；
Ulock为闭锁门槛值；
定子高电压调节判据
Figure BDA0001710227260000035
转子高电压调节判据
Figure BDA0001710227260000036
式中，A1为高电压偏移系数，
Figure BDA0001710227260000037
(1)判断进相速率检测器闭锁判据，若ΔUst≥Ulock，则保护返回；否则，进入步骤
(2)判断进相速率检测器进相检测判据，比较E与1的大小，若E＜1，则进入步骤；否则保护返回；
(3)若ΔUst≥0，则进入(4)；否则，进入步骤(6)；
(4)判断进相速率检测器转子速率判据，比较
Figure BDA0001710227260000041
与k1×ΔUst+xset的大小，若
Figure BDA0001710227260000042
则判据结果展宽t1，进入步骤(5)；否则保护返回；
(5)判断进相速率检测器定子速率判据，比较
Figure BDA0001710227260000043
与k1×ΔUst+xset的大小，若
Figure BDA0001710227260000044
则判据结果展宽t2，进入步骤(8)；否则保护返回；
(6)判断进相速率检测器转子速率判据，比较
Figure BDA0001710227260000045
与k2×ΔUst+xset的大小，若
Figure BDA0001710227260000046
则判据结果展宽t1，进入步骤(7)；否则保护返回；
(7)判断进相速率检测器定子速率判据，比较
Figure BDA0001710227260000047
与k2×ΔUst+xset的大小，若
Figure BDA0001710227260000048
则判据结果展宽t2，进入步骤(8)；否则保护返回；
(8)判断定子高电压调节判据，比较E与
Figure BDA0001710227260000049
的大小，若
Figure BDA00017102272600000410
则进入步骤(9)；否则，保护返回；
(9)判断转子高电压调节判据，比较Ur与
Figure BDA00017102272600000411
的大小，若
Figure BDA00017102272600000412
则经延时t保护动作出口；否则保护返回。
可选的，所需值包括：调相机定子内电势
Figure BDA00017102272600000413
定子内电势相量有效值的标幺值
Figure BDA00017102272600000414
定子内电势变化量
Figure BDA00017102272600000415
励磁电压标幺值Ur＝Urp/Ur0、励磁电压变化量
Figure BDA00017102272600000416
系统电压有效值的标幺值
Figure BDA00017102272600000417
和系统电压变化量
Figure BDA00017102272600000418
Figure BDA00017102272600000419
为调相机机端电压相量，
Figure BDA00017102272600000420
为调相机机端电流相量，Xd为调相机直轴同步电抗；j为常数，UB为调相机机端额定电压，
Figure BDA00017102272600000421
为Δt1时间间隔之前的定子内电势的有效值的标幺值，Urp为调相机励磁电压，Ur0为调相机空载励磁电压，
Figure BDA00017102272600000422
为Δt2时间间隔之前的励磁电压的标幺值，
Figure BDA00017102272600000423
为系统电压相量，USB为系统额定电压，
Figure BDA00017102272600000424
为Δt3时间间隔之前的系统电压的有效值的标幺值，Δt1，Δt2和Δt3为一定的时间间隔。
可选的，定子逆向调节判据和转子逆向调节判据采用一个“与”门逻辑；所述的进相速率检测器、定子高电压调节判据和转子高电压调节判据采用一个“与”门逻辑，两个“与”门逻辑结果再经“或”门逻辑后经延时t出口。
可选的，转子速率判据动作后展宽t1时间与定子速率判据、进相检测判据和经“非门”的闭锁判据采用“与门”逻辑，出口后再展宽t2时间。
可选的，λ1<λ2。
可选的，高门槛系数H和低门槛系数L，H、L随着失磁前调相机运行工况不同而变化。
可选的，k1、k2为分段斜率，k1<k2。
可选的，Δt1＞Δt2。
本发明还提供一种基于进相速率检测判据的调相机失磁保护装置，其特征在于，包括：计算模块、定子和逆子逆向调节判据模块和进相速率检测判据模块；
计算模块；
获取判断定子逆向调节判据、转子逆向调节判据、进相速率检测判据、定子高电压调节判据和转子高电压调节判据的所需值；计算模块将获取的所需值输入到判断定子逆向调节判据和转子逆向调节判据模块；
判断定子逆向调节判据和转子逆向调节判据模块；
判断定子逆向调节判据和转子逆向调节判据是否动作；
定子逆向调节判据
Figure BDA0001710227260000051
其中，E为定子内电势相量有效值的标幺值，Ust系统电压有效值的标幺值，C为反比系数，Δm为平移系数，
A2为逆向偏移系数，
Figure BDA0001710227260000052
λ1为转折电压，λ2为最大电压，H为高门槛系数，L为低门槛系数；
转子逆向调节判据
Figure BDA0001710227260000053
其中，Ur为励磁电压的标幺值；
当0＜Ust＜λ1，判断定子逆向调节判据，比较E与H+Δm的大小；
若E≤H+Δm，则进入判断转子逆向调节判据，比较Ur与H+Δm的大小，若Ur≤H+Δm，则经延时时间t保护动作出口；否则，保护返回；
若E＞H+Δm保护返回；
当λ2＜Ust，判断定子逆向调节判据，比较E与L-Δm的大小；
若E≤L-Δm，判断转子逆向调节判据，比较Ur与L-Δm的大小，若Ur≤L-Δm，则经延时时间t保护动作出口；否则，保护返回；
E＞L-Δm，保护返回；
当λ1≤Ust≤λ2，判断定子逆向调节判据，比较E与
Figure BDA0001710227260000061
的大小；若
Figure BDA0001710227260000062
则进入判断转子逆向调节判据，比较Ur与
Figure BDA0001710227260000063
的大小，
若
Figure BDA0001710227260000064
则经延时时间t保护动作出口；否则进入步骤三；
若
Figure BDA0001710227260000065
进入步骤三；
判断进相速率检测判据、定子高电压调节判据和转子高电压调节判据模块；
判断进相速率检测判据、定子高电压调节判据和转子高电压调节判据是否动作；进相速率检测判据包括：
进相检测判据：E＜1
定子速率判据：
Figure BDA0001710227260000066
转子速率判据：
Figure BDA0001710227260000067
闭锁判据：ΔUst≥Ulock
k1、k2为分段斜率；k1为ΔUst大于0时的分段斜率，k2为ΔUst小于0时的分段斜率，
xset为速率门槛值；
Ulock为闭锁门槛值；
定子高电压调节判据
Figure BDA0001710227260000071
转子高电压调节判据
Figure BDA0001710227260000072
式中，A1为高电压偏移系数，
Figure BDA0001710227260000073
(1)判断进相速率检测器闭锁判据，若ΔUst≥Ulock，则保护返回；否则，进入步骤(2)
(2)判断进相速率检测器进相检测判据，比较E与1的大小，若E＜1，则进入步骤(3)；否则保护返回；
(3)若ΔUst≥0，则进入(4)；否则，进入步骤(6)；
(4)判断进相速率检测器转子速率判据，比较
Figure BDA0001710227260000074
与k1×ΔUst+xset的大小，若
Figure BDA0001710227260000075
则判据结果展宽t1，进入步骤(5)；否则保护返回；
(5)判断进相速率检测器定子速率判据，比较
Figure BDA0001710227260000076
与k1×ΔUst+xset的大小，若
Figure BDA0001710227260000077
则判据结果展宽t2，进入步骤(8)；否则保护返回；
(6)判断进相速率检测器转子速率判据，比较
Figure BDA0001710227260000078
与k2×ΔUst+xset的大小，若
Figure BDA0001710227260000079
则判据结果展宽t1，进入步骤(7)；否则保护返回；
(7)判断进相速率检测器定子速率判据，比较
Figure BDA00017102272600000710
与k2×ΔUst+xset的大小，若
Figure BDA00017102272600000711
则判据结果展宽t2，进入步骤(8)；否则保护返回；
(8)判断定子高电压调节判据，比较E与
Figure BDA00017102272600000712
的大小，若
Figure BDA00017102272600000713
则进入步骤(9)；否则，保护返回；
(9)判断转子高电压调节判据，比较Ur与
Figure BDA00017102272600000714
的大小，若
Figure BDA00017102272600000715
则经延时t保护动作出口；否则保护返回。
可选的，所需值包括，调相机定子内电势
Figure BDA00017102272600000716
定子内电势相量有效值的标幺值
Figure BDA00017102272600000717
定子内电势变化量
Figure BDA00017102272600000718
励磁电压标幺值Ur＝Urp/Ur0、励磁电压变化量
Figure BDA0001710227260000081
系统电压有效值的标幺值
Figure BDA0001710227260000082
和系统电压变化量
Figure BDA0001710227260000083
Figure BDA0001710227260000084
为调相机机端电压相量，
Figure BDA0001710227260000085
为调相机机端电流相量，Xd为调相机直轴同步电抗；j为常数，UB为调相机机端额定电压，
Figure BDA0001710227260000086
为Δt1时间间隔之前的定子内电势的有效值的标幺值，Urp为调相机励磁电压，Ur0为调相机空载励磁电压，
Figure BDA0001710227260000087
为Δt2时间间隔之前的励磁电压的标幺值，
Figure BDA0001710227260000088
为系统电压相量，USB为系统额定电压，
Figure BDA0001710227260000089
为Δt3时间间隔之前的系统电压的有效值的标幺值，Δt1，Δt2和Δt3为一定的时间间隔。
可选的、定子逆向调节判据和转子逆向调节判据采用一个“与”门逻辑；所述的进相速率检测器、定子高电压调节判据和转子高电压调节判据采用一个“与”门逻辑，两个“与”门逻辑结果再经“或”门逻辑后经延时t出口。
可选的、转子速率判据动作后展宽t1时间与定子速率判据、进相检测判据和经“非门”的闭锁判据采用“与门”逻辑，出口后再展宽t2时间。
可选的、λ1<λ2。
可选的、高门槛系数H和低门槛系数L，H、L随着失磁前调相机运行工况不同而变化。
可选的、k1、k2为分段斜率，k1<k2。
可选的、Δt1＞Δt2。
本发明的优点在于，本发明在系统电压静态调节过程中，转子逆向调节判据、定子逆向调节判据、转子高电压调节判据、定子高电压调节判据和进相速率检测判据可靠不动作，从而失磁保护可靠不误动。
本发明在系统电压动态调节过程中，转子逆向调节判据和定子逆向调节判据不动作，闭锁判据动作，从而进相速率检测器可靠不动作，从而失磁保护可靠不误动。
调相机发生全失磁故障时，定子逆向调节判据和转子逆向调节判据动作，失磁保护可靠动作。
综上，在系统电压正常调节过程中，失磁保护可靠不误动，在系统高电压或低电压情况下调相机发生全失磁故障时，失磁保护可靠动作。
附图说明
图1为本发明一种基于进相速率检测判据的调相机失磁保护方法流程图；
图2为本发明一种基于进相速率检测判据的调相机失磁保护方法动作逻辑图；
图3为本发明一种基于进相速率检测判据的调相机失磁保护方法进相速率检测判据动作逻辑图；
图4为本发明一种基于进相速率检测判据的调相机失磁保护装置结构图。
具体实施方式
现在参考附图介绍本发明的示例性实施方式，然而，本发明可以用许多不同的形式来实施，并且不局限于此处描述的实施例，提供这些实施例是为了详尽地且完全地公开本发明，并且向所属技术领域的技术人员充分传达本发明的范围。对于表示在附图中的示例性实施方式中的术语并不是对本发明的限定。在附图中，相同的单元/元件使用相同的附图标记。
除非另有说明，此处使用的术语(包括科技术语)对所属技术领域的技术人员具有通常的理解含义。另外，可以理解的是，以通常使用的词典限定的术语，应当被理解为与其相关领域的语境具有一致的含义，而不应该被理解为理想化的或过于正式的意义。
图1为本发明一种基于进相速率检测判据的调相机失磁保护方法流程图；图2为本发明一种基于进相速率检测判据的调相机失磁保护方法动作逻辑图；图3为本发明一种基于进相速率检测判据的调相机失磁保护方法进相速率检测判据动作逻辑图；图4为本发明一种基于进相速率检测判据的调相机失磁保护装置结构图。
本发明提供一种基于进相速率检测判据的调相机失磁保护方法，如图1所示，包括：步骤一，获取判断定子逆向调节判据、转子逆向调节判据、进相速率检测判据、定子高电压调节判据和转子高电压调节判据的所需值；所需值包括：调相机定子内电势
Figure BDA0001710227260000091
定子内电势相量有效值的标幺值
Figure BDA0001710227260000092
定子内电势变化量
Figure BDA0001710227260000093
励磁电压标幺值Ur＝Urp/Ur0、励磁电压变化量
Figure BDA0001710227260000094
系统电压有效值的标幺值
Figure BDA0001710227260000095
和系统电压变化量
Figure BDA0001710227260000096
Figure BDA0001710227260000097
为调相机机端电压相量，
Figure BDA0001710227260000098
为调相机机端电流相量，Xd为调相机直轴同步电抗；j为常数，UB为调相机机端额定电压，
Figure BDA0001710227260000099
为Δt1时间间隔之前的定子内电势的有效值的标幺值，Urp为调相机励磁电压，Ur0为调相机空载励磁电压，
Figure BDA00017102272600000910
为Δt2时间间隔之前的励磁电压的标幺值，
Figure BDA00017102272600000911
为系统电压相量，USB为系统额定电压，
Figure BDA00017102272600000912
为Δt3时间间隔之前的系统电压的有效值的标幺值，Δt1，Δt2和Δt3为一定的时间间隔，Δt1大于Δt2。
步骤二，判断定子逆向调节判据和转子逆向调节判据是否动作；
定子逆向调节判据
Figure BDA0001710227260000101
其中，E为定子内电势相量有效值的标幺值，Ust系统电压有效值的标幺值，C为反比系数，Δm为平移系数，
A2为逆向偏移系数，
Figure BDA0001710227260000102
λ1为转折电压，λ2为最大电压，H为高门槛系数，L为低门槛系数；转折电压λ1小于最大电压λ2，H、L随着失磁前调相机运行工况不同而变化。
转子逆向调节判据
Figure BDA0001710227260000103
其中，Ur为励磁电压的标幺值；
当0＜Ust＜λ1，判断定子逆向调节判据，比较E与H+Δm的大小；
若E≤H+Δm，则进入判断转子逆向调节判据，比较Ur与H+Δm的大小，若Ur≤H+Δm，则经延时时间t保护动作出口；否则，保护返回；
若E＞H+Δm保护返回；
当λ2＜Ust，判断定子逆向调节判据，比较E与L-Δm的大小；
若E≤L-Δm，判断转子逆向调节判据，比较Ur与L-Δm的大小，若Ur≤L-Δm，则经延时时间t保护动作出口；否则，保护返回；
E＞L-Δm，保护返回；
当λ1≤Ust≤λ2，判断定子逆向调节判据，比较E与
Figure BDA0001710227260000104
的大小；
若
Figure BDA0001710227260000105
则进入判断转子逆向调节判据，比较
Figure BDA0001710227260000106
的大小，
若
Figure BDA0001710227260000107
则经延时时间t保护动作出口；否则进入步骤三；
若
Figure BDA0001710227260000111
进入步骤三；
步骤三，判断进相速率检测判据、定子高电压调节判据和转子高电压调节判据是否动作；如图3所示进相速率检测判据包括进相检测判据、定子速率判据、转子速率判据及闭锁判据；转子速率判据动作后展宽t1时间与定子速率判据、进相检测判据和经“非门”的闭锁判据采用“与门”逻辑，出口后再展宽t2时间。
进相检测判据：E＜1 (4)
定子速率判据：
Figure BDA0001710227260000112
转子速率判据：
Figure BDA0001710227260000113
闭锁判据：ΔUst≥Ulock
k1、k2为分段斜率；可选的，k1、k2为分段斜率，k1<k2，k1为ΔUst大于0时的分段斜率，k2为ΔUst小于0时的分段斜率，
xset为速率门槛值；
Ulock为闭锁门槛值；
定子高电压调节判据
Figure BDA0001710227260000114
转子高电压调节判据
Figure BDA0001710227260000115
式中，A1为高电压偏移系数，
Figure BDA0001710227260000116
(1)判断进相速率检测判据闭锁判据，若ΔUst≥Ulock，则保护返回；否则，进入步骤(2)
(2)判断进相速率检测器进相检测判据，比较E与1的大小，若E＜1，则进入步骤(3)；否则保护返回；
(3)若ΔUst≥0，则进入(4)；否则，进入步骤(6)；
(4)判断进相速率检测判转子速率判据，比较
Figure BDA0001710227260000121
与k1×ΔUst+xset的大小，若
Figure BDA0001710227260000122
则判据结果展宽t1，进入步骤(5)；否则保护返回；
(5)判断进相速率检测判据定子速率判据，比较
Figure BDA0001710227260000123
与k1×ΔUst+xset的大小，若
Figure BDA0001710227260000124
则判据结果展宽t2，进入步骤(8)；否则保护返回；
(6)判断进相速率检测判据转子速率判据，比较
Figure BDA0001710227260000125
与k2×ΔUst+xset的大小，若
Figure BDA0001710227260000126
则判据结果展宽t1，进入步骤(7)；否则保护返回；
(7)判断进相速率检测判据定子速率判据，比较
Figure BDA0001710227260000127
与k2×ΔUst+xset的大小，若
Figure BDA0001710227260000128
则判据结果展宽t2，进入步骤(8)；否则保护返回；
(8)判断定子高电压调节判据，比较E与
Figure BDA0001710227260000129
的大小，若
Figure BDA00017102272600001210
则进入步骤(9)；否则，保护返回；
(9)判断转子高电压调节判据，比较
Figure BDA00017102272600001211
的大小，若
Figure BDA00017102272600001212
则经延时t保护动作出口；否则保护返回。
如图2所示，定子逆向调节判据和转子逆向调节判据采用一个“与”门逻辑；所述的进相速率检测器、定子高电压调节判据和转子高电压调节判据采用一个“与”门逻辑，两个“与”门逻辑结果再经“或”门逻辑后经延时t出口。
本发明还提供一种基于进相速率检测判据的调相机失磁保护装置，如图4所示，包括：计算模块、定子和逆子逆向调节判据模块和进相速率检测判据模块；
计算模块；获取判断定子逆向调节判据、转子逆向调节判据、进相速率检测判据、定子高电压调节判据和转子高电压调节判据的所需值；所需值包括：调相机定子内电势
Figure BDA00017102272600001213
定子内电势相量有效值的标幺值
Figure BDA00017102272600001214
定子内电势变化量
Figure BDA00017102272600001225
Figure BDA00017102272600001215
励磁电压标幺值Ur＝Urp/Ur0、励磁电压变化量
Figure BDA00017102272600001216
系统电压有效值的标幺值
Figure BDA00017102272600001217
和系统电压变化量
Figure BDA00017102272600001218
Figure BDA00017102272600001219
为调相机机端电压相量，
Figure BDA00017102272600001220
为调相机机端电流相量，Xd为调相机直轴同步电抗；j为常数，UB为调相机机端额定电压，
Figure BDA00017102272600001221
为Δt1时间间隔之前的定子内电势的有效值的标幺值，Urp为调相机励磁电压，Ur0为调相机空载励磁电压，
Figure BDA00017102272600001222
为Δt2时间间隔之前的励磁电压的标幺值，
Figure BDA00017102272600001223
为系统电压相量，USB为系统额定电压，
Figure BDA00017102272600001224
为Δt3时间间隔之前的系统电压的有效值的标幺值，Δt1，Δt2和Δt3为一定的时间间隔，Δt1＞Δt2。计算模块将获取的所需值输入到判断定子逆向调节判据和转子逆向调节判据模块。
判断定子逆向调节判据和转子逆向调节判据模块；
判断定子逆向调节判据和转子逆向调节判据是否动作；
定子逆向调节判据
Figure BDA0001710227260000131
其中，E为定子内电势相量有效值的标幺值，Ust为系统电压有效值的标幺值，C为反比系数，Δm为平移系数，
A2为逆向偏移系数，
Figure BDA0001710227260000132
λ1为转折电压，λ2为最大电压，H为高门槛系数，L为低门槛系数；λ1<λ2，H、L随着失磁前调相机运行工况不同而变化。
转子逆向调节判据
Figure BDA0001710227260000133
其中，Ur为励磁电压变化量；
当0＜Ust＜λ1，判断定子逆向调节判据，比较E与H+Δm的大小；
若E≤H+Δm，则进入判断转子逆向调节判据，比较Ur与H+Δm的大小，若Ur≤H+Δm，则经延时时间t保护动作出口；否则，保护返回；
若E＞H+Δm保护返回；
当λ2＜Ust，判断定子逆向调节判据，比较E与L-Δm的大小；
若E≤L-Δm，判断转子逆向调节判据，比较Ur与L-Δm的大小，若Ur≤L-Δm，则经延时时间t保护动作出口；否则，保护返回；
E＞L-Δm，保护返回；
当λ1≤Ust≤λ2，判断定子逆向调节判据，比较E与
Figure BDA0001710227260000134
的大小；
若
Figure BDA0001710227260000135
则进入判断转子逆向调节判据，
比较Ur与
Figure BDA0001710227260000136
的大小，
若
Figure BDA0001710227260000141
则经延时时间t保护动作出口；否则进入步骤三；
若
Figure BDA0001710227260000142
进入判断进相速率检测判据、定子高电压调节判据和转子高电压调节判据模块；
判断进相速率检测判据、定子高电压调节判据和转子高电压调节判据模块；
判断进相速率检测判据、定子高电压调节判据和转子高电压调节判据是否动作；如图3所示进相速率检测判据包括进相检测判据、定子速率判据、转子速率判据及闭锁判据；转子速率判据动作后展宽t1时间与定子速率判据、进相检测判据和经非门的闭锁判据采用“与门”逻辑，出口后再展宽t2时间。
进相检测判据：E＜1 (4)
定子速率判据：
Figure BDA0001710227260000143
转子速率判据：
Figure BDA0001710227260000144
闭锁判据：ΔUst≥Ulock
k1、k2为分段斜率；可选的，k1、k2为分段斜率，k1<k2，k1为ΔUst大于0时的分段斜率，k2为ΔUst小于0时的分段斜率，
xset为速率门槛值；
Ulock为闭锁门槛值；
定子高电压调节判据
Figure BDA0001710227260000145
转子高电压调节判据
Figure BDA0001710227260000146
式中，A1为高电压偏移系数，
Figure BDA0001710227260000147
(1)判断进相速率检测判据闭锁判据，若ΔUst≥Ulock，则保护返回；否则，进入步骤(2)
(2)判断进相速率检测判据进相检测判据，比较E与1的大小，若E＜1，则进入步骤(3)；否则保护返回；
(3)若ΔUst≥0，则进入(4)；否则，进入步骤(6)；
(4)判断进相速率检测判据转子速率判据，比较
Figure BDA0001710227260000151
与k1×ΔUst+xset的大小，若
Figure BDA0001710227260000152
则判据结果展宽t1，进入步骤(5)；否则保护返回；
(5)判断进相速率检测判据定子速率判据，比较
Figure BDA0001710227260000153
与k1×ΔUst+xset的大小，若
Figure BDA0001710227260000154
则判据结果展宽t2，进入步骤(8)；否则保护返回；
(6)判断进相速率检测判据转子速率判据，比较
Figure BDA0001710227260000155
与k2×ΔUst+xset的大小，若
Figure BDA0001710227260000156
则判据结果展宽t1，进入步骤(7)；否则保护返回；
(7)判断进相速率检测判据定子速率判据，比较
Figure BDA0001710227260000157
与k2×ΔUst+xset的大小，若
Figure BDA0001710227260000158
则判据结果展宽t2，进入步骤(8)；否则保护返回；
(8)判断定子高电压调节判据，
比较E与
Figure BDA0001710227260000159
的大小，若
Figure BDA00017102272600001510
则进入步骤(9)；否则，保护返回；
(9)判断转子高电压调节判据，
比较Ur与
Figure BDA00017102272600001511
的大小，若
Figure BDA00017102272600001512
则经延时t保护动作出口；否则保护返回。
如图2所示，定子逆向调节判据和转子逆向调节判据采用一个“与”门逻辑；所述的进相速率检测器、定子高电压调节判据和转子高电压调节判据采用一个“与”门逻辑，两个“与”门逻辑结果再经“或”门逻辑后经延时t出口。
本发明在系统电压动态调节过程中，转子逆向调节判据和定子逆向调节判据不动作，闭锁判据动作，从而进相速率检测器可靠不动作，从而失磁保护可靠不误动。
调相机发生全失磁故障时，定子逆向调节判据和转子逆向调节判据动作，失磁保护可靠动作。
在系统电压正常调节过程中，失磁保护可靠不误动，在系统高电压或低电压情况下调相机发生全失磁故障时，失磁保护可靠动作。

Claims (16)

1.一种基于进相速率检测器的调相机失磁保护方法，其特征在于，包括：
步骤一，获取判断定子逆向调节判据、转子逆向调节判据、进相速率检测判据、定子高电压调节判据和转子高电压调节判据的所需值；
步骤二，判断定子逆向调节判据和转子逆向调节判据是否动作；
定子逆向调节判据
Figure FDA0003026279130000011
其中，E为定子内电势相量有效值的标幺值，Ust为系统电压有效值的标幺值，C为反比系数，Δm为平移系数，A2为逆向偏移系数，
Figure FDA0003026279130000012
Figure FDA0003026279130000013
λ1为转折电压，λ2为最大电压，H为高门槛系数，L为低门槛系数；
转子逆向调节判据
Figure FDA0003026279130000014
其中，Ur为励磁电压的标幺值；
当0＜Ust＜λ1，判断定子逆向调节判据，比较E与H+Δm的大小；
若E≤H+Δm，判断转子逆向调节判据，比较Ur与H+Δm的大小，若Ur≤H+Δm，则经延时时间t保护动作出口；否则，保护返回；
若E>H+Δm，保护返回；
当λ2＜Ust，判断定子逆向调节判据，比较E与L-Δm的大小；
若E≤L-Δm，判断转子逆向调节判据，比较Ur与L-Δm的大小，若Ur≤L-Δm，则经延时时间t保护动作出口；否则，保护返回；
若E>L-Δm，保护返回；
当λ1≤Ust≤λ2，判断定子逆向调节判据，比较E与
Figure FDA0003026279130000015
的大小；
若
Figure FDA0003026279130000016
判断转子逆向调节判据，
比较Ur与
Figure FDA0003026279130000021
的大小，
若
Figure FDA0003026279130000022
则经延时时间t保护动作出口；否则进入步骤三；
若
Figure FDA0003026279130000023
进入步骤三；
步骤三，判断进相速率检测判据、定子高电压调节判据和转子高电压调节判据是否动作；进相速率检测判据包括：
进相检测判据：E＜1 (4)
定子速率判据：
Figure FDA0003026279130000024
转子速率判据：
Figure FDA0003026279130000025
闭锁判据：ΔUst≥Ulock
k1、k2为分段斜率；k1为ΔUst大于0时的分段斜率，k2为ΔUst小于0时的分段斜率，
xset为速率门槛值；Ulock为闭锁门槛值；
Figure FDA0003026279130000026
为Δt2时间间隔之前的励磁电压的标幺值，
Figure FDA0003026279130000027
为Δt1时间间隔之前的定子内电势的有效值的标幺值；
定子高电压调节判据
Figure FDA0003026279130000028
转子高电压调节判据
Figure FDA0003026279130000029
式中，A1为高电压偏移系数，
Figure FDA00030262791300000210
(1)判断进相速率检测判据闭锁判据，若ΔUst≥Ulock，则保护返回；否则，进入步骤(2)：
(2)判断进相速率检测判据进相检测判据，比较E与1的大小，若E＜1，则进入步骤(3)；
否则保护返回；
(3)若ΔUst≥0，则进入(4)；否则，进入步骤(6)；
(4)判断进相速率检测判据转子速率判据，比较
Figure FDA00030262791300000317
与k1×ΔUst+xset的大小，若
Figure FDA00030262791300000321
则判据结果展宽t1，进入步骤(5)；否则保护返回；
(5)判断进相速率检测判据定子速率判据，比较
Figure FDA00030262791300000318
与k1×ΔUst+xset的大小，若
Figure FDA00030262791300000320
则判据结果展宽t2，进入步骤(8)；否则保护返回；
(6)判断进相速率检测判据转子速率判据，比较
Figure FDA00030262791300000319
与k2×ΔUst+xset的大小，若
Figure FDA00030262791300000323
则判据结果展宽t1，进入步骤(7)；否则保护返回；
(7)判断进相速率检测判据定子速率判据，比较
Figure FDA00030262791300000324
与k2×ΔUst+xset的大小，若
Figure FDA00030262791300000322
则判据结果展宽t2，进入步骤(8)；否则保护返回；
(8)判断定子高电压调节判据，
比较E与
Figure FDA0003026279130000031
的大小，若
Figure FDA0003026279130000032
则进入步骤(9)；否则，保护返回；
(9)判断转子高电压调节判据，
比较Ur与
Figure FDA0003026279130000033
的大小，若
Figure FDA0003026279130000034
则经延时t保护动作出口；否则保护返回。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的所需值包括：调相机定子内电势
Figure FDA0003026279130000035
定子内电势相量有效值的标幺值
Figure FDA0003026279130000036
定子内电势变化量ΔE＝
Figure FDA0003026279130000037
励磁电压标幺值Ur＝Urp/Ur0、励磁电压变化量
Figure FDA0003026279130000038
系统电压有效值的标幺值
Figure FDA0003026279130000039
和系统电压变化量
Figure FDA00030262791300000310
Figure FDA00030262791300000311
为调相机机端电压相量，
Figure FDA00030262791300000312
为调相机机端电流相量，Xd为调相机直轴同步电抗；j为常数，UB为调相机机端额定电压，
Figure FDA00030262791300000313
为Δt1时间间隔之前的定子内电势的有效值的标幺值，Urp为调相机励磁电压，Ur0为调相机空载励磁电压，
Figure FDA00030262791300000314
为Δt2时间间隔之前的励磁电压的标幺值，
Figure FDA00030262791300000315
为系统电压相量，USB为系统额定电压，
Figure FDA00030262791300000316
为Δt3时间间隔之前的系统电压的有效值的标幺值，Δt1，Δt2和Δt3为一定的时间间隔。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述的定子逆向调节判据和转子逆向调节判据采用一个“与”门逻辑；所述的进相速率检测判据、定子高电压调节判据和转子高电压调节判据采用一个“与”门逻辑，两个“与”门逻辑结果再经“或”门逻辑后经延时t出口。
4.根据权利要求1的所述的方法，其特征在于：所述的转子速率判据动作后展宽t1时间与定子速率判据、进相检测判据和经“非门”的闭锁判据采用“与门”逻辑，出口后再展宽t2时间。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述的λ1＜λ2。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：高门槛系数H和低门槛系数L，H、L随着失磁前调相机运行工况不同而变化。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述的k1<k2。
8.根据权利要求2所述的方法，其特征在于：所述的Δt1>Δt2。
9.一种基于进相速率检测判据的调相机失磁保护装置，其特征在于，包括：计算模块、定子和转子逆向调节判据模块和进相速率检测判据、定子高电压调节判据和转子高电压调节判据模块；
计算模块；
获取判断定子逆向调节判据、转子逆向调节判据、进相速率检测判据、定子高电压调节判据和转子高电压调节判据的所需值；计算模块将获取的所需值输入到判断定子逆向调节判据和转子逆向调节判据模块；
判断定子逆向调节判据和转子逆向调节判据模块；
判断定子逆向调节判据和转子逆向调节判据是否动作；
定子逆向调节判据
Figure FDA0003026279130000041
其中，E为定子内电势相量有效值的标幺值，Ust为系统电压有效值的标幺值，C为反比系数，Δm为平移系数，
A2为逆向偏移系数，
Figure FDA0003026279130000042
λ1为转折电压，λ2为最大电压，H为高门槛系数，L为低门槛系数；
转子逆向调节判据
Figure FDA0003026279130000043
其中，Ur为励磁的标幺值；
当0＜Ust＜λ1，判断定子逆向调节判据，比较E与H+Δm的大小；
若E≤H+Δm，则进入判断转子逆向调节判据，比较Ur与H+Δm的大小，若Ur≤H+Δm，则经延时时间t保护动作出口；否则，保护返回；
若E>H+Δm保护返回；
λ2＜Ust，判断定子逆向调节判据，比较E与L-Δm的大小；
若E≤L-Δm，判断转子逆向调节判据，比较Ur与L-Δm的大小，若Ur≤L-Δm，则经延时时间t保护动作出口；否则，保护返回；
若E>L-Δm，保护返回；
当λ1≤Ust≤λ2，判断定子逆向调节判据，比较E与
Figure FDA0003026279130000051
的大小；
若
Figure FDA0003026279130000052
则进入判断转子逆向调节判据，
比较Ur与
Figure FDA0003026279130000053
的大小，
若
Figure FDA0003026279130000054
则经延时时间t保护动作出口；否则进入步骤三；
若
Figure FDA0003026279130000055
进入判断进相速率检测判据、定子高电压调节判据和转子高电压调节判据模块；
判断进相速率检测判据、定子高电压调节判据和转子高电压调节判据模块；
判断进相速率检测判据、定子高电压调节判据和转子高电压调节判据是否动作；进相速率检测判据包括：
进相检测判据：E＜1
定子速率判据：
Figure FDA0003026279130000056
转子速率判据：
Figure FDA0003026279130000057
闭锁判据：ΔUst≥Ulock
k1、k2为分段斜率；k1为ΔUst大于0时的分段斜率，k2为ΔUst小于0时的分段斜率，
xset为速率门槛值；
Figure FDA0003026279130000061
为Δt2时间间隔之前的励磁电压的标幺值，
Figure FDA0003026279130000062
为Δt1时间间隔之前的定子内电势的有效值的标幺值；
Ulock为闭锁门槛值；
定子高电压调节判据
Figure FDA0003026279130000063
转子高电压调节判据
Figure FDA0003026279130000064
式中，A1为高电压偏移系数，
Figure FDA0003026279130000065
(1)判断进相速率检测判据闭锁判据，若ΔUst≥Ulock，则保护返回；否则，进入步骤(2)
(2)判断进相速率检测判据进相检测判据，比较E与1的大小，若E＜1，则进入步骤(3)；
否则保护返回；
(3)若ΔUst≥0，则进入(4)；否则，进入步骤(6)；
(4)判断进相速率检测判据转子速率判据，比较
Figure FDA0003026279130000066
与k1×ΔUst+xset的大小，若
Figure FDA0003026279130000067
则判据结果展宽t1，进入步骤(5)；否则保护返回；
(5)判断进相速率检测判据定子速率判据，比较
Figure FDA0003026279130000068
与k1×ΔUst+xset的大小，若
Figure FDA0003026279130000069
则判据结果展宽t2，进入步骤(8)；否则保护返回；
(6)判断进相速率检测判据转子速率判据，比较
Figure FDA00030262791300000610
与k2×ΔUst+xset的大小，若
Figure FDA00030262791300000611
则判据结果展宽t1，进入步骤(7)；否则保护返回；
(7)判断进相速率检测判据定子速率判据，比较
Figure FDA00030262791300000612
与k2×ΔUst+xset的大小，若
Figure FDA00030262791300000613
则判据结果展宽t2，进入步骤(8)；否则保护返回；
(8)判断定子高电压调节判据，
比较E与
Figure FDA00030262791300000614
的大小，若
Figure FDA00030262791300000615
则进入步骤(9)；否则，保护返回；
(9)判断转子高电压调节判据，
比较Ur与
Figure FDA0003026279130000071
的大小，若
Figure FDA0003026279130000072
则经延时t保护动作出口；否则保护返回。
10.根据权利要求9所述的装置，其特征在于：所述的所需值包括，调相机定子内电势
Figure FDA0003026279130000073
定子内电势相量有效值的标幺值
Figure FDA0003026279130000074
定子内电势变化量
Figure FDA0003026279130000075
Figure FDA0003026279130000076
励磁电压标幺值Ur＝Urp/Ur0、励磁电压变化量
Figure FDA0003026279130000077
系统电压有效值的标幺值
Figure FDA0003026279130000078
和系统电压变化量
Figure FDA0003026279130000079
Figure FDA00030262791300000710
为调相机机端电压相量，
Figure FDA00030262791300000711
为调相机机端电流相量，Xd为调相机直轴同步电抗；j为常数，UB为调相机机端额定电压，
Figure FDA00030262791300000712
为Δt1时间间隔之前的定子内电势的有效值的标幺值，Urp为调相机励磁电压，Ur0为调相机空载励磁电压，
Figure FDA00030262791300000713
为Δt2时间间隔之前的励磁电压的标幺值，
Figure FDA00030262791300000714
为系统电压相量，USB为系统额定电压，
Figure FDA00030262791300000715
为Δt3时间间隔之前的系统电压的有效值的标幺值，Δt1，Δt2和Δt3为一定的时间间隔。
11.根据权利要求9所述的装置，其特征在于：所述的定子逆向调节判据和转子逆向调节判据采用一个“与”门逻辑；所述的进相速率检测器、定子高电压调节判据和转子高电压调节判据采用一个“与”门逻辑，两个“与”门逻辑结果再经“或”门逻辑后经延时t出口。
12.根据权利要求9的所述的装置，其特征在于：所述的转子速率判据动作后展宽t1时间与定子速率判据、进相检测判据和经“非门”的闭锁判据采用“与门”逻辑，出口后再展宽t2时间。
13.根据权利要求9所述的装置，其特征在于：λ1＜λ2。
14.根据权利要求9所述的装置，其特征在于：高门槛系数H和低门槛系数L，H、L随着失磁前调相机运行工况不同而变化。
15.根据权利要求9所述的装置，其特征在于：所述的k1<k2。
16.根据权利要求10所述的装置，其特征在于：所述的Δt1>Δt2。
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