CN109659902B - 一种抽水蓄能电站水泵启动过程差动保护方法和装置 - Google Patents

一种抽水蓄能电站水泵启动过程差动保护方法和装置 Download PDF

Info

Publication number
CN109659902B
CN109659902B CN201710940764.2A CN201710940764A CN109659902B CN 109659902 B CN109659902 B CN 109659902B CN 201710940764 A CN201710940764 A CN 201710940764A CN 109659902 B CN109659902 B CN 109659902B
Authority
CN
China
Prior art keywords
current
differential
working condition
power station
storage power
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201710940764.2A
Other languages
English (en)
Other versions
CN109659902A (zh
Inventor
徐天乐
王光
张琦雪
陈俊
王凯
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
NR Electric Co Ltd
NR Engineering Co Ltd
Original Assignee
NR Electric Co Ltd
NR Engineering Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by NR Electric Co Ltd, NR Engineering Co Ltd filed Critical NR Electric Co Ltd
Priority to CN201710940764.2A priority Critical patent/CN109659902B/zh
Publication of CN109659902A publication Critical patent/CN109659902A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN109659902B publication Critical patent/CN109659902B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02H—EMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
    • H02H7/00—Emergency protective circuit arrangements specially adapted for specific types of electric machines or apparatus or for sectionalised protection of cable or line systems, and effecting automatic switching in the event of an undesired change from normal working conditions
    • H02H7/08—Emergency protective circuit arrangements specially adapted for specific types of electric machines or apparatus or for sectionalised protection of cable or line systems, and effecting automatic switching in the event of an undesired change from normal working conditions for dynamo-electric motors
    • H02H7/085—Emergency protective circuit arrangements specially adapted for specific types of electric machines or apparatus or for sectionalised protection of cable or line systems, and effecting automatic switching in the event of an undesired change from normal working conditions for dynamo-electric motors against excessive load
    • H02H7/0854—Emergency protective circuit arrangements specially adapted for specific types of electric machines or apparatus or for sectionalised protection of cable or line systems, and effecting automatic switching in the event of an undesired change from normal working conditions for dynamo-electric motors against excessive load responsive to rate of change of current, couple or speed, e.g. anti-kickback protection
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02H—EMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
    • H02H7/00—Emergency protective circuit arrangements specially adapted for specific types of electric machines or apparatus or for sectionalised protection of cable or line systems, and effecting automatic switching in the event of an undesired change from normal working conditions
    • H02H7/08—Emergency protective circuit arrangements specially adapted for specific types of electric machines or apparatus or for sectionalised protection of cable or line systems, and effecting automatic switching in the event of an undesired change from normal working conditions for dynamo-electric motors
    • H02H7/085—Emergency protective circuit arrangements specially adapted for specific types of electric machines or apparatus or for sectionalised protection of cable or line systems, and effecting automatic switching in the event of an undesired change from normal working conditions for dynamo-electric motors against excessive load
    • H02H7/0856—Emergency protective circuit arrangements specially adapted for specific types of electric machines or apparatus or for sectionalised protection of cable or line systems, and effecting automatic switching in the event of an undesired change from normal working conditions for dynamo-electric motors against excessive load characterised by the protection measure taken

Landscapes

  • Control Of Eletrric Generators (AREA)

Abstract

本发明公开了一种抽水蓄能电站水泵启动过程差动保护方法，包括对启动母线所有支路电流进行采样；计算抽水蓄能电站各机组的工况系数以及SFC拖动支路的工况系数；对启动母线所有支路电流进行相位和平衡系数调整，计算各支路校正电流和差动电流采样值；采用启停机保护算法计算校正电流、差动电流和制动电流幅值；在工况状态系数满足预设的条件时，根据差动电流和制动电流的大小，采用比率制动差动特性，实现抽水蓄能电站水泵启动过程差动保护。同时也公开了差动保护装置。本发明差动保护范围涵盖启动母线所有支路的拖动回路，解决了抽水蓄能电站所有水泵机组启动过程中拖动回路短路故障时没有差动保护、故障不能快速切除的问题。

Description

一种抽水蓄能电站水泵启动过程差动保护方法和装置
技术领域
本发明涉及一种抽水蓄能电站水泵启动过程差动保护方法和装置，属于电力系统继电保护领域。
背景技术
抽水蓄能电站水泵启动过程主要分为两种方式，分别是静止变频启动和背靠背启动。静止变频启动的是指电动机在起励后，由静止变频器(SFC)在电动机定子上加一个频率由低到高的电流，拖动机组转动；背靠背启动是将一台发电机组与一台水泵机组的定子进行电气连接，其相序连接关系分别为A-C、B-B、C-A。通过发电机组发电，拖动水泵机组转动。在水泵启动过程中拖动机组(或SFC)与被拖动的水泵机组连接起来形成回路。抽水蓄能电站水泵机组保护装置往往只接入本机组的电气量，常规差动保护范围不包含启动过程中的拖动回路，若在水泵启动过程中拖动回路发生相间短路故障，属于差动保护的区外故障，不能满足差动保护动作判据，需要抽水蓄能电站水泵机组保护装置的后备保护进行配合动作，牺牲了保护的灵敏度和快速性，对被保护设备不利。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种抽水蓄能电站水泵启动过程差动保护方法和装置。
为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：
一种抽水蓄能电站水泵启动过程差动保护方法，包括，
对启动母线所有支路电流进行采样，包括抽水蓄能电站内所有机组的机端电流和SFC输出变高压侧电流；
计算抽水蓄能电站各机组的工况系数以及SFC拖动支路的工况系数；
对启动母线所有支路电流进行相位和平衡系数调整，计算各支路校正电流和差动电流采样值；
采用启停机保护算法计算校正电流、差动电流和制动电流幅值；
在工况状态系数满足预设的条件时，根据差动电流和制动电流的大小，采用比率制动差动特性，实现抽水蓄能电站水泵启动过程差动保护。
抽水蓄能电站各机组的工况系数计算过程如下，
定义抽水蓄能电站有n台机组，若第i台机组为SFC启动工况、背靠背启动工况或背靠背拖动工况时，该机组的工况系数Si为1，否则为0，i∈[1,n]。
通过外接监控系统采集的机组工况信息或者保护装置接入机组的开关状态，判别机组的工况。
SFC拖动支路的工况系数计算过程如下，
引入SFC拖动支路开关位置接点，当合位时，SFC拖动支路的工况系数S0为1，否则为0。
采用电流互感器对启动母线所有支路电流进行采样，对所有支路电流，先按指向启动母线进行相位调整，然后以某一支路的电流互感器原边为基准进行平衡系数调整，计算各支路校正电流和差动电流采样值。
制动电流幅值计算公式为，
Figure GDA0002357807880000031
其中，i″∈[0,n]，Si″为工况系数，Ii″a1、Ii″b1、Ii″c1分别为三相校正电流采样值幅值，Ira、Irb、Irc为对应的制动电流幅值。
在工况状态系数满足
Figure GDA0002357807880000032
时，根据差动电流和制动电流的大小，采用比率制动差动特性，实现抽水蓄能电站水泵启动过程差动保护。
一种抽水蓄能电站水泵启动过程差动保护装置，包括，
若干个电流互感器，每个电流互感器对启动母线的一条支路电流进行采样，所有电流互感器完成启动母线所有支路电流的采样；
工况系数计算模块，计算抽水蓄能电站各机组的工况系数以及SFC拖动支路的工况系数；
校正电流和差动电流计算模块，对启动母线所有支路电流进行相位和平衡系数调整，计算各支路校正电流和差动电流采样值；
幅值计算模块，采用启停机保护算法计算校正电流、差动电流和制动电流幅值；
差动保护判据及动作模块，在工况状态系数满足预设的条件时，根据差动电流和制动电流的大小，采用比率制动差动特性，实现抽水蓄能电站水泵启动过程差动保护。
本发明所达到的有益效果：本发明差动保护范围涵盖启动母线所有支路的拖动回路，解决了抽水蓄能电站所有水泵机组启动过程中拖动回路短路故障时没有差动保护、故障不能快速切除的问题，更好了保障设备的安全。
附图说明
图1为本发明应用原理示意图，其中，1～n为机组编号，GS101～GSn01分别为第1～n台机组的机端断路器，GS111～GSn11分别为第1～n台机组的拖动开关，GS112～GSn12分别为第1～n台机组的被拖动开关，GS121～GSn21分别为第1～n台机组的换相发电开关，GS122～GSn22分别为第1～n台机组的换相水泵开关，GS001为SFC拖动开关，F为拖动回路相间短路故障位置，CT11～CTn1分别第1～n台机组的机端电流互感器，CT01为SFC输出电流互感器，标号87表示差动保护的节点电流关联；
图2为双折线比率制动特性图，其中Ir为制动电流，Id为差动电流，Icdqd为差动保护启动电流，It为拐点电流，k为比率制动系数；
图3为双斜率比率制动特性图，其中k1和k2分别为比率制动系数1和比率制动系数2，It1和It2为拐点电流1和拐点电流2，两个拐点电流之间为拟合曲线；
图4为变斜率比率制动特性图，其中k′1和k′2分别为起始斜率和最大斜率，起始斜率和最大斜率之间为变斜率拟合曲线。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
一种抽水蓄能电站水泵启动过程差动保护方法，包括以下步骤：
1)采用电流互感器对启动母线所有支路电流进行采样，包括抽水蓄能电站内所有机组的机端电流和SFC输出变高压侧电流。
2)计算抽水蓄能电站各机组的工况系数以及SFC拖动支路的工况系数。
通过外接监控系统采集的机组工况信息或者保护装置接入机组的开关状态，判别机组的工况。即监控系统可以采集的机组工况信息，无需进行额外的逻辑判别；保护装置接入机组的开关辅助接点，依据运行工况与开关状态的固定对应逻辑关系来判别机组当前运行工况，如，SFC开关合位时机组为SFC启动工况；换相水泵开关和被拖动开关合位，SFC开关为分位时机组为背靠背启动工况；拖动开关和机端断路器合位时机组为背靠背拖动工况。
抽水蓄能电站各机组的工况系数计算过程如下：
定义抽水蓄能电站有n台机组，若第i台机组为SFC启动工况、背靠背启动工况或背靠背拖动工况时，该机组的工况系数Si为1，否则为0，i∈[1,n]。
SFC拖动支路的工况系数计算过程如下：
引入SFC拖动支路开关位置接点，当合位时，SFC拖动支路的工况系数S0为1，否则为0。
3)对启动母线所有支路电流进行相位和平衡系数调整，计算各支路校正电流和差动电流采样值。
启动母线所有支路电流互感器同名端如图1所示，先按指向启动母线进行相位调整(电流互感器都有同名端，即定义了电流的方向，默认电流从同名端流入，指向启动母线即看电流互感器的电流是否流向母线)，然后以某一支路的电流互感器原边为基准进行平衡系数调整，计算各支路校正电流和差动电流采样值。
下面以第1台机组机端电流互感器原边为基准，各支路校正电流采样值计算公式如下，
Figure GDA0002357807880000061
其中，i0a(k)、i0b(k)、i0c(k)分别为SFC输出变高压侧三相电流采样值，nCT01(k)为SFC输出变高压侧电流互感器原边，nCT11(k)为第1台机组机端电流互感器原边，i0a1(k)、i0b1(k)、i0c1(k)分别为SFC输出变高压侧三相校正电流采样值，iia(k)、iib(k)、iic(k)分别为第i台机组机端三相电流采样值，nCTi1(k)为第i台机组机端电流互感器原边，iia1(k)、iib1(k)、iic1(k)分别为第i台机组机端三相校正电流采样值；
差动电流采样值计算公式如下，
Figure GDA0002357807880000062
其中，i″∈[0,n]，Si″为工况系数，ida(k)、idb(k)、idc(k)分别为三相差流采样值。
4)采用已成熟应用的不受频率影响的启停机保护算法，包括过零点积分算法和电流峰值判别法，计算校正电流、差动电流和制动电流幅值。
由SFC输出变高压侧三相校正电流采样值计算其幅值，由第i台机组机端三相校正电流采样值计算其幅值，由差动电流采样值计算其幅值，由启动母线各分支的校正电流幅值和工况系数计算制动电流幅值。
制动电流幅值计算公式为，
Figure GDA0002357807880000071
其中，Ii″a1、Ii″b1、Ii″c1分别为三相校正电流采样值幅值，Ira、Irb、Irc为对应的制动电流幅值。
5)在工况状态系数满足
Figure GDA0002357807880000072
时，根据差动电流和制动电流的大小，采用比率制动差动特性，实现抽水蓄能电站水泵启动过程差动保护。
比率制动特性可以选择如图2所示的双折线比率制动方式、图3所示的双斜率比率制动方式或图4所示的变斜率制动方式。
以如图2所示的双折线比率制动特性为例，差动保护动作判据为：
Figure GDA0002357807880000073
一种抽水蓄能电站水泵启动过程差动保护装置，包括：
若干个电流互感器，每个电流互感器对启动母线的一条支路电流进行采样，所有电流互感器完成启动母线所有支路电流的采样；
工况系数计算模块，计算抽水蓄能电站各机组的工况系数以及SFC拖动支路的工况系数；
校正电流和差动电流计算模块，对启动母线所有支路电流进行相位和平衡系数调整，计算各支路校正电流和差动电流采样值；
幅值计算模块，采用启停机保护算法计算校正电流、差动电流和制动电流幅值；
差动保护判据及动作模块，在工况状态系数满足
Figure GDA0002357807880000081
时，根据差动电流和制动电流的大小，采用比率制动差动特性，实现抽水蓄能电站水泵启动过程差动保护。
本发明差动保护范围涵盖启动母线所有支路的拖动回路，解决了抽水蓄能电站所有水泵机组启动过程中拖动回路短路故障时没有差动保护、故障不能快速切除的问题，更好了保障设备的安全。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种抽水蓄能电站水泵启动过程差动保护方法，其特征在于：包括，
对启动母线所有支路电流进行采样，包括抽水蓄能电站内所有机组的机端电流和SFC输出变高压侧电流；
计算抽水蓄能电站各机组的工况系数以及SFC拖动支路的工况系数；
对启动母线所有支路电流进行相位和平衡系数调整，计算各支路校正电流和差动电流采样值；
采用启停机保护算法计算校正电流、差动电流和制动电流幅值；其中，由启动母线各分支的校正电流幅值和工况系数计算制动电流幅值；
在工况状态系数满足预设的条件时，根据差动电流和制动电流的大小，采用比率制动差动特性，实现抽水蓄能电站水泵启动过程差动保护。
2.根据权利要求1所述的一种抽水蓄能电站水泵启动过程差动保护方法，其特征在于：抽水蓄能电站各机组的工况系数计算过程如下，
定义抽水蓄能电站有n台机组，若第i台机组为SFC启动工况、背靠背启动工况或背靠背拖动工况时，该机组的工况系数Si为1，否则为0，i∈[1,n]。
3.根据权利要求2所述的一种抽水蓄能电站水泵启动过程差动保护方法，其特征在于：通过外接监控系统采集的机组工况信息或者保护装置接入机组的开关状态，判别机组的工况。
4.根据权利要求1所述的一种抽水蓄能电站水泵启动过程差动保护方法，其特征在于：SFC拖动支路的工况系数计算过程如下，
引入SFC拖动支路开关位置接点，当合位时，SFC拖动支路的工况系数S0为1，否则为0。
5.根据权利要求1所述的一种抽水蓄能电站水泵启动过程差动保护方法，其特征在于：采用电流互感器对启动母线所有支路电流进行采样，对所有支路电流，先按指向启动母线进行相位调整，然后以某一支路的电流互感器原边为基准进行平衡系数调整，计算各支路校正电流和差动电流采样值。
6.根据权利要求1所述的一种抽水蓄能电站水泵启动过程差动保护方法，其特征在于：制动电流幅值计算公式为，
Figure FDA0002357807870000021
其中，i″∈[0,n]，Si″为工况系数，Ii″a1、Ii″b1、Ii″c1分别为三相校正电流采样值幅值，Ira、Irb、Irc为对应的制动电流幅值。
7.根据权利要求1所述的一种抽水蓄能电站水泵启动过程差动保护方法，其特征在于：在工况状态系数满足
Figure FDA0002357807870000022
时，根据差动电流和制动电流的大小，采用比率制动差动特性，实现抽水蓄能电站水泵启动过程差动保护。
8.一种抽水蓄能电站水泵启动过程差动保护装置，其特征在于：包括，
若干个电流互感器，每个电流互感器对启动母线的一条支路电流进行采样，所有电流互感器完成启动母线所有支路电流的采样；
工况系数计算模块，计算抽水蓄能电站各机组的工况系数以及SFC拖动支路的工况系数；
校正电流和差动电流计算模块，对启动母线所有支路电流进行相位和平衡系数调整，计算各支路校正电流和差动电流采样值；
幅值计算模块，采用启停机保护算法计算校正电流、差动电流和制动电流幅值；其中，由启动母线各分支的校正电流幅值和工况系数计算制动电流幅值；
差动保护判据及动作模块，在工况状态系数满足预设的条件时，根据差动电流和制动电流的大小，采用比率制动差动特性，实现抽水蓄能电站水泵启动过程差动保护。
CN201710940764.2A 2017-10-11 2017-10-11 一种抽水蓄能电站水泵启动过程差动保护方法和装置 Active CN109659902B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201710940764.2A CN109659902B (zh) 2017-10-11 2017-10-11 一种抽水蓄能电站水泵启动过程差动保护方法和装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201710940764.2A CN109659902B (zh) 2017-10-11 2017-10-11 一种抽水蓄能电站水泵启动过程差动保护方法和装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN109659902A CN109659902A (zh) 2019-04-19
CN109659902B true CN109659902B (zh) 2020-03-20

Family

ID=66108941

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201710940764.2A Active CN109659902B (zh) 2017-10-11 2017-10-11 一种抽水蓄能电站水泵启动过程差动保护方法和装置

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN109659902B (zh)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110995064A (zh) * 2019-12-13 2020-04-10 中国电建集团中南勘测设计研究院有限公司 一种抽水蓄能电站的启动回路换相系统

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101710691A (zh) * 2009-09-30 2010-05-19 中国水电顾问集团华东勘测设计研究院 用于消除抽蓄电站发电电动机和主变压器保护死区的装置
CN101958530A (zh) * 2010-10-26 2011-01-26 湖北白莲河抽水蓄能有限公司 抽水蓄能电站主变压器差动保护ct极性校验方法
CN103683195A (zh) * 2012-09-11 2014-03-26 南京南瑞继保电气有限公司 静止变频器系统输出变压器变频差动保护方法
CN107181237A (zh) * 2017-07-07 2017-09-19 南京南瑞继保电气有限公司 一种抽水蓄能机组背靠背启动过程差动保护方法和系统

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101710691A (zh) * 2009-09-30 2010-05-19 中国水电顾问集团华东勘测设计研究院 用于消除抽蓄电站发电电动机和主变压器保护死区的装置
CN101958530A (zh) * 2010-10-26 2011-01-26 湖北白莲河抽水蓄能有限公司 抽水蓄能电站主变压器差动保护ct极性校验方法
CN103683195A (zh) * 2012-09-11 2014-03-26 南京南瑞继保电气有限公司 静止变频器系统输出变压器变频差动保护方法
CN107181237A (zh) * 2017-07-07 2017-09-19 南京南瑞继保电气有限公司 一种抽水蓄能机组背靠背启动过程差动保护方法和系统

Also Published As

Publication number Publication date
CN109659902A (zh) 2019-04-19

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN101345464B (zh) 一种采用交直交变流器调速的双馈电动机及其启动控制方法
US8143834B2 (en) Electronically commutated serial-parallel switching for motor windings
CN103887767B (zh) 防止开关支路过电流的装置、及相关转换系统、控制方法
CN209119892U (zh) 用于水电站厂用电系统的柴油发电机自动启动电路
CN112970166A (zh) 用于降低不平衡负载的用于低压电路的装置
CN101227115B (zh) 组合补偿型绕线转子异步电机
CN110556267B (zh) 并联型三相交流接触器的自适应同步控制方法
CN109659902B (zh) 一种抽水蓄能电站水泵启动过程差动保护方法和装置
CN105162376A (zh) 一种双馈风电机组发电机控制方法及发电机
CN108809173A (zh) 共母线开绕组无刷双馈风力发电机系统容错控制方法
CN108282042A (zh) 一种基于变绕组匝数的调速永磁同步电机
CN105356703A (zh) 一种六相开关磁阻电机的容错系统及其控制方法
CN209608349U (zh) 一种新型的微电网控制装置
CN201667591U (zh) 自带启动降压绕组的异步电动机
CN114726228A (zh) 一种固态变压器和供电设备
CN108306553A (zh) 三相异步电机起动装置及其起动方法
CN204706867U (zh) 一种矿用变频器的保护系统
CN202363869U (zh) 户外高压交流真空断路器的控制装置
CN115117841B (zh) 一种线路断线故障的保护方法及装置
CN208589403U (zh) 用于消防和平时两用的配电断路器
RU98629U1 (ru) Устройство управляемой коммутации
CN116365475A (zh) 一种抽水蓄能机组启动过程过流保护的方法及装置
CN215601031U (zh) 一种便于处理相间短路故障的三相电力系统
CN113241773B (zh) 一种居民台区配电运行控制方法及装置
CN209844560U (zh) 一种适用于低压无功补偿的低压复合开关装置

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant