CN110333437A - 一种注入式定子接地保护装置的检测系统及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种注入式定子接地保护装置的检测系统，所述系统包括：同步机物理模拟单元，所述同步机物理模拟单元通过升压变压器物理模拟单元与高压侧母线物理模拟单元相连接；所述同步机物理模拟单元的中性点侧与接地变压器物理模拟单元的原边侧相连接；所述接地变压器物理模拟单元的副边侧与负载电阻物理模拟单元相连接；注入式电源物理模拟单元与电压互感器物理模拟单元通过电流互感器物理模拟单元并联于负载电阻模拟单元两端；所述负载电阻物理模拟单元包括三个阻值不同的电阻，三个阻值不同的电阻为“π”形结构；所述电流互感器物理模拟单元与所述电压互感器物理模拟单元与录波器单元相连接。

Description

一种注入式定子接地保护装置的检测系统及方法
技术领域
本发明涉及接地保护装置技术领域，更具体地，涉及一种注入式定子接地保护装置的检测系统及方法。
背景技术
定子接地是发电机故障中最常见的一种故障，目前应用最多的定子接地保护是基波零序电压和3次谐波电压构成的100％定子接地保护。随着发电机单机容量的增加，定子对地电容增大，定子接地故障电流随之增大对设备的损伤也越大，对发电机定子单相接地保护也提出了更高的要求。上述2种定子接地保护灵敏度随故障位置变化，且受到一些因素的影响，难以完全满足大型机组对定子接地保护高灵敏度的要求。
注入式定子接地保护不受机组运行方式的影响，与故障接地位置无关。灵敏度在整个定子范围内一致，而且在发电机静止无励磁和启停机状态下仍然可以起到保护作用。因此，注入式定子接地保护在国内大型发电机组尤其是水轮机组中应用越来越多，与基波零序电压和3次谐波电压保护构成2套不同原理的100％定子接地保护。
现有技术在发电机保护的动模试验中，电机的定子电压电流均按照一定的比例缩小。如果直接使用现场的注入式电源，注入电压经接地变放大后，远超动模试验所能承受的纹波范围，给动模试验造成极大的干扰，对保护装置的测试存在误差。
因此，需要一种技术，以实现对注入式定子接地保护装置进行检测。
发明内容
本发明技术方案提供一种注入式定子接地保护装置的检测系统及方法，以解决如何实现对注入式定子接地保护装置进行检测的问题。
为了解决上述问题，本发明提供了一种注入式定子接地保护装置的检测系统，所述系统包括：
同步机物理模拟单元，所述同步机物理模拟单元通过升压变压器物理模拟单元与高压侧母线物理模拟单元相连接；所述同步机物理模拟单元的中性点侧与接地变压器物理模拟单元的原边侧相连接；
所述接地变压器物理模拟单元的副边侧与负载电阻物理模拟单元相连接；注入式电源物理模拟单元与电压互感器物理模拟单元通过电流互感器物理模拟单元并联于负载电阻模拟单元两端；
所述负载电阻物理模拟单元包括三个阻值不同的电阻，三个阻值不同的电阻为“π”形结构；
所述电流互感器物理模拟单元与所述电压互感器物理模拟单元与录波器单元相连接。
优选地，所述负载电阻物理模拟单元的第一电阻的阻值由所述同步机物理模拟单元的接地阻值确定；
所述负载电阻物理模拟单元的第二电阻的阻值由所述注入式电源物理模拟单元的负载阻值确定；
所述负载电阻物理模拟单元的第三电阻的阻值由所述注入式电源物理模拟单元的分压比率确定。
优选地，包括：在所述同步机物理模拟单元的定子绕组上的不同位置设置接地故障点，设置接地故障点的位置包括：中性点、25％定子、50％定子、75％定子以及机端。
优选地，包括：所述录波器单元用于配置采样频率、电流变比以及录波存储路径；
用于配置所述电流互感器物理模拟单元和所述电压互感器物理模拟单元的模拟量通道，以及所述电流互感器物理模拟单元和所述电压互感器物理模拟单元对应的电流与电压变比；
用于配置待检测注入式定子接地保护装置的开关量通道。
优选地，包括：待检测注入式定子接地保护装置的动作信息通过开关量通道发送至所述录波器单元，所述录波器单元将所述动作信息记录在录波图中。
基于本发明的另一方面，提供一种注入式定子接地保护装置的检测方法，所述方法基于权利要求1所示的系统检测定子接地故障，包括：
在同步机物理模拟单元的定子绕组上设置接地故障点；
通过录波器单元配置采样频率、电流变比以及录波存储路径；
通过录波器单元配置电流互感器物理模拟单元和电压互感器物理模拟单元的模拟量通道；
通过模拟注入式定子接地故障，判断待检测注入式定子接地保护装置的动作信息。
优选地，所述负载电阻物理模拟单元的第一电阻的阻值由所述同步机物理模拟单元的接地阻值确定；
所述负载电阻物理模拟单元的第二电阻的阻值由所述注入式电源物理模拟单元的负载阻值确定；
所述负载电阻物理模拟单元的第三电阻的阻值由所述注入式电源物理模拟单元的分压比率确定。
优选地，包括：在所述同步机物理模拟单元的定子绕组上的不同位置设置接地故障点，设置接地故障点的位置包括：中性点、25％定子、50％定子、75％定子以及机端。
优选地，包括：所述录波器单元用于配置采样频率、电流变比以及录波存储路径；
用于配置所述电流互感器物理模拟单元和所述电压互感器物理模拟单元的模拟量通道，以及所述电流互感器物理模拟单元和所述电压互感器物理模拟单元对应的电流与电压变比；
用于配置待检测注入式定子接地保护装置的开关量通道。
优选地，包括：待检测注入式定子接地保护装置的动作信息通过开关量通道发送至所述录波器单元，所述录波器单元将所述动作信息记录在录波图中。
本发明技术方案提供一种注入式定子接地保护装置的检测系统及方法，其中系统包括：同步机物理模拟单元，同步机物理模拟单元通过升压变压器物理模拟单元与高压侧母线物理模拟单元相连接；同步机物理模拟单元的中性点侧与接地变压器物理模拟单元的原边侧相连接；接地变压器物理模拟单元的副边侧与负载电阻物理模拟单元相连接；注入式电源物理模拟单元与电压互感器物理模拟单元通过电流互感器物理模拟单元并联于负载电阻模拟单元两端；负载电阻模拟单元包括三个阻值不同的电阻，三个阻值不同的电阻为“π”形结构；电流互感器物理模拟单元与电压互感器物理模拟单元与录波器单元相连接。本发明技术方案保证了注入式定子接地保护装置能够正确动作，从而实现注入式定子接地保护装置的动模试验测试。
附图说明
通过参考下面的附图，可以更为完整地理解本发明的示例性实施方式：
图1为根据本发明优选实施方式的一种注入式定子接地保护装置的检测系统结构图；以及
图2为根据本发明优选实施方式的一种注入式定子接地保护装置的检测方法流程图。
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为根据本发明优选实施方式的一种注入式定子接地保护装置的检测系统图。如图1所示，本申请提供了一种注入式定子接地保护装置的检测系统，检测系统包括：同步机物理模拟单元103、升压变压器物理模拟单元102、接地变压器物理模拟单元104、负载电阻物理模拟单元105、高压侧母线模拟单元101、注入式电源物理模拟单元106、电流互感器物理拟单元108、电压互感器物理模拟单元107、以及录波器单元。本申请中，同步机物理模拟单元，同步机物理模拟单元通过升压变压器物理模拟单元与高压侧母线物理模拟单元相连接；同步机物理模拟单元的中性点侧与接地变压器物理模拟单元的原边侧相连接；
接地变压器物理模拟单元104的副边侧与负载电阻物理模拟单元105相连接；注入式电源物理模拟单元106与电压互感器物理模拟单元107通过电流互感器物理模拟单元108并联于负载电阻模拟单元两端。
负载电阻物理模拟单元105包括三个阻值不同的电阻，三个阻值不同的电阻为“π”形结构；
电流互感器物理模拟单元108与电压互感器物理模拟单元107与录波器单元相连接。
优选地，负载电阻物理模拟单元105的第一电阻的阻值×接地变压器变比等于同步机物理模拟单元103的中性点接地阻值，该阻值可根据试验需要进行调整。
负载电阻物理模拟单元105的第二电阻的阻值设定为注入式电源物理模拟单元106的额定负载阻值。
负载电阻物理模拟单元105的第三电阻的阻值注入式电源物理模拟单元106的分压比率确定。一次注入电压＝注入式电源输出电压×R1/(R1+R3)×中性点变压器变比，原则上要求一次注入电压远小于同步机物理模拟单元机端电压，以此确定R3的阻值。
优选地，包括：在同步机物理模拟单元103的定子绕组上的不同位置设置接地故障点，设置接地故障点的位置包括：中性点、25％定子、50％定子、75％定子以及机端。
优选地，包括：录波器单元用于配置采样频率、电流变比以及录波存储路径；用于配置电流互感器物理模拟单元108和电压互感器物理模拟单元107的模拟量通道，以及电流互感器物理模拟单元108和电压互感器物理模拟单元107对应的电流与电压变比；用于配置待检测注入式定子接地保护装置的开关量通道。
优选地，待检测注入式定子接地保护装置的动作信息通过开关量通道发送至录波器单元，录波器单元将动作信息记录在录波图中。
本申请的同步机物理模拟单元机端侧通过升压变压器物理模拟单元与母线物理模拟单元相连接；调相机物理模拟单元中性点侧与接地变压器物理模拟单元原边侧相连接。
本申请的接地变压器副边侧与负载电阻模拟单元相连接，注入式电源物理模拟单元与电压互感器物理模拟单元通过电流互感器物理模拟单元并联于接地电阻两端。
本申请的负载电阻物理模拟单元由三个阻值不同的电阻呈“π”形结构组合而成，其中R1的阻值主要决定同步机的接地阻值，R2的阻值主要决定注入式电源的负载阻值，R3的阻值主要决定注入式电源的分压比率。
本申请的电流互感器物理模拟单元与电压互感器物理模拟单元与录波器单元和待测定子接地保护装置连接。
本发明涉及注入式定子接地保护装置的检测方法，应用于电力系统动态模拟检测平台，根据动态模拟系统运行参数与注入式电源参数计算负载电阻物理模拟单元所含三个电阻的阻值，可实现注入式电源适应于动态模拟检测平台。在此基础上，模拟同步机组定子一点接地故障，可判断注入式定子接地保护装置的动作行为是否正确。
图2为根据本发明优选实施方式的一种注入式定子接地保护装置的检测方法流程图。如图2所示，一种注入式定子接地保护装置的检测方法，方法包括，
优选地，在步骤201：在同步机物理模拟单元的定子绕组上设置接地故障点；
优选地，在步骤202：通过录波器单元配置采样频率、电流变比以及录波存储路径；
优选地，在步骤203：通过录波器单元配置电流互感器物理模拟单元和电压互感器物理模拟单元的模拟量通道；
优选地，在步骤204：通过模拟注入式定子接地故障，判断待检测注入式定子接地保护装置的动作信息。
优选地，负载电阻物理模拟单元的第一电阻的阻值由同步机物理模拟单元的接地阻值确定；
负载电阻物理模拟单元的第二电阻的阻值由注入式电源物理模拟单元的负载阻值确定；
负载电阻物理模拟单元的第三电阻的阻值由注入式电源物理模拟单元的分压比率确定。
优选地，包括：在同步机物理模拟单元的定子绕组上的不同位置设置接地故障点，设置接地故障点的位置包括：中性点、25％定子、50％定子、75％定子以及机端。
优选地，包括：录波器单元用于配置采样频率、电流变比以及录波存储路径；
用于配置电流互感器物理模拟单元和电压互感器物理模拟单元的模拟量通道，以及电流互感器物理模拟单元和电压互感器物理模拟单元对应的电流与电压变比；
用于配置待检测注入式定子接地保护装置的开关量通道。
优选地，包括：待检测注入式定子接地保护装置的动作信息通过开关量通道发送至录波器单元，录波器单元将动作信息记录在录波图中。
本申请的注入式定子接地保护装置的检测方法包括如下步骤：
1)于同步机物理模拟单元定子绕组上的不同位置设置接地故障点，具体可设置中性点、25％定子、50％定子、75％定子、机端等若干个故障点,。
2)于录波器单元上配置采样频率、电流变比以及录波存储路径。并给系统中的电流互感器物理模拟单元和电压互感器物理模拟单元配置模拟量通道及对应电流与电压变比，给待检测注入式定子接地保护装置配置开关量通道；配置采样率时，对于故障前短时间内(如1s)至故障后保护装置动作的时间段内，采样率需要配置较高，比如10000Hz；对于保护装置动作后的时间段，采样率可以配置较低，比如1000Hz。配置电流变比与电压变比时，应根据系统中所使用的各个电流互感器物理模拟单元和电压互感器物理模拟单元的实际变比来进行配置。
3)模拟同步机组现场运行方式，并模拟所述检测系统的在定子不同位置经不同阻值的定子接地故障，记录待检测注入式定子接地保护装置的动作信息，判断其信息是否符合相应标准，是否存在误动和拒动。所述记录待检测注入式定子接地保护装置的信息包括记录待检测注入式定子接地保护装置的动作和告警信息。待检测注入式定子接地保护装置的动作信息将通过开关量通道反映至录波器单元，记录在录波图中；待检测注入式定子接地保护装置的告警信息将反映在注入式定子接地保护装置面板上。
已经通过参考少量实施方式描述了本发明。然而，本领域技术人员所公知的，正如附带的专利权利要求所限定的，除了本发明以上公开的其他的实施例等同地落在本发明的范围内。
通常地，在权利要求中使用的所有术语都根据他们在技术领域的通常含义被解释，除非在其中被另外明确地定义。所有的参考“一个/所述/该[装置、组件等]”都被开放地解释为所述装置、组件等中的至少一个实例，除非另外明确地说明。这里公开的任何方法的步骤都没必要以公开的准确的顺序运行，除非明确地说明。

Claims (10)

1.一种注入式定子接地保护装置的检测系统，所述系统包括：
同步机物理模拟单元，所述同步机物理模拟单元通过升压变压器物理模拟单元与高压侧母线物理模拟单元相连接；所述同步机物理模拟单元的中性点侧与接地变压器物理模拟单元的原边侧相连接；
所述接地变压器物理模拟单元的副边侧与负载电阻物理模拟单元相连接；注入式电源物理模拟单元与电压互感器物理模拟单元通过电流互感器物理模拟单元并联于负载电阻模拟单元两端；
所述负载电阻物理模拟单元包括三个阻值不同的电阻，三个阻值不同的电阻为“π”形结构；
所述电流互感器物理模拟单元与所述电压互感器物理模拟单元与录波器单元相连接。
2.根据权利要求1所述的系统，所述负载电阻物理模拟单元的第一电阻的阻值由所述同步机物理模拟单元的接地阻值确定；
所述负载电阻物理模拟单元的第二电阻的阻值由所述注入式电源物理模拟单元的负载阻值确定；
所述负载电阻物理模拟单元的第三电阻的阻值由所述注入式电源物理模拟单元的分压比率确定。
3.根据权利要求1所述的系统，包括：在所述同步机物理模拟单元的定子绕组上的不同位置设置接地故障点，设置接地故障点的位置包括：中性点、25％定子、50％定子、75％定子以及机端。
4.根据权利要求1所述的系统，包括：所述录波器单元用于配置采样频率、电流变比以及录波存储路径；
用于配置所述电流互感器物理模拟单元和所述电压互感器物理模拟单元的模拟量通道，以及所述电流互感器物理模拟单元和所述电压互感器物理模拟单元对应的电流与电压变比；
用于配置待检测注入式定子接地保护装置的开关量通道。
5.根据权利要求1所述的系统，包括：待检测注入式定子接地保护装置的动作信息通过开关量通道发送至所述录波器单元，所述录波器单元将所述动作信息记录在录波图中。
6.一种注入式定子接地保护装置的检测方法，所述方法基于权利要求1所示的系统检测定子接地故障，包括：
在同步机物理模拟单元的定子绕组上设置接地故障点；
通过录波器单元配置采样频率、电流变比以及录波存储路径；
通过录波器单元配置电流互感器物理模拟单元和电压互感器物理模拟单元的模拟量通道；
通过模拟注入式定子接地故障，判断待检测注入式定子接地保护装置的动作信息。
7.根据权利要求6所述的方法，所述负载电阻物理模拟单元的第一电阻的阻值由所述同步机物理模拟单元的接地阻值确定；
所述负载电阻物理模拟单元的第二电阻的阻值由所述注入式电源物理模拟单元的负载阻值确定；
所述负载电阻物理模拟单元的第三电阻的阻值由所述注入式电源物理模拟单元的分压比率确定。
8.根据权利要求6所述的方法，包括：在所述同步机物理模拟单元的定子绕组上的不同位置设置接地故障点，设置接地故障点的位置包括：中性点、25％定子、50％定子、75％定子以及机端。
9.根据权利要求6所述的方法，包括：所述录波器单元用于配置采样频率、电流变比以及录波存储路径；
用于配置所述电流互感器物理模拟单元和所述电压互感器物理模拟单元的模拟量通道，以及所述电流互感器物理模拟单元和所述电压互感器物理模拟单元对应的电流与电压变比；
用于配置待检测注入式定子接地保护装置的开关量通道。
10.根据权利要求6所述的方法，包括：待检测注入式定子接地保护装置的动作信息通过开关量通道发送至所述录波器单元，所述录波器单元将所述动作信息记录在录波图中。
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