CN110535097B - 注入式转子接地保护二次回路断线判别装置、判别方法及保护方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种注入式转子接地保护二次回路断线判别装置、判别方法及保护方法，包括采样电阻电压采集模块、暂态电流计算模块、回路断线电流门槛计算模块和断线判别模块，分别测量注入式转子接地回路正常、断开其中一个注入回路大功率电阻两种工况下采样电阻电压，并计算采样电阻在两种工况下的暂态电流；根据采样电阻在两种工况下的暂态电流确定回路断线电流门槛；当采样电阻的实时暂态电流小于回路断线电流门槛时，判定注入式转子接地保护二次回路断线。保护装置短延时后动作并输出报警。本发明能够识别注入式转子二次回路断线故障，提醒用户检修，防止转子二次回路断线故障带来的转子接地保护拒动。

Description

注入式转子接地保护二次回路断线判别装置、判别方法及保 护方法
技术领域
本发明属于电力系统继电保护技术领域，涉及一种注入式转子接地保护二次回路断线判别装置、判别方法及保护方法。
背景技术
转子接地故障在发电机故障中较为常见，因此转子接地保护的可靠性也就变得非常重要。注入式转子接地保护是在现场应用最为广泛的转子接地保护方法之一，注入式转子接地保护的二次回路中串联了大功率电阻，由于转子回路励磁电压较高且谐波含量较大，长期运行后转子二次回路存在回路损坏断线的可能，其中特别是大功率电阻损坏的情况较为常见。二次回路断线后若发电机转子发生接地故障，则保护装置计算出来的接地电阻会偏大，导致保护装置存在转子接地保护拒动的可能。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中的不足，提供一种注入式转子接地保护二次回路断线判别装置、判别方法及保护方法，解决现有技术中注入式转子接地保护不考虑回路损坏断线的可能，导致保护装置存在转子接地保护拒动可能的技术问题。
为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：注入式转子接地保护二次回路断线判别装置，转子电压正极输出端、转子电压负极输出端分别串联大功率电阻接入注入方波电源，注入方波电源串联采样电阻后与转子接地节点连接，所述判别装置包括：
采样电阻电压采集模块：用于对采样电阻两端电压进行采集；
暂态电流计算模块：根据采样电阻的采样电压计算采样电阻的暂态电流；
回路断线电流门槛计算模块：根据注入式转子接地回路正常时、断开其中一个注入回路大功率电阻时采样电阻的暂态电流计算回路断线电流门槛；
断线判别模块：将采样电阻的实时暂态电流与回路断线电流门槛相比较，当采样电阻的实时暂态电流小于回路断线电流门槛时，判定注入式转子接地保护二次回路断线。
本发明还提供了一种注入式转子接地保护二次回路断线判别方法，包括如下步骤：
分别测量注入式转子接地回路正常、断开其中一个注入回路大功率电阻两种工况下采样电阻电压，并计算采样电阻在两种工况下的暂态电流；
根据采样电阻在两种工况下的暂态电流确定回路断线电流门槛；
实时采集采样电阻电压并计算采样电阻的实时暂态电流，当采样电阻的实时暂态电流小于回路断线电流门槛时，判定注入式转子接地保护二次回路断线。
回路断线电流门槛Iset按照公式(1)进行计算：
Iset＝I2+k×(I1-I2) 式(1)
其中，Iset为回路断线电流门槛，I1为注入式转子接地回路正常时采样电阻的暂态电流，I2为断开其中一个注入回路大功率电阻时采样电阻的暂态电流，k为回路断线电流门槛系数。
所述暂态电流取滞后注入方波电源切换瞬间20ms时刻的采样电阻的电流。
本发明还提供了一种注入式转子接地保护二次回路断线保护方法，采用前述的判别方法，当发生注入式转子接地保护二次回路断线时，保护装置短延时后动作并输出报警。
优选的，所述短延时的取值范围是0.1～30s。
与现有技术相比，本发明所达到的有益效果是：
本发明能够识别注入式转子二次回路断线故障，提醒用户检修，防止转子二次回路断线故障带来的转子接地保护拒动。
附图说明
图1是注入式转子接地保护回路电路图；
图中：Ur+和Ur-为转子电压正和电压负；Usq为注入方波电源；Ry为注入回路大功率电阻；Rx为保护装置内部采样电阻；C1为转子正对地电容；C2为转子负对地电容。
具体实施方式
本发明针对转子二次回路断线故障存在转子接地保护拒动的情况，提供一种注入式转子接地保护二次回路断线判别装置、判别方法及保护方法，原理如下：理论分析表明，在注入方波电源电压切换的瞬间，电平的变化会导致发电机转子绕组对地电容充放电，进而会在采样电阻上产生充放电暂态电流。当某个注入回路大功率电阻断线时，回路中的等效电容降低，采样电阻充放电暂态电流对应也会降低，通过仿真分析发现，滞后注入电源切换瞬间20ms时刻两种情况下暂态电流差异最大，因此以此时刻两种情况下暂态电流的来计算动作门槛，当暂态电流低于电流动作门槛时判断为注入式转子接地保护二次回路断线，保护装置经短延时动作并输出报警。
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。
如图1所示，为注入式转子接地保护回路电路图，转子电压正极输出端、转子电压负极输出端分别串联大功率电阻接入注入方波电源，注入方波电源串联采样电阻后与转子接地节点连接。本发明提供的注入式转子接地保护二次回路断线判别装置，包括如下模块：
采样电阻电压采集模块：用于对采样电阻两端电压进行采集；
暂态电流计算模块：根据采样电阻的采样电压计算采样电阻的暂态电流；
回路断线电流门槛计算模块：根据注入式转子接地回路正常时、断开其中一个注入回路大功率电阻时采样电阻的暂态电流计算回路断线电流门槛；
断线判别模块：将采样电阻的实时暂态电流与回路断线电流门槛相比较，当采样电阻的实时暂态电流小于回路断线电流门槛时，判定注入式转子接地保护二次回路断线。
本发明提供的注入式转子接地保护二次回路断线判别方法，可以采用上述判别装置实现，包括如下步骤：
对于注入式转子接地回路正常、断开其中一个注入回路大功率电阻两种工况，分别测量采样电阻电压，并计算采样电阻在两种工况下的暂态电流，结合图1，具体方法为：保持两个注入回路大功率电阻Ry均连通，计算采样电阻的暂态电流I1；然后断开其中一个注入回路大功率电阻，测量采样电阻电压，计算采样电阻的暂态电流I2，其中暂态电流取滞后注入电源切换瞬间20ms时刻的采样电阻电流，采样电阻电流由测量的采样电阻电压与采样电阻的比值获取。
根据采样电阻在两种工况下的暂态电流确定回路断线电流门槛，回路断线电流门槛Iset按照公式(1)进行计算：
Iset＝I2+k×(I1-I2) 式(1)
其中，Iset为回路断线电流门槛，I1为注入式转子接地回路正常时采样电阻的暂态电流，I2为断开其中一个注入回路大功率电阻时采样电阻的暂态电流，k为回路断线电流门槛系数，通常在0.3～0.7范围内取值。
实时采集采样电阻电压并计算采样电阻的实时暂态电流I，当采样电阻的实时暂态电流小于回路断线电流门槛Iset时，判定注入式转子接地保护二次回路断线。
在前述的基础上，本发明还提供了一种注入式转子接地保护二次回路断线保护方法，采用前述的注入式转子接地保护二次回路断线判别方法，当发生注入式转子接地保护二次回路断线时，为避免扰动导致保护装置误动作，将保护装置设置短延时0.1～30s后动作并输出报警。
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 (4)

1.注入式转子接地保护二次回路断线判别装置，转子电压正极输出端、转子电压负极输出端分别串联大功率电阻接入注入方波电源，注入方波电源串联采样电阻后与转子接地节点连接，其特征在于，所述判别装置包括：
采样电阻电压采集模块：用于对采样电阻两端电压进行采集；
暂态电流计算模块：根据采样电阻的采样电压计算采样电阻的暂态电流；
回路断线电流门槛计算模块：根据注入式转子接地回路正常时、断开其中一个注入回路大功率电阻时采样电阻的暂态电流计算回路断线电流门槛；回路断线电流门槛Iset按照公式(1)进行计算：
Iset＝I2+k×(I1-I2) 式(1)
其中，Iset为回路断线电流门槛，I1为注入式转子接地回路正常时采样电阻的暂态电流，I2为断开其中一个注入回路大功率电阻时采样电阻的暂态电流，k为回路断线电流门槛系数，所述暂态电流取滞后注入方波电源切换瞬间20ms时刻的采样电阻的电流；
断线判别模块：将采样电阻的实时暂态电流与回路断线电流门槛相比较，当采样电阻的实时暂态电流小于回路断线电流门槛时，判定注入式转子接地保护二次回路断线。
2.注入式转子接地保护二次回路断线判别方法，其特征在于，包括如下步骤：
分别测量注入式转子接地回路正常、断开其中一个注入回路大功率电阻两种工况下采样电阻电压，并计算采样电阻在两种工况下的暂态电流；
根据采样电阻在两种工况下的暂态电流确定回路断线电流门槛；
实时采集采样电阻电压并计算采样电阻的实时暂态电流，当采样电阻的实时暂态电流小于回路断线电流门槛时，判定注入式转子接地保护二次回路断线；
回路断线电流门槛Iset按照公式(1)进行计算：
Iset＝I2+k×(I1-I2) 式(1)
其中，Iset为回路断线电流门槛，I1为注入式转子接地回路正常时采样电阻的暂态电流，I2为断开其中一个注入回路大功率电阻时采样电阻的暂态电流，k为回路断线电流门槛系数；
所述暂态电流取滞后注入方波电源切换瞬间20ms时刻的采样电阻的电流。
3.注入式转子接地保护二次回路断线保护方法，其特征在于，采用权利要求2所述的判别方法，当发生注入式转子接地保护二次回路断线时，保护装置短延时后动作并输出报警。
4.根据权利要求3所述的注入式转子接地保护二次回路断线保护方法，其特征在于，所述短延时的取值范围是0.1～30s。
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