CN110854810B - 一种大型同步调相机转子一点接地保护方法 - Google Patents

一种大型同步调相机转子一点接地保护方法 Download PDF

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Abstract

一种大型同步调相机转子一点接地保护方法，该一点接地保护方法用于大型同步调相机励磁系统，大型同步调相机励磁系统包括励磁变压器二次侧、同步变压器原边、整流器和转子绕组，其中励磁变压器二次侧输出三相电压给整流桥，整流桥将交流整为直流后给转子绕组供电，同步变压器原边用于检测电源的过零点；当转子一点接地故障发生时，故障接地电阻阻值小于灵敏定值时，且转子一点接地灵敏段投入时转子一点接地灵敏段报警。本发明提供的一种大型同步调相机转子一点接地保护逻辑动作方法，能够准确诊断不稳定接地的问题，避免由不稳定接地故障导致故障不及时切除的情况出现。

Description

一种大型同步调相机转子一点接地保护方法
技术领域
本发明属于同步调相机控制技术领域，涉及同步调相机的继电保护，尤其涉及一种大型同步调相机转子一点接地保护逻辑动作方法。
背景技术
随着远距离直流输电电网的规模化建设，其电压等级、输电容量不断提高，换流站无功补偿的容量需求也越来越大，尤其是动态无功的补偿对于直流输电系统的电压稳定起着非常重要的作用。调相机具有可靠性更高、容量更大、动态维持电压能力强的特点，在电网扰动的情况下，能够通过强励及时提供大容量动态无功。所以，为保证国家电网安全、可靠、经济，大容量同步调相机在电网的重点应用又被提上日程。
调相机的励磁系统是同步调相机的重要组成部分，其主要任务是根据调相机的运行状态，向转子绕组提供一个可调节的直流励磁电流，以满足调相机运行方式的需要，励磁系统一旦发生故障，如果不能及时切除，不仅会导致励磁系统烧毁，而且会对电网产生恶劣影响。转子回路接地故障是调相机最为常见的故障形式之一，转子一点接地保护不仅能够检测转子绕组本体绝缘下降，其检测范围还包括转子绕组至可控硅之间的电缆、转子绕组至保护之间的电缆、碳刷、集电环等部位。现有技术中大型同步调相机转子一点接地保护不能准确诊断不稳定接地的问题，导致故障不能及时切除。
发明内容
本发明要解决的技术问题是，提供一种大型同步调相机转子一点接地保护方法(在本申请中，大型指的是300MVAR同步调相机)，能够准确诊断大型同步调相机转子不稳定接地故障，避免由不稳定接地故障导致故障不及时切除的情况出现，切实保障大型同步调相机的安全运行。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：
一种大型同步调相机转子一点接地保护方法，该保护逻辑动作方法用于大型同步调相机励磁系统，其特征在于：
当转子一点接地启动持续设定时间或者在一段时间内重复触发两次转子一点接地启动，则转子一点接地保护动作跳闸。
一种大型同步调相机转子一点接地保护方法，所述保护方法用于大型同步调相机励磁系统，励磁变压器二次侧连接同步变压器原边以及整流器输入端，整流器输出端与转子绕组相连；其特征在于，所述一点接地保护方法包括以下步骤：
步骤1：在转子绕组两端接入注入电源，实时监测流过测量电阻Rm的电流，计算故障接地电阻值；
步骤2：当故障接地电阻阻值小于设定的灵敏定值，且转子一点接地灵敏段投入时转子一点接地灵敏段报警；
步骤3：当故障接地电阻阻值进一步小于设定的动作整定值，且转子一点接地报警投入时转子一点接地报警；
步骤4：当故障接地电阻阻值小于设定的动作整定值，且转子一点接地投跳闸和转子一点接地硬压板投入，则触发转子一点接地启动，当转子一点接地启动持续时间大于第一设定时间段时，转子一点接地跳闸动作；
或者，当故障接地电阻阻值小于设定的动作整定值，且转子一点接地跳闸和转子一点接地硬压板投入，则触发转子一点接地启动；当在第二设定时间段内，重复触发两次转子一点接地启动时，转子一点接地跳闸动作。
本发明进一步包括以下优选方案。
在步骤2、步骤3中，在满足条件时，延时报警设定时间后转子一点接地灵敏段报警以及转子一点接地报警。
所述报警设定时间为10s。
在步骤2中，所述灵敏定值为6-14kΩ。
在步骤2中，所述灵敏度定值为10kΩ。
在步骤3中，所述动作整定值为1-4kΩ。
所述动作整定值设置为2.5kΩ。
在步骤4中，所述第一设定时间段为3-7秒，优选为5秒。
在步骤4中，所述第二设定时间段为8-10秒，优选为9秒。
本发明具有以下有益的技术效果。
本发明提供一种大型同步调相机转子一点接地保护逻辑动作方法，与传统的转子接地保护逻辑相比，由于本发明增加了一个重复触发逻辑，由于正常情况下只有当电阻值低于动作整定值(2.5kΩ)一段时间(5s)才会跳闸，但是现场情况下如果多次低于动作整定值(2.5kΩ)却均未达到5s，同样会引起同步变压器等器件的烧毁却无法正确跳闸，所以本发明解决了该问题，可以避免由不稳定接地故障导致故障不及时切除的情况出现，为国内新型大容量调相机励磁系统的保护提供借鉴。
附图说明
图1为现有技术中某换流站转子一点接地录波图；
其中，图1a为换流站在13:33:33:172ms转子一点接地启动录波图；
图1b为换流站在13:33:41:562ms转子一点接地启动录波图；
图1c为换流站在13:33:47:925ms转子一点接地启动录波图；
图1d为换流站在13:34:00:391ms转子一点接地跳闸录波图；
图2是本发明的大型同步调相机励磁系统示意图；
图3是注入式转子接地保护原理图；
图4是本发明的大型同步调相机转子一点接地保护方法示意图。
具体实施方式
下面结合实施例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。
调相机的励磁系统是同步调相机的重要组成部分，其主要任务是根据调相机的运行状态，向转子绕组提供一个可调节的直流励磁电流，以满足调相机运行方式的需要，励磁系统一旦发生故障，如果不能及时切除，不仅会导致励磁系统烧毁，而且会对电网产生恶劣影响。转子回路接地故障是调相机最为常见的故障形式之一，转子一点接地保护不仅能够检测转子绕组本体绝缘下降。但是现有技术中大型同步调相机转子一点接地保护不能准确诊断不稳定接地的问题，常常会导致故障不能及时切除。如附图1中某换流站转子一点接地录波图所示，江苏某换流站出现了转子一点接地跳闸，以下为保护动作过程：
Figure BDA0002280015100000041
参见图1a，图1b，图1c，图1d，故障日13:33:33:172ms转子一点接地启动，启动时刻，接地电阻值为1.38kΩ，持续4.279s后接地电阻值变成5.39kΩ大于跳闸定值，启动延时返回。13:33:41:562ms转子一点接地启动，启动时刻，接地电阻值为0.39kΩ，持续2.099s后接地电阻值变成3.54kΩ大于跳闸定值，启动延时返回。13:33:47:925ms转子一点接地启动，启动时刻，接地电阻值为0.77kΩ，持续1.039s后接地电阻值变成3.56kΩ大于跳闸定值，启动延时返回。13:34:00:391ms转子一点接地跳闸，启动时刻，接地电阻值为0.55kΩ，启动后5s(转子接地延时定值为5s)，转子接地保护跳闸，跳闸时刻电阻值为0.39kΩ，小于转子接地保护跳闸定值。由于不稳定接地造成多次转子一点接地启动却未成功跳闸，最终使得同步变压器原边C相烧坏。
为避免由图1所示不稳定接地故障导致故障不及时切除的情况出现，切实保障大型同步调相机的安全运行，本申请公开了一种大型同步调相机转子一点接地保护方法。
如图2所示为本发明的大型同步调相机励磁系统，大型同步调相机励磁系统包括励磁变压器二次侧、同步变压器原边、整流器和转子绕组，其中励磁变压器二次侧输出三相电压给整流桥，整流桥将交流整为直流后给转子绕组供电，同步变压器原边用于检测电源的过零点。目前，大多数换流站中的同步调相机采用注入式转子一点接地保护，如图3所示±Us为注入电源，当注入+Us时，流过测量电阻Rm的电流为i，当注入-Us时，流过测量电阻Rm的电流为i’，通过测量电流和公式(1)计算得到接地电阻的阻值，
Figure BDA0002280015100000051
如图所示，Rc为注入电阻，Rm为测量电阻。
如图4所示，为本发明公开的一种大型同步调相机转子一点接地保护方法逻辑示意图，该转子一点接地保护方法用于大型同步调相机励磁系统，当转子一点接地故障发生时，故障接地电阻阻值小于灵敏定值时，且转子一点接地灵敏段投入时转子一点接地灵敏段报警。
当故障接地电阻阻值小于整定值，且转子一点接地报警投入时转子一点接地报警。
当故障接地电阻阻值小于整定值，转子一点接地跳闸和转子一点接地硬压板投入，且转子一点接地启动一段时间时，具体为大于5s，转子一点接地跳闸。
当故障接地电阻阻值小于整定值，转子一点接地跳闸和转子一点接地硬压板投入，且一段时间内，优选为9s，重复触发(大于等于两次)转子一点接地启动时，转子一点接地跳闸。
本发明公开的一种大型同步调相机转子一点接地保护方法，具体包括以下步骤：步骤1：在转子绕组两端接入注入电源，实时监测流过测量电阻Rm的电流，计算故障接地电阻值。
如图1所示，±Us为注入电源，当注入+Us时，流过测量电阻Rm的电流为i，当注入-Us时，流过测量电阻Rm的电流为i’，通过测量电流和公式(1)计算得到接地电阻的阻值，
Figure BDA0002280015100000052
如图所示，Rc为注入电阻，Rm为测量电阻。
步骤2：当故障接地电阻阻值小于设定的灵敏定值，且转子一点接地灵敏段投入时转子一点接地灵敏段报警。
在满足条件时，转子一点接地灵敏段报警通常需要通过延时继电器发出，延时报警设定时间通常为10s。
所述灵敏定值通常为6-14kΩ，在本申请中，优选为10kΩ。
步骤3：当故障接地电阻阻值进一步小于设定的动作整定值，且转子一点接地报警投入时转子一点接地报警；
在满足条件时，转子一点接地报警需要通过延时继电器发出，延时报警设定时间通常为10s。
所述动作整定值为1-4kΩ。在本申请中，优选将动作整定值设置为2.5kΩ。
步骤4：当故障接地电阻阻值小于设定的动作整定值，且转子一点接地投跳闸和转子一点接地硬压板投入，则触发转子一点接地启动，当转子一点接地启动持续时间大于第一设定时间段时，转子一点接地跳闸动作；
或者，当故障接地电阻阻值小于设定的动作整定值，且转子一点接地跳闸和转子一点接地硬压板投入，则触发转子一点接地启动；当在第二设定时间段内，重复触发两次转子一点接地启动时，转子一点接地跳闸动作。
所述第一设定时间段为3-7秒。优选为5秒。
所述第二设定时间段为8-10秒，优选为9秒。
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，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种大型同步调相机转子一点接地保护方法，所述转子一点接地保护方法用于大型同步调相机励磁系统，励磁变压器二次侧连接同步变压器原边以及整流器输入端，整流器输出端与转子绕组相连；其特征在于，所述转子一点接地保护方法包括以下步骤：
步骤1：在转子绕组两端接入注入电源，实时监测流过测量电阻Rm的电流，计算故障接地电阻值；
步骤2：当故障接地电阻阻值小于设定的灵敏定值，且转子一点接地灵敏段投入时转子一点接地灵敏段报警；
步骤3：当故障接地电阻阻值进一步小于设定的动作整定值，且转子一点接地报警投入时转子一点接地报警；
步骤4：当故障接地电阻阻值小于设定的动作整定值，且转子一点接地投跳闸和转子一点接地硬压板投入，则触发转子一点接地启动，当转子一点接地启动持续时间大于第一设定时间段时，转子一点接地跳闸动作；所述第一设定时间段为3-7秒；
或者，当故障接地电阻阻值小于设定的动作整定值，且转子一点接地跳闸和转子一点接地硬压板投入，则触发转子一点接地启动；当在第二设定时间段内，重复触发两次转子一点接地启动时，转子一点接地跳闸动作；所述第二设定时间段为8-10秒。
2.根据权利要求1所述的大型同步调相机转子一点接地保护方法，其特征在于：
在步骤2、步骤3中，在满足条件时，延时报警设定时间后转子一点接地灵敏段报警以及转子一点接地报警。
3.根据权利要求2所述的大型同步调相机转子一点接地保护方法，其特征在于：
所述报警设定时间为10s。
4.根据权利要求1所述的大型同步调相机转子一点接地保护方法，其特征在于：
在步骤2中，所述灵敏定值为6-14kΩ。
5.根据权利要求4所述的大型同步调相机转子一点接地保护方法，其特征在于：
在步骤2中，所述灵敏定值为10kΩ。
6.根据权利要求1所述的大型同步调相机转子一点接地保护方法，其特征在于：
在步骤3中，所述动作整定值为1-4kΩ。
7.根据权利要求6所述的大型同步调相机转子一点接地保护方法，其特征在于：
所述动作整定值设置为2.5kΩ。
8.根据权利要求1所述的大型同步调相机转子一点接地保护方法，其特征在于：
在步骤4中，所述第一设定时间段优选为5秒。
9.根据权利要求1所述的大型同步调相机转子一点接地保护方法，其特征在于：
在步骤4中，所述第二设定时间段优选为9秒。
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