CN111404118B - 一种纵向零序电压合成算法和匝间保护方法及装置 - Google Patents

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CN111404118B CN202010228681.2A CN202010228681A CN111404118B CN 111404118 B CN111404118 B CN 111404118B CN 202010228681 A CN202010228681 A CN 202010228681A CN 111404118 B CN111404118 B CN 111404118B
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Abstract

本发明公开一种纵向零序电压合成算法和匝间保护方法及装置，方法包括：获取机端零序电压和中性点零序电压；由机端零序电压和中性点零序电压通过矢量合成计算得到纵向零序电压；基于纵向零序电压，根据匝间保护动作方程进行保护计算；根据保护计算的结果，控制保护动作执行机构执行保护动作。在发电机机端没有装设专用电压互感器时，利用本发明可实现发电机定子绕组的匝间保护。

Description

一种纵向零序电压合成算法和匝间保护方法及装置
技术领域
本发明涉及发电机的纵向零序电压匝间保护技术领域，特别是一种纵向零序电压合成算法和匝间保护方法及装置。
背景技术
纵向零序电压匝间保护作为大型发电机组的主保护之一，地位重要。中性点带分支的水轮机组一般安装横差保护或裂相横差保护，能够反映发电机定子绕组匝间故障；汽轮机组没有条件安装横差、裂相横差等保护，只能采用专用电压互感器(TV)来实现纵向零序电压匝间保护，即在发电机的出口装设一个专用全绝缘电压互感器，其一次绕组中性点直接与发电机中性点相连而不接地。所以，该电压互感器二次绕组不能用来测量相对地电压。只有当发电机内部发生匝间短路或者对中性点不对称的各种相间短路时，破坏了三相对中性点的对称，产生了对中性点的零序电压，即纵向零序电压，在它的开口三角绕组才有输出电压，使零序电压匝间短路保护正确动作。
长期以来，一些大型燃气轮机组等进口机组由于未配置专用TV导致无法实现定子绕组匝间保护功能，机组安全运行存在隐患。
另外，装有专用TV的汽轮机组，双套配置的纵向零序电压匝间保护取自同一组专用TV，一旦该专用TV回路异常，两套保护均受影响。
发明内容
本发明的目的是，提供一种纵向零序电压合成算法和匝间保护方法及装置，为没有安装专用TV的汽轮机组、燃气轮机组和抽水蓄能机组提供一种定子绕组匝间保护方案；对于安装了专业TV的机组，定子绕组匝间保护的配置可以采用如下方案：其中一套匝间保护纵向零序电压取自专用TV，另外一套匝间保护纵向零序电压采用本发明提供的合成算法。
技术方案：为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：
第一方面，提供一种纵向零序电压合成算法和匝间保护方法，包括：
获取机端零序电压和中性点零序电压；
由机端零序电压和中性点零序电压通过矢量合成计算得到纵向零序电压；
基于纵向零序电压，根据匝间保护动作方程进行保护计算；
根据保护计算的结果，控制保护动作执行机构执行保护动作。
在一些实施例中，所述机端零序电压包括机端基波零序电压3U0T，所述中性点零序电压包括中性点基波零序电压3U0N，所述纵向零序电压包括基波纵向零序电压3U0Z。
所述的纵向零序电压合成算法和匝间保护方法，由机端零序电压和中性点零序电压通过矢量合成计算得到纵向零序电压，包括：
Figure GDA0003390505050000021
K为折算系数。
匝间保护动作方程为：
3U0Z＞3U0h
其中，3U0h为次灵敏段基波零序电压定值。
在另一些实施例中，所述机端零序电压包括机端基波零序电压3U0T和机端三次谐波零序电压3U0T3ω，所述中性点零序电压包括中性点基波零序电压3U0N和中性点三次谐波零序电压3U0N3ω，所述纵向零序电压包括基波纵向零序电压3U0Z和三次谐波纵向零序电压3U0Z3ω。
由机端零序电压和中性点零序电压通过矢量合成计算得到纵向零序电压，包括：
Figure GDA0003390505050000031
K为折算系数；
Figure GDA0003390505050000032
K3ω为折算系数。
匝间保护动作方程为：
Figure GDA0003390505050000033
其中，3U0l为灵敏段基波零序电压定值，3U0Z3ωset为灵敏段三次谐波零序电压定值，KZ为灵敏段三次谐波增量制动系数。
在一些实施例中，获取机端零序电压和中性点零序电压，包括：
(1)机端零序电压3U0T、3U0T3ω取自机端TV开口三角，中性点零序电压3U0N、3U0N3ω取自配电变压器或中性点单相TV或消弧线圈二次；
1a)机端TV二次断线判据：
Figure GDA0003390505050000041
或
Figure GDA0003390505050000042
U2T为机端负序电压，I2T为机端负序电流，UabT、UcaT为机端线电压，IaT、IbT、IcT为机端三相电流；U2set为TV断线负序电压定值，I2set为TV断线负序电流定值，Ulset为电压低定值，Ilset为相电流下限定值，Ihset为相电流上限定值；
1b)配电变压器或中性点单相TV或消弧线圈二次断线判据：
Figure GDA0003390505050000043
3U0set为TV断线零序电压定值；
或，(2)机端基波零序电压由机端三相电压UaT、UbT、UcT自产，即：
Figure GDA0003390505050000044
机端三次谐波零序电压由机端三相三次谐波电压UaT3ω、UbT3ω、UcT3ω自产，即：
Figure GDA0003390505050000045
中性点零序电压3U0N和3U0N3ω取自配电变压器或中性点单相TV或消弧线圈二次；机端TV二次断线判据和配电变压器或中性点单相TV或消弧线圈二次断线判据同(1)；
或，(3)机端零序电压3U0T和3U0T3ω取自机端TV开口三角，中性点基波零序电压由中性点三相电压UaN、UbN、UcN自产，即：
Figure GDA0003390505050000046
中性点三次谐波零序电压由中性点三相三次谐波电压UaN3ω、UbN3ω、UcN3ω自产，即：
Figure GDA0003390505050000051
3a)机端TV二次断线判据：
Figure GDA0003390505050000052
ΔUab、ΔUbc、ΔUca为机端三相电压与中性点三相电压电压差，ΔU为电压差定值，U1T为机端正序电压，U1N为中性点正序电压，Max为取最大值；
3b)中性点TV二次断线判据：
Figure GDA0003390505050000053
或，(4)机端基波零序电压由机端三相电压UaT、UbT、UcT自产，即：
Figure GDA0003390505050000054
机端三次谐波零序电压由机端三相三次谐波电压UaT3ω、UbT3ω、UcT3ω自产，即：
Figure GDA0003390505050000055
中性点基波零序电压由中性点三相电压UaN、UbN、UcN自产，即：
Figure GDA0003390505050000056
中性点三次谐波零序电压由中性点三相三次谐波电压UaN3ω、UbN3ω、UcN3ω自产，即：
Figure GDA0003390505050000057
机端TV二次断线判据和中性点TV二次断线判据同(3)。
进一步的，所述的纵向零序电压合成算法和匝间保护方法，
(1)当机端零序电压取自电压互感器或三相电压自产或开口三角，中性点零序电压取自配电变压器；
Figure GDA0003390505050000058
Figure GDA0003390505050000061
(2)当机端零序电压取自电压互感器或三相电压自产或开口三角，中性点零序电压取自中性点电压互感器或三相电压自产或中性点单相互感器或消弧线圈；
Figure GDA0003390505050000062
Figure GDA0003390505050000063
Rl为接地变压器二次侧负载电阻，Rk为接地变压器的短路电阻，j为虚数单位，Xk＝ωLk为接地变压器的工频短路电抗，Xk3ω＝3ωLk为接地变压器的三次谐波短路电抗，ω为角频率，Lk为接地变压器的漏电感，nk为接地变压器的变比，nt为机端电压互感器的变比，nn为中性点电压互感器或中性点单相互感器或消弧线圈的变比。
第二方面，提供一种纵向零序电压合成算法和匝间保护装置，包括：
获取模块，用于：获取机端零序电压和中性点零序电压；
纵向零序电压合成计算模块，用于：由机端零序电压和中性点零序电压通过矢量合成计算得到纵向零序电压；
保护计算模块，用于：基于纵向零序电压，根据匝间保护动作方程进行保护计算；
保护输出模块，用于：根据保护计算的结果，控制保护动作执行机构执行保护动作。
有益效果：本发明提供的一种纵向零序电压合成算法和匝间保护方法及装置，通过获取机端基波零序电压3U0T和三次谐波零序电压3U0T3ω，获取中性点基波零序电压3U0N和三次谐波零序电压3U0N3ω，由3U0T和3U0N通过矢量合成计算得到基波纵向零序电压3U0Z，由3U0T3ω和3U0N3ω通过矢量合成计算得到三次谐波纵向零序电压3U0Z3ω，解决了一些机组由于未配置专用TV导致无法实现定子绕组匝间保护功能的问题，同时解决了双套化纵向零序电压匝间保护取自同一组专用TV无法真正实现保护双重化的问题。
附图说明
图1所示为机端零序电压取自机端TV开口三角，中性点零序电压取自配电变压器二次示意图；
图2所示为机端零序电压取自机端TV开口三角，中性点零序电压取自中性点单相TV二次示意图；
图3是机端零序电压取自机端TV三相电压自产，中性点零序电压取自中性点TV三相电压自产示意图；
图4是机端零序电压取自机端TV开口三角，中性点零序电压取自配电变压器(或中性点单相TV或消弧线圈)二次时TV断线逻辑框图；
图5是机端零序电压取自机端TV三相电压自产，中性点零序电压取自中性点TV三相电压自产时TV断线逻辑框图；
图6是匝间保护动作判据逻辑框图。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施方式进一步描述。实施例中的·表示矢量。
实施例1
一种纵向零序电压合成算法和匝间保护方法，包括：
获取机端零序电压和中性点零序电压；
由机端零序电压和中性点零序电压通过矢量合成计算得到纵向零序电压；
基于纵向零序电压，根据匝间保护动作方程进行保护计算；
根据保护计算的结果，控制保护动作执行机构执行保护动作。
实施例2
在一些实施例中，所述机端零序电压包括机端基波零序电压3U0T，所述中性点零序电压包括中性点基波零序电压3U0N，所述纵向零序电压包括基波纵向零序电压3U0Z。
所述的纵向零序电压合成算法和匝间保护方法，由机端零序电压和中性点零序电压通过矢量合成计算得到纵向零序电压，包括：
Figure GDA0003390505050000081
K为折算系数。
匝间保护动作方程为：
3U0Z＞3U0h
其中，3U0h为次灵敏段基波零序电压定值。
实施例3
在另一些实施例中，所述机端零序电压包括机端基波零序电压3U0T和机端三次谐波零序电压3U0T3ω，所述中性点零序电压包括中性点基波零序电压3U0N和中性点三次谐波零序电压3U0N3ω，所述纵向零序电压包括基波纵向零序电压3U0Z和三次谐波纵向零序电压3U0Z3ω。
由机端零序电压和中性点零序电压通过矢量合成计算得到纵向零序电压，包括：
Figure GDA0003390505050000091
K为折算系数；
Figure GDA0003390505050000092
K3ω为折算系数。
匝间保护动作方程为：
Figure GDA0003390505050000093
其中，3U0l为灵敏段基波零序电压定值，3U0Z3ωset为灵敏段三次谐波零序电压定值，KZ为灵敏段三次谐波增量制动系数。
在一些实施例中，获取机端零序电压和中性点零序电压，包括：
(1)机端零序电压3U0T、3U0T3ω取自机端TV开口三角，中性点零序电压3U0N、3U0N3ω取自配电变压器(参考图1)或中性点单相TV(参考图2)或消弧线圈二次；
1a)机端TV二次断线判据：
Figure GDA0003390505050000094
或
Figure GDA0003390505050000095
U2T为机端负序电压，I2T为机端负序电流，UabT、UcaT为机端线电压，IaT、IbT、IcT为机端三相电流；U2set为TV断线负序电压定值，I2set为TV断线负序电流定值，Ulset为电压低定值，Ilset为相电流下限定值，Ihset为相电流上限定值；
1b)配电变压器或中性点单相TV或消弧线圈二次断线判据：
Figure GDA0003390505050000101
3U0set为TV断线零序电压定值；此种情况下机端TV、配电变压器(或中性点单相TV)二次断线逻辑框图如图4所示。
或，(2)机端基波零序电压由机端三相电压UaT、UbT、UcT自产，即：
Figure GDA0003390505050000102
机端三次谐波零序电压由机端三相三次谐波电压UaT3ω、UbT3ω、UcT3ω自产，即：
Figure GDA0003390505050000103
中性点零序电压3U0N和3U0N3ω取自配电变压器或中性点单相TV或消弧线圈二次；机端TV二次断线判据和配电变压器或中性点单相TV或消弧线圈二次断线判据同(1)；
或，(3)机端零序电压3U0T和3U0T3ω取自机端TV开口三角，中性点基波零序电压由中性点三相电压UaN、UbN、UcN自产，即：
Figure GDA0003390505050000104
中性点三次谐波零序电压由中性点三相三次谐波电压UaN3ω、UbN3ω、UcN3ω自产，即：
Figure GDA0003390505050000105
参考图3；
3a)机端TV二次断线判据：
Figure GDA0003390505050000106
ΔUab、ΔUbc、ΔUca为机端三相电压与中性点三相电压电压差，ΔU为电压差定值，U1T为机端正序电压，U1N为中性点正序电压，Max为取最大值；
3b)中性点TV二次断线判据：
Figure GDA0003390505050000111
此种情况下机端TV、中性点TV二次断线逻辑框图如图5所示。
或，(4)机端基波零序电压由机端三相电压UaT、UbT、UcT自产，即：
Figure GDA0003390505050000112
机端三次谐波零序电压由机端三相三次谐波电压UaT3ω、UbT3ω、UcT3ω自产，即：
Figure GDA0003390505050000113
中性点基波零序电压由中性点三相电压UaN、UbN、UcN自产，即：
Figure GDA0003390505050000114
中性点三次谐波零序电压由中性点三相三次谐波电压UaN3ω、UbN3ω、UcN3ω自产，即：
Figure GDA0003390505050000115
参考图3；机端TV二次断线判据和中性点TV二次断线判据同(3)。
本实施例为一种纵向零序电压合成算法和匝间保护方法，包括：
获取机端基波零序电压3U0T和机端三次谐波零序电压3U0T3ω；
获取中性点基波零序电压3U0N和中性点三次谐波零序电压3U0N3ω；
由3U0T和3U0N通过矢量合成计算得到基波纵向零序电压3U0Z，由3U0T3ω和3U0N3ω通过矢量合成计算得到三次谐波纵向零序电压3U0Z3ω，根据设定的保护动作方程进行保护计算，并根据保护计算的结果，控制保护动作执行机构执行保护动作。
上述的折算系数K、K3ω由以下方法确定：
(1)机端TV变比、配电变压器相关参数、中性点TV变比等参数已知，可由下列公式进行计算确定。
当机端零序电压取自电压互感器或三相电压自产或开口三角，中性点零序电压取自配电变压器；
Figure GDA0003390505050000121
Figure GDA0003390505050000122
当机端零序电压取自电压互感器或三相电压自产或开口三角，中性点零序电压取自中性点电压互感器或三相电压自产或中性点单相互感器或消弧线圈；
Figure GDA0003390505050000123
Figure GDA0003390505050000124
Rl为接地变压器二次侧负载电阻，Rk为接地变压器的短路电阻，j为虚数单位，Xk＝ωLk为接地变压器的工频短路电抗，Xk3ω＝3ωLk为接地变压器的三次谐波短路电抗，ω为角频率，Lk为接地变压器的漏电感，nk为接地变压器的变比，nt为机端电压互感器的变比，nn为中性点电压互感器或中性点单相互感器或消弧线圈的变比。
(2)机端TV变比、配电变压器相关参数、中性点TV变比等参数未知，可通过现场实验进行测定。
当机端零序电压取自电压互感器，中性点零序电压取自配电变压器：
a)在机组机端设置好单相接地故障点
b)开机后零起升压至10％额度电压
c)观察此时的机端开口三角通道和配电变二次零序电压通道，在通道显示中记下此两者的幅值和相位：机端开口三角幅值为3U0TA，相位为α；配电变二次零序电压幅值为3U0NA，相位为β。
d)利用单相接地时纵向零序电压应为零原则，整定
Figure GDA0003390505050000131
即：
Figure GDA0003390505050000132
Figure GDA0003390505050000133
e)由上述可知，
Figure GDA0003390505050000134
实部与
Figure GDA0003390505050000135
相同，虚部是
Figure GDA0003390505050000136
虚部的3倍。
机端零序电压取自电压互感器，中性点零序电压取自中性点电压互感器实验方法同上。
参考图6，本实施例所述的匝间保护动作方程为：
3U0Z＞3U0h
或，
Figure GDA0003390505050000137
其中，3U0h为次灵敏段基波零序电压定值；3U0l为灵敏段基波零序电压定值，3U0Z3ωset为灵敏段三次谐波零序电压定值，KZ为灵敏段三次谐波增量制动系数。
基波零序电压分为两段，高定值为次灵敏段，低定值为灵敏度。区外短路时，有较大的三次谐波电压，区内短路时，三次谐波电压减小，所以灵敏段采用纵向三次谐波电压比率制动纵向基波零序过电压的判据。在机端TV、中性点TV和配电变压器二次断线时闭锁保护，另外，保护引入负序功率方向P2来区分区内区外故障。
上述动作方程中整定值如下：
1)纵向零序电压动作值3U0h及3U0l
动作电压的整定原则是：能可靠躲过正常工况下由发电机纵向不对称产生的零序电压，而在定子绕组发生最小匝间短路时能可靠动作。
3U0h可取8.0V以上；3U0l可取(0.4～0.8)3U0h。
2)三次谐波额定电压3U0Z3ωset
Figure GDA0003390505050000141
确定后，在保护参数显示观察三次谐波电压，3U0Z3ωset一般取发电机最大负荷下观察到的三次谐波电压。
3)三次谐波增量制动系数KZ
一般取KZ＝0.4～0.5
4)负序功率方向控制字P2F
负序功率的动作方向应指向机内，即当发电机内部发生短路时，其输出的负序功率为正，负序功率方向元件动作并开放匝间保护出口；若为负，可改变P2F整定。
5)机端零序电压由机端三相电压自产，中性点零序电压由中性点三相电压自产，TV断线压差ΔU，建议ΔU取7.0～10.0V。
实施例4
一种纵向零序电压合成算法和匝间保护装置，包括：
获取模块，用于：获取机端零序电压和中性点零序电压；
纵向零序电压合成计算模块，用于：由机端零序电压和中性点零序电压通过矢量合成计算得到纵向零序电压；
保护计算模块，用于：基于纵向零序电压，根据匝间保护动作方程进行保护计算；
保护输出模块，用于：根据保护计算的结果，控制保护动作执行机构执行保护动作。
本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
以上结合附图对本发明的实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，这些均属于本发明的保护之内。

Claims (8)

1.一种基于纵向零序电压合成算法的匝间保护方法，其特征在于，包括：
获取机端零序电压和中性点零序电压；
由机端零序电压和中性点零序电压通过矢量合成计算得到纵向零序电压；
基于纵向零序电压，根据匝间保护动作方程进行保护计算；
根据保护计算的结果，控制保护动作执行机构执行保护动作；
其中，所述机端零序电压包括机端基波零序电压3U0T，所述中性点零序电压包括中性点基波零序电压3U0N，所述纵向零序电压包括基波纵向零序电压3U0Z；
其中，获取机端零序电压和中性点零序电压，包括：
(1)机端基波零序电压3U0T取自机端TV开口三角，中性点基波零序电压3U0N取自配电变压器或中性点单相TV或消弧线圈二次；
1a)机端TV二次断线判据：
Figure FDA0003497944670000011
U2T为机端负序电压，I2T为机端负序电流，UabT、UcaT为机端线电压，IaT、IbT、IcT为机端三相电流；U2set为TV断线负序电压定值，I2set为TV断线负序电流定值，Ulset为电压低定值，Ilset为相电流下限定值，Ihset为相电流上限定值；
1b)配电变压器或中性点单相TV或消弧线圈二次断线判据：
Figure FDA0003497944670000012
3U0set为TV断线零序电压定值；
或，(2)机端基波零序电压由机端三相电压UaT、UbT、UcT自产，即：
Figure FDA0003497944670000021
中性点基波零序电压3U0N取自配电变压器或中性点单相TV或消弧线圈二次；机端TV二次断线判据和配电变压器或中性点单相TV或消弧线圈二次断线判据同(1)；
或，(3)机端基波零序电压3U0T取自机端TV开口三角，中性点基波零序电压由中性点三相电压UaN、UbN、UcN自产，即：
Figure FDA0003497944670000022
3a)机端TV二次断线判据：
Figure FDA0003497944670000023
ΔUab、ΔUbc、ΔUca为机端三相电压与中性点三相电压电压差，ΔU为电压差定值，U1T为机端正序电压，U1N为中性点正序电压，Max为取最大值；
3b)中性点TV二次断线判据：
Figure FDA0003497944670000024
或，(4)机端基波零序电压由机端三相电压UaT、UbT、UcT自产，即：
Figure FDA0003497944670000025
中性点基波零序电压由中性点三相电压UaN、UbN、UcN自产，即：
Figure FDA0003497944670000026
机端TV二次断线判据和中性点TV二次断线判据同(3)；
其中，由机端零序电压和中性点零序电压通过矢量合成计算得到纵向零序电压，包括：
Figure FDA0003497944670000027
K为折算系数；
(1)当机端零序电压取自电压互感器或三相电压自产或开口三角，中性点零序电压取自配电变压器；
Figure FDA0003497944670000028
(2)当机端零序电压取自电压互感器或三相电压自产或开口三角，中性点零序电压取自中性点电压互感器或三相电压自产或中性点单相互感器或消弧线圈；
Figure FDA0003497944670000031
Rl为接地变压器二次侧负载电阻，Rk为接地变压器的短路电阻，j为虚数单位，Xk＝ωLk为接地变压器的工频短路电抗，nk为接地变压器的变比，nt为机端电压互感器的变比，nn为中性点电压互感器或中性点单相互感器或消弧线圈的变比。
2.根据权利要求1所述的基于纵向零序电压合成算法的匝间保护方法，其特征在于，匝间保护动作方程为：
3U0Z＞3U0h
其中，3U0h为次灵敏段基波零序电压定值。
3.一种基于纵向零序电压合成算法的匝间保护方法，其特征在于，包括：
获取机端零序电压和中性点零序电压；
由机端零序电压和中性点零序电压通过矢量合成计算得到纵向零序电压；
基于纵向零序电压，根据匝间保护动作方程进行保护计算；
根据保护计算的结果，控制保护动作执行机构执行保护动作；
其中，所述机端零序电压包括机端基波零序电压3U0T和机端三次谐波零序电压3U0T3ω，所述中性点零序电压包括中性点基波零序电压3U0N和中性点三次谐波零序电压3U0N3ω，所述纵向零序电压包括基波纵向零序电压3U0Z和三次谐波纵向零序电压3U0Z3ω；
其中，获取机端零序电压和中性点零序电压，包括：
(1)机端基波零序电压3U0T和机端三次谐波零序电压3U0T3ω取自机端TV开口三角，中性点基波零序电压3U0N和中性点三次谐波零序电压3U0N3ω取自配电变压器或中性点单相TV或消弧线圈二次；
1a)机端TV二次断线判据：
Figure FDA0003497944670000041
或
Figure FDA0003497944670000042
U2T为机端负序电压，I2T为机端负序电流，UabT、UcaT为机端线电压，IaT、IbT、IcT为机端三相电流；U2set为TV断线负序电压定值，I2set为TV断线负序电流定值，Ulset为电压低定值，Ilset为相电流下限定值，Ihset为相电流上限定值；
1b)配电变压器或中性点单相TV或消弧线圈二次断线判据：
Figure FDA0003497944670000043
3U0set为TV断线零序电压定值；
或，(2)机端基波零序电压由机端三相电压UaT、UbT、UcT自产，即：
Figure FDA0003497944670000044
机端三次谐波零序电压由机端三相三次谐波电压UaT3ω、UbT3ω、UcT3ω自产，即：
Figure FDA0003497944670000045
中性点基波零序电压3U0N和中性点三次谐波零序电压3U0N3ω取自配电变压器或中性点单相TV或消弧线圈二次；机端TV二次断线判据和配电变压器或中性点单相TV或消弧线圈二次断线判据同(1)；
或，(3)机端基波零序电压3U0T和机端三次谐波零序电压3U0T3ω取自机端TV开口三角，中性点基波零序电压由中性点三相电压UaN、UbN、UcN自产，即：
Figure FDA0003497944670000046
中性点三次谐波零序电压由中性点三相三次谐波电压UaN3ω、UbN3ω、UcN3ω自产，即：
Figure FDA0003497944670000047
3a)机端TV二次断线判据：
Figure FDA0003497944670000051
ΔUab、ΔUbc、ΔUca为机端三相电压与中性点三相电压电压差，ΔU为电压差定值，U1T为机端正序电压，U1N为中性点正序电压，Max为取最大值；
3b)中性点TV二次断线判据：
Figure FDA0003497944670000052
或，(4)机端基波零序电压由机端三相电压UaT、UbT、UcT自产，即：
Figure FDA0003497944670000053
机端三次谐波零序电压由机端三相三次谐波电压UaT3ω、UbT3ω、UcT3ω自产，即：
Figure FDA0003497944670000054
中性点基波零序电压由中性点三相电压UaN、UbN、UcN自产，即：
Figure FDA0003497944670000055
中性点三次谐波零序电压由中性点三相三次谐波电压UaN3ω、UbN3ω、UcN3ω自产，即：
Figure FDA0003497944670000056
机端TV二次断线判据和中性点TV二次断线判据同(3)；
其中，由机端零序电压和中性点零序电压通过矢量合成计算得到纵向零序电压，包括：
Figure FDA0003497944670000057
K为折算系数；
Figure FDA0003497944670000058
K3ω为折算系数；
(1)当机端零序电压取自电压互感器或三相电压自产或开口三角，中性点零序电压取自配电变压器；
Figure FDA0003497944670000059
Figure FDA00034979446700000510
(2)当机端零序电压取自电压互感器或三相电压自产或开口三角，中性点零序电压取自中性点电压互感器或三相电压自产或中性点单相互感器或消弧线圈；
Figure FDA0003497944670000061
Figure FDA0003497944670000062
Rl为接地变压器二次侧负载电阻，Rk为接地变压器的短路电阻，j为虚数单位，Xk＝ωLk为接地变压器的工频短路电抗，Xk3ω＝3ωLk为接地变压器的三次谐波短路电抗，ω为角频率，Lk为接地变压器的漏电感，nk为接地变压器的变比，nt为机端电压互感器的变比，nn为中性点电压互感器或中性点单相互感器或消弧线圈的变比。
4.根据权利要求3所述的基于纵向零序电压合成算法的匝间保护方法，其特征在于，匝间保护动作方程为：
Figure FDA0003497944670000063
其中，3U0l为灵敏段基波零序电压定值，3U0Z3ωset为灵敏段三次谐波零序电压定值，KZ为灵敏段三次谐波增量制动系数。
5.一种基于纵向零序电压合成算法的匝间保护装置，其特征在于，包括：
获取模块，用于：获取机端零序电压和中性点零序电压；
纵向零序电压合成计算模块，用于：由机端零序电压和中性点零序电压通过矢量合成计算得到纵向零序电压；
保护计算模块，用于：基于纵向零序电压，根据匝间保护动作方程进行保护计算；
保护输出模块，用于：根据保护计算的结果，控制保护动作执行机构执行保护动作；
其中，所述机端零序电压包括机端基波零序电压3U0T，所述中性点零序电压包括中性点基波零序电压3U0N，所述纵向零序电压包括基波纵向零序电压3U0Z；
其中，获取机端零序电压和中性点零序电压，包括：
(1)机端基波零序电压3U0T取自机端TV开口三角，中性点基波零序电压3U0N取自配电变压器或中性点单相TV或消弧线圈二次；
1a)机端TV二次断线判据：
Figure FDA0003497944670000071
U2T为机端负序电压，I2T为机端负序电流，UabT、UcaT为机端线电压，IaT、IbT、IcT为机端三相电流；U2set为TV断线负序电压定值，I2set为TV断线负序电流定值，Ulset为电压低定值，Ilset为相电流下限定值，Ihset为相电流上限定值；
1b)配电变压器或中性点单相TV或消弧线圈二次断线判据：
Figure FDA0003497944670000072
3U0set为TV断线零序电压定值；
或，(2)机端基波零序电压由机端三相电压UaT、UbT、UcT自产，即：
Figure FDA0003497944670000073
中性点基波零序电压3U0N取自配电变压器或中性点单相TV或消弧线圈二次；机端TV二次断线判据和配电变压器或中性点单相TV或消弧线圈二次断线判据同(1)；
或，(3)机端基波零序电压3U0T取自机端TV开口三角，中性点基波零序电压由中性点三相电压UaN、UbN、UcN自产，即：
Figure FDA0003497944670000074
3a)机端TV二次断线判据：
Figure FDA0003497944670000075
ΔUab、ΔUbc、ΔUca为机端三相电压与中性点三相电压电压差，ΔU为电压差定值，U1T为机端正序电压，U1N为中性点正序电压，Max为取最大值；
3b)中性点TV二次断线判据：
Figure FDA0003497944670000081
或，(4)机端基波零序电压由机端三相电压UaT、UbT、UcT自产，即：
Figure FDA0003497944670000082
中性点基波零序电压由中性点三相电压UaN、UbN、UcN自产，即：
Figure FDA0003497944670000083
机端TV二次断线判据和中性点TV二次断线判据同(3)；
其中，由机端零序电压和中性点零序电压通过矢量合成计算得到纵向零序电压，包括：
Figure FDA0003497944670000084
K为折算系数；
(1)当机端零序电压取自电压互感器或三相电压自产或开口三角，中性点零序电压取自配电变压器；
Figure FDA0003497944670000085
(2)当机端零序电压取自电压互感器或三相电压自产或开口三角，中性点零序电压取自中性点电压互感器或三相电压自产或中性点单相互感器或消弧线圈；
Figure FDA0003497944670000086
Rl为接地变压器二次侧负载电阻，Rk为接地变压器的短路电阻，j为虚数单位，Xk＝ωLk为接地变压器的工频短路电抗，nk为接地变压器的变比，nt为机端电压互感器的变比，nn为中性点电压互感器或中性点单相互感器或消弧线圈的变比。
6.根据权利要求5所述的基于纵向零序电压合成算法的匝间保护装置，其特征在于，匝间保护动作方程为：
3U0Z＞3U0h
其中，3U0h为次灵敏段基波零序电压定值。
7.一种基于纵向零序电压合成算法的匝间保护装置，其特征在于，包括：
获取模块，用于：获取机端零序电压和中性点零序电压；
纵向零序电压合成计算模块，用于：由机端零序电压和中性点零序电压通过矢量合成计算得到纵向零序电压；
保护计算模块，用于：基于纵向零序电压，根据匝间保护动作方程进行保护计算；
保护输出模块，用于：根据保护计算的结果，控制保护动作执行机构执行保护动作；
其中，所述机端零序电压包括机端基波零序电压3U0T和机端三次谐波零序电压3U0T3ω，所述中性点零序电压包括中性点基波零序电压3U0N和中性点三次谐波零序电压3U0N3ω，所述纵向零序电压包括基波纵向零序电压3U0Z和三次谐波纵向零序电压3U0Z3ω；
其中，获取机端零序电压和中性点零序电压，包括：
(1)机端基波零序电压3U0T和机端三次谐波零序电压3U0T3ω取自机端TV开口三角，中性点基波零序电压3U0N和中性点三次谐波零序电压3U0N3ω取自配电变压器或中性点单相TV或消弧线圈二次；
1a)机端TV二次断线判据：
Figure FDA0003497944670000091
或
Figure FDA0003497944670000092
U2T为机端负序电压，I2T为机端负序电流，UabT、UcaT为机端线电压，IaT、IbT、IcT为机端三相电流；U2set为TV断线负序电压定值，I2set为TV断线负序电流定值，Ulset为电压低定值，Ilset为相电流下限定值，Ihset为相电流上限定值；
1b)配电变压器或中性点单相TV或消弧线圈二次断线判据：
Figure FDA0003497944670000101
3U0set为TV断线零序电压定值；
或，(2)机端基波零序电压由机端三相电压UaT、UbT、UcT自产，即：
Figure FDA0003497944670000102
机端三次谐波零序电压由机端三相三次谐波电压UaT3ω、UbT3ω、UcT3ω自产，即：
Figure FDA0003497944670000103
中性点基波零序电压3U0N和中性点三次谐波零序电压3U0N3ω取自配电变压器或中性点单相TV或消弧线圈二次；机端TV二次断线判据和配电变压器或中性点单相TV或消弧线圈二次断线判据同(1)；
或，(3)机端基波零序电压3U0T和机端三次谐波零序电压3U0T3ω取自机端TV开口三角，中性点基波零序电压由中性点三相电压UaN、UbN、UcN自产，即：
Figure FDA0003497944670000104
中性点三次谐波零序电压由中性点三相三次谐波电压UaN3ω、UbN3ω、UcN3ω自产，即：
Figure FDA0003497944670000105
3a)机端TV二次断线判据：
Figure FDA0003497944670000106
ΔUab、ΔUbc、ΔUca为机端三相电压与中性点三相电压电压差，ΔU为电压差定值，U1T为机端正序电压，U1N为中性点正序电压，Max为取最大值；
3b)中性点TV二次断线判据：
Figure FDA0003497944670000107
或，(4)机端基波零序电压由机端三相电压UaT、UbT、UcT自产，即：
Figure FDA0003497944670000111
机端三次谐波零序电压由机端三相三次谐波电压UaT3ω、UbT3ω、UcT3ω自产，即：
Figure FDA0003497944670000112
中性点基波零序电压由中性点三相电压UaN、UbN、UcN自产，即：
Figure FDA0003497944670000113
中性点三次谐波零序电压由中性点三相三次谐波电压UaN3ω、UbN3ω、UcN3ω自产，即：
Figure FDA0003497944670000114
机端TV二次断线判据和中性点TV二次断线判据同(3)；
其中，由机端零序电压和中性点零序电压通过矢量合成计算得到纵向零序电压，包括：
Figure FDA0003497944670000115
K为折算系数；
Figure FDA0003497944670000116
K3ω为折算系数；
(1)当机端零序电压取自电压互感器或三相电压自产或开口三角，中性点零序电压取自配电变压器；
Figure FDA0003497944670000117
Figure FDA0003497944670000118
(2)当机端零序电压取自电压互感器或三相电压自产或开口三角，中性点零序电压取自中性点电压互感器或三相电压自产或中性点单相互感器或消弧线圈；
Figure FDA0003497944670000119
Figure FDA00034979446700001110
Rl为接地变压器二次侧负载电阻，Rk为接地变压器的短路电阻，j为虚数单位，Xk＝ωLk为接地变压器的工频短路电抗，Xk3ω＝3ωLk为接地变压器的三次谐波短路电抗，ω为角频率，Lk为接地变压器的漏电感，nk为接地变压器的变比，nt为机端电压互感器的变比，nn为中性点电压互感器或中性点单相互感器或消弧线圈的变比。
8.根据权利要求7所述的基于纵向零序电压合成算法的匝间保护装置，其特征在于，匝间保护动作方程为：
Figure FDA0003497944670000121
其中，3U0l为灵敏段基波零序电压定值，3U0Z3ωset为灵敏段三次谐波零序电压定值，KZ为灵敏段三次谐波增量制动系数。
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