CN112763937A - 一种双端直流注入切换型转子接地保护回路异常判别方法 - Google Patents

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朱宇聪
包明磊
李玉平
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Abstract

本发明公开了一种双端直流注入切换型转子接地保护回路异常判别方法，转子大轴通过二次电缆连接至直流电源E（50V）的负端，转子正端通过二次电缆与电阻R1、转子正漏电流采集单元A1串联后连接至直流电源E的正端，转子负端通过二次电缆与电阻R2、电阻R3、转子负漏电流采集单元A2串联后连接直流电源E的正端，电阻R3两端上并接有可控开关S，可控开关S以设定的固定频率f1（0.5Hz）进行开合状态切换；电压采集单元V并联在转子正负端之间。本发明提高转子接地保护的可靠性，在保护回路异常状态下提供告警提示，同时区分了转子接地保护回路的断线与接地情况，提升了保护的选择性。

Description

一种双端直流注入切换型转子接地保护回路异常判别方法
技术领域
本发明涉及一种双端直流注入切换型转子接地保护回路异常判别方法，属于继电保护技术领域。
背景技术
目前，转子接地保护为发电机转子绕组的主保护，是发电机继电保护中的重要组成部分。
大型机组的转子接地保护并未完全实现双重化，通常的做法是先投入一套注入式转子接地保护，另一套转子接地保护处于退出状态，需要时进行切换。如果优先投入的注入式转子接地保护的检测回路发生异常，却无法给出告警信号，机组将丢失转子接地保护，因此本领域技术人员急需要解决注入式转子接地保护检测回路异常的问题。
发明内容
目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种双端直流注入切换型转子接地保护回路异常判别方法，提高双端直流注入切换型转子接地保护的可靠性，在保护回路异常状态下提供告警提示，可检测发电机组励磁状态下转子保护回路的电缆断线或电缆接地两种异常状况。
技术方案：为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：
一种双端直流注入切换型转子接地保护回路异常判别方法,根据如下判据，判断与转子接地保护回路相连的电缆、转子接地保护回路、转子接地保护回路的接地是否异常，包括如下步骤：
转子接地保护屏柜外部电缆断线判据设置为
Figure BDA0002815624770000011
式中U1为机端正序电压，Un为机端额定电压，Uth1为转子无压门槛定值，Ith为转子漏电流无流门槛定值，Ufa为转子电压的第一测量参考值，Ipa为转子正漏电流的第一测量参考值、Ina为转子负漏电流的第一测量参考值，如果上式满足判据延时，认为屏柜外部电缆断线；
转子接地保护屏柜内部回路断线判据设置为
Figure BDA0002815624770000021
式中Uth2为励磁门槛定值。如果上式满足判据延时，认为屏柜内部保护回路断线；
转子接地保护回路接地判据设置为
Figure BDA0002815624770000022
式中R为R1或R2或R3的电阻值，且R1＝R2＝R3，ΔK为电缆接地不平衡系数，Ufa'为转子电压的第二测量参考值、Ipa'为转子正漏电流的第二测量参考值、Ina'为转子负漏电流的第二测量参考值，如果上式满足判据延时，认为转子接地保护回路接地异常。
作为优选方案，所述转子接地保护回路，电阻R1、转子正漏电流采集单元A1、转子负漏电流采集单元A2、电阻R3、电阻R2依次连接成串联回路，电阻R3两端上并接有可控开关S，直流电源E(50V)的正端与转子正漏电流采集单元A1和转子负漏电流采集单元A2之间的公共点处相连接，可控开关S以设定的固定频率f1(0.5Hz)进行开合状态切换；电压采集单元V并联在串联回路之间。
作为优先方案，根据Ufa(t)、Ipa(t)、Ina(t)的计算公式，得到可控开关S闭合前20ms的转子电压、转子正漏电流、转子负漏电流的第一测量参考值，定义为Ufa、Ipa、Ina，开关S打开前20ms的转子正漏电流、转子负漏电流的第二测量参考值，定义为Ufa'、Ipa'、Ina'；
Ufa(t)、Ipa(t)、Ina(t)的计算公式如下：
Figure BDA0002815624770000023
式中，N为平均化所需采样点数，点号n-N表示从当前时刻采样点n、向前推Nfs时长所对应时刻的采样点号，fs为采样率，Uf0、Ip0、In0为零飘校正值；设定电流采集单元A1、电流采集单元A2、电压采集单元V、发电机测量装置以fs采样率对转子电压、转子正漏电流、转子负漏电流、发电机端三相电压进行采样，得到当前时刻t的实时采样值，分别为Uf(n)、Ip(n)、In(n)、UA(n)、UB(n)、UC(n)。
作为优选方案，机端正序电压U1的计算公式如下：
Figure BDA0002815624770000031
其中，
Figure BDA0002815624770000032
k表示相序A或B或C，M代表每周波采样点数。
作为优选方案，所述延时采用10s。
作为优选方案，所述Uth1采用10V，Ith采用0.1mA，Uth2采用40V，ΔK采用0.06。
作为优选方案，所述R1＝R2＝R3＝40kΩ。
作为优选方案，所述N采用48，fs采用1200Hz。
作为优选方案，所述M采用24。
作为优选方案，所述固定频率f1采用0.5Hz。
作为优选方案，所述直流电源E采用50V。
有益效果：本发明提供的一种双端直流注入切换型转子接地保护回路异常判别方法，通过改进转子接地保护回路与转子接地保护回路异常检测算法，提高转子接地保护的可靠性，在保护回路异常状态下提供告警提示，同时区分了转子接地保护回路的断线与接地情况，提升了保护的选择性。
附图说明
图1为转子接地保护电路示意图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作更进一步的说明。
一种双端直流注入切换型转子接地保护回路异常判别方法,包括如下步骤：
转子接地保护屏柜外部电缆断线判据设置为
Figure BDA0002815624770000033
式中U1为机端正序电压，Un为机端额定电压，Uth1为转子无压门槛定值，Ith为转子漏电流无流门槛定值，Ufa转子电压的第一测量参考值，Ipa转子正漏电流的第一测量参考值、Ina转子负漏电流的第一测量参考值；如果上式满足判据延时，认为屏柜外部电缆断线。
转子接地保护屏柜内部回路断线判据设置为
Figure BDA0002815624770000041
式中Uth2为励磁门槛定值，Ufa转子电压的第一测量参考值，Ipa转子正漏电流的第一测量参考值、Ina转子负漏电流的第一测量参考值。如果上式满足判据延时，认为屏柜内部保护回路断线；
转子接地保护回路接地判据设置为
Figure BDA0002815624770000042
式中，R为R1或R2或R3或R4的电阻值，且R1＝R2＝R3＝R4，ΔK为电缆接地不平衡系数，典型值设为0.06，如果上式满足判据延时，认为转子接地保护回路接地异常。
实施例1
如图1所示，一种双端直流注入切换型转子接地保护回路在使用时，转子大轴通过二次电缆连接至直流电源E(50V)的负端，转子正端通过二次电缆与电阻R1、转子正漏电流采集单元A1串联后连接至直流电源E的正端，转子负端通过二次电缆与电阻R2、电阻R3、转子负漏电流采集单元A2串联后连接直流电源E的正端，电阻R3两端上并接有可控开关S，可控开关S以设定的固定频率f1(0.5Hz)进行开合状态切换；电压采集单元V并联在转子正负端之间。
电阻R1、电阻R2、电阻R3、可控开关S、直流电源E、电流采集单元A1、电流采集单元A2、电压采集单元V放置于保护柜中，电阻R1＝R2＝R3＝40kΩ；
转子两端电压通过电压采集单元V采集，同时发电机测量装置采集发电机端电压，电压采集单元V、电流采集单元A1、电流采集单元A2的输出信号需要进行模拟低通滤波，截止频率小于5Hz；
一种双端直流注入切换型转子接地保护回路异常判别方法，包括如下步骤：
设定采集单元以fs＝1200Hz的采样率对转子电压、转子正漏电流、转子负漏电流、发电机端三相电压进行采样，得到当前时刻t的实时采样值，分别为Uf(n)、Ip(n)、In(n)、UA(n)、UB(n)、UC(n)，则当前转子电压、转子正漏电流、转子负漏电流的测量参考值Ufa(t)、Ipa(t)、Ina(t)计算公式为
Figure BDA0002815624770000051
式中，N为平均化所需采样点数，取48，点号n-N表示从当前时刻采样点n向前推Nfs(40ms)时长所对应时刻的采样点号，Uf0、Ip0、In0为零飘校正值；
根据Ufa(t)、Ipa(t)、Ina(t)的计算公式，得到可控开关S闭合前20ms的转子电压、转子正漏电流、转子负漏电流的测量参考值，定义为Ufa、Ipa、Ina，开关S打开前20ms的转子正漏电流、转子负漏电流的测量参考值，定义为Ufa'、Ipa'、Ina'；
根据发电机端三相电压采样序列计算发电机端三相电压相量
Figure BDA0002815624770000052
k表示相序，M取24；M为每周波采样点数。
根据机端三相电压相量计算机端正序电压计算值
Figure BDA0002815624770000053
当前时刻t的发电机端正序电压计算值记为U1；
结合转子电压的第一测量参考值Ufa与机端正序电压计算值U1判断机组是否加励磁，结合转子正漏电流、转子负漏电流第一测量参考值Ipa、Ina判断转子接地保护回路是否有流，根据机组是否已加励磁与转子接地保护回路是否有流，设置转子接地保护回路断线判据。
转子接地保护屏柜外部电缆断线判据设置为
Figure BDA0002815624770000054
式中U1为机端正序电压，Un为机端额定电压，如果上式满足延时10s，认为屏柜外部电缆断线。
转子接地保护屏柜内部回路断线判据设置为
Figure BDA0002815624770000061
如果上式满足判据延时，认为屏柜内部保护回路断线；
根据转子电压第二测量参考值Ufa'、转子正漏电流与转子负漏电流第二测量参考值Ipa'、Ina'在电阻R1、R2、R3上形成的压降进行比对，设置转子接地保护回路接地判据。
转子接地保护回路接地判据
Figure BDA0002815624770000062
如果上式满足判据延时10s，认为转子接地保护回路接地异常。
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 (10)

1.一种双端直流注入切换型转子接地保护回路异常判别方法，其特征在于：根据如下判据，判断与转子接地保护回路相连的电缆、转子接地保护回路、转子接地保护回路的接地是否异常，包括如下步骤：
转子接地保护屏柜外部电缆断线判据设置为
Figure FDA0002815624760000011
式中U1为机端正序电压，Un为机端额定电压，Uth1为转子无压门槛定值，Ith为转子漏电流无流门槛定值，Ufa为转子电压的第一测量参考值，Ipa为转子正漏电流的第一测量参考值、Ina为转子负漏电流的第一测量参考值，如果上式满足判据延时，认为屏柜外部电缆断线；
转子接地保护屏柜内部回路断线判据设置为
Figure FDA0002815624760000012
式中Uth2为励磁门槛定值。如果上式满足判据延时，认为屏柜内部保护回路断线；
转子接地保护回路接地判据设置为
Figure FDA0002815624760000013
式中R为R1或R2或R3的电阻值，且R1＝R2＝R3，ΔK为电缆接地不平衡系数，Ufa'为转子电压的第二测量参考值、Ipa'为转子正漏电流的第二测量参考值、Ina'为转子负漏电流的第二测量参考值，如果上式满足判据延时，认为转子接地保护回路接地异常。
2.根据权利要求1所述的一种双端直流注入切换型转子接地保护回路异常判别方法，其特征在于：所述转子接地保护回路，包括电阻R1、转子正漏电流采集单元A1、转子负漏电流采集单元A2、电阻R3、电阻R2依次连接成串联回路，电阻R3两端上并接有可控开关S，直流电源E的正端与转子正漏电流采集单元A1和转子负漏电流采集单元A2之间的公共点处相连接，可控开关S以设定的固定频率f1进行开合状态切换；电压采集单元V并联在串联回路之间。
3.根据权利要求1所述的一种双端直流注入切换型转子接地保护回路异常判别方法，其特征在于：根据Ufa(t)、Ipa(t)、Ina(t)的计算公式，得到可控开关S闭合前20ms的转子电压、转子正漏电流、转子负漏电流的第一测量参考值，定义为Ufa、Ipa、Ina，开关S打开前20ms的转子正漏电流、转子负漏电流的第二测量参考值，定义为Ufa'、Ipa'、Ina'；
Ufa(t)、Ipa(t)、Ina(t)的计算公式如下：
Figure FDA0002815624760000021
式中，N为平均化所需采样点数，点号n-N表示从当前时刻采样点n、向前推N/fs时长所对应时刻的采样点号，fs为采样率，Uf0、Ip0、In0为零飘校正值；设定电流采集单元A1、电流采集单元A2、电压采集单元V、发电机测量装置以fs采样率对转子电压、转子正漏电流、转子负漏电流、发电机端三相电压进行采样，得到当前时刻t的实时采样值，分别为Uf(n)、Ip(n)、In(n)、UA(n)、UB(n)、UC(n)。
4.根据权利要求1所述的一种双端直流注入切换型转子接地保护回路异常判别方法，其特征在于：所述机端正序电压U1的计算公式如下：
Figure FDA0002815624760000022
其中，
Figure FDA0002815624760000023
k表示相序A或B或C，M代表每周波采样点数。
5.根据权利要求1所述的一种双端直流注入切换型转子接地保护回路异常判别方法，其特征在于：所述延时采用10s。
6.根据权利要求1所述的一种双端直流注入切换型转子接地保护回路异常判别方法，其特征在于：所述Uth1采用10V，Ith采用0.1mA，Uth2采用40V，ΔK采用0.06。
7.根据权利要求1所述的一种双端直流注入切换型转子接地保护回路异常判别方法，其特征在于：所述R1＝R2＝R3＝40kΩ。
8.根据权利要求3所述的一种双端直流注入切换型转子接地保护回路异常判别方法，其特征在于：所述N采用48，fs采用1200Hz。
9.根据权利要求4所述的一种双端直流注入切换型转子接地保护回路异常判别方法，其特征在于：所述M采用24。
10.根据权利要求1所述的一种双端直流注入切换型转子接地保护回路异常判别方法，其特征在于：所述固定频率f1采用0.5Hz，所述直流电源E采用50V。
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