CN112952756B - 一种定值自适应调整的调相机失磁保护方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种定值自适应调整的调相机失磁保护方法，该调相机失磁保护逻辑为前系统工况判定、启动判据、定子低电势判据、转子低励磁判据，系统电压正常调节过程中，启动判据可靠不动作，失磁保护可靠不误动；系统高电压情况下调相机发生失磁故障时，启动判据、定子低电势判据以及转子低励磁判据动作，失磁保护可靠动作；系统低电压情况下调相机发生失磁故障时，启动判据、定子低电势判据以及转子低励磁判据动作，失磁保护可靠动作；在系统电压正常调节过程中，失磁保护可靠不误动，在系统高电压或低电压情况下调相机发生失磁故障时，失磁保护可靠动作，灵敏度高。
Description
技术领域
本发明属于电气技术(技术领域)电力系统及其自动化(技术领域二级)继电保护(技术领域三级)，本发明涉及一种定值自适应调整的调相机失磁保护方法。
背景技术
近年来，随着直流输电、新能源、大电网、特高压等技术的发展以及电力电子设备大量应用，电网运行特性变化很大，系统所需无功日渐增多，需解决电网的无功与电压问题，加强无功功率补偿及调节能力。同步调相机是专用无功功率源，能够全面提升系统动态无功储备，可解决受端电网动态无功不足、弱送端电网短路容量支撑不足等各种类型的电压稳定问题，加强系统的电压支撑和运行灵活性。同步调相机与SVC、STATCOM等基于电力电子技术的动态无功补偿装置相比，既为系统提供短路容量，又具有更好的无功出力特性，在降低直流送端暂态过电压、抑制直流受端换相失败、利用强励提高系统稳定性等方面具备独特优势。
目前同步调相机失磁保护配置两段式保护，保护I段为进相无功功率与系统低电压构成与逻辑，进相无功功率低于I段定值且系统电压低于电压定值，则保护出口动作，隔离同步调相机；保护I I段为进相无功功率与励磁低电压构成与逻辑，进相无功功率低于II段定值且励磁电压低于定值，则保护出口动作，隔离同步调相机。但当系统高电压情况下调相机正常调节时，现有失磁保护可能误动，切除同步调相机。为了避免正常调节时误切调相机，必须配置定值自适应调整的调相机失磁保护，以兼顾保护可靠性和灵敏性。
发明内容
针对以上问题，发明公开了一种定值自适应调整的调相机失磁保护方法，该保护方法能够可靠解决现有调相机失磁保护在系统电压波动时误动的问题，兼顾保护可靠性和灵敏性。
(1)前系统工况判定
其中，Qst-Δt为调相机在Δt时间间隔之前的无功功率，S为调相机额定容量，k％为比例系数，k％<1。
(2)启动判据
式中，为调相机机端电流，/>为Δt时间间隔之前的机端电流，Ie为机端额定电流。n1为电流启动系数，0<n1<1。/>为调相机机端电压，Ur为励磁电压，Ur-Δt'为Δt'时间间隔之前的励磁电压，n2为励磁电压启动系数，0<n2<1。
(3)定子低电势判据
式中，E为定子内电势的幅值，以机端流向系统为正方向，Xd为调相机直轴同步电抗。x％为定子低电势系数，0<x％<1，当前系统工况判定为状态1、状态2、状态3时，x％分别设置为x1％、x2％、x3％，x1>x2>x3。Ue为机端额定电压。
(4)转子低励磁判据
Ur＜x％Ur0
式中，Ur0为调相机空载励磁电压。
一种定值自适应调整的调相机失磁保护逻辑如附图1所示，启动判据、定子低电势判据、转子低励磁判据经“与门”逻辑后，经延时t出口。其中定子低电势判据、转子低励磁判据的定值x％依据系统前状态的判定自动切换至x1％、x2％或x3％。
技术效果
系统电压正常调节过程中，启动判据可靠不动作，失磁保护可靠不误动。
系统高电压情况下调相机发生失磁故障时，启动判据、定子低电势判据以及转子低励磁判据动作，失磁保护可靠动作。
系统低电压情况下调相机发生失磁故障时，启动判据、定子低电势判据以及转子低励磁判据动作，失磁保护可靠动作。
综上，在系统电压正常调节过程中，失磁保护可靠不误动，在系统高电压或低电压情况下调相机发生失磁故障时，失磁保护可靠动作，灵敏度高。
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为定值自适应调整的调相机失磁保护逻辑示意图。
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。
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
近年来，随着直流输电、新能源、大电网、特高压等技术的发展以及电力电子设备大量应用，电网运行特性变化很大，系统所需无功日渐增多，需解决电网的无功与电压问题，加强无功功率补偿及调节能力。同步调相机是专用无功功率源，能够全面提升系统动态无功储备，可解决受端电网动态无功不足、弱送端电网短路容量支撑不足等各种类型的电压稳定问题，加强系统的电压支撑和运行灵活性。同步调相机与SVC、STATCOM等基于电力电子技术的动态无功补偿装置相比，既为系统提供短路容量，又具有更好的无功出力特性，在降低直流送端暂态过电压、抑制直流受端换相失败、利用强励提高系统稳定性等方面具备独特优势。
目前同步调相机失磁保护配置两段式保护，保护I段为进相无功功率与系统低电压构成与逻辑，进相无功功率低于I段定值且系统电压低于电压定值，则保护出口动作，隔离同步调相机；保护I I段为进相无功功率与励磁低电压构成与逻辑，进相无功功率低于II段定值且励磁电压低于定值，则保护出口动作，隔离同步调相机。但当系统高电压情况下调相机正常调节时，现有失磁保护可能误动，切除同步调相机。为了避免正常调节时误切调相机，必须配置定值自适应调整的调相机失磁保护，以兼顾保护可靠性和灵敏性。
针对以上问题，发明公开了一种定值自适应调整的调相机失磁保护方法，该保护方法能够可靠解决现有调相机失磁保护在系统电压波动时误动的问题，兼顾保护可靠性和灵敏性。
(1)前系统工况判定
其中，Qst-Δt为调相机在Δt时间间隔之前的无功功率，S为调相机额定容量，k％为比例系数，k％<1。
(3)启动判据
式中，为调相机机端电流，/>为Δt时间间隔之前的机端电流，Ie为机端额定电流。n1为电流启动系数，0<n1<1。/>为调相机机端电压，Ur为励磁电压，Ur-Δt'为Δt'时间间隔之前的励磁电压，n2为励磁电压启动系数，0<n2<1。
(3)定子低电势判据
式中，E为定子内电势的幅值，以机端流向系统为正方向，Xd为调相机直轴同步电抗。x％为定子低电势系数，0<x％<1，当前系统工况判定为状态1、状态2、状态3时，x％分别设置为x1％、x2％、x3％，x1>x2>x3。Ue为机端额定电压。
(4)转子低励磁判据
Ur＜x％Ur0
式中，Ur0为调相机空载励磁电压。
一种定值自适应调整的调相机失磁保护逻辑如附图1所示，启动判据、定子低电势判据、转子低励磁判据经“与门”逻辑后，经延时t出口。其中定子低电势判据、转子低励磁判据的定值x％依据系统前状态的判定自动切换至x1％、x2％或x3％。
一种定值自适应调整的调相机失磁保护逻辑，具体步骤如下：
第一步，计算调相机机端电压相量调相机机端电流相量/> 获取调相机直轴同步电抗Xd，计算调相机定子内电势/>计算Δt时间间隔之前的无功功率Qst-Δt；
第二步，获取调相机额定容量S，机端额定电压Ue，机端额定电流Ie，调相机空载励磁电压Ur0以及调相机励磁电压Ur、Ur-Δt'；
第三步，比较与n1×Ie的大小，若/>则进入步骤四；否则保护返回；
第四步，计算的大小，若/>则进入步骤五；否则保护返回；
第五步，比较Ur-Δt'-Ur与n2×Ur-Δt'的大小，若Ur-Δt'-Ur＞n2×Ur-Δt'，则进入步骤六；否则保护返回；
第六步，若Qst-Δt＞k％S，则x％＝x1％；若-k％S≤Qst-Δt≤k％S，则x％＝x2％；若Qst-Δt＜-k％S，则x％＝x3％，进入步骤七；
第七步，比较E与x％Ue的大小，若E＜x％Ue，则进入步骤八，否则保护返回；
第八步，比较Ur与x％Ur0的大小，若Ur＜x％Ur0，则保护动作；否则保护返回。
技术效果
系统电压正常调节过程中，启动判据可靠不动作，失磁保护可靠不误动。
系统高电压情况下调相机发生失磁故障时，启动判据、定子低电势判据以及转子低励磁判据动作，失磁保护可靠动作。
系统低电压情况下调相机发生失磁故障时，启动判据、定子低电势判据以及转子低励磁判据动作，失磁保护可靠动作。
综上，在系统电压正常调节过程中，失磁保护可靠不误动，在系统高电压或低电压情况下调相机发生失磁故障时，失磁保护可靠动作，灵敏度高。
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 (4)
1.一种定值自适应调整的调相机失磁保护方法，其特征在于，所述方法包括：
第一步，计算调相机机端电压相量调相机机端电流相量/> 获取调相机直轴同步电抗Xd，计算调相机定子内电势/>计算Δt时间间隔之前的无功功率Qst-Δt；
第二步，获取调相机额定容量S，机端额定电压Ue，机端额定电流Ie，调相机空载励磁电压Ur0以及调相机励磁电压Ur、Ur-Δt'；
第三步，比较与n1×Ie的大小，若/>则进入步骤四；否则保护返回；
第四步，计算的大小，若/>则进入步骤五；否则保护返回；
第五步，比较Ur-Δt'-Ur与n2×Ur-Δt'的大小，若Ur-Δt'-Ur＞n2×Ur-Δt'，则进入步骤六；否则保护返回；
第六步，若Qst-Δt＞k％S，则x％＝x1％；若-k％S≤Qst-Δt≤k％S，则x％＝x2％；若Qst-Δt＜-k％S，则x％＝x3％，进入步骤七；
第七步，比较E与x％Ue的大小，若E＜x％Ue，则进入步骤八，否则保护返回；
第八步，比较Ur与x％Ur0的大小，若Ur＜x％Ur0，则保护动作；否则保护返回；
还包括，x％为定子低电势系数，0<x％<1，当前系统工况判定为状态1、状态2、状态3时，x％分别设置为x1％、x2％、x3％，x1>x2>x3；
还包括，该调相机失磁保护逻辑为前系统工况判定、启动判据、定子低电势判据、转子低励磁判据，其中，启动判据、定子低电势判据、转子低励磁判据经“与门”逻辑后，经延时t出口；其中定子低电势判据、转子低励磁判据的定值x％依据系统前状态的判定自动切换至x1％、x2％或x3％。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括，系统电压正常调节过程中，启动判据可靠不动作，失磁保护可靠不误动；系统高电压情况下调相机发生失磁故障时，启动判据、定子低电势判据以及转子低励磁判据动作，失磁保护可靠动作。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括，系统低电压情况下调相机发生失磁故障时，启动判据、定子低电势判据以及转子低励磁判据动作，失磁保护可靠动作。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括，电流启动系数为n1，且0<n1<1；励磁电压启动系数为n2，且0<n2<1。
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| CN108879712A (zh) * | 2018-06-27 | 2018-11-23 | 中国电力科学研究院有限公司 | 一种基于进相速率检测判据的调相机失磁保护方法和装置 |
| CN112290509A (zh) * | 2020-09-16 | 2021-01-29 | 中国电力科学研究院有限公司 | 一种防止电压波动造成误动的调相失磁保护方法及系统 |
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