SE0802613A1 - Ground fault detection system in a generator - Google Patents
Ground fault detection system in a generatorInfo
- Publication number
- SE0802613A1 SE0802613A1 SE0802613A SE0802613A SE0802613A1 SE 0802613 A1 SE0802613 A1 SE 0802613A1 SE 0802613 A SE0802613 A SE 0802613A SE 0802613 A SE0802613 A SE 0802613A SE 0802613 A1 SE0802613 A1 SE 0802613A1
- Authority
- SE
- Sweden
- Prior art keywords
- electrical
- fault detection
- earth fault
- detection system
- processing unit
- Prior art date
Links
- 238000001514 detection method Methods 0.000 title claims description 37
- 238000012545 processing Methods 0.000 claims description 43
- 238000012360 testing method Methods 0.000 claims description 37
- 238000002347 injection Methods 0.000 claims description 22
- 239000007924 injection Substances 0.000 claims description 22
- 238000004891 communication Methods 0.000 claims description 13
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 4
- 241000272814 Anser sp. Species 0.000 claims description 3
- 230000008569 process Effects 0.000 claims description 3
- 238000007619 statistical method Methods 0.000 claims description 3
- 238000004804 winding Methods 0.000 description 11
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 4
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 3
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 3
- 230000004044 response Effects 0.000 description 3
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 239000013598 vector Substances 0.000 description 2
- 230000009471 action Effects 0.000 description 1
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 1
- 230000001960 triggered effect Effects 0.000 description 1
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
- G01R27/00—Arrangements for measuring resistance, reactance, impedance, or electric characteristics derived therefrom
- G01R27/02—Measuring real or complex resistance, reactance, impedance, or other two-pole characteristics derived therefrom, e.g. time constant
- G01R27/14—Measuring resistance by measuring current or voltage obtained from a reference source
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
- G01R27/00—Arrangements for measuring resistance, reactance, impedance, or electric characteristics derived therefrom
- G01R27/02—Measuring real or complex resistance, reactance, impedance, or other two-pole characteristics derived therefrom, e.g. time constant
- G01R27/16—Measuring impedance of element or network through which a current is passing from another source, e.g. cable, power line
- G01R27/18—Measuring resistance to earth, i.e. line to ground
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
- G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
- G01R31/34—Testing dynamo-electric machines
- G01R31/343—Testing dynamo-electric machines in operation
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
- G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
- G01R31/34—Testing dynamo-electric machines
- G01R31/346—Testing of armature or field windings
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
- G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
- G01R31/50—Testing of electric apparatus, lines, cables or components for short-circuits, continuity, leakage current or incorrect line connections
- G01R31/52—Testing for short-circuits, leakage current or ground faults
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02H—EMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
- H02H3/00—Emergency protective circuit arrangements for automatic disconnection directly responsive to an undesired change from normal electric working condition with or without subsequent reconnection ; integrated protection
- H02H3/16—Emergency protective circuit arrangements for automatic disconnection directly responsive to an undesired change from normal electric working condition with or without subsequent reconnection ; integrated protection responsive to fault current to earth, frame or mass
- H02H3/17—Emergency protective circuit arrangements for automatic disconnection directly responsive to an undesired change from normal electric working condition with or without subsequent reconnection ; integrated protection responsive to fault current to earth, frame or mass by means of an auxiliary voltage injected into the installation to be protected
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02H—EMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
- H02H7/00—Emergency protective circuit arrangements specially adapted for specific types of electric machines or apparatus or for sectionalised protection of cable or line systems, and effecting automatic switching in the event of an undesired change from normal working conditions
- H02H7/06—Emergency protective circuit arrangements specially adapted for specific types of electric machines or apparatus or for sectionalised protection of cable or line systems, and effecting automatic switching in the event of an undesired change from normal working conditions for dynamo-electric generators; for synchronous capacitors
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02H—EMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
- H02H3/00—Emergency protective circuit arrangements for automatic disconnection directly responsive to an undesired change from normal electric working condition with or without subsequent reconnection ; integrated protection
- H02H3/02—Details
- H02H3/05—Details with means for increasing reliability, e.g. redundancy arrangements
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Testing Of Short-Circuits, Discontinuities, Leakage, Or Incorrect Line Connections (AREA)
- Control Of Eletrric Generators (AREA)
Description
35 2 I en PCT-ansökan med internationella publiceringsnumret WO2008/077955 beskrivs en anordning för att bestämma en elektrisk egenskap för en elektrisk anordning. Anordningen innefattar en signalinjiceringsenhet för att injicera en testsignal vid en icke-nominell frekvens i en elektrisk krets hos den elektriska anordningen, en signalomvandlings- enhet för att mäta elektriska storheter fràn den injicerade testsignalen, samt en behandlingsanordning för att motta de uppmätta elektriska storheterna för att bestämma den elek- triska egenskapen. En sådan elektrisk egenskap kan t ex användas för att detektera jordfel för en generator. Redun- dans för bestämning av elektriska egenskaper hos den elek- triska anordningen kan åstadkommas genom att tillämpa tvà arrangemang, ett första och ett andra arrangemang. En första signalinjiceringsenhet hos det första arrangemanget injicerar en första testsignal vid en första icke-nominell frekvens i den första elektriska kretsen hos anordningen, och en andra signalinjiceringsenhet injicerar en andra testsignal vid en andra icke-nominell frekvens i en andra elektrisk krets hos anordningen. En första och andra be- handlingsanordning beräknar de elektriska egenskaperna baserat pà de uppmätta elektriska storheterna som mottas fràn respektive en första och en andra signalomvandlings- enhet. En utsignal bestäms baserat på en första utsignal genererad av den första behandlingsenheten och en andra utsignal genereras av den andra behandlingsenheten. En sådan utsignal kan vara ett viktigt beslut, t ex en ut- lösningsutsignal som används för att initiera frànkopp- lingen av en generator frán sin kraftförsörjning. Ett sådant beslut kan emellertid vara ett felaktigt beslut pà grund av fel i nàgot av arrangemangen. Det första arrange- manget kan t ex själv ha ett jordfel eller ett kraftför- sörjningsfel, vilket páverkar den första utsignalen, och därmed den slutliga utsignalen. I många tillämpningar re- sulterar en felaktig utsignal i oönskade konsekvenser, t ex en onödig stängning av en kärnkraftanläggning eller, à andra sidan, allvarliga skador pà den elektriska anord- 10 15 20 25 30 35 3 ningen på grund av ett jordfel. Därför är det önskvärt med en tillförlitlig redundans. ÄNDAI/LÅL ocH REDoGöRELsE FÖR UPPFINNINGEN Ändamålet med föreliggande uppfinning är att tillhandahålla ett tillförlitligt redundant system för detektering av jordfel för en generator vid ett kraftsystem. Detta ändamål åstadkoms genom ett system för jordfelsdetektering såsom anges i patentkrav l. A PCT application with international publication number WO2008 / 077955 describes a device for determining an electrical property of an electrical device. The device comprises a signal injection unit for injecting a test signal at a non-nominal frequency into an electrical circuit of the electrical device, a signal conversion unit for measuring electrical quantities from the injected test signal, and a processing device for receiving the measured electrical quantities for determine the electrical property. Such an electrical property can be used, for example, to detect earth faults for a generator. Reduction for determination of electrical properties of the electrical device can be achieved by applying two arrangements, a first and a second arrangement. A first signal injection unit of the first arrangement injects a first test signal at a first non-nominal frequency into the first electrical circuit of the device, and a second signal injection unit injects a second test signal at a second non-nominal frequency into a second electrical circuit of the device. A first and second processing device calculates the electrical properties based on the measured electrical quantities received from a first and a second signal conversion unit, respectively. An output signal is determined based on a first output signal generated by the first processing unit and a second output signal is generated by the second processing unit. Such an output signal can be an important decision, for example a trip output signal which is used to initiate the disconnection of a generator from its power supply. However, such a decision may be an erroneous decision due to an error in any of the arrangements. The first arrangement may, for example, itself have a ground fault or a power supply fault, which affects the first output signal, and thus the final output signal. In many applications, an incorrect output signal results in undesirable consequences, such as an unnecessary shutdown of a nuclear power plant or, on the other hand, serious damage to the electrical device due to a ground fault. Therefore, reliable redundancy is desirable. PURPOSE AND DISCLOSURE OF THE INVENTION The object of the present invention is to provide a reliable redundant system for detecting earth faults for a generator in a power system. This object is achieved by a ground fault detection system as claimed in claim 1.
Ett sådant system för jordfelsdetektering innefattar; en första signalinjiceringsenhet anordnad att vid en första frekvens injicera en första testsignal i den elektriska anordningen, en första mätenhet anordnad att mäta elektriska stor- heter i den elektriska kretsen som härrör från den första testsignalen, en första behandlingsenhet anordnad att motta nämnda uppmätta elektriska storheter som härrör från den första testsignalen och beräkna en första elektrisk parameter baserad på de uppmätta elektriska stor- heterna för att avgöra om det finns ett jordfel, en andra signalinjiceringsenhet anordnad att vid en andra frekvens injicera en andra testsignal i den elektriska kretsen, en andra mätenhet anordnad att mäta elektriska stor- heter i den elektriska kretsen som härrör från den andra testsignalen, och en andra behandlingsenhet anordnad att motta nämnda uppmätta elektriska storheter som härrör från den andra testsignalen och beräkna en andra elektrisk parameter baserad på de uppmätta elektriska stor- heterna för att avgöra om det finns ett jordfel.Such a ground fault detection system includes; a first signal injection unit arranged to inject at a first frequency a first test signal into the electrical device, a first measuring unit arranged to measure electrical quantities in the electrical circuit originating from the first test signal, a first processing unit arranged to receive said measured electrical quantities which derived from the first test signal and calculate a first electrical parameter based on the measured electrical quantities to determine if there is a ground fault, a second signal injection unit arranged to inject a second test signal into the electrical circuit at a second frequency, a second measuring unit arranged measuring electrical quantities in the electrical circuit originating from the second test signal, and a second processing unit arranged to receive said measured electrical quantities originating from the second test signal and calculate a second electrical parameter based on the measured electrical quantities in order to determine if there is one earth fault.
Uppfinningen kännetecknas av att 10 l5 20 25 30 35 4 - den första behandlingsenheten vidare är anordnad att sända den första beräknade elektriska parametern till den andra behandlingsenheten, - den andra behandlingsenheten vidare är anordnad att, vid mottagande av den första beräknade elektriska parametern som sänds av den första behandlingsenheten, jämföra den första beräknade elektriska parametern och den andra elektriska parametern för att avgöra om det finns ett jordfel, varvid om avvikelsen överstiger ett valt kriterium ett larm kan uppstä, - den andra behandlingsenheten likaså är anordnad att sända den andra beräknade elektriska parametern till den första behandlingsenheten, och - den första behandlingsenheten vidare är anordnad att, vid mottagande av den andra beräknade elektriska para- metern som sänds av den andra behandlingsenheten, jäm- föra den första beräknade elektriska parametern och den andra elektriska parametern för att avgöra om det finns ett jordfel, varvid om avvikelsen överstiger ett valt kriterium ett larm kan uppstå.The invention is characterized in that - the first processing unit is further arranged to send the first calculated electrical parameter to the second processing unit, - the second processing unit is further arranged to, upon receipt of the first calculated electrical parameter transmitted by the first processing unit, comparing the first calculated electrical parameter and the second electrical parameter to determine if there is a ground fault, whereby if the deviation exceeds a selected criterion an alarm may occur, - the second processing unit is also arranged to transmit the second calculated electrical parameter to the first processing unit, and - the first processing unit is further arranged to, upon receipt of the second calculated electrical parameter transmitted by the second processing unit, compare the first calculated electrical parameter and the second electrical parameter to determine whether it there is a ground fault, in which case a deviation exceeds a selected criterion an alarm may occur.
I det följande kallas varje uppsättning av en signalinji- ceringsenhet, en mätenhet och en behandlingsenhet för en jordfelsdetekteringsanordning. Redundansen àstadkoms genom att använda sig av två jordfelsdetekteringsanordningar.Hereinafter, each set of a signal injection unit, a measuring unit and a processing unit is called an earth fault detection device. Redundancy is achieved by using two earth-fault detection devices.
Tack vare att uppfinningen möjliggör utbyte av de beräknade elektriska parametrarna mellan den första och den andra jordfelsdetekteringsanordningen, vilket sålunda möjliggör att dessa tvá separata jordfelsdetekteringsanordningar kan övervaka varandra, och att bestämningen av ett jordfel baseras pá både den första och den andra elektriska para- metern, àstadkoms en högre nivà av säkerhet och en synner- ligen tillförlitlig redundans hos systemet.Thanks to the fact that the invention enables the exchange of the calculated electrical parameters between the first and the second earth fault detection device, thus enabling these two separate earth fault detection devices to monitor each other, and that the determination of an earth fault is based on both the first and the second electrical parameters. a higher level of security and an extremely reliable redundancy of the system is achieved.
Vid mottagande av den andra beräknade elektriska parametern som sänds av den andra behandlingsenheten, jämför t ex den första behandlingsenheten den första och den andra elek- 10 15 20 25 30 35 5 triska parametern för att avgöra huruvida det finns ett jordfel, och om avvikelsen mellan den första och den andra elektriska parametern överstiger ett valt kriterium kan ett larm utlösas för att indikera att en av jordfelsdetekte- ringsanordningarna kan ha ett problem. Sålunda förbättrar uppfinningen tillförlitligheten hos redundanssystemet.Upon receiving the second calculated electrical parameter transmitted by the second processing unit, for example, the first processing unit compares the first and the second electrical parameter to determine whether there is a ground fault, and whether the deviation between the first and second electrical parameters exceed a selected criterion, an alarm may be triggered to indicate that one of the earth fault detection devices may have a problem. Thus, the invention improves the reliability of the redundancy system.
Enligt en utföringsform av uppfinningen är de uppmätta elektriska storheterna spänning och ström, och de första och andra beräknade elektriska parametrarna är impedanser.According to one embodiment of the invention, the measured electrical quantities are voltage and current, and the first and second calculated electrical parameters are impedances.
När testsignalerna injiceras i den elektriska kretsen upp- mäts spänning och ström och en impedans hos den elektriska kretsen beräknas baserat på den uppmätta spänningen och strömmen. De beräknade impedanserna används för att avgöra om det finns ett jordfel.When the test signals are injected into the electrical circuit, voltage and current are measured and an impedance of the electrical circuit is calculated based on the measured voltage and current. The calculated impedances are used to determine if there is a ground fault.
Enligt en utföringsform av uppfinningen är de injicerade första och andra frekvenserna olika icke-nominella frekven- ser. Fördelen med att välja en icke-nominell frekvens är att den klart kan åtskiljas från någon annan överton som finns i generatorn. Detta är särskilt användbart i det fall den första eller andra jordfelsdetekteringsanordningen t ex är en växelströmsanordning.According to one embodiment of the invention, the injected first and second frequencies are different non-nominal frequencies. The advantage of choosing a non-nominal frequency is that it can be clearly distinguished from any other harmonic present in the generator. This is particularly useful in the case where the first or second earth fault detection device is, for example, an AC device.
Att välja olika icke-nominella frekvenser för injicerade testsignaler garanterar redundans hos systemet. Det kan hända att en fritt vald frekvens vid vilken en testsignal injiceras i den elektriska kretsen hos generatorn störs av start av andra anordningar nära generatorn, t ex start av en pump belägen nära generatorn. Till följd av detta kommer uppmätningen av de elektriska storheterna att påverkas, vilket till slut påverkar detekteringen av jordfel. Den första signalinjiceringsenheten injicerar t ex den första testsignalen i den elektriska kretsen hos generatorn vid den första icke-nominella frekvensen 135 Hz, och samtidigt injicerar den andra signalinjiceringsenheten den andra testsignalen vid den andra icke-nominella frekvensen 235 Hz. Om den första injicerade testsignalen störs genom start 10 15 20 25 30 35 6 av en pump nära generatorn, kommer ändà de elektriska stor- heterna hos den andra testsignalen att mätas på ett korrekt sätt. De uppmätta elektriska storheterna kommer sedan att behandlas av den andra behandlingsenheten för att beräkna den andra elektriska parametern baserat på de uppmätta elektriska storheterna för att avgöra om det finns ett jordfel, och sålunda uppnås redundans i detekteringen.Selecting different non-nominal frequencies for injected test signals guarantees redundancy of the system. It may happen that a freely selected frequency at which a test signal is injected into the electrical circuit of the generator is disturbed by the start of other devices near the generator, for example the start of a pump located near the generator. As a result, the measurement of the electrical quantities will be affected, which will ultimately affect the detection of earth faults. For example, the first signal injector injects the first test signal into the electrical circuit of the generator at the first non-nominal frequency 135 Hz, and at the same time the second signal injector injects the second test signal at the second non-nominal frequency 235 Hz. If the first injected test signal is disturbed by the start of a pump near the generator, the electrical quantities of the second test signal will still be measured correctly. The measured electrical quantities will then be processed by the second processing unit to calculate the second electrical parameter based on the measured electrical quantities to determine if there is an earth fault, and thus redundancy in the detection is achieved.
Enligt en utföringsform av uppfinningen innefattar vidare var och en av behandlingsenheterna en beslutsenhet (voting unit) anordnad att avgöra huruvida det finns ett jordfel baserat pà en vald beslutsprincip och en statistisk analys vilken baseras pà den första och den andra beräknade elektriska parametern.According to an embodiment of the invention, each of the processing units further comprises a voting unit arranged to determine whether there is an earth fault based on a selected decision principle and a statistical analysis which is based on the first and second calculated electrical parameters.
Enligt en utföringsform av uppfinningen är den valda be- slutsprincipen nàgot av 1 av 2, 2 av 2 eller 2 av 3. Andra beslutsprinciper kan också tillämpas.According to an embodiment of the invention, the chosen decision principle is one of 1 of 2, 2 of 2 or 2 of 3. Other decision principles can also be applied.
Enligt en utföringsform av uppfinningen är den första sig- nalinjiceringsanordningen anordnad att injicera den första testsignalen i den elektriska kretsen genom en första inji- ceringsväg och den andra signalinjiceringsenheten är anord- nad att injicera den andra testsignalen i den elektriska kretsen genom en annan, en andra injiceringsväg som skiljer sig frán den första injiceringsvägen. Den första signalin- jiceringsenheten injicerar t ex den första testsignalen i den elektriska kretsen vid en nollpunkt hos generatorn och den andra signalinjiceringsenheten injicerar den andra testsignalen vid generatorns änduttag. Ett annat exempel är att den första signalinjiceringsenheten injicerar den första testsignalen i den elektriska kretsen vid en noll- punkt hos en spänningstransformator ansluten mellan genera- tornollpunkten och jord, och den andra signalinjicerings- enheten injicerar den andra testsignalen vid generatorns uttag. Det är en fördel att testsignalerna injiceras i den elektriska kretsen hos generatorerna genom tvà separata 10 15 20 25 30 35 7 vägar, eftersom detta möjliggör full detektering av jord- fel.According to an embodiment of the invention, the first signal injection device is arranged to inject the first test signal into the electrical circuit through a first injection path and the second signal injection unit is arranged to inject the second test signal into the electrical circuit through another, a second injection route that differs from the first injection route. For example, the first signal injector injects the first test signal into the electrical circuit at a zero point of the generator and the second signal injector injects the second test signal at the end terminal of the generator. Another example is that the first signal injector injects the first test signal into the electrical circuit at a zero point of a voltage transformer connected between the generator zero point and ground, and the second signal injector injects the second test signal at the generator socket. It is an advantage that the test signals are injected into the electrical circuit of the generators by two separate paths, as this enables full detection of earth faults.
Enligt en utföringsform av uppfinningen har var och en av signalinjiceringsenheterna sitt eget kraftförsörjningsor- gan. Separata kraftförsörjningsorgan förhindrar att jord- felsdetekteringsanordningarna försätts ur funktion samti- digt pá grund av ett fel vid en kraftförsörjning när endast ett kraftförsörjningsorgan används för báda anordningarna.According to an embodiment of the invention, each of the signal injection units has its own power supply means. Separate power supply means prevent the earth - fault detection devices from being deactivated at the same time due to a fault in a power supply when only one power supply means is used for both devices.
Enligt en utföringsform av uppfinningen upprättas en kommu- nikationskanal mellan behandlingsenheterna för att möjlig- göra för behandlingsenheterna att sända uppmätta elektriska storheter till varandra.According to an embodiment of the invention, a communication channel is established between the processing units to enable the processing units to transmit measured electrical quantities to each other.
Enligt en utföringsform av uppfinningen är kommunikations- kanalen baserad pà IEC6l850-8-l eller IEC6l850-8-2 Interbay communication eller IEC6l850-9-l eller IEC6l850-9-2 process bus level eller IEC6l850-9-2 GOOSE. Fördelen med att använ- da kommunikationsprotokoll definierade i IEC6l850-standard innebär ett mervärde för användare eftersom då varje jord- felsdetekteringsanordning kan konfigureras för att utbyta data med andra anordningar som också stödjer IEC6l850- kommunikationsstandarden, oavsett om dessa anordningar tillverkas av en tillverkare eller olika tillverkare.According to an embodiment of the invention, the communication channel is based on IEC6l850-8-1 or IEC6l850-8-2 Interbay communication or IEC6l850-9-1 or IEC6l850-9-2 process bus level or IEC6l850-9-2 GOOSE. The advantage of using communication protocols defined in IEC6l850 standard means an added value for users because then each earth fault detection device can be configured to exchange data with other devices that also support the IEC6l850 communication standard, regardless of whether these devices are manufactured by one manufacturer or different manufacturers. .
Enligt en utföringsform av uppfinningen innefattar genera- torn en stator och en rotor, där statorn innefattar en elektrisk krets och rotorn innefattar en elektrisk krets, varvid den elektriska kretsen är antingen den elektriska kretsen hos statorn eller den elektriska kretsen hos ro- torn. Genom att anordna jordfelsdetekteringsanordningarna för stator respektive rotor förser uppfinningen jordfels- skyddet med redundans för både statorn och rotorn hos gene- ratorn. 10 15 20 25 30 35 FIGURBESKRIVNING Uppfinningen kommer nu att förklaras närmare genom beskriv- ning av olika utföringsformer av uppfinningen och med hän- visning till bifogade figur.According to an embodiment of the invention, the generator comprises a stator and a rotor, the stator comprising an electrical circuit and the rotor comprising an electrical circuit, the electrical circuit being either the electrical circuit of the stator or the electrical circuit of the rotor. By arranging the earth-fault detection devices for stator and rotor, respectively, the invention provides the earth-fault protection with redundancy for both the stator and the rotor of the generator. DESCRIPTION OF THE FIGURES The invention will now be explained in more detail by describing various embodiments of the invention and with reference to the accompanying figure.
Figur l visar ett schematiskt diagram över ett exempel på ett jordfelsdetekteringssystem anslutet till en generator, varvid jordfelsetekteringssystemet innefattar tvà redundanta jordfelsdetekterings- anordningar för att detektera jordfel i generatorn enligt uppfinningen.Figure 1 shows a schematic diagram of an example of an earth fault detection system connected to a generator, the earth fault detection system comprising two redundant earth fault detection devices for detecting earth faults in the generator according to the invention.
DETALJERAD BESKRIVNING AV FÖREDRAGNA UTFÖRINGSFORMER AV UPPFINNINGEN Figur l visar ett schematiskt diagram över ett exempel pá ett jordfelsdetekteringssystem anslutet till en generator l. Generatorn l är jordad via en maskinjordningsenhet 4.DETAILED DESCRIPTION OF PREFERRED EMBODIMENTS OF THE INVENTION Figure 1 shows a schematic diagram of an example of a ground fault detection system connected to a generator 1. The generator 1 is grounded via a machine grounding unit 4.
Generatorn l är en trefasig generator innefattande stator- lindningar 2 och rotorlindningar som inte visas i figuren.The generator 1 is a three-phase generator comprising stator windings 2 and rotor windings not shown in the figure.
Statorlindningarna 2 är y-kopplade och en nollpunkt 3 hos generatorn är jordad via maskinjordningsenheten 4. En första och andra spänningstransformator 5, 5' är kopplad till generatorn. En huvudfunktion hos spänningstransforma- torerna är att transformera spänningar i statorjordnings- kretsen ner till en mätbar nivå. I stället för spännings- transformatorn 5 kan en öppen deltatransformator användas.The stator windings 2 are y-connected and a zero point 3 of the generator is earthed via the machine earthing unit 4. A first and second voltage transformer 5, 5 'are connected to the generator. A main function of the voltage transformers is to transform voltages in the stator ground circuit down to a measurable level. Instead of the voltage transformer 5, an open delta transformer can be used.
Kombinationen av maskinjordningsenheten 4 och spännings- transformatorn 5 betraktas i det följande som en första elektrisk krets 10 som är ansluten till statorlindningarna 2 och spänningstransformatorn 5' betraktas som en andra elektrisk krets l0'.The combination of the machine grounding unit 4 and the voltage transformer 5 is hereinafter considered as a first electrical circuit 10 connected to the stator windings 2 and the voltage transformer 5 'is considered as a second electrical circuit 10'.
Jordfelsdetekteringssystemet innefattar två redundanta jordfelsdetekteringsanordningar, en första 6 och en andra 6' jordfelsdetekteringsanordning för att detektera jordfel l0 l5 20 25 30 35 9 i generatorn, en kommunikationskanal 15 för att utbyta data mellan de två jordfelsdetekteringsanordningarna 6 och 6' samt en logikenhet 17 för att avgöra om det finns ett jord- fel baserat på utdata fràn de första och andra jordfels- detekteringsanordningarna.The earth fault detection system comprises two redundant earth fault detection devices, a first 6 and a second 6 'earth fault detection device for detecting earth fault 10 in the generator, a communication channel 15 for exchanging data between the two earth fault detection devices 6 and 6' and a logic unit 17 for determine if there is a ground fault based on the output of the first and second ground fault detection devices.
Var och en 6, 6' av jordfelsdetekteringsanordningarna inne- fattar en mätenhet 7, 7', en behandlingsenhet 9, 9', en första analog överföringskanal ll, ll' och en andra analog samt en kraftkälla 24, 24'. och en av mätenheterna innefattar vidare en signalinjice- och en kraftkälla 24, 24'. överföringskanal 12, 12' Var ringsenhet 8, 8' Den första signalinjiceringsenheten 8 är anordnad att inji- cera en första testsignal tl vid en första huvudfrekvens fl via anslutningen 20 till làgspänningssidan av den första elektriska kretsen l0 ansluten till statorlindningen 2.Each 6, 6 'of the earth-fault detection devices comprises a measuring unit 7, 7', a processing unit 9, 9 ', a first analog transmission channel 11, 11' and a second analog and a power source 24, 24 '. and one of the measuring units further comprises a signal injector and a power source 24, 24 '. transmission channel 12, 12 'Each ring unit 8, 8' The first signal injection unit 8 is arranged to inject a first test signal t1 at a first main frequency f1 via the connection 20 to the low voltage side of the first electrical circuit 10 connected to the stator winding 2.
Signalerna kan i det enklaste fallet vara sinussignaler, dvs respektive huvudfrekvens fl är den enda frekvensen som finns i signalen. Men de kan också ha någon annan lämplig form innefattande ett flertal frekvenser med en dominerande frekvens fl, t ex en rektangulär pulssignal. Huvudfrek- venserna fl väljs att vara asynkrona för någon annan över- ton som finns i generatorn l, så att huvudfrekvenserna fl är urskiljbara och kan väljas ut fràn det spektrum av sig- naler som är mätbara i statorlindningarna 2. Den andra signalinjiceringsenheten 8' är anordnad att injicera en andra testsignal tg vid en andra huvudfrekvens fl via an- slutningen 20' till den andra elektriska kretsen 10' an- sluten till terminalsidan av generatorn, vilket betyder att en annan injiceringsväg väljs för att injicera den andra testsignalen tg.The signals can in the simplest case be sine signals, ie the respective main frequency f1 is the only frequency present in the signal. But they may also have another suitable shape comprising a plurality of frequencies with a dominant frequency f1, for example a rectangular pulse signal. The main frequencies f1 are chosen to be asynchronous for any other harmonic present in the generator 1, so that the main frequencies f1 are distinguishable and can be selected from the spectrum of signals which are measurable in the stator windings 2. The second signal injection unit 8 'is arranged to inject a second test signal tg at a second main frequency f1 via the connection 20 'to the second electrical circuit 10' connected to the terminal side of the generator, which means that another injection path is selected to inject the second test signal tg.
Den första mätenheten 7 är ansluten via förbindelseled- ningen 22 till den första elektriska kretsen l0 och mät- enheten 7' är ansluten via förbindelseledningen 22' till den andra elektriska kretsen l0'. Statorlindningarnas 2 svar pà den första testsignalen tl och svaret frán genera- 10 15 20 25 30 35 lO toruttaget pà den andra testsignalen tg mäts av mätenheten 7 respektive mätenheten 7'. Motsvarande analoga signaler som representerar den uppmätta spänningen och strömmen hos svaren är utdata som spänningsmätning Ul, U; och strömmät- ning Il, I2 uppmätta av den första mätenheten 7 respektive den andra mätenheten 7'.The first measuring unit 7 is connected via the connecting line 22 to the first electrical circuit 10 and the measuring unit 7 'is connected via the connecting line 22' to the second electrical circuit 10 '. The response of the stator windings 2 to the first test signal t1 and the response from the general socket to the second test signal tg are measured by the measuring unit 7 and the measuring unit 7 ', respectively. Corresponding analog signals representing the measured voltage and the current of the responses are output as voltage measurement U1, U; and current measurement I1, I2 measured by the first measuring unit 7 and the second measuring unit 7 ', respectively.
Den första ll, ll' och andra l2, 12' kanalen är förbindelseledningar mellan mätenheten 7, 7' och analoga överförings- 9' och anordnade att överföra mät- till behand- behandlingsenheten 9, ningarna Il, Ul, I2, U2 från mätenheten 7, 7' lingsenheten 9, 9' Mätningarna Il och Ul analyseras och behandlas sedan av be- handlingsenheten 9 för att välja ut den första frekvensen fl, varvid erhálls fasvektorer hos den första strömmen och spänningen vid frekvensen fl: Il(fl), Ul(fl). Från den första ström- och spänningsfasvektorerna Il(fl) och Ul(fl) beräknas en första elektrisk parameter, t ex en första impedans Zh vilken representerar impedansen hos statorlindningen 2. Den första impedansen används av den första behandlingsenheten 9 för att detektera jordfel genom att jämföra den med ett förutbestämt värde. Följaktligen utförs samma procedurer av den andra behandlingsenheten 9', och slutligen beräknas en andra elektrisk parameter eller andra impedans Zz och jäm- förs med ett förutbestämt värde.The first 11, 11 'and second 12, 12' channels are connecting lines between the measuring unit 7, 7 'and analog transmission 9' and are arranged to transmit the measuring to the treatment processing unit 9, the rings 11, U1, I2, U2 from the measuring unit 7. The measurements II and U1 are analyzed and then processed by the processing unit 9 to select the first frequency f1, whereby phase vectors of the first current and the voltage are obtained at the frequency f1: II (f1), U1 ( fl). From the first current and voltage phase vectors II (f1) and U1 (f1) a first electrical parameter is calculated, for example a first impedance Zh which represents the impedance of the stator winding 2. The first impedance is used by the first processing unit 9 to detect earth faults by compare it with a predetermined value. Accordingly, the same procedures are performed by the second processing unit 9 ', and finally, a second electrical parameter or second impedance Zz is calculated and compared with a predetermined value.
Impedansen Zl eller Z2 som har en mindre verklig del än det förutbestämda värdet indikerar ett jordfel hos lindningen.The impedance Z1 or Z2 which has a less real part than the predetermined value indicates an earth fault of the winding.
För att kunna bestämma jordfel mer noggrant innefattar var och en 9, 9' av behandlingsenheterna vidare en beslutsenhet 26, 26' anordnad att bestämma huruvida det finns ett jord- fel baserat pà en utvald beslutsprincip och en statistisk analys. En sådan beslutsprincip är något av l av 2, 2 av 2 eller 2 av 3. Om det finns ett jordfel genereras en utlös- ningssignal 16 respektive l6'. Utlösningssignalerna OR- 10 15 20 25 30 35 ll ansluts sedan till en logikenhet 17 som genererar en slut- lig utlösningsutsignal 18 för att initiera en särskild àt- gärd, t ex att generatorn frànkopplas fràn sin kraftför- sörjning.In order to be able to determine earth faults more accurately, each 9, 9 'of the treatment units further comprises a decision unit 26, 26' arranged to determine whether there is an earth fault based on a selected decision principle and a statistical analysis. Such a decision principle is one of 1 of 2, 2 of 2 or 2 of 3. If there is an earth fault, a trip signal 16 and 16 'is generated. The trip signals OR-10 15 20 25 30 35 ll are then connected to a logic unit 17 which generates a final trip output signal 18 to initiate a special action, for example that the generator is disconnected from its power supply.
Kommunikationskanalen 15 upprättas mellan den första 9 och den andra 9' behandlingsenheten för att möjliggöra utbytena av beräknade elektriska parametrar och därmed möjliggöra ömsesidig övervakning mellan de tvà anordningarna. Vid mottagande av den andra beräknade elektriska parametern som sänds av den andra behandlingsenheten jämför t ex den första behandlingsenheten den första beräknade elektriska parametern och den andra elektriska parametern för att av- göra huruvida det finns ett jordfel, och ett larm, larmß kan då initieras av behandlingsenheterna 9 för att ange att ett valt kriterium har överskridits av en avvikelse mellan den första beräknade impedansen Zl och den andra impedansen Z2, vilket förbättrar tillförlitligheten i redundanssyste- met.The communication channel 15 is established between the first 9 and the second 9 'processing unit in order to enable the exchanges of calculated electrical parameters and thereby enable mutual monitoring between the two devices. Upon receiving the second calculated electrical parameter transmitted by the second processing unit, for example, the first processing unit compares the first calculated electrical parameter and the second electrical parameter to determine whether there is a ground fault, and an alarm, alarm may then be initiated by processing units 9 to indicate that a selected criterion has been exceeded by a deviation between the first calculated impedance Z1 and the second impedance Z2, which improves the reliability of the redundancy system.
Kommunikationsprotokoll som stöds av kommunikationskanalen 15 kan vara baserade på eller vara kompatibla med IEC61850- 8-1 eller IEC6l850-8-2 Interbay communication eller IEC61850-9-1 eller IEC61850-9-2 process bus level eller IEC6l850-9-2 GOOSE.Communication protocols supported by the communication channel 15 may be based on or compatible with IEC61850- 8-1 or IEC61850-8-2 Interbay communication or IEC61850-9-1 or IEC61850-9-2 process bus level or IEC6l850-9-2 GOOSE.
Den första 7 och den andra 7' mätenheten har sin egen kraftkälla 24 respektive 24' för att förhindra att jord- felsdetekteringsanordningarna försätts ur funktion samti- digt pá grund av felet hos en kraftförsörjningskälla när endast en kraftförsörjningskälla används för båda anord- ningarna.The first 7 and the second 7 'measuring unit have their own power source 24 and 24', respectively, to prevent the earth-fault detection devices from being deactivated at the same time due to the fault of a power supply source when only one power supply source is used for both devices.
Uppfinningen kan även tillämpas pá generatorns rotorlind- ningar för att detektera jordfel. I själva verket kan upp- finningen tillämpas pà bàde stator- och rotorlindningar hos generatorn för att detektera jordfel samtidigt.The invention can also be applied to the rotor windings of the generator to detect earth faults. In fact, the invention can be applied to both stator and rotor windings of the generator to detect earth faults simultaneously.
Claims (9)
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| SE0802613A SE533358C2 (en) | 2008-12-18 | 2008-12-18 | Ground fault detection system in a generator |
| PCT/EP2009/066027 WO2010069739A1 (en) | 2008-12-18 | 2009-11-30 | A system for ground fault detection in a generator |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| SE0802613A SE533358C2 (en) | 2008-12-18 | 2008-12-18 | Ground fault detection system in a generator |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| SE0802613A1 true SE0802613A1 (en) | 2010-06-19 |
| SE533358C2 SE533358C2 (en) | 2010-09-07 |
Family
ID=41718280
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| SE0802613A SE533358C2 (en) | 2008-12-18 | 2008-12-18 | Ground fault detection system in a generator |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| SE (1) | SE533358C2 (en) |
| WO (1) | WO2010069739A1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103403564A (en) * | 2011-03-03 | 2013-11-20 | Abb研究有限公司 | Method for adaptation of ground fault detection |
Families Citing this family (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103080757B (en) * | 2010-07-19 | 2015-07-15 | Abb技术有限公司 | Device and method for detecting a ground fault |
| RU2539098C1 (en) * | 2011-02-21 | 2015-01-10 | Абб Рисерч Лтд | Method and device for improvement of detection reliability of generator ground fault at rotating electrical machine |
| EP2530801A1 (en) * | 2011-05-31 | 2012-12-05 | ABB Schweiz AG | Ground fault protection |
| FR2986618B1 (en) | 2012-02-08 | 2014-09-05 | Renault Sa | SECURE LOADING SYSTEM FOR CHARGING THE BATTERY OF A MOTOR VEHICLE FROM A POWER SUPPLY NETWORK |
| US9052350B2 (en) | 2012-07-31 | 2015-06-09 | General Electric Company | On-line monitoring system for use with electrical assets and method of operating the same |
| CO7050216A1 (en) * | 2013-03-05 | 2014-09-10 | Univ Nac De Colombia | Method and system for the detection and diagnosis of failures of electrical machines in operation |
| WO2015011798A1 (en) * | 2013-07-24 | 2015-01-29 | 三菱電機株式会社 | Field winding type rotating electric machine diagnostic device and field winding type rotating electric machine diagnostic method |
| DE102013218836A1 (en) * | 2013-09-19 | 2015-03-19 | Bender Gmbh & Co. Kg | Two-way selective isolation fault detection system and selective isolation monitoring system and method for determining cross-link impedance between two subsystems |
| CN106405293A (en) * | 2016-10-10 | 2017-02-15 | 许继集团有限公司 | System and method for testing secondary circuit on site in intelligent substation |
| EP3567388B1 (en) * | 2018-05-09 | 2022-07-20 | Siemens Mobility GmbH | Detection of earth leakage |
| EP3879281B1 (en) * | 2020-03-12 | 2023-12-20 | ABB E-mobility B.V. | Method for monitoring isolation of an ungrounded dc bus |
| CN111505416B (en) * | 2020-04-26 | 2023-02-28 | 伟宸科技（武汉）有限公司 | Comprehensive automatic test system for transformer substation |
Family Cites Families (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE3029851C2 (en) * | 1980-08-07 | 1985-03-07 | Standard Elektrik Lorenz Ag, 7000 Stuttgart | Circuit arrangement for the safe control of a power consumer in terms of signaling |
| US6049578A (en) * | 1997-06-06 | 2000-04-11 | Abb Combustion Engineering Nuclear Power, Inc. | Digital plant protection system |
| EP1114423B1 (en) * | 1998-09-18 | 2007-02-28 | Westinghouse Electric Company LLC | Digital plant protection system |
| DE10041607B4 (en) * | 2000-08-24 | 2006-04-13 | Berger Lahr Gmbh & Co. Kg | Electric working device and method for its operation |
| KR20040029306A (en) * | 2000-11-08 | 2004-04-06 | 제너럴 일렉트릭 캄파니 | Apparatus and method for detecting and calculating ground fault resistance |
| EP1936393A1 (en) * | 2006-12-22 | 2008-06-25 | Abb Research Ltd. | Impedance measurement arrangement and method |
-
2008
- 2008-12-18 SE SE0802613A patent/SE533358C2/en not_active IP Right Cessation
-
2009
- 2009-11-30 WO PCT/EP2009/066027 patent/WO2010069739A1/en active Application Filing
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103403564A (en) * | 2011-03-03 | 2013-11-20 | Abb研究有限公司 | Method for adaptation of ground fault detection |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| WO2010069739A1 (en) | 2010-06-24 |
| SE533358C2 (en) | 2010-09-07 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| SE0802613A1 (en) | Ground fault detection system in a generator | |
| US8823307B2 (en) | System for detecting internal winding faults of a synchronous generator, computer program product and method | |
| CN103080757B (en) | Device and method for detecting a ground fault | |
| US10374444B2 (en) | Method and system for battery management | |
| CN101535821B (en) | Arrangement and method for determining an electrical feature | |
| US8648606B2 (en) | Ground monitor | |
| US8717038B2 (en) | Wiring testing device | |
| US20160226107A1 (en) | Method and system for battery management | |
| CN103392067B (en) | Wind turbine fault-detecting circuit and method | |
| CN106463944B (en) | Method for detecting the disconnected phase condition of transformer | |
| US20190379209A1 (en) | Method and system for locating the source of events in power distribution systems using distribution-level pmu data | |
| JP2019537701A (en) | Method and apparatus for detecting failure of distribution network with high reliability, and storage medium | |
| Uddin et al. | Detection and locating the point of fault in distribution side of power system using WSN technology | |
| CN104062543A (en) | Zero sequence differential protection polarity verification method and zero sequence differential protection calibration method | |
| JP4599120B2 (en) | Electrical installation insulation monitoring device and method | |
| CN104682354B (en) | Detect short circuit diode | |
| CN105242167A (en) | Substation conventional sampling instrument transformer secondary loop fracture online detection method | |
| EP2681572A1 (en) | Method for adaptation of ground fault detection | |
| CN108051699A (en) | A kind of secondary loop of mutual inductor of transformer substation exception live detection method and system | |
| CN110596529B (en) | Flexible direct current power grid ground insulation fault detection device and system | |
| CN114791526B (en) | Connectivity verification for voltage absence tester systems | |
| CN109375134A (en) | Generator outlet voltage transformer internal fault on-line monitoring method and system | |
| Wang et al. | Alternating Current Crosstalk Fault Location Method for Substation Direct Current System | |
| Tian et al. | A Pilot Line Protection Scheme Based on the Phase of Specific Frequency Current | |
| CN116430168A (en) | Method and device for diagnosing zero interruption and phase interruption faults of low-voltage distribution network |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| NUG | Patent has lapsed |