專利名稱：一種發(fā)電機電動機組背靠背啟動過程中的事故處理方法
技術領域：
本發(fā)明涉及電力系統(tǒng)繼電保護領域，特別涉及一種發(fā)電機電動機組背靠背啟動過程中的事故處理方法。
背景技術：
背靠背啟動是抽水蓄能電站的一種主要啟動方式。所謂背靠背啟動，是指將發(fā)電機2和電動機5直接連接，并利用發(fā)電機2直接拖動電動機5，直至電動機5轉速達到可以并網(wǎng)運行的同步轉速，則背靠背啟動完成，發(fā)電機電動機組背靠背啟動過程示意圖如圖1所示。在電網(wǎng)或變頻系統(tǒng)出現(xiàn)故障時，采用背靠背啟動可保證機組的正常運行，提高電站運行的可靠性與經(jīng)濟性。目前國內外在發(fā)電機電動機組背靠背啟動策略方面有些研究，主要對影響啟動過程的因素和啟動過程的控制策略進行研究。發(fā)明人在實現(xiàn)本發(fā)明的過程中，發(fā)現(xiàn)現(xiàn)有技術中至少存在以下缺點和不足:現(xiàn)有技術中對發(fā)電機電動機組在背靠背啟動過程中發(fā)生短路故障的短路電流特性及事故處理尚無明確的處理方法，一旦在啟動過程中發(fā)生故障，可能會由于機組的繼電保護配置不合理，導致啟動回路中電氣設備的損壞。

發(fā)明內容
本發(fā)明提供了一種發(fā)電機電動機組背靠背啟動過程中的事故處理方法，本方法在發(fā)電機電動機組背靠背啟動過程中保證了機組和啟動回路設備的安全，同時快速的切除故障，詳見下文描述:一種發(fā)電機電動機組背靠背啟動過程中的事故處理方法，所述方法包括以下步驟:(I)在發(fā)電機電動機組背靠背啟動過程中判斷是否發(fā)生短路故障，如果是，執(zhí)行步驟⑶；如果否，執(zhí)行步驟(2);(2)發(fā)電機電動機組背靠背啟動過程正常完成，直至電動機轉速達到并網(wǎng)運行的同步轉速，背靠背啟動完成，流程結束；(3)根據(jù)短路故障時短路電流的特性和發(fā)電機電動機組背靠背啟動過程中失磁特性，發(fā)生故障時立即同時跳開發(fā)電機和電動機的滅磁開關；(4)判斷是否達到預設延時時間，如果是，跳開啟動回路的斷路器；如果否，等待到達所述預設延時時間，再跳開啟動回路的斷路器，流程結束。所述短路故障時短路電流的特性具體為:發(fā)電機電動機組背靠背啟動過程中發(fā)生短路故障的短路電流幅值不隨頻率的變化而變化。所述短路電流幅值不隨頻率的變化而變化具體為:低頻工況下發(fā)生短路故障的短路電流幅值與工頻工況下短路電流幅值一致。
所述發(fā)電機電動機組背靠背啟動過程中失磁特性具體為:單獨跳開發(fā)電機的滅磁開關時，啟動回路電流比正常啟動電流大；單獨跳開電動機的滅磁開關時，啟動回路電流比正常啟動電流大；同時跳開發(fā)電機和電動機的滅磁開關時，啟動回路電流上升數(shù)秒時間后，迅速衰減至O。本發(fā)明提供的技術方案的有益效果是:通過對短路電流特性和失磁特性的分析，在發(fā)生故障時同時跳開發(fā)電機和電動機的滅磁開關，經(jīng)過預設延時時間后再跳開啟動回路斷路器；該方法在發(fā)電機電動機組背靠背啟動過程中能保證機組和啟動回路設備的安全，同時快速的切除故障，降低了電站運行的成本，在工程應用中具有很好的實用價值。


圖1為發(fā)電機電動機組背靠背啟動過程示意圖；圖2為發(fā)電機電動機組背靠背啟動過程中發(fā)生三相短路故障的短路電流峰值隨頻率變化曲線；圖3為發(fā)電機電動機組背靠背啟動過程中發(fā)生三相短路故障的穩(wěn)態(tài)短路電流幅值隨頻率變化曲線；圖4為發(fā)電機電動機組背靠背啟動過程中單獨跳開發(fā)電機的滅磁開關啟動回路電流變化曲線；圖5為發(fā)電機電動機組背靠背啟動過程中單獨跳開電動機的滅磁開關啟動回路電流變化曲線；圖6為發(fā)電機電動機組背靠背啟動過程中同時跳開發(fā)電機和電動機的滅磁開關啟動回路電流變化曲線；圖7為發(fā)電機電動機組背靠背啟動過程若發(fā)生三相短路故障后同時跳開發(fā)電機和電動機的滅磁開關短路電流變化曲線；圖8為發(fā)電機電動機組背靠背啟動過程事故處理方法流程圖。附圖中所列部件列表如下所示:1:滅磁開關；2:發(fā)電機；3:斷路器； 4:啟動回路；5:電動機。
具體實施例方式為使本發(fā)明的目的、技術方案和優(yōu)點更加清楚，下面將結合附圖對本發(fā)明實施方式作進一步地詳細描述。為了保證在發(fā)電機電動機組背靠背啟動過程中啟動回路設備的安全，同時快速的切除故障，本發(fā)明實施例提供了 一種發(fā)電機電動機組背靠背啟動過程中的事故處理方法，參見圖8，該方法包括以下步驟:101:在發(fā)電機電動機組背靠背啟動過程中判斷是否發(fā)生短路故障，如果是，執(zhí)行步驟103 ;如果否，執(zhí)行步驟102:對發(fā)電機電動機組背靠背啟動過程中發(fā)生短路故障時短路電流特性進行如下分析:由于發(fā)電機2、電動機5的轉子慣性較大，在短路暫態(tài)分析過程中轉子的轉速還來不及大的變化，故在發(fā)電機電動機組背靠背啟動過程中的短路暫態(tài)分析中不計轉子速度的變化，只考慮電磁暫態(tài)過程的分析。電磁暫態(tài)分析的基礎是磁鏈守恒原理，在發(fā)電機電動機組背靠背啟動過程中，啟動回路中會流過0-50Hz的低頻電流，并且電流頻率隨轉速的上升由OHz逐漸上升到50Hz。理論分析和試驗均證明了發(fā)電機電動機組背靠背啟動過程中發(fā)生短路故障的短路電流幅值基本不隨頻率的變化而變化，即低頻工況(小于50Hz)下發(fā)生短路故障的短路電流幅值與工頻工況下(50Hz)短路電流幅值相差不大。短路電流峰值隨頻率變化曲線如圖2所示，穩(wěn)態(tài)短路電流幅值隨頻率變化曲線如圖3所示。從圖2和圖3中能直接看出，短路電流峰值和穩(wěn)態(tài)短路電流幅值在低頻工況下與工頻工況下均相差不大。102:發(fā)電機電動機組背靠背啟動過程正常完成，直至電動機轉速達到并網(wǎng)運行的同步轉速，背靠背啟動完成，流程結束；103:立即同時跳開發(fā)電機2和電動機5的滅磁開關I ;對發(fā)電機電動機組背靠背啟動過程中失磁特性進行如下分析:針對發(fā)電機電動機組背靠背啟動過程中的失磁特性進行了各種失磁情況的分析，發(fā)電機2和電動機5的容量以300MW為例，在發(fā)電機電動機組背靠背啟動過程中的180s時刻左右跳開滅磁開關I，結果如下:發(fā)電機電動機組背靠背啟動過程中單獨跳開發(fā)電機2的滅磁開關I時，啟動回路上的電流變化曲線如圖4所示。由圖4可見，啟動回路4的電流比正常啟動電流大，即180s以后的啟動回路4的電流遠遠大于180s以如的啟動回路4的電流，有可能損壞啟動回路4中的電氣設備。發(fā)電機電動機組背靠背啟動過程中單獨跳開電動機5的滅磁開關I時，啟動回路4上的電流變化曲線如圖5所示。由圖5可見，啟動回路4的電流與單獨跳開發(fā)電機2的滅磁開關I情況基本一致，即180s以后的啟動回路4的電流遠遠大于180s以如的啟動回路4的電流，有可能損壞啟動回路4中的電氣設備。發(fā)電機電動機組背靠背啟動過程中同時跳開發(fā)電機2和電動機5的滅磁開關I時，啟動回路4上的電流變化曲線如圖6所示。由圖6可見，啟動回路4的電流上升數(shù)秒時間后(3秒左右)，迅速衰減至O。由上述失磁特性分析可知，故障時同時跳開發(fā)電機2和電動機5的滅磁開關1，既能保證啟動回路4中電氣設備的安全，且能快速的切除故障。104:判斷是否達到預設延時時間，如果是，跳開啟動回路4中的斷路器3 ;如果否，等待到達預設延時時間，再跳開啟動回路4中的斷路器3，流程結束。發(fā)電機電動機組背靠背啟動過程發(fā)生短路故障，同時跳開發(fā)電機2和電動機5的滅磁開關I后，短路電流變化曲線如圖7所示。由圖7可見，在跳開滅磁開關I的短時間內(1.5秒左右)，短路電流仍然較大，然后迅速衰減至O。具體實現(xiàn)時，預設延時時間根據(jù)抽水蓄能電站的實際情況確定，本發(fā)明實施例以5秒為例進行說明。本領域技術人員可以理解附圖只是一個優(yōu)選實施例的示意圖，上述本發(fā)明實施例序號僅僅為了描述，不代表實施例的優(yōu)劣。 以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發(fā)明的保護范圍之內。
權利要求
1.一種發(fā)電機電動機組背靠背啟動過程中的事故處理方法，其特征在于，所述方法包括以下步驟: (1)在發(fā)電機電動機組背靠背啟動過程中判斷是否發(fā)生短路故障，如果是，執(zhí)行步驟(3);如果否，執(zhí)行步驟(2); (2)發(fā)電機電動機組背靠背啟動過程正常完成，直至電動機轉速達到并網(wǎng)運行的同步轉速，背靠背啟動完成，流程結束； (3)根據(jù)短路故障時短路電流的特性和發(fā)電機電動機組背靠背啟動過程中失磁特性，發(fā)生故障時立即同時跳開發(fā)電機和電動機的滅磁開關； (4)判斷是否達到預設延時時間，如果是，跳開啟動回路的斷路器；如果否，等待到達所述預設延時時間，再跳開啟動回路的斷路器，流程結束。
2.根據(jù)權利要求1所述的一種發(fā)電機電動機組背靠背啟動過程中的事故處理方法，其特征在于，所述短路故障時短路電流的特性具體為: 發(fā)電機電動機組背靠背啟動過程中發(fā)生短路故障的短路電流幅值不隨頻率的變化而變化。
3.根據(jù)權利要求2所述的一種發(fā)電機電動機組背靠背啟動過程中的事故處理方法，其特征在于，所述短路電流幅值不隨頻率的變化而變化具體為: 低頻工況下發(fā)生短路故障的短路電流幅值與工頻工況下短路電流幅值一致。
4.根據(jù)權利要求1所述的一種發(fā)電機電動機組背靠背啟動過程中的事故處理方法，其特征在于，所述發(fā)電機電動機組背靠背啟動過程中失磁特性具體為: 單獨跳開發(fā)電機的滅磁開關時，啟動回路電流比正常啟動電流大； 單獨跳開電動機的滅磁開關時，啟動回路電流比正常啟動電流大； 同時跳開發(fā)電機和電動機的滅磁開關時，啟動回路電流上升數(shù)秒時間后，迅速衰減至O0
全文摘要
本發(fā)明公開了一種發(fā)電機電動機組背靠背啟動過程中的事故處理方法，涉及電力系統(tǒng)繼電保護領域，根據(jù)短路故障時短路電流的特性和發(fā)電機電動機組背靠背啟動過程中失磁特性，發(fā)生故障時立即同時跳開發(fā)電機和電動機的滅磁開關，經(jīng)過預設延時時間后再跳開啟動回路斷路器；該方法在發(fā)電機電動機組背靠背啟動過程中能保證機組和啟動回路設備的安全，同時快速的切除故障，降低了電站運行的成本，在工程應用中具有很好的實用價值。
文檔編號H02H7/085GK103138239SQ20131006199
公開日2013年6月5日 申請日期2013年2月27日 優(yōu)先權日2013年2月27日
發(fā)明者李斌, 段志田, 郭豐瑞 申請人:天津大學