一種發(fā)電機(jī)注入式定子接地保護(hù)方法和保護(hù)裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于電力系統(tǒng)領(lǐng)域，特別涉及發(fā)電機(jī)注入式定子接地的繼電保護(hù)方法及裝 置。
【背景技術(shù)】
[0002] 目前，國(guó)內(nèi)大型發(fā)電機(jī)中性點(diǎn)經(jīng)接地變壓器接地方式應(yīng)用廣泛，一般需配置注入 式定子接地保護(hù)。如圖1常規(guī)發(fā)電機(jī)注入式定子接地保護(hù)測(cè)量示意圖，在圖1中，G表示大 型發(fā)電機(jī)；
[0003] N表示發(fā)電機(jī)中性點(diǎn)；
[0004] NGD表示中性點(diǎn)接地設(shè)備；
[0005] GND表示發(fā)電機(jī)W高阻接地方式接地；
[0006] R。表示接地變壓器二次負(fù)載電阻；
[0007] a表示外加低頻電源裝置；
[0008] b表示低頻帶通濾波器；
[0009] C表示中間電流互感器；
[0010] d表示發(fā)電機(jī)定子接地保護(hù)裝置；
[0011] Rg表示發(fā)電機(jī)定子繞組接地過渡電阻。
[0012] 取接地變壓器二次側(cè)的電壓和電流為計(jì)算量，采用專口的硬件濾波、數(shù)字濾波器 和全波傅里葉運(yùn)算提取注入到發(fā)電機(jī)的低頻電壓、電流的相量，采用交流電路的相量計(jì)算， 可求得發(fā)電機(jī)定子繞組接地故障過渡電阻阻值。如果按照如圖1中，常規(guī)發(fā)電機(jī)注入式定 子接地保護(hù)測(cè)量示意圖，對(duì)于發(fā)電機(jī)單相接地故障，接地變壓器二次負(fù)載電阻兩端低頻電 壓I氏蹲=2V-3V，低頻電流|/。"| =-2A-…3A。
[0013] 可計(jì)算此時(shí)工頻分量與低頻分量幅值的相差倍數(shù)，電壓倍數(shù)相差28. 8倍，電流倍 數(shù)288倍，所W常規(guī)注入式定子接地保護(hù)為了準(zhǔn)確計(jì)算接地電阻阻值，需要設(shè)計(jì)濾波比很 高的數(shù)字濾波器用于提前低頻分量，甚至在不滿足的情況下，需要設(shè)計(jì)?？诘挠布V波。
[0014] 因此，采用常規(guī)方案較難解決W下兩個(gè)問題；（〇解決好發(fā)電機(jī)接地故障時(shí)工頻 分量對(duì)接地電阻計(jì)算的影響。當(dāng)發(fā)電機(jī)定子繞組發(fā)生接地故障時(shí)，尤其是機(jī)端發(fā)生金屬性 接地故障，工頻分量幅值遠(yuǎn)大于注入低頻分量，該給提取低頻分量帶來較大的困難，具體內(nèi) 容可參見論文《百萬千瓦機(jī)組注入式定子接地保護(hù)的研究與開發(fā)》（劉小波，《華電技術(shù)》，第 30卷，第7期)。為提取低頻分量，必需設(shè)計(jì)復(fù)雜的數(shù)字濾波器，甚至需設(shè)計(jì)?？诘挠布V波 器，同時(shí)多層濾波環(huán)節(jié)必然帶來定子接地保護(hù)判別的固有延時(shí)加長(zhǎng)；（2)在接地變壓器二 次負(fù)載電阻很小情況下，如國(guó)內(nèi)某大型水電廠接地變二次負(fù)載阻值0. 1Q，由于低頻電源輸 出回路近似被接地變壓器二次負(fù)載電阻短接，所W二次負(fù)載電阻上的低頻電壓非常小，相 應(yīng)的繼電保護(hù)裝置測(cè)量到的低頻電壓信號(hào)就非常小，信號(hào)不可靠，嚴(yán)重情況下導(dǎo)致注入式 定子接地保護(hù)無法應(yīng)用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0015] 本發(fā)明的主要目的，在于提供一種發(fā)電機(jī)注入式定子接地保護(hù)方法。針對(duì)上述現(xiàn) 狀，本方法提出了解決方法，在接地變二次負(fù)載阻值較大和很小情況下均可保證有足夠大 低頻分量用于接地阻值計(jì)算，同時(shí)縮小保護(hù)固有延時(shí)。
[0016] 本發(fā)明提出W下方案：一種發(fā)電機(jī)注入式定子接地保護(hù)方法，包括步驟：
[0017] 檢測(cè)外加電源兩端的低頻電壓和流經(jīng)外加電源的低頻電流，分別求得注入電源裝 置內(nèi)阻值、接地變壓器二次負(fù)載電阻阻值和接地變壓器漏阻抗值；通過低頻交流回路相量 計(jì)算，根據(jù)導(dǎo)納法求得發(fā)電機(jī)定子繞組接地故障過渡電阻阻值；當(dāng)檢測(cè)到所述發(fā)電機(jī)定子 繞組接地故障過渡電阻低于保護(hù)裝置整定高定值時(shí)，保護(hù)動(dòng)作為報(bào)警；當(dāng)檢測(cè)到所述發(fā)電 機(jī)定子繞組接地故障過渡電阻低于保護(hù)裝置整定低定值時(shí)，保護(hù)動(dòng)作為跳間；或者，根據(jù)所 述低頻電壓和所述低頻電流求出輸入阻抗幅值，當(dāng)檢測(cè)到所述輸入阻抗幅值低于所述保護(hù) 裝置整定高定值時(shí)，保護(hù)動(dòng)作為報(bào)警；當(dāng)檢測(cè)到所述輸入阻抗幅值低于所述保護(hù)裝置整定 低定值時(shí)，保護(hù)動(dòng)作為跳間。
[0018] 進(jìn)一步地；在停機(jī)工況下，采用短接外加電源輸出回路試驗(yàn)，檢測(cè)此時(shí)外加電源兩 端低頻電壓和流經(jīng)外加電源低頻電流，求得外加電源裝置內(nèi)阻阻值。
[0019] 進(jìn)一步地；在停機(jī)工況下，采用實(shí)測(cè)接地變壓器二次負(fù)載電阻試驗(yàn)，檢測(cè)此時(shí)外加 電源兩端低頻電壓和流經(jīng)外加電源低頻電流，求得接地變壓器二次負(fù)載電阻阻值。
[0020] 進(jìn)一步地；在停機(jī)工況下，將接地變壓器一次繞組短路，檢測(cè)此時(shí)外加電源兩端低 頻電壓和流經(jīng)外加電源低頻電流，求得接地變壓器漏阻抗值。
[0021] 進(jìn)一步地；利用低頻交流回路相量計(jì)算方法，求得所述發(fā)電機(jī)定子繞組接地故障 過渡電阻具體使用公式：
[0022]
[002引其中，n為接地變壓器電壓變比，?為外加電源兩端的低頻電壓，為流經(jīng)外加 電源的低頻電流，而。為注入電源裝置內(nèi)阻值，R。為接地變壓器二次負(fù)載電阻阻值，Zk為接 地變壓器漏阻抗值。
[0024] 進(jìn)一步地；求得所述出輸入阻抗幅值Z具體使用公式：
[00巧]
[002引其中，n為接地變壓器電壓變比，為外加電源兩端的低頻電壓，為流經(jīng)外加 電源的低頻電流。
[0027] 進(jìn)一步地；還包括步驟，測(cè)量發(fā)電機(jī)各種正常工況下定子繞組無接地故障時(shí)最大 的輸入阻抗幅值，W所述最大的輸入阻抗幅值作為設(shè)置所述保護(hù)裝置整定高定值和所述保 護(hù)裝置整定低定值的依據(jù)。
[0028] 本發(fā)明還提供一種發(fā)電機(jī)注入式定子接地保護(hù)裝置，其特征在于包括檢測(cè)單元、 計(jì)算單元、判斷單元，其中，
[0029] 所述檢測(cè)單元用于檢測(cè)低頻電壓源裝置的端口電壓和低頻電壓源裝置的流經(jīng)電 流，或者分別檢測(cè)在短接外加電源輸出回路試驗(yàn)、短接外加電源輸出回路試驗(yàn)、接地變壓器 一次繞組短路時(shí)的低頻電壓源裝置的端口電壓和低頻電壓源裝置的流經(jīng)電流；
[0030] 所述計(jì)算單元用于根據(jù)所述檢測(cè)單元獲得的電壓和電流值計(jì)算發(fā)電機(jī)定子繞組 接地故障過渡電阻阻值和/或輸入阻抗幅值；
[0031] 所述判斷單元用于將所述發(fā)電機(jī)定子繞組接地故障過渡電阻阻值或者輸入阻抗 幅值與保護(hù)裝置整定值比較，當(dāng)?shù)陀诒Ｗo(hù)裝置整定值所述高定值時(shí)，保護(hù)動(dòng)作為報(bào)警；當(dāng)?shù)?于保護(hù)裝置整定低定值時(shí)，保護(hù)動(dòng)作為跳間。
[0032] 進(jìn)一步地，所述檢測(cè)單元還包括低頻帶通濾波器，與所述低頻電壓源裝置串聯(lián)，相 應(yīng)地，所述端口電壓指所述低頻電壓源裝置的兩端電壓，該端口電壓經(jīng)所述帶通濾波器濾 波后而得，所述低頻電壓源裝置的流經(jīng)電流指流經(jīng)所述低頻電壓源裝置及所述帶通濾波器 的電流。
[0033] 本發(fā)明的有益效果是；本發(fā)明的技術(shù)方案中，低頻電壓、低頻電流的信號(hào)都比較 強(qiáng)，受接地變壓器二次負(fù)載電阻的影響較小，解決了接地變壓器二次負(fù)載阻值非常小的情 況下常規(guī)注入式定子接地保護(hù)不能應(yīng)用的問題。
【附圖說明】
[0034] 圖1是常規(guī)發(fā)電機(jī)注入式定子接地保護(hù)測(cè)量示意圖；
[00巧]圖2是本發(fā)明中發(fā)電機(jī)注入式定子接地保護(hù)測(cè)量示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0036] W下將結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的兩種技術(shù)方案進(jìn)行詳細(xì)說明。
[0037] 在圖2中，
[0038] Rg表示發(fā)電機(jī)定子繞組接地過渡電阻。
[0039] Z表示發(fā)電機(jī)外加電源端口輸入阻抗。
[0040] 其他符合含義與圖1中表不相同。
[0041] 本發(fā)明提供一種發(fā)電機(jī)注入式定子接地保護(hù)方法，較優(yōu)的實(shí)施例描述如下：
[0042] 包括如下步驟：
[0043] 方案一.針對(duì)接地變壓器二次負(fù)載電阻較大情況，繼電保護(hù)裝置可檢測(cè)的低頻電 壓、電流信號(hào)量較大，采用如下步驟。
[0044] (1)如圖2所示，在發(fā)電機(jī)靜止工況下，將外加低頻電源并接在接地變壓器二次側(cè) 負(fù)載電阻聯(lián)線斷開并短接，在低頻下測(cè)得電壓和電流，可求得外加低頻電源內(nèi)阻值Ri。。試 驗(yàn)結(jié)束后恢復(fù)外加低頻電源與接地變壓器二次側(cè)負(fù)載電阻聯(lián)接。
[0045] (2)斷開接地變壓器二次側(cè)負(fù)載電阻和接地變壓器二次繞組的聯(lián)接，在低頻下測(cè) 得電壓和電流，結(jié)合（1)測(cè)得的外加電源內(nèi)阻Ri。，可求得二次負(fù)載電阻R。?；謴?fù)接地變壓器 二次側(cè)負(fù)載電阻和接地變壓器二次繞組的聯(lián)接。
[0046] (3)斷開發(fā)電機(jī)中性點(diǎn)與接地變壓器一次繞組的聯(lián)線，短接接地變壓器一次側(cè)繞 組，在低頻下測(cè)得電壓和電流，求得在低頻下的接地變壓器折算到二次側(cè)的短路阻抗Zk。恢 復(fù)發(fā)電機(jī)中性點(diǎn)與接地變壓器一次繞組的聯(lián)線。
[0047] (4)計(jì)算發(fā)電機(jī)定子繞組接地故障過渡電阻一次值步驟如下：
[0048] (4. 1)向發(fā)電機(jī)中性點(diǎn)接地變壓器二次側(cè)注入低頻電源，測(cè)得低頻電源兩端的電 壓和流過低頻電源的電流，提取低頻電壓.和低頻電流;
[0049] (4. 2)結(jié)合步驟（1)~步驟（3)中求得的外加低頻電源內(nèi)阻而。、接地變二次負(fù)載 電阻R。和接地變壓器短路阻抗Zk，利用低頻交流回路相量計(jì)算，可求得流向發(fā)電機(jī)定子繞 組低頻電流i和發(fā)電機(jī)定