專利名稱：基于冗余采樣計算的疊加方波電壓式轉(zhuǎn)子接地保護方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明專利涉及一種電壓式轉(zhuǎn)子接地保護方法，屬于發(fā)電機轉(zhuǎn)子接地保護技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
當前，業(yè)內(nèi)普遍使用的反應發(fā)電機轉(zhuǎn)子接地保護主要包括注入式和非注入式兩大 類。 非注入式轉(zhuǎn)子接地保護包括乒乓切換式轉(zhuǎn)子接地保護和電橋式轉(zhuǎn)子接地保護，但
非注入式保護最大的不足之處在于只能在發(fā)電機正常運行轉(zhuǎn)子加勵磁電壓時才起作用，而
在發(fā)電機開停機過程中和發(fā)電機停機狀態(tài)下該種保護無法起到保護作用。 注入式轉(zhuǎn)子接地保護主要有疊加交流電壓式、疊加直流電壓式、疊加方波電壓式
三大類。疊加交流電壓式轉(zhuǎn)子接地保護應用于大型機組時，由于轉(zhuǎn)子對地電容很大，因此靈
敏度會很低；疊加直流電壓式轉(zhuǎn)子接地保護由于勵磁電壓的作用，在轉(zhuǎn)子不同接地點接地
時，靈敏度存在很大的差別?，F(xiàn)在應用越來越廣泛的注入式轉(zhuǎn)子接地保護是疊加方波電壓
式，這種保護克服了疊加交流電壓式應用于大機組靈敏度低和疊加直流電壓式在不同接地
點靈敏度不同的缺點，但在應用中仍然存在以下不足圖1是常用的疊加方波式轉(zhuǎn)子接地
保護原理圖，通過測量在正電壓和負電壓兩種狀態(tài)下的泄漏電流Im來實時計算轉(zhuǎn)子接地
電阻，由于轉(zhuǎn)子接地保護很難雙重化，當測量泄漏電流的采樣回路產(chǎn)生故障時極有可能造
成轉(zhuǎn)子接地保護的錯誤動作，而雙CPU方案并不能解決由于單一采樣回路故障造成的不可
靠性。如果不接入勵磁電壓，這一方法無法實現(xiàn)轉(zhuǎn)子兩點接地保護。有些廠家為實現(xiàn)轉(zhuǎn)子
兩點接地保護，直接將勵磁電壓引入保護裝置，但大機組在強勵時，轉(zhuǎn)子電壓高達1500V，這
對于裝置的運行和維護是很不安全的。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是克服現(xiàn)有的發(fā)電機疊加方波電壓式轉(zhuǎn)子接地保護 存在的不足，提供一種可靠性高、避免轉(zhuǎn)子接地保護誤動作的發(fā)電機轉(zhuǎn)子接地保護方法。
為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種基于冗余采樣計算的疊加方波電壓式轉(zhuǎn)子 接地保護方法，其特征在于包括以下步驟 1)采用疊加方波式轉(zhuǎn)子接地保護方案的算法進行接地電阻的計算， 算法一 利用采集到的Im進行接地電阻的計算，不涉及到另兩個采樣值L和1。2，
公式為<formula>formula see original document page 3</formula> 算法二 采用采集到的L和1。2進行接地電阻的計算，不涉及到另一個采樣值Im， 公式為
+
2 . /.
i — 一
(2) 2)當Rg與R/的差值lRg-R/ I > ^時，判為采樣回路故障，瞬時閉鎖轉(zhuǎn)子接地 保護，并延時一定時間后報警； 將Rg與Rg'分別與轉(zhuǎn)子一點接地保護的整定值Rsrt比較，如果Rg < Rsrt與Rg'
< Rsrt同時成立，則延時判為轉(zhuǎn)子一點接地故障，發(fā)告警信號或出口跳閘； 當轉(zhuǎn)子一點接地故障發(fā)生后，自動投入轉(zhuǎn)子兩點接地保護，當實時計算出的接地
位置與轉(zhuǎn)子一點接地瞬時的接地位置的差值A(chǔ)k滿足I Ak| > e時，判斷為轉(zhuǎn)子兩點接地
故障，出口跳閘，其中所述轉(zhuǎn)子接地點位置k的計算方法為
it = 1 一
L + 、+ ^ +
乙，二 f/
代表 Im、 Iel、 I。2代表疊加方波電壓處于正半波時對應的采樣值，Im 疊加方波電壓處于負半波時對應的采樣值； Rg代表算法一計算得到的轉(zhuǎn)子對地電阻，Rg'代表算法二計算得到的轉(zhuǎn)子對地電 阻，Ue是疊加方波電壓的幅值、Ufd是勵磁電壓幅值、&是外加大功率電阻、R。是兩側(cè)支路的 測量電阻、e是判兩點接地故障整定值、^是判采樣回路整定值。 本發(fā)明的有益效果如下本發(fā)明解決了長期以來大型發(fā)電機組轉(zhuǎn)子接地保護無法 雙重化的困擾，通過對轉(zhuǎn)子對地電阻的冗余計算，實現(xiàn)了轉(zhuǎn)子接地保護判據(jù)的雙重化。與 常用的疊加方波式轉(zhuǎn)子接地保護原理相比較，本方法采用兩種冗余的算法計算轉(zhuǎn)子對地電 阻，增加了保護的可靠性。本方法可以判別出轉(zhuǎn)子采樣回路故障，避免了由此產(chǎn)生的轉(zhuǎn)子接 地保護誤動作。 與常用的疊加方波式轉(zhuǎn)子接地保護原理相比，本方法能判別出轉(zhuǎn)子兩點接地故障。 本方法無需將勵磁電壓直接接入保護裝置，增加了裝置運行和維護的安全性。
圖1是常用的疊加方波式轉(zhuǎn)子接地保護原理圖； 圖2是基于冗余計算的疊加方波式轉(zhuǎn)子接地保護原理圖； 圖3是基于冗余計算的疊加方波式轉(zhuǎn)子接地保護邏輯框圖。
具體實施例方式
下面結(jié)合附圖對本發(fā)明進行進一步詳細描述，但并不因此而限定本發(fā)明。 本方案原理圖參照附圖2所示，以下各方程中所涉及的參數(shù)名稱除特別說明外，與圖中的標示一致。 對于轉(zhuǎn)子對地電阻的冗余計算涉及兩種算法，分別介紹如下
算法一 本算法采用了常用的疊加方波式轉(zhuǎn)子接地保護方案的算法，利用采集到的Im進行 接地電阻的計算，而不涉及到另兩個采樣值L和I。2。
當疊加方波電壓處于正半波時可列出以下兩個方程 Ue+k Ufd = (Rv+Rm+Rg+Rc) ii+(R邁+Rg) i2 Ue-(l-k) Ufd = (Rv+Rm+Rg+Rc) i2+(Rm+Rg) ^ 由附圖2可知1邁=i1+i2，fi (l) + (2)可得
(1)
(2)
乙=
2-凡
(3.)
同理，當疊加方波電壓處于負半波時可得
(4) 由(3) _(4)可得
2《
尺.+尺.
2
(5)
算法二
本算法利用采集到的L和I。2進行接地電阻的計算，而不涉及到另一個采樣值 當疊加方波電壓處于正半波時可列出以下兩個方程 Ufd = (Icl_Ic2) (Rv+Rc)
Ue+(l-k) Ufd = (Rm+Rg' +RV+RC) Icl+(Rm+Rg' ) Ic2
當疊加方波電壓處于負半波時可列出以下兩個方程
V = (Icl' _Ic2' ) (Rv+Rc)
-Ue+(l-k) V = (Rm+Rg' +Rv+Rc)*Icl' +(Rm+Rg' ) Ic (6) 、 (7) 、 (8) 、 (9)四式聯(lián)立可求得
(6) (7)
(8) (9)
.仏
.一(_
2'
、-2
c'2
(10) 以上各式中，Im、 Iel、 I。2代表疊加方波電壓處于正半波時的附圖2對應的采樣值， 1/ 、1。/ 、1。2'代表疊加方波電壓處于負半波時的附圖2對應的采樣值；Rg代表算法一計 算得到的轉(zhuǎn)子對地電阻，Rg'代表算法二計算得到的轉(zhuǎn)子對地電阻。
將R/代入公式(7)或(9)可以得到轉(zhuǎn)子接地點的位置
5<formula>formula see original document page 6</formula> 保護邏輯如圖3所示 1、當Rg與Rg'的差值lRg-R/ | > e工時，判為采樣回路故障，瞬時閉鎖轉(zhuǎn)子接地 保護，并延時4s報警。 2、將Rg與Rg'分別與轉(zhuǎn)子一點接地保護的整定值Rset比較，如果Rg < Rset與Rg'
< Rsrt同時成立，則延時判為轉(zhuǎn)子一點接地故障，發(fā)告警信號或出口跳閘。 3、當轉(zhuǎn)子一點接地故障發(fā)生后，自動投入轉(zhuǎn)子兩點接地保護，當實時計算出的接
地位置與轉(zhuǎn)子一點接地瞬時的接地位置的差值I Ak| > e時，判為轉(zhuǎn)子兩點接地故障，出
口跳閘。 以上已以較佳實施例公開了本發(fā)明，然其并非用以限制本發(fā)明，凡采用等同替換 或者等效變換方式所獲得的技術(shù)方案，均落在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
一種基于冗余采樣計算的疊加方波電壓式轉(zhuǎn)子接地保護方法，其特征在于包括以下步驟1)采用疊加方波式轉(zhuǎn)子接地保護方案的兩種算法進行接地電阻的計算，算法一利用采集到的Im進行接地電阻的計算，不涉及到另兩個采樣值Ic1和Ic2，公式為 <mrow><msub> <mi>R</mi> <mi>g</mi></msub><mo>=</mo><mfrac> <mrow><mn>2</mn><mo>·</mo><msub> <mi>U</mi> <mi>e</mi></msub> </mrow> <mrow><msub> <mi>I</mi> <mi>m</mi></msub><mo>-</mo><msup> <msub><mi>I</mi><mi>m</mi> </msub> <mo>′</mo></msup> </mrow></mfrac><mo>-</mo><msub> <mi>R</mi> <mi>m</mi></msub><mo>-</mo><mfrac> <mrow><msub> <mi>R</mi> <mi>v</mi></msub><mo>+</mo><msub> <mi>R</mi> <mi>c</mi></msub> </mrow> <mn>2</mn></mfrac><mo>-</mo><mo>-</mo><mo>-</mo><mrow> <mo>(</mo> <mn>1</mn> <mo>)</mo></mrow> </mrow>算法二采用采集到的Ic1和Ic2進行接地電阻的計算，不涉及到另一個采樣值Im，公式為 <mrow><msup> <msub><mi>R</mi><mi>g</mi> </msub> <mo>′</mo></msup><mo>=</mo><mfrac> <mrow><mrow> <mo>(</mo> <msub><mi>I</mi><mrow> <mi>c</mi> <mn>2</mn></mrow> </msub> <mo>+</mo> <msup><msub> <mi>I</mi> <mrow><mi>c</mi><mn>2</mn> </mrow></msub><mo>′</mo> </msup> <mo>-</mo> <msub><mi>I</mi><mrow> <mi>c</mi> <mn>1</mn></mrow> </msub> <mo>-</mo> <msup><msub> <mi>I</mi> <mrow><mi>c</mi><mn>1</mn> </mrow></msub><mo>′</mo> </msup> <mo>)</mo></mrow><mo>·</mo><msub> <mi>U</mi> <mi>e</mi></msub> </mrow> <mrow><mn>2</mn><mo>·</mo><mrow> <mo>(</mo> <msub><mi>I</mi><mrow> <mi>c</mi> <mn>1</mn></mrow> </msub> <mo>·</mo> <msup><msub> <mi>I</mi> <mrow><mi>c</mi><mn>2</mn> </mrow></msub><mo>′</mo> </msup> <mo>-</mo> <msup><msub> <mi>I</mi> <mrow><mi>c</mi><mn>1</mn> </mrow></msub><mo>′</mo> </msup> <mo>·</mo> <msub><mi>I</mi><mrow> <mi>c</mi> <mn>2</mn></mrow> </msub> <mo>)</mo></mrow> </mrow></mfrac><mo>-</mo><msub> <mi>R</mi> <mi>m</mi></msub><mo>-</mo><mfrac> <mrow><msub> <mi>R</mi> <mi>v</mi></msub><mo>+</mo><msub> <mi>R</mi> <mi>c</mi></msub> </mrow> <mn>2</mn></mfrac><mo>-</mo><mo>-</mo><mo>-</mo><mrow> <mo>(</mo> <mn>2</mn> <mo>)</mo></mrow> </mrow>2)當Rg與Rg′的差值|Rg-Rg′|＞ε1時，判為采樣回路故障，瞬時閉鎖轉(zhuǎn)子接地保護，并延時一定時間后報警；將Rg與Rg′分別與轉(zhuǎn)子一點接地保護的整定值Rset比較，如果Rg＜Rset與Rg′＜Rset同時成立，則延時判為轉(zhuǎn)子一點接地故障，發(fā)告警信號或出口跳閘；當轉(zhuǎn)子一點接地故障發(fā)生后，自動投入轉(zhuǎn)子兩點接地保護，當實時計算出的接地位置與轉(zhuǎn)子一點接地瞬時的接地位置的差值Δk滿足|Δk|＞ε時，判斷為轉(zhuǎn)子兩點接地故障，出口跳閘，其中所述轉(zhuǎn)子接地點位置k的計算方法為 <mrow><mi>k</mi><mo>=</mo><mn>1</mn><mo>-</mo><mfrac> <mrow><mrow> <mo>(</mo> <msub><mi>R</mi><mi>m</mi> </msub> <mo>+</mo> <msup><msub> <mi>R</mi> <mi>g</mi></msub><mo>′</mo> </msup> <mo>+</mo> <msub><mi>R</mi><mi>v</mi> </msub> <mo>+</mo> <msub><mi>R</mi><mi>c</mi> </msub> <mo>)</mo></mrow><mo>·</mo><msub> <mi>I</mi> <mrow><mi>c</mi><mn>1</mn> </mrow></msub><mo>+</mo><mrow> <mo>(</mo> <msub><mi>R</mi><mi>m</mi> </msub> <mo>+</mo> <msup><msub> <mi>R</mi> <mi>g</mi></msub><mo>′</mo> </msup> <mo>)</mo></mrow><mo>·</mo><msub> <mi>I</mi> <mrow><mi>c</mi><mn>2</mn> </mrow></msub><mo>-</mo><msub> <mi>U</mi> <mi>e</mi></msub> </mrow> <msub><mi>U</mi><mi>fd</mi> </msub></mfrac> </mrow>Im、Ic1、Ic2代表疊加方波電壓處于正半波時對應的采樣值，Im′、Ic1′、Ic2′代表疊加方波電壓處于負半波時對應的采樣值；Rg代表算法一計算得到的轉(zhuǎn)子對地電阻，Rg′代表算法二計算得到的轉(zhuǎn)子對地電阻，Ue是疊加方波電壓的幅值、Ufd是勵磁電壓幅值、Rv是外加大功率電阻、Rc是兩側(cè)支路的測量電阻、ε是判兩點接地故障整定值、ε1是判采樣回路整定值。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種基于冗余采樣計算的疊加方波電壓式轉(zhuǎn)子接地保護方法，利用不同采樣數(shù)據(jù)的兩種算法分別計算發(fā)電機轉(zhuǎn)子對地電阻值，當兩個計算電阻值都小于保護整定值時，才判為轉(zhuǎn)子一點接地故障，解決了大機組轉(zhuǎn)子接地保護判據(jù)的雙重化。當兩個計算電阻值相差很大時，閉鎖轉(zhuǎn)子接地保護，提高了轉(zhuǎn)子接地保護的可靠性。同時可以不直接接入轉(zhuǎn)子電壓而判斷出轉(zhuǎn)子接地點的位置。轉(zhuǎn)子一點接地動作后，根據(jù)轉(zhuǎn)子接地點位置的變化，判斷轉(zhuǎn)子兩點接地故障是否發(fā)生。
文檔編號H02H3/02GK101741063SQ201010117548
公開日2010年6月16日 申請日期2010年3月4日 優(yōu)先權(quán)日2010年3月4日
發(fā)明者劉宏博, 季學軍, 張強, 李哲, 王煜 申請人:國電南瑞科技股份有限公司