專利名稱：一種交、直流注入式轉(zhuǎn)子一點(diǎn)接地保護(hù)裝置及其保護(hù)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及發(fā)變組保護(hù)中的轉(zhuǎn)子一點(diǎn)接地保護(hù)裝置和方法，屬于電力自動(dòng)化技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
轉(zhuǎn)子接地保護(hù)是發(fā)變組保護(hù)系統(tǒng)的重要組成部分，汽輪發(fā)電機(jī)和水輪發(fā)電機(jī)均應(yīng)裝設(shè)轉(zhuǎn)子一點(diǎn)接地保護(hù)。轉(zhuǎn)子一點(diǎn)接地保護(hù)原理可分為注入式和非注入式兩大類。非注入式原理依靠轉(zhuǎn)子繞組本身的電氣量構(gòu)成保護(hù)判據(jù)，如切換采樣式(乒乓式)原理；注入式原理則需要外加輔助電源，給轉(zhuǎn)子繞組對地注入電壓，采集相關(guān)電氣量構(gòu)成保護(hù)判據(jù)，如注入直流電壓原理、注入交流電壓原理和注入方波電壓原理。目前大型發(fā)變組的保護(hù)方案要求采用雙重化配置，轉(zhuǎn)子接地保護(hù)由于保護(hù)原理的原因只能雙重化配置單套運(yùn)行，即采用一套運(yùn)行一套備用方式，需要時(shí)通過人工帶電切換。國內(nèi)外發(fā)變組保護(hù)中實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)子一點(diǎn)接地保護(hù)的雙套運(yùn)行一直是個(gè)無法解決的難題。·

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種可雙重化并列運(yùn)行的交、直流注入式轉(zhuǎn)子一點(diǎn)接地保護(hù)方法，保護(hù)配置由注入直流轉(zhuǎn)子一點(diǎn)接地保護(hù)和注入交流轉(zhuǎn)子一點(diǎn)接地保護(hù)構(gòu)成，兩套保護(hù)可同時(shí)并列運(yùn)行，也可以獨(dú)立使用。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所采取的技術(shù)方案是一種交、直流注入式轉(zhuǎn)子一點(diǎn)接地保護(hù)裝置，其特征在于包括交流電單元、直流電單元和轉(zhuǎn)子繞組LE，所述轉(zhuǎn)子繞組LE —端與交流電單元連接，另一端與直流電單元連接，所述交流電單元、直流電單元和轉(zhuǎn)子繞組LE分別接地。前述的一種交、直流注入式轉(zhuǎn)子一點(diǎn)接地保護(hù)裝置，其特征在于所述交流電單元包括交流電源、變壓器、電阻R1、電阻R2、電阻R3、電容Cl和電容C2，交流電源通過變壓器正輸出端、電阻R1、電阻R2、電阻R3、電容CU電容C2與轉(zhuǎn)子繞組相連，所述交流電源通過變壓器負(fù)輸出端與地相連。前述的一種交、直流注入式轉(zhuǎn)子一點(diǎn)接地保護(hù)裝置，其特征在于所述直流電單元包括直流電源、電阻R4和電阻R5，所述直流電源正極通過電阻R4與轉(zhuǎn)子繞組單元直流輸入端相連，所述直流電源負(fù)極通過電阻R5與地相連。前述的一種交、直流注入式轉(zhuǎn)子一點(diǎn)接地保護(hù)裝置，其特征在于在電阻R5的兩端并聯(lián)連接有一電子開關(guān)。一種交、直流注入式轉(zhuǎn)子一點(diǎn)接地保護(hù)方法，其特征在于包括以下步驟(I)、注入直流轉(zhuǎn)子一點(diǎn)接地保護(hù)方法，直流電壓通過電阻R4、R5注入到轉(zhuǎn)子繞組LE負(fù)端或者正端與地之間，由電子開關(guān)切換得到兩種狀態(tài)下的泄漏電流，計(jì)算轉(zhuǎn)子接地電阻；(2)、注入交流轉(zhuǎn)子一點(diǎn)接地保護(hù)方法，由外加交流電源，通過R1、R2、R3、C1和C2，向轉(zhuǎn)子回路注入一定幅值的交流電壓信號，這個(gè)電壓信號對稱地注入到轉(zhuǎn)子繞組LE的正負(fù)端，取對地的交流電壓Ua和回路電流Ia，計(jì)算得到轉(zhuǎn)子繞組對地的阻抗，通過一定的補(bǔ)償，進(jìn)而計(jì)算出轉(zhuǎn)子對地電阻；(3)、注入直流轉(zhuǎn)子一點(diǎn)接地保護(hù)裝置和注入交流轉(zhuǎn)子一點(diǎn)接地保護(hù)裝置協(xié)調(diào)方法，計(jì)算轉(zhuǎn)子對地電阻；(4)、通過比較轉(zhuǎn)子對地電阻與保護(hù)整定值的大小，作出相應(yīng)的保護(hù)處理。前述的一種交、直流注入式轉(zhuǎn)子一點(diǎn)接地保護(hù)方法，其特征在于注入直流轉(zhuǎn)子一點(diǎn)接地保護(hù)方法包括以下步驟I)、給轉(zhuǎn)子繞組負(fù)端注入一個(gè)直流電壓UD，設(shè)正常運(yùn)行時(shí)轉(zhuǎn)子繞組對地阻抗為無窮大，且認(rèn)為在電子開關(guān)開合過程中勵(lì)磁電壓E保持不變，如果在轉(zhuǎn)子繞組某一點(diǎn)經(jīng)Rg接地，則故障點(diǎn)距轉(zhuǎn)子繞組負(fù)端的電動(dòng)勢為α Ε，當(dāng)兩套保護(hù)同時(shí)運(yùn)行時(shí)，由于Cl、C2的隔直作用，使得直流分量不會進(jìn)入交流注入回路，2)、設(shè)R4 = R5 = R，，電子開關(guān)打開和閉合的回路方程為
權(quán)利要求
1.一種交、直流注入式轉(zhuǎn)子一點(diǎn)接地保護(hù)裝置，其特征在于包括交流電單元、直流電單元和轉(zhuǎn)子繞組LE,所述轉(zhuǎn)子繞組LE —端與交流電單元連接,另一端與直流電單元連接，所述交流電單元、直流電單元和轉(zhuǎn)子繞組LE分別接地。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種交、直流注入式轉(zhuǎn)子一點(diǎn)接地保護(hù)裝置，其特征在于所述交流電單元包括交流電源、變壓器、電阻R1、電阻R2、電阻R3、電容Cl和電容C2，交流電源通過變壓器正輸出端、電阻R1、電阻R2、電阻R3、電容Cl、電容C2與轉(zhuǎn)子繞組相連，所述交流電源通過變壓器負(fù)輸出端與地相連。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種交、直流注入式轉(zhuǎn)子一點(diǎn)接地保護(hù)裝置，其特征在于所述直流電單元包括直流電源、電阻R4和電阻R5，所述直流電源正極通過電阻R4與轉(zhuǎn)子繞組單元直流輸入端相連，所述直流電源負(fù)極通過電阻R5與地相連。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種交、直流注入式轉(zhuǎn)子一點(diǎn)接地保護(hù)裝置，其特征在于在 電阻R5的兩端并聯(lián)連接有一電子開關(guān)。
5.一種交、直流注入式轉(zhuǎn)子一點(diǎn)接地保護(hù)方法，其特征在于包括以下步驟 (I )、注入直流轉(zhuǎn)子一點(diǎn)接地保護(hù)方法，直流電壓通過電阻R4、R5注入到轉(zhuǎn)子繞組LE負(fù)端或者正端與地之間，由電子開關(guān)切換得到兩種狀態(tài)下的泄漏電流，計(jì)算轉(zhuǎn)子接地電阻； (2)、注入交流轉(zhuǎn)子一點(diǎn)接地保護(hù)方法，由外加交流電源，通過R1、R2、R3、C1和C2，向轉(zhuǎn)子回路注入一定幅值的交流電壓信號，這個(gè)電壓信號對稱地注入到轉(zhuǎn)子繞組LE的正負(fù)端，取對地的交流電壓Ua和回路電流Ia，計(jì)算得到轉(zhuǎn)子繞組對地的阻抗，通過一定的補(bǔ)償，進(jìn)而計(jì)算出轉(zhuǎn)子對地電阻； (3)、注入直流轉(zhuǎn)子一點(diǎn)接地保護(hù)裝置和注入交流轉(zhuǎn)子一點(diǎn)接地保護(hù)裝置協(xié)調(diào)方法，計(jì)算轉(zhuǎn)子對地電阻； (4)、通過比較轉(zhuǎn)子對地電阻與保護(hù)整定值的大小，作出相應(yīng)的保護(hù)處理。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種交、直流注入式轉(zhuǎn)子一點(diǎn)接地保護(hù)方法，其特征在于注入直流轉(zhuǎn)子一點(diǎn)接地保護(hù)方法包括以下步驟 1)、給轉(zhuǎn)子繞組負(fù)端注入一個(gè)直流電壓UD，設(shè)正常運(yùn)行時(shí)轉(zhuǎn)子繞組對地阻抗為無窮大，且認(rèn)為在電子開關(guān)開合過程中勵(lì)磁電壓E保持不變，如果在轉(zhuǎn)子繞組某一點(diǎn)經(jīng)Rg接地，則故障點(diǎn)距轉(zhuǎn)子繞組負(fù)端的電動(dòng)勢為α Ε，當(dāng)兩套保護(hù)同時(shí)運(yùn)行時(shí)，由于Cl、C2的隔直作用，使得直流分量不會進(jìn)入交流注入回路， 2)、設(shè)R4= R5 = R，，電子開關(guān)打開和閉合的回路方程為
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種交、直流注入式轉(zhuǎn)子一點(diǎn)接地保護(hù)方法，其特征在于注入交流轉(zhuǎn)子一點(diǎn)接地保護(hù)方法包括以下步驟 1)、交流電壓經(jīng)Rl、R2、R3、Cl和C2注入到轉(zhuǎn)子繞組和地之間，兩套保護(hù)同時(shí)運(yùn)行時(shí)，如果在轉(zhuǎn)子繞組某處經(jīng)Rg接地，交流電流不僅流經(jīng)接地電阻Rg和對地電容Cg，同時(shí)也流過直流注入回路， 2)、設(shè)Re、Ce為R1、R2、R3、C1、C2的等效電阻和等效電容；R4= R5 = R為直流回路注入電阻， 當(dāng)電子開關(guān)打開時(shí)，
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種交、直流注入式轉(zhuǎn)子一點(diǎn)接地保護(hù)方法，其特征在于兩套保護(hù)裝置協(xié)調(diào)方法包括以下步驟 設(shè)T為電子開關(guān)切換時(shí)間，Il為交流回路流入直流回路的交流分量，1)、由于交流回路中電容Cl、C2的存在，直流分量不能進(jìn)入交流回路，注入直流轉(zhuǎn)子接地保護(hù)不會受到交流回路結(jié)構(gòu)的影響，只需將進(jìn)入直流回路的交流分量濾除，同時(shí)要考慮電容Cl、C2對直流回路電子開關(guān)切換暫態(tài)過程的影響； 2)、交流分量進(jìn)入直流回路，需要對接地電阻進(jìn)行補(bǔ)償，注入交流轉(zhuǎn)子一點(diǎn)接地保護(hù)引入了電子開關(guān)狀態(tài)，當(dāng)檢測到電子開關(guān)切換正常時(shí)，采用式(10)進(jìn)行計(jì)算；當(dāng)檢測到電子開關(guān)狀態(tài)不正常時(shí)，即切換間隔時(shí)間大于2s，則認(rèn)為注入直流轉(zhuǎn)子一點(diǎn)接地保護(hù)掉電或退出運(yùn)行。
3)、電子開關(guān)狀態(tài)不正?？煞譃閮煞N情況注入直流保護(hù)退出運(yùn)行但直流回路沒有移開；注入直流保護(hù)退出運(yùn)行且直流回路已經(jīng)移開，由I1來判別 Bai ^ α?xí)r，注入直流保護(hù)退出運(yùn)行但直流回路沒有移開，采用式(4)、(5)、(6)計(jì)算接地電阻。
b、Ii< α?xí)r，注入直流保護(hù)退出運(yùn)行且直流回路已經(jīng)移開，無需進(jìn)行補(bǔ)償，故采用式(4)、式(5)計(jì)算接地電阻，式中α為某個(gè)閥值，表示交流回路流入直流回路的交流分量的有無。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的一種交、直流注入式轉(zhuǎn)子一點(diǎn)接地保護(hù)方法，其特征在于所述注入交流轉(zhuǎn)子一點(diǎn)接地保護(hù)方法的注入交流電源的頻率小于或等于50Hz，所述的注入的交流、直流電源的幅值不大于100V。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的一種交、直流注入式轉(zhuǎn)子一點(diǎn)接地保護(hù)方法，其特征在于保護(hù)動(dòng)作方程為 (1)Rg < Rgl,當(dāng)計(jì)算的接地電阻Rg小于Rgl時(shí)，保護(hù)發(fā)告警信號， (2)Rg < Rg2,當(dāng)計(jì)算的接地電阻Rg小于Rg2時(shí)，保護(hù)發(fā)跳閘信號并出口跳閘，式中Rgl、Rg2為保護(hù)整定值。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種交、直流注入式轉(zhuǎn)子一點(diǎn)接地保護(hù)裝置及其保護(hù)方法，保護(hù)配置由注入交流轉(zhuǎn)子一點(diǎn)接地保護(hù)和注入直流轉(zhuǎn)子一點(diǎn)接地保護(hù)構(gòu)成，注入交流轉(zhuǎn)子一點(diǎn)接地保護(hù)，由外加交流電源，向轉(zhuǎn)子回路注入一定幅值的交流電壓信號，這個(gè)電壓信號對稱地注入到轉(zhuǎn)子繞組LE的正負(fù)端，取圖示對地的交流電壓UA和回路電流IA，計(jì)算得到轉(zhuǎn)子繞組對地的阻抗，通過一定的補(bǔ)償，進(jìn)而計(jì)算出轉(zhuǎn)子對地電阻。注入直流轉(zhuǎn)子一點(diǎn)接地保護(hù)，直流電壓通過切換電阻R4、R5注入到轉(zhuǎn)子繞組LE負(fù)端或者正端與地之間，由電子開關(guān)切換得到兩種狀態(tài)下的泄漏電流，計(jì)算轉(zhuǎn)子接地電阻。這兩套保護(hù)既可以自動(dòng)投入單套運(yùn)行，也可以同時(shí)并列運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)子一點(diǎn)接地保護(hù)的雙重化配置。
文檔編號H02H7/06GK102891474SQ201210433198
公開日2013年1月23日 申請日期2012年11月2日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月2日
發(fā)明者劉小波, 劉萬斌, 包明磊, 張志勇 申請人:南京國電南自美卓控制系統(tǒng)有限公司