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)的電壓和電流為計算量，采用?？诘挠布V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)測量示意圖，對于發(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] 可計算此時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)確計算接地電阻阻值，需要設(shè)計濾波比很 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?？诘挠布V波。
[0014] 因此，采用常規(guī)方案較難解決W下兩個問題；（〇解決好發(fā)電機(jī)接地故障時工頻 分量對接地電阻計算的影響。當(dāng)發(fā)電機(jī)定子繞組發(fā)生接地故障時，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)計復(fù)雜的數(shù)字濾波器，甚至需設(shè)計?？诘挠布V波 器，同時多層濾波環(huán)節(jié)必然帶來定子接地保護(hù)判別的固有延時加長；（2)在接地變壓器二 次負(fù)載電阻很小情況下，如國內(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)裝置測量到的低頻電壓信號就非常小，信號不可靠，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算，同時縮小保護(hù)固有延時。
[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，保護(hù)動作為報警；當(dāng)檢測到所述發(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，保護(hù)動作為跳間；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)檢測到所述輸入阻抗幅值低于所述保護(hù) 裝置整定高定值時，保護(hù)動作為報警；當(dāng)檢測到所述輸入阻抗幅值低于所述保護(hù)裝置整定 低定值時，保護(hù)動作為跳間。
[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，檢測此時外加電源兩 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)測接地變壓器二次負(fù)載電阻試驗，檢測此時外加 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，檢測此時外加電源兩端低 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，測量發(fā)電機(jī)各種正常工況下定子繞組無接地故障時最大 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單元、 計算單元、判斷單元，其中，
[0029] 所述檢測單元用于檢測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，或者分別檢測在短接外加電源輸出回路試驗、短接外加電源輸出回路試驗、接地變壓器 一次繞組短路時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] 所述計算單元用于根據(jù)所述檢測單元獲得的電壓和電流值計算發(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，保護(hù)動作為報警；當(dāng)?shù)?于保護(hù)裝置整定低定值時，保護(hù)動作為跳間。
[0032] 進(jìn)一步地，所述檢測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)測量示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0036] W下將結(jié)合附圖對本發(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)裝置可檢測的低頻電 壓、電流信號量較大，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，在低頻下測得電壓和電流，可求得外加低頻電源內(nèi)阻值Ri。。試 驗結(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 得電壓和電流，結(jié)合（1)測得的外加電源內(nèi)阻Ri。，可求得二次負(fù)載電阻R。。恢復(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