專利名稱：一種發(fā)電機機端電壓互感器一次斷線的判別方法
技術領域：
本發(fā)明涉及電力系統繼電保護領域，更具體地涉及判別發(fā)電機定子接地保護用機端電壓互感器出現一次斷線的判別方法，并涉及應用該判別方法的繼電保護裝置和安全自動裝置，用于防止發(fā)電機定子接地保護誤動。
背景技術：
發(fā)電機正常運行時，三相電壓對稱，機端TV開口三角的零序電壓主要包含三次諧波電壓分量，而基波零序電壓基本為零。當發(fā)電機定子繞組內部出現定子單相接地故障，發(fā)電機三相電壓的對稱性遭到破壞，機端TV的開口三角將出現基波零序電壓，且機端和中性點3次諧波電壓分布均發(fā)生變化。當機端TV開口三角基波零序電壓超過設定的整定值，3次諧波電壓幅值和相位的變化超過預先設定的整定值時，則保護裝置判定發(fā)電機出現定子接地故障，保護裝置繼電器接點輸出讓發(fā)電機跳閘停機，這就是發(fā)電機基波零序電壓型(取機端開口三角電壓為主判據)和3次諧波電壓型定子接地保護。眾所周知，發(fā)電機機端TV的一次側均串接了熔斷器。機端TV的熔斷器可能出現瞬時熔斷、接觸不良或慢速熔斷等情況(統稱為斷線)，TV —次斷線將引起TV開口三角出現明顯的基波零序電壓，3次諧波電壓也有相應變化。如果不能準確而有效地判別TV —次斷線并閉鎖3次諧波電壓型和基波零序電壓型定子接地保護，將導致發(fā)電機定子接地保護誤動。因此需要有準確判別發(fā)電機機端TV —次斷線的方法。大型發(fā)電機(包括水輪發(fā)電機、汽輪發(fā)電機、燃汽輪發(fā)電機和核電發(fā)電機等)在機端裝設電壓互感器(TV)，用于監(jiān)測發(fā)電機運行時的電壓輸出。這些發(fā)電機大多采用中性點經變壓器接電阻的高阻接地方式，在接地變壓器副邊可以測量發(fā)電機中性點對地零序電壓；有時在接地變壓器原邊接入零序電流互感器(TA)，可以測量發(fā)電機中性點接地零序電流。利用TV各相電壓及正、負、零序電壓分量特征，可以判別TV的二次斷線故障，但不能判別出其一次斷線故障。此外，有通過兩組TV電壓互相比較的方法實現TV斷線判別，如在“一種發(fā)電機匝間保護專用TV斷線的判別方法(CN200810235287.0)”中所提到的方法。一般情況下，汽輪發(fā)電機在機端可接入兩組TV，一組為常規(guī)電壓互感器(其一次側中性點直接接地)，另一組為匝間保護專用電壓互感器(其一次側中性點直接和發(fā)電機中性點連接)。但是對于某些機組，如核電、大型水電或燃氣輪機組等，經常只能接入一組常規(guī)電壓互感器，其一次斷線判別必須利用其他的相關電氣量。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的是:為了解決只接入一組TV信號的情況下發(fā)電機機端TV —次斷線可靠判別的問題，同時為了完善發(fā)電機3次諧波電壓型和基波零序電壓型定子接地保護功能，避免機端TV —次斷線引起3次諧波電壓型和基波零序電壓型定子接地保護誤動，本發(fā)明提供一種利用發(fā)電機機端電壓和中性點零序電壓或零序電流特征的發(fā)電機機端TV —次斷線的判別方法。本發(fā)明采取的技術方案是: 一種發(fā)電機機端電壓互感器一次斷線的判別方法，保護裝置檢測發(fā)電機機端電壓互感器(TV)的負序電壓(3U2)、開口三角基波零序電壓(3U0)，以及發(fā)電機中性點的零序電壓(UnO)或零序電流(InO)，按下列公式，將這些檢測量分別與相應的定值進行比較:UnO < U0.setl 或 InO < 10.setl式 I3U2 > U2.set2式 23U0 > U0.set2式 3其中，U0.setl、U2.set2、U0.set2 是電壓定值，10.setl 是電流定值，當式1、2、3條件同時滿足，則判定發(fā)電機機端電壓互感器TV出現一次斷線，延時發(fā)出發(fā)電機機端電壓互感器TV—次斷線報警信號，并閉鎖發(fā)電機定子接地保護；否則若式
1、2、3任一條件不滿足則判定發(fā)電機機端電壓互感器TV恢復正常，延時退出發(fā)電機機端電壓互感器TV —次斷線報警，并開放發(fā)電機定子接地保護。即當TV負序電壓大于定值或TV開口三角基波零序電壓大于定值，同時發(fā)電機中性點處的零序電流或零序電壓小于定值這些條件滿足時，判定TV出現一次斷線，發(fā)出報警信號，并閉鎖發(fā)電機3次諧波電壓型和基波零序電壓型定子接地保護，防止保護誤動。發(fā)電機機端電壓互感器TV的一次側中性點是直接接地的。進一步的，式I 式3中的U0.setl、U2.set2、U0.set2是電壓定值，10.setl是電流定值，U0.setl按躲過發(fā)電機正常運行時的最大不平衡電壓整定,一般為5V 10V ；10.setl是零序電壓 U0.setl 所對應的零序電流；U0.set2=Kl*U0.setl，U2.set2=K2*U0.set2，Kl 為零序電壓相關系數，等于發(fā)電機中性點零序電壓二次值和機端零序電壓二次值的倍數，K2為一常數、一般在0.7 0.9范圍內取值。進一步的，判別出TV—次斷線后，經過短延tl時發(fā)出報警信號，并閉鎖發(fā)電機3次諧波電壓型和基波零序電壓型定子接地保護；當判別TV恢復正常時，經過長延時t2退出TV—次斷線報警，并開放發(fā)電機3次諧波電壓型和基波零序電壓型定子接地保護，其中:tl為常數，一般為20ms 40ms, t2為常數,一般為8s 10s。本發(fā)明技術方案的原理是:當機端TV出現一次斷線時，該TV的負序電壓3U2和基波零序電壓3U0會明顯增加，超過各自的定值U2.set2和U0.set2,與此同時，由于發(fā)電機仍正常運行，發(fā)電機中性點側零序電壓或零序電流正常，其零序電壓UnO很小，小于定值U0.setl，或者零序電流InO很小，小于定值10.setl，上述式I條件滿足，同時式2和式3滿足，判別出TV—次斷線。當發(fā)電機正常運行，或者發(fā)電機出現定子接地故障時，機端TV和中性點側的零序電壓一次值是相同的，不出現“式1、2、3條件同時滿足”的情況，不會出現機端TV—次斷線的誤判。本發(fā)明的有益效果是:解決了只接入一組TV信號的情況下發(fā)電機機端TV —次斷線可靠判別的問題，準確地判別發(fā)電機機 端TV出現一次斷線，發(fā)出報警信號，并閉鎖發(fā)電機3次諧波電壓型和基波零序電壓型定子接地保護，防止保護誤動，判據簡單，易于實現。


為了對本發(fā)明作進一步說明，給出附圖:圖1是本發(fā)明的發(fā)電機機端TV電壓及中性點零序電壓或電流的接線示意圖，圖2是本發(fā)明的發(fā)電機機端TV —次斷線判別邏輯圖。圖 2 中:a.不等式⑴的邏輯元件，不等式⑴滿足時輸出I，否則輸出O ;b.不等式⑵的邏輯元件，不等式(2)滿足時輸出I，否則輸出O ;c.不等式(3)的邏輯元件，不等式(3)滿足時輸出I，否則輸出O ;d.“與”門操作；e.“啟動延時”邏輯，當輸入由O變I時，經過延時tl輸出1，當輸入為O不變或由I變?yōu)镺時，不經延時直接讓輸出等于輸入；￡ “返回延時”邏輯，當輸入由I變O時，經過延時t2輸出0，當輸入為I不變或由O變?yōu)镮時，不經延時直接讓輸出等于輸入；g.“機端TV斷線報警”信號輸出；h.“閉鎖3次諧波電壓型定子接地保護”控制字置位。1.“閉鎖基波零序 電壓型定子接地保護”控制字置位。
具體實施例方式保護裝置同時對發(fā)電機機端電壓互感器TV電壓和中性點零序電壓或零序電流進行采樣。保護裝置對采樣的電壓、電流進行全周傅氏濾波及計算，分別得到機端TV的負序電壓3U2和開口三角的基波零序電壓3U0，中性點的零序電壓UnO或零序電流InO ;在保護裝置內預先設定定值U0.setl或10.setl、U2.set2和U0.set2,按下列不等式進行判別:UnO < U0.setl 或 InO < 10.setl式 I3U2 > U2.set2式 23U0 > U0.set2式 3其中，U0.setl、U2.set2、U0.set2 是電壓定值，10.setl 是電流定值。當式1、2、3條件同時滿足，經過短延時tl發(fā)出機端TV—次斷線報警信號，并閉鎖3次諧波電壓型和基波零序電壓型定子接地保護；否則，判定TV恢復正常，經過長延時t2取消TV—次斷線報警，并重新開放3次諧波電壓型和基波零序電壓型定子接地保護。tl為常數，一般為20ms 40ms, ;t2為常數,一般為8s 10s。tl和t2可以是保護裝置的內部參數，不需要用戶整定。下面結合某臺額定容量為300MW發(fā)電機的實例介紹本發(fā)明。在圖1中，發(fā)電機(G)的中性點(η)經過中性點接地設備(NGD)以高阻接地方式接地(GND)，接地變電壓變比為Ntv，接地電阻二次值為Rn，對應的接地電阻一次值為Re，Re = RM，在接地變副邊可以取得中性點零序電壓UnO，在中性點接地處通過CTO副邊可以取得接地零序電流In0，CT0的變比為Nta。發(fā)電機的機端(t)安裝I組電壓互感器，是常規(guī)電壓互感器，其一次側串接熔斷器(F1)、中性點直接接地，發(fā)電機保護裝置(59D)測量常規(guī)電壓互感器的三相基波電圧U、、Ub Ui )開口三角基波零序電壓(3U0)，接地變副邊零序電壓UnO,接地零序電流InO。
在本實例中，TV電壓變比的額定參數是
權利要求
1.種發(fā)電機機端電壓互感器一次斷線的判別方法，其特征是:保護裝置檢測發(fā)電機機端電壓互感器(TV)的負序電壓(3U2)、開口三角基波零序電壓(3U0)，以及發(fā)電機中性點的零序電壓(UnO)或零序電流(InO)，按下列公式，將這些檢測量分別與相應的定值進行比較:UnO < U0.setl 或 InO < 10.setl 式 I3U2 > U2.set2 式 23U0 > U0.set2 式 3其中，U0.setl、U2.set2、U0.set2是電壓定值，10.setl是電流定值， 當式1、2、3條件同時滿足，則判定發(fā)電機機端電壓互感器TV出現一次斷線，延時發(fā)出發(fā)電機機端電壓互感器TV—次斷線報警信號，并閉鎖發(fā)電機定子接地保護；否則若式1、2、3任一條件不滿足則判定發(fā)電機機端電壓互感器TV恢復正常，延時退出發(fā)電機機端電壓互感器TV —次斷線報警，并開放發(fā)電機定子接地保護。
2.據權利要求1所述的一種發(fā)電機機端電壓互感器一次斷線的判別方法，其特征是:發(fā)電機機端電壓互感器TV的一次側中性點是直接接地的。
3.據權利要求1所述的一種發(fā)電機機端電壓互感器一次斷線的判別方法，其特征是:式廣式3中的U0.setl、U2.set2、U0.set2是電壓定值，10.setl是電流定值，U0.setl按躲過發(fā)電機正常運行時的最大不平衡電壓整定，一般為5V 10V ；10.setl是零序電壓U0.setl 所對應的零序電流；U0.set2=Kl*U0.setl，U2.set2=K2*U0.set2，Kl 為零序電壓相關系數，等于發(fā)電機中性點零序電壓二次值和機端零序電壓二次值的倍數，K2為一常數、一般在0.7 0.9范圍內取值。
4.據權利要求1所述的一種發(fā)電機機端電壓互感器一次斷線的判別方法，其特征是:判別出TV —次斷線后，經過短延tl時發(fā)出報警信號，并閉鎖發(fā)電機3次諧波電壓型和基波零序電壓型定子接地保護；當判別TV恢復正常時，經過長延時t2退出TV —次斷線報警，并開放發(fā)電機3次諧波電壓型和基波零序電壓型定子接地保護，其中:tl為常數，一般為20ms 40ms, t2為常數，一般為8s 10s。
全文摘要
發(fā)電機機端電壓互感器一次斷線的判別方法，保護裝置檢測發(fā)電機機端電壓互感器的負序電壓、開口三角基波零序電壓，以及發(fā)電機中性點的零序電或零序電流，按下列公式，將這些檢測量分別與相應的定值進行比較即當TV負序電壓大于定值或TV開口三角基波零序電壓大于定值，同時發(fā)電機中性點處的零序電流或零序電壓小于定值這些條件滿足時，判定TV出現一次斷線，發(fā)出報警信號，并閉鎖發(fā)電機3次諧波電壓型和基波零序電壓型定子接地保護，防止保護誤動。
文檔編號G01R31/06GK103091595SQ20131000727
公開日2013年5月8日 申請日期2013年1月9日 優(yōu)先權日2012年7月23日
發(fā)明者陳佳勝, 陳俊, 張琦雪, 郭自剛, 嚴偉, 沈全榮 申請人:南京南瑞繼保電氣有限公司, 南京南瑞繼保工程技術有限公司