一種基于電壓量的斷路器非全相判別方法及裝置的制造方法
【技術(shù)領域】
[0001] 本發(fā)明屬于電力系統(tǒng)繼電保護領域，特別涉及一種基于電壓量的斷路器非全相判 別方法及裝置。
【背景技術(shù)】
[0002] 目前，現(xiàn)場廣泛應用的斷路器非全相保護一般由三相不一致接點、相電流、零序電 流和負序電流判據(jù)共同構(gòu)成，當輕載運行工況時，由于相電流很小，斷路器非全相時負序電 流很小，難以超過負序電流定值，斷路器非全相保護無法動作。發(fā)電機機端斷路器一般為三 相聯(lián)動，不提供三相不一致接點，無法采用傳統(tǒng)非全相保護，現(xiàn)場已多次出現(xiàn)機端斷路器一 相拉桿斷裂導致非全相的事故，由于沒有非全相保護，導致機組長期承受負序電流，對發(fā)電 機的安全構(gòu)成威脅，需要一種不依賴于三相不一致接點的非全相保護。鑒于傳統(tǒng)斷路器非 全相保護存在的以上不足，有必要研宄一種不依賴電流大小和三相不一致接點的斷路器非 全相判別方法及裝置。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明的主要目的：提供一種基于電壓量的斷路器非全相判別方法，不依賴電流 大小，解決輕載時斷路器發(fā)生非全相，以往電流判據(jù)無法識別的問題，此外，由于不需要斷 路器三相不一致接點，也解決于三相聯(lián)動斷路器的非全相判別問題。
[0004] 本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是：理論分析表明，斷路器非全相時，斷口兩側(cè)的電壓之 間會產(chǎn)生一定的向量差，因此，判斷斷路器兩側(cè)相電壓之間的向量差即可判斷非全相。保護 裝置測量斷路器兩側(cè)的三相電壓；分別計算斷路器兩側(cè)電壓的向量差及有效值，當兩側(cè)相 電壓均大于80%~90%額定電壓，并且某一相或兩相的斷路器兩側(cè)電壓向量差大于設定 定值時，判為斷路器非全相，經(jīng)過短延時t動作于報警或跳閘。
[0005] 本發(fā)明還提供一種基于電壓量的斷路器非全相保護裝置，包括采樣模塊、傅式計 算模塊、補償模塊、判斷及動作模塊，其中：
[0006] 所述采樣模塊用于非全相保護裝置對斷路器兩側(cè)電壓進行采樣；
[0007] 所述傅式計算模塊用于根據(jù)采樣模塊的結(jié)果，計算兩側(cè)相電壓基波向量的實部與 虛部，以及基波幅值；
[0008] 所述補償模塊用于根據(jù)傅式計算模塊的結(jié)果，補償兩側(cè)TV的傳變誤差，使得正常 運行時，端口兩側(cè)TV電壓向量差為0 ;
[0009] 所述判斷及動作模塊根據(jù)計算模塊和補償模塊的結(jié)果，判斷當斷路器兩側(cè)電壓的 向量差超出預先整定的上限范圍，經(jīng)延時發(fā)出報警信號或跳閘信號及輸出跳閘繼電器空接 點。
[0010] 進一步地，所述傅式計算模塊中，斷路器兩側(cè)三相電壓的基波幅值均采用全周傅 立葉算法。
[0011] 兩側(cè)TV相電壓的基波幅值計算公式如下：
[0012]
【主權(quán)項】
1. 一種基于電壓量的斷路器非全相判別方法，其特征在于：保護裝置測量斷路器兩 側(cè)的=相電壓；分別計算斷路器兩側(cè)電壓的基波向量差及有效值，當兩側(cè)相電壓均大于 80%~90%額定電壓，并且某一相或兩相的斷路器兩側(cè)電壓向量差大于設定電壓時，判為 斷路器非全相，經(jīng)過短延時t動作于報警或跳閩。
2. 如權(quán)利要求1所述的基于電壓量的斷路器非全相判別方法，其特征在于：保護裝置 測量斷路器兩側(cè)的S相電壓，兩側(cè)S相電壓取自斷路器兩側(cè)的S相電壓互感器TV。
3. 如權(quán)利要求1所述的基于電壓量的斷路器非全相判別方法，其特征在于：如果滿足 式（1)~式（3)中的任一判據(jù)，則判為非全相，經(jīng)過短延時t保護動作于報警或跳閩； 斷路器A相非全相判據(jù)為：
其中，UsAM、Ua.am分別為M側(cè)和N側(cè)A相電壓幅值，U巾W為額定相電壓，|a叫為兩側(cè)A 相電壓向量差幅值，AUwt為兩側(cè)電壓差定值，n-般取80~90，min表示取兩個數(shù)值的最 小值； 斷路器B相非全相判據(jù)為：
其中，Ub.M、Ub.m分別為M側(cè)和N側(cè)B相電壓幅值，U"為額定相電壓，|a叫為兩側(cè)B 相電壓向量差幅值，AUwt為兩側(cè)電壓差定值，n-般取80~90，min表示取兩個數(shù)值的最 小值； 斷路器C相非全相判據(jù)為：
其中，町細、Uc.M分別為M側(cè)和N側(cè)C相電壓幅值，U"為額定相電壓，為兩側(cè)C 相電壓向量差幅值，AUwt為兩側(cè)電壓差定值，n-般取80~90，min表示取兩個數(shù)值的最 小值。
4. 如權(quán)利要求1所述的基于電壓量的斷路器非全相判別方法，其特征在于：斷路器兩 側(cè)=相電壓的基波幅值均采用全周傅立葉算法； 兩側(cè)TV相電壓的基波幅值計算公式如下：
其中，N為保護裝置每個工頻周期的采樣點數(shù)，U?^.C。，分別為相電壓的基波相量的 實部和虛部，U?j.M為相電壓的基波幅值。
5. 如權(quán)利要求1所述的基于電壓量的斷路器非全相判別方法，其特征在于：引入兩個 補償系數(shù)用于補償斷路器兩側(cè)TV的傳變誤差； 斷路器兩側(cè)的電壓向量差：
其中，心#>分別為M、N兩側(cè)相電壓向量， 心= 是01和<^02為補償系數(shù)，用于補償兩側(cè)TV的傳變誤差，使得正常運行 時，端口兩側(cè)TV電壓向量差為0 ; 采用余弦模型的全周傅立葉算法，由正常情況下的電壓波形，根據(jù)兩側(cè)相量差為0的 條件計算調(diào)整系數(shù)：
當發(fā)生斷路器非全相時，故障相的端口兩側(cè)TV電壓差將具有一定的數(shù)值，基于W上特 征構(gòu)成開關(guān)非全相判據(jù)。
6. 如權(quán)利要求1所述的基于電壓量的斷路器非全相判別方法，其特征在于：向量差定 值AUse廟0. 1~10. 0V范圍內(nèi)取值。
7. 如權(quán)利要求1所述的基于電壓量的斷路器非全相判別方法，其特征在于：保護經(jīng)過 短延時t動作于報警或跳閩，該延時定值在0. 1~10s范圍內(nèi)取值。
8. 基于電壓量的斷路器非全相保護裝置，其特征在于包括采樣模塊、傅式計算模塊、補 償模塊、判斷及動作模塊，其中： 所述采樣模塊用于非全相保護裝置對斷路器兩側(cè)電壓進行采樣； 所述傅式計算模塊用于根據(jù)采樣模塊的結(jié)果，計算兩側(cè)相電壓基波向量的實部與虛 部，W及基波幅值； 所述補償模塊用于根據(jù)傅式計算模塊的結(jié)果，補償兩側(cè)TV的傳變誤差，使得正常運行 時，端口兩側(cè)TV電壓向量差為0 ; 所述判斷及動作模塊根據(jù)計算模塊和補償模塊的結(jié)果，判斷當斷路器兩側(cè)電壓的向量 差超出預先整定的上限范圍，經(jīng)延時發(fā)出報警信號或跳閩信號及輸出跳閩繼電器空接點。
9. 如權(quán)利要求8所述的基于電壓量的斷路器非全相保護裝置，其特征在于：保護裝置 測量斷路器兩側(cè)的S相電壓，兩側(cè)S相電壓取自斷路器兩側(cè)的S相電壓互感器TV。
10. 如權(quán)利要求8所述的基于電壓量的斷路器非全相保護裝置，其特征在于： 如果滿足式（1)~式（3)中的任一判據(jù)，則判為非全相，經(jīng)過短延時t保護動作于報警 或跳閩； 斷路器A相非全相判據(jù)為：
其中，UgAi、Ua.m分別為M側(cè)和N側(cè)A相電壓幅值，U4>功額定相電壓，|a叫為兩側(cè)A 相電壓向量差幅值，AUwt為兩側(cè)電壓差定值，n-般取80~90，min表示取兩個數(shù)值的最 小值； 斷路器B相非全相判據(jù)為：
其中，Ub.M、Ub.m分別為M側(cè)和N側(cè)B相電壓幅值，U"為額定相電壓，|a化.為兩偵UB 相電壓向量差幅值，AUwt為兩側(cè)電壓差定值，n-般取80~90，min表示取兩個數(shù)值的最 小值； 斷路器C相非全相判據(jù)為：
其中，Uc.M、Uc.M分別為M側(cè)和N側(cè)C相電壓幅值，U"為額定相電壓，|aC>(,|為兩側(cè)C 相電壓向量差幅值，AUwt為兩側(cè)電壓差定值，n-般取80~90，min表示取兩個數(shù)值的最 小值。
11. 如權(quán)利要求8所述的基于電壓量的斷路器非全相保護裝置，其特征在于： 斷路器兩側(cè)=相電壓的基波幅值均采用全周傅立葉算法； 兩側(cè)TV相電壓的基波幅值計算公式如下：
其中，N為保護裝置每個工頻周期的采樣點數(shù)，分別為相電壓的基波相量的 實部和虛部，U?j.M為相電壓的基波幅值。
12. 如權(quán)利要求8所述的基于電壓量的斷路器非全相保護裝置，其特征在于： 引入兩個補償系數(shù)用于補償斷路器兩側(cè)TV的傳變誤差； 斷路器兩側(cè)的電壓向量差：
其中，分別為M、N兩側(cè)相電壓向重，/UgAOm， =t^.Re血，Apl和Ap,為補償系數(shù)，用于補償兩側(cè)TV的傳變誤差，使得正常運行 時，端口兩側(cè)TV電壓向量差為0 ; 采用余弦模型的全周傅立葉算法，由正常情況下的電壓波形，根據(jù)兩側(cè)相量差為0的 條件計算調(diào)整系數(shù)：
當發(fā)生斷路器非全相時，故障相的端口兩側(cè)TV電壓差將具有一定的數(shù)值，基于W上特 征構(gòu)成開關(guān)非全相判據(jù)。
13. 如權(quán)利要求8所述的基于電壓量的斷路器非全相保護裝置，其特征在于： 向量差定值AUwt在0. 1~10.0V范圍內(nèi)取值。
14. 如權(quán)利要求8所述的基于電壓量的斷路器非全相保護裝置，其特征在于：保護經(jīng)過 短延時t動作于報警或跳閩，該延時定值在0. 1~10s范圍內(nèi)取值。
【專利摘要】本發(fā)明公開一種基于電壓量的斷路器非全相判別方法及裝置，保護裝置測量斷路器兩側(cè)的三相電壓；分別計算斷路器兩側(cè)電壓的向量差及有效值，當兩側(cè)相電壓均大于80％～90％額定電壓，并且某一相或兩相的斷路器兩側(cè)電壓向量差大于設定電壓時，判為斷路器非全相，經(jīng)過短延時t動作于報警或跳閘。該方法能夠解決輕載情況下斷路器非全相時，傳統(tǒng)負序電流判據(jù)無法識別非全相的問題，并且不需要三相不一致接點，也適用于三相聯(lián)動的斷路器。另外本發(fā)明還提供了相應的裝置。
【IPC分類】H02H7-22
【公開號】CN104795801
【申請?zhí)枴緾N201510213191
【發(fā)明人】陳俊, 王凱, 鐘守平, 王光, 張琦雪, 陳佳勝, 郭自剛, 李華忠, 季遙遙
【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(shù)有限公司
【公開日】2015年7月22日
【申請日】2015年4月29日