[发明专利]一种发电机注入式定子接地保护方法和保护装置

说明书

技术领域

本发明属于电力系统领域，特别涉及发电机注入式定子接地的继电保护方法及装置。

背景技术

目前，国内大型发电机中性点经接地变压器接地方式应用广泛，一般需配置注入式定子接地保护。如图1常规发电机注入式定子接地保护测量示意图，在图1中，G表示大型发电机；

N表示发电机中性点；

NGD表示中性点接地设备；

GND表示发电机以高阻接地方式接地；

R_n表示接地变压器二次负载电阻；

a表示外加低频电源装置；

b表示低频带通滤波器；

c表示中间电流互感器；

d表示发电机定子接地保护装置；

R_g表示发电机定子绕组接地过渡电阻。

取接地变压器二次侧的电压和电流为计算量，采用专门的硬件滤波、数字滤波器和全波傅里叶运算提取注入到发电机的低频电压、电流的相量，采用交流电路的相量计算，可求得发电机定子绕组接地故障过渡电阻阻值。如果按照如图1中，常规发电机注入式定子接地保护测量示意图，对于发电机单相接地故障，接地变压器二次负载电阻两端低频电压低频电流

可计算此时工频分量与低频分量幅值的相差倍数，电压倍数相差28.8倍，电流倍数288倍，所以常规注入式定子接地保护为了准确计算接地电阻阻值，需要设计滤波比很高的数字滤波器用于提前低频分量，甚至在不满足的情况下，需要设计专门的硬件滤波。

因此，采用常规方案较难解决以下两个问题：（1）解决好发电机接地故障时工频分量对接地电阻计算的影响。当发电机定子绕组发生接地故障时，尤其是机端发生金属性接地故障，工频分量幅值远大于注入低频分量，这给提取低频分量带来较大的困难，具体内容可参见论文《百万千瓦机组注入式定子接地保护的研究与开发》（刘小波，《华电技术》，第30卷，第7期）。为提取低频分量，必需设计复杂的数字滤波器，甚至需设计专门的硬件滤波器，同时多层滤波环节必然带来定子接地保护判别的固有延时加长；（2）在接地变压器二次负载电阻很小情况下，如国内某大型水电厂接地变二次负载阻值0.1Ω，由于低频电源输出回路近似被接地变压器二次负载电阻短接，所以二次负载电阻上的低频电压非常小，相应的继电保护装置测量到的低频电压信号就非常小，信号不可靠，严重情况下导致注入式定子接地保护无法应用。

发明内容

本发明的主要目的，在于提供一种发电机注入式定子接地保护方法。针对上述现状，本方法提出了解决方法，在接地变二次负载阻值较大和很小情况下均可保证有足够大低频分量用于接地阻值计算，同时缩小保护固有延时。

本发明提出以下方案：一种发电机注入式定子接地保护方法，包括步骤：

检测外加电源两端的低频电压和流经外加电源的低频电流，分别求得注入电源装置内阻值、接地变压器二次负载电阻阻值和接地变压器漏阻抗值；通过低频交流回路相量计算，根据导纳法求得发电机定子绕组接地故障过渡电阻阻值；当检测到所述发电机定子绕组接地故障过渡电阻低于保护装置整定高定值时，保护动作为报警；当检测到所述发电机定子绕组接地故障过渡电阻低于保护装置整定低定值时，保护动作为跳闸；或者，根据所述低频电压和所述低频电流求出输入阻抗幅值，当检测到所述输入阻抗幅值低于所述保护装置整定高定值时，保护动作为报警；当检测到所述输入阻抗幅值低于所述保护装置整定低定值时，保护动作为跳闸。

进一步地：在停机工况下，采用短接外加电源输出回路试验，检测此时外加电源两端低频电压和流经外加电源低频电流，求得外加电源装置内阻阻值。

进一步地：在停机工况下，采用实测接地变压器二次负载电阻试验，检测此时外加电源两端低频电压和流经外加电源低频电流，求得接地变压器二次负载电阻阻值。

进一步地：在停机工况下，将接地变压器一次绕组短路，检测此时外加电源两端低频电压和流经外加电源低频电流，求得接地变压器漏阻抗值。

进一步地：利用低频交流回路相量计算方法，求得所述发电机定子绕组接地故障过渡电阻具体使用公式：

其中，n为接地变压器电压变比，为外加电源两端的低频电压，为流经外加电源的低频电流，R_in为注入电源装置内阻值，R_n为接地变压器二次负载电阻阻值，Z_k为接地变压器漏阻抗值。

进一步地：求得所述出输入阻抗幅值Z具体使用公式：

其中，n为接地变压器电压变比，为外加电源两端的低频电压，为流经外加电源的低频电流。