[发明专利]电气变速双馈感应电机的保护系统和方法

说明书

技术领域

本发明的领域是保护诸如电动机和发电机的电气变速双馈感应电机的领域。更准确地说，本发明涉及在初始启动和制动期间为变速转子和定子中的极低频率电流和电压提供保护的保护继电器。

背景技术

双馈电机是在定子和转子部件上均具有绕组的电动机或发电机，这里，两个绕组在轴与电气系统之间传送有效的电力。定子绕组直接与三相电网连接，并且，通过电力电子变换器从电网馈送三相转子绕组。

开发用于保护这种电机的继电器时的主要困难在于关于频率的动态变化、极低频率和变换器功率调制(PWM)的效果的转子保护设计。

目前，在市场上不存在用于为在初始启动和制动期间的定子(0Hz～50Hz/60Hz)中和变速转子(例如，在运行时的转子中，一般为0.1Hz～6Hz)中的极低频率电流和电压提供保护的可用的保护继电器。

并且，虽然存在内置于与转子电路连接的电力电子变换器中以保护变换器的过电流和过电压保护，但不存在用于电机转子的专用保护。

事实上，常规的保护继电器主要提供可提供一般低至5Hz的保护的定子保护功能。一些继电器可提供低于标准保护功能的正常频率范围的保护。例如，r.m.s过电流启动保护可用于定子的低频率2Hz～10Hz。

因此，看起来常规的保护继电器不提供针对非常低频的保护。这是由于，诸如一般用于常规的保护继电器中的离散傅立叶变换(DFT)的傅立叶方法不足以为低频率应用提供快速的保护，原因是，采样率必须在傅立叶方法可正确地计算主要PWM频率分量及其谐波之前与基频对准。事实上，这些傅立叶方法依赖于提供随着跟踪的转子频率减慢的保护执行速率(如上所示，在正常的运行期间，可低至0.1Hz)的频率跟踪技术。

并且，常规的保护继电器通常与不能精确地测量低频信号的铁芯式仪表互感器连接。

因此，需要不使用DFT和频率跟踪的保护继电器，该保护继电器能够实施快速的操作时间且能够与能够精确地测量低频信号的仪表互感器连接，以确保机器在所有条件下的安全。

发明内容

为了响应该要求，本发明提供一种用于具有定子和转子的电气变速双馈感应电机的保护系统，该保护系统包括：

－能够测量来自转子和定子的低频信号、特别是0.1Hz～6Hz的范围内的低频信号的仪表互感器；

－被配置为接收来自仪表互感器的测量值并且以恒定的采样率对所述测量值采样的保护继电器。

该系统的某些优选的但非限制性的特征如下：

－仪表互感器包含用于测量转子电流的第一组电流互感器、用于测量定子电流的第二组电流互感器和用于测量转子电压的第一组电压互感器；

－仪表互感器还包含用于测量转子电压的第二组冗余电压互感器；

－保护继电器通过接收和采样来自仪表互感器的测量值的合并单元与仪表互感器连接，所采样的测量值被传送到以所述恒定采样率对测量值重新采样的保护继电器；

－保护继电器包含与合并单元通信的IEC 61850-9-2 LE兼容接口模块；

－保护继电器包含被配置为实施保护算法的至少一个保护模块；

－保护算法利用在所述恒定采样率下所采样的测量值；

－保护算法利用分别在可变窗口内针对在所述恒定采样率下所采样的一系列的测量值所计算的均方根值；

－保护继电器包含定子过电流保护模块和/或转子过电流保护模块和/或转子过电压保护模块和/或转子过频保护模块；

－保护继电器包含定子负相序过电流保护模块和/或转子中性点电压保护模块；

－保护继电器包含被配置为在与定子相关的电流互感器失效的情况下阻止定子负相序过电流保护模块的定子电流互感器监视模块；

－保护继电器包含被配置为在与转子相关的电压互感器失效的情况下阻止转子中性点电压保护模块的电压互感器监视模块；

－保护继电器包含转子过频保护模块；

－质量标记与各所采样的测量值相关。

附图说明

阅读通过非限制性例子给出的本发明的优选实施例的以下详细描述并参照附图，本发明的其它方面、目标、优点和特征将看起来更加清晰，在附图中，图1是表示根据本发明的保护系统的可能的实施例的单线图。

具体实施方式

参照图1，本发明涉及用于具有定子S和转子R的电气变速双馈感应电机IM的保护系统。