[发明专利]一种基于接地故障电流的发电机定子接地反时限保护方法

说明书

本发明公开了一种基于接地故障电流的发电机定子接地反时限保护方法，包括以下步骤：从发电机机端电压互感器注入低频信号，测量返回信号，计算发电机对地电容值；测量发电机定子机端基波零序电压，实时计算接地点的故障电流大小；利用反时限保护算法，由接地故障电流大小确定定子接地保护的跳闸延时。解决定子接地保护不必要切机导致发电机能力和效益无法充分发挥的问题。

技术领域

本发明涉及电力系统继电保护领域，更具体地，涉及一种基于接地故障电流的发电机定子接地反时限保护方法。

背景技术

定子绕组的单相接地是发电机最常见的一种故障，占发电机故障60％以上。随着发电机单机容量不断增大，接地故障电流也随之增大，严重危及定子铁芯的安全。大型发电机造价昂贵、检修困难，所以当接地故障电流大于安全值时，定子接地保护及时跳闸，防止故障电流烧毁铁芯，具有十分重要的意义。同时，大容量机组是电力系统的主要电源支撑，其跳闸对电网安全稳定运行形成较大冲击，因此在保障发电机安全的基础上，应尽量避免不必要的跳闸，充分发挥大容量机组的技术和经济效益。

合理的定子接地保护方案应根据故障严重程度，也即接地故障电流大小进行自适应保护判断。这样才能既保障发电机的安全，又避免了大型发电机跳闸对电网安全的冲击。目前，发电机定子接地保护主要有基波零序电压型、三次谐波电压型和外加电源式3种，但均不是依据接地电流大小进行保护判断，不能根据故障严重程度自适应动作。例如，外加电源式保护依据定子绕组对地电阻大小进行保护判断，当中性点附近发生接地故障时，即使过渡电阻很小接地故障电流也不会很大，可能在发电机允许范围内，但外加电源式保护可能因检测到较小对地电阻而跳闸，引起不必要的停机。

发明内容

本发明的目的是解决上述缺陷，提出一种基于接地故障电流的发电机定子接地反时限保护方法。

为实现以上发明目的，采用的技术方案是：

一种基于接地故障电流的发电机定子接地反时限保护方法，包括以下步骤：

S1：从发电机机端电压互感器开口三角形绕组注入低频信号，测量返回信号计算发电机对地电容值C；

S2：通过机端电压互感器测量发电机基波零序电压根据基波零序电压、发电机对地电容值、中性点接地装置参数计算接地点故障电流大小I_f；

S3：判断I_f是否保护启动定值，若是保护启动，进入步骤S4；否则返回步骤S1；

S4：判断I_f是否大于发电机允许通过的接地故障电流，若是则进入步骤S5；否则保护装置发出告警信号，返回步骤S1；

S5：按照发电机承受接地故障电流的反时限曲线，根据I_f确定保护动作延时t，延时满足后保护跳闸。

所述步骤S1包括以下步骤：

S1.1：从发电机机端电压互感器开口三角形绕组注入频率为ω的低频电流信号

S1.2：测量电压互感器开口三角形侧低频电压和二次星型侧低频电压

S1.3：根据注入的电流信号和测出的电压信号，利用下述公式可计算发电机对地电容电流值C，不同中性点接地方式选用对应的计算公式：

中性点不接地或经高阻接地，

中性点经消弧线圈接地，

上式中，Im表示取复数虚部运算，k₁为电压互感器一次侧与开口三角形侧变比，k₂为电压互感器一次侧与二次星形侧变比，L_n为消弧线圈电感值。

所述步骤S2包括以下步骤：