[发明专利]交流励磁同步电机励磁绕组接地短路故障保护系统及方法

权利要求书

1.一种交流励磁同步电机励磁绕组接地短路故障保护系统，其特征在于：包括三相对称的注入回路，每相回路均包括相互串接的电阻、电容、电流传感器及切换开关，其中，三相对称的注入回路的一端与交流励磁绕组对应相分别相连，另一端互相短接组成中性点；接地变原边一端与中性点相连，另一端直接接地，接地变副边并接注入电源以及负载电阻；

其中，三相注入方式下转子接地电阻R_g1的计算公式是：

R_g1＝Re(Z_g1)

其中，为折算到一次侧的注入电源电压，L_r为每相励磁绕组电感，C_e为每相励磁绕组对地电容；R_i为注入回路中各电阻的阻值；C_i为注入回路中各电容的容值；C_e为转子绕组等效对地电容容值；

为三相注入方式下注入电流；

计算接地位置与单相注入方式下转子接地电阻的方法是：

首先计算三相注入回路注入电流的不平衡度：

再判断max{I_1Δ,I_2Δ,I_3Δ}＜KI_Δm是否成立，其中，I_Δm为转子绕组端部发生单相金属性接地短路时的注入电流不平衡度；K为固定系数，取0.01～0.2；若成立，则判断接地位置发生在转子绕组中性点或者靠近中性点的位置，此时对应的接地电阻阻值为R_g1；

若不成立，则判断接地位置发生在转子绕组中间或者靠近端部的位置，I_1Δ,I_2Δ,I_3Δ中最大值对应的相为接地故障相，此时切换到单端注入方式，非故障相故障切换开关断开，故障相故障切换开关保持闭合，根据以下公式得到单相注入方式下转子接地电阻计算值：

其中为切换到单端注入方式下故障相的注入电流；

此时对应的接地电阻阻值计算公式如下：

k₁＝β(1-k₂)

其中，α、β为考虑转子绕组电感分布非线性特性以及接地电阻阻值差异增加的调整系数；k₂为接地故障点位置。

2.如权利要求1所述的系统，其特征在于：所述电容满足C₁＝C₂＝C₃，其中，C₁,C₂,C₃分别为三相对称的注入回路中的电容；电阻满足R₁＝R₂＝R₃＞ωC_e，其中ω＝2πf，f为注入交流电源频率，C_e为每相励磁绕组的对地电容，R₁,R₂,R₃分别为三相对称的注入回路中的电阻。

3.如权利要求1所述的系统，其特征在于：所述电流传感器采用霍尔传感器或者光学电流互感器。

4.如权利要求1所述的系统，其特征在于：所述注入电源频率不超过50Hz，且大于交流励磁绕组的正常工作频率范围。

5.如权利要求1所述的系统，其特征在于：所述注入电源电压输出侧连接有低通滤波回路。