[发明专利]基于定子双层绕组模型的发电机差动保护方法

说明书

本发明公开的基于定子双层绕组模型的发电机差动保护方法，具体如下：步骤1、物理建模，将发电机每两相间的互阻抗作为公共阻抗和两相间互补偿阻抗共同模拟，给出假设发电机发生区外故障与区内故障的等效电路图，为后续有效判别所涉的区内、外故障提供理论基础；步骤2、数学建模，改进六序分量法，针对三相双层绕组两回线的参数不对称的特点，提出新的方法，进行解耦；通过合理解耦，为发电机内部绕组保护的相关研究提供可靠的模型基础；步骤3、在经步骤1与步骤2搭建好的发电机模型中，利用纵向阻抗电气三角平衡关系，完成有效判别所涉的区内、外故障。本方法可靠性更强，当发生区内故障时，具有良好的分相判别能力，灵敏度更高。

技术领域

本发明属于发电机继电保护领域，具体涉及一种基于定子双层绕组模型的发电机差动保护方法。

背景技术

发电机作为电力能源转化的源头，影响着整个电力系统运行的可靠性。随着电力工业的发展，同步发电机单机容量不断增大，结构变得更加复杂，对其保护配置提出更高的要求。为了深入分析发电机内部故障后各电气量的变化规律及其量值大小，以便于分析各种保护方案的可靠性、选择性、灵敏性和提出新的保护原理，进一步完善发电机内部建模，用以研究发电机内部故障的分析算法，具有十分重要的意义。

现有很多用于分析发电机绕组短路故障的保护类型，对于定子绕组匝间短路故障而言，根据发电机定子绕组的接线形式和中性点分支引出端子的情况，可装设反应定子绕组匝间短路的单元件横差动保护或零序电压保护，但该保护的整定值需躲过发电机本身的对地电容电流，定值整定困难，且该保护灵敏度受发电机端母线上所连接元件的分布电容影响大，当出口母线连接元件较少时，保护灵敏度很低。对于发电机相间短路故障而言，可装设负序电流保护和单元件低电压起动的过电流保护，但是传统的绕组结构模型并不能完整的体现出内部故障状态，有一定的局限性，使得保护判别能力有待提高。对于定子绕组接地故障而言，可装设基于基波零序电压和三次谐波电压构成100％定子接地保护与外加信号的注入式定子接地保护，但是其灵敏度受制动系数的制约，且对于扩大单元接线方式来说，这些保护无选择性，任意一台发电机发生定子接地故障，所有并联运行的发电机保护均无选择性动作。

共最小互阻抗模型从原理上能完全模拟各相间的互感，可以全面地反映发电机定子绕组的电气量特征，在模型实现上也不存在现有部分动模中借助气隙实现参数调整的困难，在模型实现和参数调整上都很方便。

纵向阻抗的计算方法利用两侧电压故障分量差、电流故障分量和、线路阻抗的三角平衡关系，使得保护能应对更复杂的故障局面。为了提高改进算法的可靠性，以两侧电压故障分量差与该两侧绕组正序串联阻抗的比值作为发电机保护的制动量，整定裕度大。通过合理解耦，消减了绕组相间耦合对保护的影响，真正实现其分相跳闸的功能。

发明内容

本发明的目的是，提供一种基于定子双层绕组模型的发电机差动保护方法，具有良好的状态判别能力，整定简单、判别裕度大，可靠性高，同时能够有效抵御电流互感器饱和所带来的影响。

本发明所采用的技术方案是，基于定子双层绕组模型的发电机差动保护方法，具体按照以下步骤实施：

步骤1、物理建模

将发电机每两相间的互阻抗作为公共阻抗和两相间互补偿阻抗共同模拟，给出假设发电机发生区外故障与区内故障的等效电路图，为后续有效判别所涉的区内、外故障提供理论基础；

步骤2、数学建模

改进六序分量法，针对三相双层绕组两回线的参数不对称的特点，提出新的方法，进行解耦；通过合理解耦，为发电机内部绕组保护的相关研究提供可靠的模型基础；

步骤3、在经步骤1与步骤2搭建好的发电机模型中，利用纵向阻抗电气三角平衡关系，完成有效判别所涉的区内、外故障。

本发明的特征还在于，

步骤1中，采用20°相带的分布绕组发电机为对象进行物理建模。