[发明专利]一种新型的变频电动机差动保护方法

说明书

本发明涉及一种新型的变频电动机差动保护方法，包括以下步骤：步骤一：采集模拟量：在高压开关口和电动机中性点之间设置多个采样点，分别采集电动机三相工频电压、三相工频电流、三相变频电压和三相变频电流；步骤二：对步骤一中的模拟量采用信号处理算法，分别对三相工频电压和三相工频电流进行正交变换，得到工频侧瞬时有功；对三相变频电压和三相变频电流进行正交变换，得到变频侧瞬时有功；步骤三：判断电动机在变频工作和工频工作工况下是否有差动保护。上述技术方案的变频电动机的保护范围为出线断路器到电机中性点，且根据旁路开关的辅助节点，可以自动判断电动机的工作状态，自动切换保护，进提高变频器电动继电保护的可靠性和安全性。

技术领域

本发明涉及电力系统继电保护领域，特别是涉及一种新型的变频电动机差动保护方法。

背景技术

对于发电厂而言，厂用电率是考核其运行水平的一个关键指标，一般的火电厂厂用电率在5％左右，在保证机组运行安全可靠的前提下，降低厂用电率进而减少发电成本，提高在上网时价格的竞争力，这成为各发电企业努力追求目标之一。对电机进行变频拖动，是降低厂用电率非常有效的手段，基于变频调速的优点，目前越来越多的电厂开始对高压电动机进行变频调速技术的改造，国内新建300MW及以上机组，均不同程度的采用高压变频装置(如凝结水泵、三大风机、给水泵等)，具有普遍性。高压变频调速系统的继电保护是保障其设备安全可靠运行的基石，迄今为止，该保护功能都相对薄弱，其主要针对的是对电力电子器件的保护，对高压电动机而言该保护难以满足实际运行要求。

目前变频拖动高压电动机都采用电流速断保护作为电动机的主保护，这对于高压电机保护来说灵敏度不够的，也不符合国家继电保护规程的规定。因此，在采用变频器拖动高压电动机后，对高压电动机的差动保护的研究应用，具有重要的现实意义及广阔的应用前景。

《火力发电厂厂用电设计技术规定》规定，2MW及以上的电动机应装设电动机差动保护保护。对于2MW以下中性点具有分相引线的电动机，当电流速断保护灵敏性不够时，也应装设电动机差动保护保护。

目前的变频电动机传统差动保护解决方案存在的问题：(1)、现场使用的保护装置，采集了开关柜CT和电动机中性点处CT的电流，在工频运行时，保护装置差动保护工作正常，当电动机的运行方式转换为变频运行方式时，断路器侧CT是50HZ的电流，而电机侧CT则是变频后的电流，其频率大小均不同，此时如果投入原差动保护其保护范围不仅会缩小至变频器前的交流部分，而且原差动保护装置的差动原理只是基于频率为50HZ的交流电流基础上，由于电机侧的CT不是恒定50HZ的电流，就会造成差动保护误动作跳开电源断路器，所以此时电厂采用的方法是将差动保护的压板退出，投入原保护装置的速断保护功能，用速断保护作为电机变频运行时的主保护，这不符合继电保护和安全自动装置技术规程的规定。(2)、高压电动机在变频工况下无可靠的后备保护。高压变频调速系统的等效阻抗发生很大的变化。由于变频器的交直交环节中直流隔离作用。使综合保护的范围缩小到变频器前的交流部分。变频器输出电缆及电动机基本处于无保护状态，只能依赖变频器内的保护。而高压变频器配置的保护是针对变频器功率元器件。而不是电动机，无法保证在任何情况下都能反应电动机的各种故障。况且其定值及其特性在现场无法校核检验。(3)、常规配置的T A存在低频饱和现象。传统的电磁式TA是利用电磁感应原理通过铁心耦合实现一、二次电流变换，由于铁心具有磁饱和特性，不适合在宽频工况下运行，特别是在低频工况下非常容易饱和，从而影响保护装置动作的正确性。