專利名稱：基于負序電壓分布的發電機定子匝間短路保護方法
技術領域：
本發明涉及一種基于負序電壓分布的發電機定子匝間短if各保護方法，
屬于發電機定子匝間^ii^保護技術領域。
背景技術：
當前,業內"fi^fM的^發電機定子匝間M^保護主要有這贈:單元件橫差保護、裂相橫差保護、不完全縱差保護、縱向零序電壓保護、故障^J:負序方向保護。^il些保護老P^有其缺點
1、 當發電機定子繞組無并聯分支，或中性點僅引出三個端子時，就完全喪失裝設單元件橫差保護、裂相橫差保護和不完全縱差保護的可能性。
2、 縱向零序電壓保護必須裝設專用電壓互感器，該互感器的一次側中性點直接與發電機中性點連接，不利于發電積凌4^行；JL^保護無法雙重化。
3、 故障分量負序方向保護在外部故障切除時易誤動，JL^發電機并網之前不^^f乍用。

發明內容
本發明所要解決的技術問^lL,克服3M發電機定子匝間Mi^保護方
法的不足，提l種基于負序電壓分布的發電機定子匝間MJ 各保護方法。
本發明解決^t支術問題所釆用的技術方案如下基于負序電壓分布的發電機定子匝間短i^保護方法，包括有主判據和閉鎖判據，所述的主判據由發電才ii4^負序電壓Vu和中性點負序電流12構成，所述閉鎖判據由發電才;0^負序電壓Vu，主變高壓側負序電壓Vn2,主變中壓側負序電壓Vm2，高廠變壓1分支負序電壓VIV2，高廠變壓2分支負序電壓1構成；
本方法步-驟如下
4(1)、判斷不等式^2q 、 /22^是否成立，兩個不等式中任意一個
成立，則主判據成立，并轉至步驟(2),如果兩個不等式都不成立，則主判據不成立，退出本次判斷,等待下一次保護中斷重新判斷，其中，a、 e2
為整定動作門檻，a的取值范圍4^Mti常運行時的才咸最大負序電壓整定、f2的取值范圍^IMiiE常運行時的中性點最大負序電電流整定；
(2 )、判斷不等式r〃2 - r/2 2 f3 、 ^2 - F/2 2 s4 、 PV2 - F/2 2 e5 、&2-^ 2&是否成立，四個不等式中任意一個成立，則閉鎖判據成立，立即閉鎖保護，如果四個不等式都不成立，則閉鎖判據不成立，延時t秒保
護動作并發告IH言號，其中&、 s4、 s5、 4為整定閉鎖門檻，5的取值范
圍按IWjE常運4亍時主變高壓側與機端的最大負序壓差整定、&的$1值范
圍按IMti常運行時主變中壓側與機端的最大負序壓差整定、f5的取值范圍按4乘iiit常運行時高廠變1分支與機端的最大負序壓差整定、&的取值
范圍^^iiit常運行時高廠變2分支與機端的最大負序壓差整定、t的取值范圍^4組區內及區外主保護動作時間整定。
本發明的有益效果如下
1、 不^L^發電機內的各種非對稱故障，還可以^主變及才咸廠用
變壓器的一p分內部故障。
2、 與縱向零序電壓方案相比較，可不增加一次i殳MJL^易雙重4匕。
3、 在靠i^電機中性點處相間故障時，負序方向或故障^J:負序方向
保護靈^1很低，本保護則可得到較高的靈每嫂。
4 、對于未并入系^il行的發電機同樣可起到保護作用。


圖l為發變組簡化系統圖。
圖2為發變組負序阻抗圖。
圖3為發電機內部匝間Mif各或開焊情況下負序等值電路圖。圖4為發電機內部匝間Mi 各或開焊情況下負序電壓分布圖。圖5為發電機定子繞iM目間^^各情況下負序等值電路圖。圖6為發電機定子繞^L^目間M^各情況下負序電壓分布圖。
圖7為發電才/^卜部非對稱故障情況下負序等值電路圖。
圖8為發電積》卜部非對稱故障情況下負序電壓分布圖。
圖9為本發明基于負序電壓分布的發電機定子匝間短路保護方法所取
用的負序電壓和負序電流示意圖。
圖10本發明基于負序電壓分布的發電機定子匝間41^各保護方法的保
護iE輯4匡圖。
具體實施例方式
下面參照附圖并結合實施例對本發明作進一步詳細描述。但是本發明不限于所給出的例子。
如圖1所示，發變組簡化系統圖，圖中，發電機G經升壓變壓器T接入系統；圖2為發變組負序阻抗圖。
圖3、圖4分別^I發電機內部匝間M^或開焊情況下負序等值電路圖、負序電壓分布圖。不難看出，才 負序電壓仏2大于變壓器高壓側的負序電壓仏2，差值為l2sZT,取決于匝間短路的匝數或開焊時的負序電流及系統阻抗。
圖5、圖6分別表示發電機定子繞組相間M^各情況下負序等值電路圖、
負序電壓分布圖。紐核Uc2〉UT2，其差值為l2sZ"取決于M^各點的位置
及系統阻抗。
圖7、圖8分別反gfe^電才;i^卜部非對稱故障情況下負序等值電路圖、
負序電壓分布圖。才咸負序電壓仏2與變壓器高壓側電壓Un有如下關系
Ug2 = 了2^2 = (1)
4汰電機的負序阻抗;^丈與升壓變壓器的^ 各阻^^目當，由(1)式可知，此情況變壓器高壓側負序電壓大約為才咸負序電壓的兩倍，其M
倍數取決于故障類型及系統阻抗Zst和Zss的數值。
綜上所述，可采用機端負序電壓大于于某一定值作為主判據，變壓器
非才;L4電壓側的負序電壓大于才誠負序電壓作為閉鎖判據。但是，分析圖2和圖3可以發現，發電機內部的故障點越靠近中性點，才;L^負序電壓Uc2
越小，本保護的靈壽^1 ^低。為此，可增力口發電機中性點側負序電流大于某一定值作為主判據，與才咸負序電壓判據構成邏輯"或"。故障點越遠
離中性點，中性點側負序電;j^小，而才喊負序電壓越大。中性點負序電濟*才咸負序電壓相互補充，保證了本保護具有足夠的靈壽嫂。
如圖io所示，本發明基于負序電壓分布的發電機定子匝間短路保護方法，包括有主判據和閉鎖判據，所述的主判據由發電枳3幾端負序電壓vI2和中性點負序電流12構成，所述閉鎖判據由發電才/0^負序電壓Vu，主變高壓側負序電壓v 2,主變中壓側負序電壓v I2，高廠變壓i分支負序電壓
Vm,高廠變壓2分支負序電壓1構成；本發明保護方法所取用的負序電壓和負序電流參見圖9，
本方法步驟如下
(1) 、判斷不等式^2q 、 /22&是否成立，兩個不等式中任意一個
成立，則主判據成立，并轉至步驟(2)，如果兩個不等式都不成立，則主
判據不成立，退出和欠判斷，等待下一次保護中斷重新判斷，其中，&、 s2
為整定動作門搵，《的取值范圍按^iii常運行時的機端最大負序電壓整
定(建議6-7V)、 ^的取值范圍按^Mii常運行時的中性點最大負序電電流整定(建議O. 5-1. 5A);
(2) 、判斷不等式r//2-K/2》e3、 r///2-r/2^e4 、 F/2》e5 、&2-^2&是否成立，四個不等式中任意一個成立，則閉鎖判據成立，立即閉鎖保護，如果四個不等式都不成立，則閉鎖判據不成立，延時t秒保護動作并發告^f言號，其中5、 s4、 e5、 4為整定閉鎖門榲，A的取值范圍按4^tiL常運行時主變高壓側與機端的最大負序壓差整定(建議2-3V )、e4的取值范圍按躲過正常運行時主變中壓側與機端的最大負序壓差整定(建議2-3V)、 s的取值范圍^^iii常運行時高廠變1分支與機端的最大負序壓差整定(建議2-3V)、 4的取值范圍:fe^itiL常運行時高廠變2分支與機端的最大負序壓差整定(建議2-3V)、 t的取值范圍按膝it區內及區外主保護動作時間整定(建議0. 3-0. 5s )。
權利要求
1、基于負序電壓分布的發電機定子匝間短路保護方法，包括有主判據和閉鎖判據，所述的主判據由發電機機端負序電壓VI2和中性點負序電流I2構成，所述閉鎖判據由發電機機端負序電壓VI2，主變高壓側負序電壓VII2，主變中壓側負序電壓VIII2，高廠變壓1分支負序電壓VIV2，高廠變壓2分支負序電壓VV2構成；本方法步驟如下(1)、判斷不等式VI2≥ε1、I2≥ε2是否成立，兩個不等式中任意一個成立，則主判據成立，并轉至步驟(2)，如果兩個不等式都不成立，則主判據不成立，退出本次判斷，等待下一次保護中斷重新判斷，其中，ε1、ε2為整定動作門檻，ε1的取值范圍按躲過正常運行時的機端最大負序電壓整定、ε2的取值范圍按躲過正常運行時的中性點最大負序電電流整定；(2)、判斷不等式VII2-VI2≥ε3、VIII2-VI2≥ε4、VIV2-VI2≥ε5、VV2-VI2≥ε6是否成立，四個不等式中任意一個成立，則閉鎖判據成立，立即閉鎖保護，如果四個不等式都不成立，則閉鎖判據不成立，延時t秒保護動作并發告警信號，其中ε3、ε4、ε5、ε6為整定閉鎖門檻，ε3的取值范圍按躲過正常運行時主變高壓側與機端的最大負序壓差整定、ε4的取值范圍按躲過正常運行時主變中壓側與機端的最大負序壓差整定、ε5的取值范圍按躲過正常運行時高廠變1分支與機端的最大負序壓差整定、ε6的取值范圍按躲過正常運行時高廠變2分支與機端的最大負序壓差整定、t的取值范圍按躲過區內及區外主保護動作時間整定。
2、 根據權利要求1所述的基于負序電壓分布的發電機定子匝間M^保 護方法，其特征是步驟(l)中所述的整定動作門檻^的最佳取值范圍為 6-7V;整定動作門檻5的最佳取值范圍為0. 5-1. 5A。
3、 根據權利要求1或2所述的基于負序電壓分布的發電機定子匝間短 路保護方法，其特征是步驟(2)中所述的整定閉鎖門檻5的最佳取值范圍為2-3V、整定閉鎖門檻&的最佳取值范圍為2-3V、整定閉鎖門檻s的最佳 取值范圍為2-3V、整定閉鎖門檻&的最佳取值范圍為2-3V。
4、根據權利要求3所述的基于負序電壓分布的發電機定子匝間短路保 護方法，其特4正是t的最佳^^直范圍為0. 3-0. 5s。
全文摘要
基于負序電壓分布的發電機定子匝間短路保護方法，包括由發電機機端負序電壓和中性點負序電流構成的主判據，由發電機機端負序電壓、主變高壓側負序電壓、主變中壓側負序電壓、高廠變壓1分支負序電壓、高廠變壓2分支負序電壓構成的閉鎖判據，如果主判據成立，再判斷閉鎖判據是否成立，如果閉鎖判據也成立，則立即閉鎖保護，否則延時t秒保護動作并發告警信號。本發明不僅反應發電機內的各種非對稱故障，還可以反應主變及積端廠用變壓器的一部分內部故障；與縱向零序電壓方案相比較，可不增加一次設備并且容易雙重化；在靠近發電機中性點處相間故障時，本保護則可得到較高的靈敏度；對于未并入系統運行的發電機同樣可起到保護作用。
文檔編號H02H7/08GK101505051SQ20091003020
公開日2009年8月12日 申請日期2009年3月17日 優先權日2009年3月17日
發明者葉榮波, 姜玉磊, 季學軍, 哲 李, 王祖光, 邱永生 申請人:國網電力科學研究院;南京南瑞集團公司