專利名稱：一種交、直流注入式轉子一點接地保護裝置及其保護方法
技術領域：
本發明涉及發變組保護中的轉子一點接地保護裝置和方法，屬于電力自動化技術領域。
背景技術：
轉子接地保護是發變組保護系統的重要組成部分，汽輪發電機和水輪發電機均應裝設轉子一點接地保護。轉子一點接地保護原理可分為注入式和非注入式兩大類。非注入式原理依靠轉子繞組本身的電氣量構成保護判據，如切換采樣式(乒乓式)原理；注入式原理則需要外加輔助電源，給轉子繞組對地注入電壓，采集相關電氣量構成保護判據，如注入直流電壓原理、注入交流電壓原理和注入方波電壓原理。目前大型發變組的保護方案要求采用雙重化配置，轉子接地保護由于保護原理的原因只能雙重化配置單套運行，即采用一套運行一套備用方式，需要時通過人工帶電切換。國內外發變組保護中實現轉子一點接地保護的雙套運行一直是個無法解決的難題。·

發明內容
本發明的目的在于提供一種可雙重化并列運行的交、直流注入式轉子一點接地保護方法，保護配置由注入直流轉子一點接地保護和注入交流轉子一點接地保護構成，兩套保護可同時并列運行，也可以獨立使用。為了實現上述目的，本發明所采取的技術方案是一種交、直流注入式轉子一點接地保護裝置，其特征在于包括交流電單元、直流電單元和轉子繞組LE，所述轉子繞組LE —端與交流電單元連接，另一端與直流電單元連接，所述交流電單元、直流電單元和轉子繞組LE分別接地。前述的一種交、直流注入式轉子一點接地保護裝置，其特征在于所述交流電單元包括交流電源、變壓器、電阻R1、電阻R2、電阻R3、電容Cl和電容C2，交流電源通過變壓器正輸出端、電阻R1、電阻R2、電阻R3、電容CU電容C2與轉子繞組相連，所述交流電源通過變壓器負輸出端與地相連。前述的一種交、直流注入式轉子一點接地保護裝置，其特征在于所述直流電單元包括直流電源、電阻R4和電阻R5，所述直流電源正極通過電阻R4與轉子繞組單元直流輸入端相連，所述直流電源負極通過電阻R5與地相連。前述的一種交、直流注入式轉子一點接地保護裝置，其特征在于在電阻R5的兩端并聯連接有一電子開關。一種交、直流注入式轉子一點接地保護方法，其特征在于包括以下步驟(I)、注入直流轉子一點接地保護方法，直流電壓通過電阻R4、R5注入到轉子繞組LE負端或者正端與地之間，由電子開關切換得到兩種狀態下的泄漏電流，計算轉子接地電阻；(2)、注入交流轉子一點接地保護方法，由外加交流電源，通過R1、R2、R3、C1和C2，向轉子回路注入一定幅值的交流電壓信號，這個電壓信號對稱地注入到轉子繞組LE的正負端，取對地的交流電壓Ua和回路電流Ia，計算得到轉子繞組對地的阻抗，通過一定的補償，進而計算出轉子對地電阻；(3)、注入直流轉子一點接地保護裝置和注入交流轉子一點接地保護裝置協調方法，計算轉子對地電阻；(4)、通過比較轉子對地電阻與保護整定值的大小，作出相應的保護處理。前述的一種交、直流注入式轉子一點接地保護方法，其特征在于注入直流轉子一點接地保護方法包括以下步驟I)、給轉子繞組負端注入一個直流電壓UD，設正常運行時轉子繞組對地阻抗為無窮大，且認為在電子開關開合過程中勵磁電壓E保持不變，如果在轉子繞組某一點經Rg接地，則故障點距轉子繞組負端的電動勢為α Ε，當兩套保護同時運行時，由于Cl、C2的隔直作用，使得直流分量不會進入交流注入回路，2)、設R4 = R5 = R，，電子開關打開和閉合的回路方程為
權利要求
1.一種交、直流注入式轉子一點接地保護裝置，其特征在于包括交流電單元、直流電單元和轉子繞組LE,所述轉子繞組LE —端與交流電單元連接,另一端與直流電單元連接，所述交流電單元、直流電單元和轉子繞組LE分別接地。
2.根據權利要求I所述的一種交、直流注入式轉子一點接地保護裝置，其特征在于所述交流電單元包括交流電源、變壓器、電阻R1、電阻R2、電阻R3、電容Cl和電容C2，交流電源通過變壓器正輸出端、電阻R1、電阻R2、電阻R3、電容Cl、電容C2與轉子繞組相連，所述交流電源通過變壓器負輸出端與地相連。
3.根據權利要求2所述的一種交、直流注入式轉子一點接地保護裝置，其特征在于所述直流電單元包括直流電源、電阻R4和電阻R5，所述直流電源正極通過電阻R4與轉子繞組單元直流輸入端相連，所述直流電源負極通過電阻R5與地相連。
4.根據權利要求3所述的一種交、直流注入式轉子一點接地保護裝置，其特征在于在 電阻R5的兩端并聯連接有一電子開關。
5.一種交、直流注入式轉子一點接地保護方法，其特征在于包括以下步驟 (I )、注入直流轉子一點接地保護方法，直流電壓通過電阻R4、R5注入到轉子繞組LE負端或者正端與地之間，由電子開關切換得到兩種狀態下的泄漏電流，計算轉子接地電阻； (2)、注入交流轉子一點接地保護方法，由外加交流電源，通過R1、R2、R3、C1和C2，向轉子回路注入一定幅值的交流電壓信號，這個電壓信號對稱地注入到轉子繞組LE的正負端，取對地的交流電壓Ua和回路電流Ia，計算得到轉子繞組對地的阻抗，通過一定的補償，進而計算出轉子對地電阻； (3)、注入直流轉子一點接地保護裝置和注入交流轉子一點接地保護裝置協調方法，計算轉子對地電阻； (4)、通過比較轉子對地電阻與保護整定值的大小，作出相應的保護處理。
6.根據權利要求5所述的一種交、直流注入式轉子一點接地保護方法，其特征在于注入直流轉子一點接地保護方法包括以下步驟 1)、給轉子繞組負端注入一個直流電壓UD，設正常運行時轉子繞組對地阻抗為無窮大，且認為在電子開關開合過程中勵磁電壓E保持不變，如果在轉子繞組某一點經Rg接地，則故障點距轉子繞組負端的電動勢為α Ε，當兩套保護同時運行時，由于Cl、C2的隔直作用，使得直流分量不會進入交流注入回路， 2)、設R4= R5 = R，，電子開關打開和閉合的回路方程為
7.根據權利要求6所述的一種交、直流注入式轉子一點接地保護方法，其特征在于注入交流轉子一點接地保護方法包括以下步驟 1)、交流電壓經Rl、R2、R3、Cl和C2注入到轉子繞組和地之間，兩套保護同時運行時，如果在轉子繞組某處經Rg接地，交流電流不僅流經接地電阻Rg和對地電容Cg，同時也流過直流注入回路， 2)、設Re、Ce為R1、R2、R3、C1、C2的等效電阻和等效電容；R4= R5 = R為直流回路注入電阻， 當電子開關打開時，
8.根據權利要求7所述的一種交、直流注入式轉子一點接地保護方法，其特征在于兩套保護裝置協調方法包括以下步驟 設T為電子開關切換時間，Il為交流回路流入直流回路的交流分量，1)、由于交流回路中電容Cl、C2的存在，直流分量不能進入交流回路，注入直流轉子接地保護不會受到交流回路結構的影響，只需將進入直流回路的交流分量濾除，同時要考慮電容Cl、C2對直流回路電子開關切換暫態過程的影響； 2)、交流分量進入直流回路，需要對接地電阻進行補償，注入交流轉子一點接地保護引入了電子開關狀態，當檢測到電子開關切換正常時，采用式(10)進行計算；當檢測到電子開關狀態不正常時，即切換間隔時間大于2s，則認為注入直流轉子一點接地保護掉電或退出運行。
3)、電子開關狀態不正常可分為兩種情況注入直流保護退出運行但直流回路沒有移開；注入直流保護退出運行且直流回路已經移開，由I1來判別 Bai ^ α時，注入直流保護退出運行但直流回路沒有移開，采用式(4)、(5)、(6)計算接地電阻。
b、Ii< α時，注入直流保護退出運行且直流回路已經移開，無需進行補償，故采用式(4)、式(5)計算接地電阻，式中α為某個閥值，表示交流回路流入直流回路的交流分量的有無。
9.根據權利要求8所述的一種交、直流注入式轉子一點接地保護方法，其特征在于所述注入交流轉子一點接地保護方法的注入交流電源的頻率小于或等于50Hz，所述的注入的交流、直流電源的幅值不大于100V。
10.根據權利要求9所述的一種交、直流注入式轉子一點接地保護方法，其特征在于保護動作方程為 (1)Rg < Rgl,當計算的接地電阻Rg小于Rgl時，保護發告警信號， (2)Rg < Rg2,當計算的接地電阻Rg小于Rg2時，保護發跳閘信號并出口跳閘，式中Rgl、Rg2為保護整定值。
全文摘要
本發明公開了一種交、直流注入式轉子一點接地保護裝置及其保護方法，保護配置由注入交流轉子一點接地保護和注入直流轉子一點接地保護構成，注入交流轉子一點接地保護，由外加交流電源，向轉子回路注入一定幅值的交流電壓信號，這個電壓信號對稱地注入到轉子繞組LE的正負端，取圖示對地的交流電壓UA和回路電流IA，計算得到轉子繞組對地的阻抗，通過一定的補償，進而計算出轉子對地電阻。注入直流轉子一點接地保護，直流電壓通過切換電阻R4、R5注入到轉子繞組LE負端或者正端與地之間，由電子開關切換得到兩種狀態下的泄漏電流，計算轉子接地電阻。這兩套保護既可以自動投入單套運行，也可以同時并列運行，實現轉子一點接地保護的雙重化配置。
文檔編號H02H7/06GK102891474SQ201210433198
公開日2013年1月23日 申請日期2012年11月2日 優先權日2012年11月2日
發明者劉小波, 劉萬斌, 包明磊, 張志勇 申請人:南京國電南自美卓控制系統有限公司