大型发电机组定子接地保护3U_0定值整定的探讨

通过对大型发电机组定子接地保护的作用和目前所使用的定子接地保护整定方法进行了介绍,分析计算了中性点经配电变压器接地的发电机接地电流大小与保护范围之间的关系,结合《导则》规定的动作整定原则,提出了发电机定子接地保护3U0定值与出口时限的选择方法,并通过实例计算主变高压侧单相接地故障产生的传递电压对定子接地保护的影响,最后给出了三段式定子接地保护的整定建议。     

基于泄漏电流的选择性水轮发电机定子单相接地保护方案

为解决扩大单元接线发电机的选择性问题,分析了定子单相接地故障前后发电机对地泄漏电流的变化特征：非故障发电机对地泄漏电流相位滞后零序电压90°;而故障发电机对地泄漏电流超前零序电压0°~90°。通过比较各发电机对地泄漏电流的方向判断单相接地点是否在本发电机定子绕组内部。仿真分析结果表明：该保护方案能可靠地识别出发电机内、外部的定子接地故障,判断故障发电机,对判断发电机机端出线侧定子接地故障有很高的可靠性;该方案构成原理较简单,具有一定的工程应用前景和参考价值。     

含分布式电源的小电阻接地方式配电网单相接地故障分析

不同接地方式分布式电源(DG)并网将影响系统单相接地故障电流特征,对于小电阻接地方式配电网,DG接地方式选择较为灵活,对接地故障电流的影响尤为复杂。针对小电阻接地方式配电网,建立了旋转型DG并网后的接地故障分析模型,分析了并网DG采用不同接地方式时接地故障点电流、线路三相故障电流与线路正序、负序、零序电流的特征。结果表明,不接地方式DG对接地故障电流基本无影响;但DG采用直接接地、小电阻接地方式时,各故障电流将明显增大或减小,甚至从无到数百安培,将会影响系统原有接地保护与三相保护性能。研究成果可为含DG小电阻接地方式配电网的保护配置与DG接地方式选择提供理论依据。     

正交小波在发电机定子单相接地保护中的应用

提出了基于正交小波的发电机定子单相接地保护新方法,即利用经小波变换后机端和中性点侧三次谐波电压的局部模极大值符号特性是否相同来识别定子接地故障。仿真结果表明,该方案在各种运行方式下均能取得很高的灵敏度,满足现代大型发电机组继电保护的要求。     

基于零序电压有源调控的发电机定子接地故障消弧方法及保护对策

瞬时性接地故障易威胁发电机安全运行,造成巨大经济损失.传统的消弧线圈和大电阻消弧效果有限,因此在发电机中性点引入零序电压调控的有源消弧装置.分析表明接地故障发生后,根据故障定位结果在中性点注入电流可以精确地补偿故障点电压至0,从而使接地故障电流降为0,达到消弧的目的.为防止消弧过程中性点零序电压抬升导致发电机零序电压保...     

发电机定子接地保护动作原因分析及故障处理

介绍大型汽轮发电机100%定子接地动作保护基本原理和适用范围,着重分析双频式100%定子接地保护动作区域和保护判据。针对电厂2号机运行中出现的100%定子接地保护信号告警问题,结合发电机100%定子接地保护原理和故障处理原则,详细分析可能引起3次谐波电压比值远远超过整定值的故障原因。根据现场继电保护设备动作特性和测量数据,做出准确判断。经现场检查及故障处理后,2号机中性点接地变压器二次引线锈蚀松动故障得到成功处理。     

水轮发电机转子一点接地故障分析及处理

本文对某大型水轮发电机转子一点接地故障进行了分析和查找,发现了励磁变压器低压侧单相接地会引起转子接地保护动作,同时还发现如果励磁变低压侧为△接线且励磁整流电路采用6脉动桥式全控整流电路,励磁电流和电压的变化以及励磁变差动保护动作与励磁变低压侧单相接地没有必然联系。本文通过此次转子一点接地的处理,得出以下结论,当发电机在空转状态下转子接地保护正常而加励磁后接地保护动作,且接地故障位置计算值在50%左右时,应该同时考虑励磁绕组50%位置是否接地以及励磁变低压侧单相接地的可能,而且不能仅从励磁电流和电压未变化或励磁变差动保护未动作来判断励磁变低压侧没有接地。本文得出的结论对同类型故障的处理有重要的参考价值和现场依据。目前尚未见到针对励磁变低压侧单相接地对转子保护动作影响的相关文献。根据此文结论,在实际应用中,可以避免在故障查找过程中被保护装置故障定位数据所误导,从而提高转子一点接地故障处理的效率和准确性。     

中性点直接接地电网的自适应零序电流速断保护

为了尽可能减小线路零序电流速断保护的保护范围受系统运行方式变化等因素的影响,提出了一种自适应零序电流速断保护的实现方法。该方法假设输电线路两侧的保护之间具有通信通道,系统发生短路时线路两侧的保护能够实时计算出系统等值阻抗并经通信通道实时传送给对侧的保护,两侧的保护装置可根据短路类型实时调整零序电流速断保护的动作整定值。通过计算不同接地短路类型时零序电流速断保护灵敏度的公式,表明零序电流速断保护的保护范围不仅受系统运行方式变化的影响,还受接地短路类型的影响。仿真计算结果表明,文章提出的自适应式零序电流速断保护的实现方法可有效减小系统运行方式变化及短路类型不同对保护范围的影响,使保护的性能大大提高。     

发电机定子绕组单相接地故障的定位方法

对发电机定子单相接地故障进行故障定位,能够扩展目前定子单相接地保护的功能,有利于尽早发现和排除接地故障。提出了一种针对中性点经配电变压器高阻接地的发电机定子单相接地故障定位方法。由基波零序电压启动故障定位功能,根据发生单相接地故障后故障相机端对地电压最低的特点,判断出故障相别。进一步利用故障位置与发电机零序电压、故障相相电压、对地电容以及接地故障过渡电阻之间的关系,计算出具体的故障位置,其中,接地故障过渡电阻值由外加20Hz电源定子单相接地保护计算得到。此故障定位方法简单易行,无需另外增加设备。动模试验结果验证了此故障定位方法的正确性和有效性。     

扩大单元接线发电机定子接地保护方案

指出现有定子接地保护应用于扩大单元接线方式发电机上的不足,提出基于零序方向元件的选择性定子接地保护方案。采用发电机机端零序电流、接地变压器二次侧电流以及发电机零序电压构造零序方向元件,零序方向元件的动作边界可灵活整定,能够准确判断发电机区内、区外单相接地故障。该方案已应用到微机型发电机保护装置中,现场模拟试验结果证明了该方案的有效性和可靠性。     

换流变压器阀侧接地故障分析及保护优化

换流变是高压直流输电系统的重要组成部分。换流变阀侧自身无接地点,但直流侧有接地点,当换流变阀侧区内发生单点接地故障时,随着换流阀的导通和关断,故障电流呈现不规则的变化,换流变自身现有保护可能灵敏度偏低。极端情况下,当Y/Y接线变压器阀侧中性点发生接地故障时,换流变自身主保护无法快速动作。文中从换流变的结构及运行工况出发,定性概括了阀侧接地故障后的电流特征;分析了现有保护系统的特性;提出了基于零序差动和快速零序过流原理的换流变阀侧保护优化方案;并结合现场故障录波及实时数字仿真系统仿真波形对其进行了验证。验证结果表明,优化后判据可以有效提高换流变保护在阀侧区内单点接地故障下的灵敏度、动作速度及故障定位准确度。     

消弧线圈接地方式下外加20 Hz电源定子接地保护的应用

外加20Hz电源定子接地保护在发电机中性点经配电变压器高阻接地方式下已有很多工程应用,但其在中性点经消弧线圈接地的发电机上还没有成功的应用经验。文中分析了外加20 Hz电源定子接地保护应用在发电机中性点经消弧线圈接地与中性点经配电变压器高阻接地存在的差别,包括计算故障过渡电阻的等值电路、消弧线圈工作参数选择与计算等,为外加20 Hz电源定子接地保护在中性点经消弧线圈接地的发电机上成功应用提供了依据,其结果已被现场试验验证。     

组合型接地方式对注入式定子接地保护的影响

借鉴谐振接地的优点,采用在大型发电机的配电变压器低压侧负载电阻两端并联电感的组合型接地方式,减少接地故障电流。使用Matlab Simulink 工具搭建仿真模型,采用准分布电容参数模型模拟定子接地故障,使用与保护装置相同的算法计算注入式定子接地保护。设计一种常规高阻接地和3种组合型接地的方案,对白鹤滩水电站发电机的实例进行仿真计算,通过对比分析,研究组合型接地方式对注入式定子接地保护的影响。结果表明,增加并联电感会恶化接地过渡电阻的计算结果;将并联电感放到接地变压器高压侧,对注入式定子接地保护最有利,但是该方案增加了设备成本;在并联电感有限的补偿电流范围内,失谐度越大,越有利于接地过渡电阻的测量。     

一种发电机差动保护的新方案

比率制动式发电机差动保护在运行中的问题,主要是电流互感器在外部短路暂态过程中因为饱和效应可能产生误动作;此外,定子绕组短路时发电机一侧可能存在不大的穿越性电流,影响保护动作的灵敏性.本文提出一种改进的基于小矢量算法的发电机差动保护新方案.该方案根据内部故障和外部故障时故障电流特性的不同,使用小矢量算法,对故障性质做出初步判断,并根据不同的故障状态选择合适的制动电流.该方案与传统的差动保护方案相比,提高了可靠性和灵敏度.     

发电机定子绕组单相接地保护自适应判据研究

分析了发电机机端和中性点的零序基波及3次谐波电压故障暂态分量的特点,在此基础上提出了发电机定子绕组单相接地保护的自适应判据。该判据考虑了零序基波电压及3次谐波电压故障分量的综合效应,并以制动信号谱能量和动作信号谱能量的比值作为制动系数,该值在发电机正常运行时接近为1,在发电机定子绕组单相接地时远小于1。因此,自适应判据有效提高了保护在定子绕组经过渡电阻单相接地情况下的灵敏度。文章还建立了发电机的多回路暂态数学模型,采用半隐格式求解法对定子单相接地故障进行了仿真,结果证明了所提判据的有效性和良好的抗噪性。     

发电机故障分量负序方向保护的新判据

发电机定子绕组相间短路、匝间短路以及分支开焊 ,均为发电机内部不对称故障 ,将在发电机内部产生一个负序源。发电机外部故障或扰动 ,负序源在发电机外部。负序方向可以保护发电机内部不对称故障 ,然而 ,实际应用中的负序方向保护发生多次误动。由于它主要保护的是发电机匝间短路 ,匝间短路会在短路环路中产生极大的电流 ,但在发电机机端短路电流不大 ,迫使灵敏度整定很高 ,牺牲了安全性。本文提出的新判据在发电机外部故障或扰动时可靠地不动作 ,发电机匝间短路有较高的灵敏度。     

柔性直流配电系统换流器交流侧接地故障的分析

柔性直流配电网中的换流器若经联结变压器接入交流电网,联结变与换流阀之间发生绝缘损坏会产生换流器交流侧接地故障。接地故障对系统运行的影响及其保护方案值得研究。首先分析了柔性直流配电网中各部分的共模等效模型。考虑联结变不同的接地方式,建立了一个典型的五端柔性直流配电系统共模等效电路。推导了各端基频共模电流、电压的计算公式。其次考虑系统可能存在的各种谐振,提出了一种基于换流器直流侧基频共模电流、电压以及功率方向的多端柔性直流配电系统交流侧接地故障的保护方案。最后在PSCAD仿真平台上进行了验证。     

基于相电流制动的发电机故障分量单元件横差保护

单元件横差保护是发电机的一种简单、灵敏的主保护,在条件允许时应优先采用.分析了横差保护不平衡电流的成因,在此基础上提出一种基于相电流制动的故障分量单元件横差保护方案,以期从原理上减少不平衡电流对保护性能的影响.由于一般仅用一个电流互感器,因此横差保护电流互感器的选择必须考虑到暂态特性的要求.文中对单元件横差保护防止电流互感器饱和及其选型进行了研究,提出了相应的技术措施.     

An artificial neural network based digital differential protectionscheme for synchronous generator stator winding protection

This paper describes a new artificial neural network (ANN) based digital differential protection scheme for generator stator winding protection. The scheme includes two feedforward neural networks (FNNs). One ANN is used for fault detection and the other is used for internal fault classification. This design uses current samples from the line-side and the neutral-end in addition to samples from the field current. Fundamental and/or second harmonic present in the field current during a fault help the ANN, used for fault detection, to differentiate between generator states (normal, external fault and internal fault states). Results showing the performance of the protection scheme are presented and indicate that it is fast and reliable     

基于三次谐波电流的并列运行发电机定子单相接地保护

针对中小型水电站并列运行的多台发电机,提出一种具有选择性的发电机定子单相接地保护方法,测量发电机中性点侧和机端侧各相的三次谐波电流,计算定子绕组对地泄漏电流三次谐波分量的相间差,检测故障发电机,实现选择性定子接地保护.理论分析和EMTP仿真结果表明,该保护方法具有良好的选择性,能有效检测中性点侧及机端侧故障,具有鲁棒性强、精度高等优点.