20Hz注入式定子接地保护在扩大单元接线发电机组上的应用

针对目前注入式定子接地保护不具备选择性,无法应用在扩大单元接线发电机组的问题,提出了一种新的注入式定子接地保护方案.该方案首先计算发电机组接地电阻的值以判断是否存在接地故障,当检测到接地故障后,以注入的20 Hz电压的相位为基准,将测量到的发电机中性点与机端处的20 Hz电流作差后的相位与之比较,通过这个相位关系来判断故障发电机,实现选择性停机.仿真结果验证了新方案计算接地故障过渡电阻和判断故障发电机的准确性,实现了注入式定子接地保护在扩大单元接线机组上的应用.     

注入式发电机定子接地保护的自适应整定

与通常的20 Hz电源注入式定子接地保护接地电阻高定值、低定值整定方案相比,自适应整定方案能够根据接地电流的允许值大小,按照发电机接地故障位置自动调整接地电阻的整定值,实现按照故障的严重程度执行保护动作.但现行的自适应保护原理在推导接地电阻整定值时没有考虑接地故障电流3次谐波分量的影响,当发电机中性点附近发生故障时,由于3次谐波电流较大,导致现行的自适应20 Hz注入式接地保护在发电机中性点附近存在保护定值整定偏低和拒动的情况.在综合考虑了接地故障电流基波分量和3次谐波分量影响的基础上,按照有效值定义的接地电流允许值大小自适应整定20 Hz注入式接地保护的接地电阻动作值,实现了20 Hz注入式定子接地保护无死区的自适应整定,有利于发电机的安全运行.     

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。     

自适应20 Hz电源注入式定子接地保护

为了弥补定子接地100%保护的不足,引入了20 Hz电源注入式保护方案。传统的20 Hz电源注入式定子接地保护的动作方程的接地阻值整定值是固定的,经整定后它在保护装置运行时就不会发生变化。文中论述了这一传统的保护方案的不足,提出了新的自适应式保护方案。新方案能随发电机运行工况、故障时接地位置的不同以及定子接地电流所允许限值的大小,自适应地调整接地阻值整定值大小,无需人为整定,从而能保证在任何故障接地位置,只要接地点故障电流大于允许安全电流,新方案都能快速动作,提高了发电机的安全运行,拓宽了20 Hz电源注入式保护方案的灵活性,具有很高的理论和工程应用价值。     

扩大单元接线发电机组定子接地保护的选择性研究

为了解决目前扩大单元接线发电机组定子接地保护无选择性的问题,提出了利用导纳不对称度与接地测量电阻作为选择元件的100%选择性定子接地保护方案。导纳不对称度参数综合考虑了工频零序分量信号和注入信号,可表征发电机对地导纳的三相不对称程度。理论分析、仿真及测试结果表明:故障发电机的导纳不对称度远大于非故障机组。应用该方法可实现:发电机区内故障时保护可靠动作,区外故障时保护可靠不动作;且该方法在各种中性点接地方式下保护均具有较高的灵敏性。该方案灵敏度高,性能稳定,能满足高阻接地故障时保护的要求,仿真和测试结果验证了该方案的可行性。     

以槽电势为分析单元的大型发电机定子接地故障定位方法

已有的大型发电机定子绕组单相接地故障定位方法一般以线圈匝电势为分析单元,对于短距绕组的机组存在理论误差。为此,提出一种以槽电势为分析单元的大型发电机定子单相接地故障定位方法。首先,基于绕组连接顺序,以槽电势为单元建立定子绕组电势分布的解析表达式。然后,针对发电机是否配备注入式定子接地保护采取不同的故障定位方案。若配备注入式定子接地保护,则基于注入式设备的过渡电阻测量值构造故障评价指标。若未配备注入式定子接地保护,则引入3次谐波测量值构造不含过渡电阻的故障评价指标。最后,在故障相人为设置多个虚拟参考点,结合绕组电势分布计算各虚拟参考点的故障评价指标,将计算值最小的虚拟参考点视为故障位置,进而确定故障所在槽编号。利用在PSCAD中搭建的准分布参数仿真模型验证了所提方法的有效性。     

燃气轮发电机20 Hz注入式定子接地保护灵敏度分析

20 Hz注入式定子接地保护与发电机绕组的接地故障位置无关,能够反映定子绕组绝缘的均匀下降,能够对绝缘老化起到监督作用。一般来说,与基波+3次谐波原理的定子接地保护相比,20 Hz注入式定子接地保护有灵敏度高、整定简单、调试方便等特点。但是同时也应该注意到,20 Hz注入式定子接地保护的灵敏度与发电机中性点接地设备的参数密切相关,中性点等一次设备的参数若配置不当,反而会降低20 Hz注入式定子接地保护的灵敏度,从而直接影响注入式定子接地保护功能的发挥,留下安全隐患。     

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。     

适用于注入式定子接地保护的数字电源设计与实现

20Hz电源是注入式发电机定子接地保护中一个很重要的单元,一般由方波逆变器和带通滤波器组成。提出了一个基于微控制单元（MCU）的20Hz方波逆变器方案,详细论述了LC带通滤波器的设计和计算。针对发电机发生单相接地故障时故障电压对方波逆变器的冲击,设计了钳压保护回路,以保证逆变器内部电路不损坏。文中所提方案提高了20Hz电源的灵活性、稳定性和可靠性。     

大型水轮发电机消弧线圈接地方式下的注入式定子接地保护新方案

在中性点经消弧线圈接地的大型水轮发电机的定子接地保护中,从消弧线圈附带的仪表线圈注入20 Hz信号是一种常规方案。为了提升保护效果并克服大型水轮发电机定子绕组对地电容增大带来的困难,提出了一种从消弧线圈串接电阻两端注入20 Hz信号的新方案。与常规方案对比,分析了应用新方案时从注入端口看进去的20 Hz等值电路,研究了相应的接地故障过渡电阻计算方法。以天生桥二级水电站发电机为研究对象,参照其消弧线圈的参数定制了试验专用消弧线圈,并在动模发电机上进行了定子接地故障试验,检验了2种保护方案的效果。动模试验结果表明,新方案相比常规方案,接地故障过渡电阻测量最大值由5.6 kΩ提高到20 kΩ,测量误差在±6%以内。     

20 Hz自适应新原理发电机定子接地保护深入分析

提出了20 Hz自适应新原理低电阻型定子接地保护,其整定值不是常数,能自适应地跟随单相接地点位置的变化而变化,无论发电机定子单相接地点位于何处,只要接地电流大于允许安全电流,新保护出口都能快速动作,克服了传统保护的缺点,显著提高了发电机运行的安全性.分析了一些关键技术,如接地点零序电势的计算方法、动作联立各方程之间的关联,以及动作联立方程中不包含接地点位置α参数而为何α对保护特性有重大影响等问题.     

用外加电源式定子接地保护提高保护灵敏度的研究

定子绕组单相接地故障是发电机最常见的故障之一，且其他故障大多由定子单相接地引发。传统大型机组基于纵向零序电压三次谐波的100%定子接地保护存在灵敏度较低的缺点。外加电源式定子接地保护灵敏度较高，但随着单机容量越来越大，其灵敏度还是不能满足要求。借助现代的电气控制技术，对其进行改进，在原有的外加电源式定子接地保护中引入反馈量，从而提出了一种新的保护模式，仿真计算表明它可以有很高的灵敏度并具有很高的可靠性，能够满足现代大型机组对接地保护的要求。     

基于多回路－有限元耦合数学模型的同步发电机定子单相接地故障保护方案校验方法

同步发电机数学模型是进行故障暂态仿真，设计、校验保护方案的理论基础。文中将多回路方法与电磁场有限元计算相结合，建立了同步发电机的多回路一有限元耦合数学模型，其突出优点在于：可以同时计及定子绕组对地分布电容，磁路饱和、磁极形状、齿槽效应等因素，适用于同步发电机定子单相接地故障暂态分析及保护方案(尤其是三次谐波电压保护方案)校验。应用该数学模型完成了同步发电机定子单相接地故障暂态数字仿真，仿真与实验结果基本吻合，验证了该数学模型的准确性与有效性。进而提出了基于多回路一有限元耦合数学模型的同步发电机定子单相接地故障三次谐波电压保护方案校验方法。应用该方法对典型的定子单相接地稳态判据、暂态判据进行仿真校验，结果与实验基本吻合，表明该方法是正确可行的。     

Wavelet-based directional stator ground fault protection for generator

This paper introduces a wavelet-based stator ground fault protection scheme with selectivity for generator. It is found that the WT results of the measured zero sequence current at the terminals, zero sequence voltages at the neutral and the terminals of a fault generator, especially the modulus maxima, contain important information. It can be used to discriminate the generator stator ground fault. By applying the zero sequence current, the proposed scheme can detect if the fault is in the internal generator or out of the generator. The effectiveness of the proposed scheme was verified both in the experiment and in the field. Investigation results show that the scheme can detect the ground fault with high sensitivity and selectivity during all operating conditions.     

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。     

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.     

无刷旋转励磁发电机组励磁绕组接地保护系统研制和工程应用

针对已有无刷旋转励磁发电机组励磁绕组接地保护（MRET）存在的诸多问题,提出了新的励磁绕组接地保护系统技术方案,详细阐述了系统结构和基本工作原理,并就注入方波电压式励磁绕组接地保护原理、无线通信方式、自适应方波频率调整技术、数字化保护技术等关键技术进行了分析,该系统在若干台无刷旋转励磁发电机组的应用表明,该系统完全能够满足无刷旋转励磁发电机组的应用需求。     

大型水轮发电机定子接地保护方案及灵敏度分析

以三峡水轮发电机的参数为仿真计算实例,对基波和三次谐波电压原理的水轮发电机各种定子接地保护方案进行了灵敏度的对比分析,在此基础上提出基于故障分量的定子接地保护方案。研究表明,只要取出保证计算精度的故障分量,该方案将能满足三峡电站发电机定子接地保护的灵敏度要求。