专利名称：双周期可调节的变极性方波电压式转子接地保护方法
技术领域：
本发明专利涉及一种双周期可调节的变极性方波电压式方法来判别发电机转子接地保护的新原理，属于发电机转子接地保护技术领域。
背景技术：
当前，业内普遍使用的反应发电机转子接地保护主要包括注入式和非注入式两大类。非注入式转子接地保护包括乒乓变换式转子接地保护和电桥式转子接地保护，但非注入式保护最大的不足之处在于只能在发电机正常运行转子加励磁电压时才起作用，而在发电机开停机过程中和发电机停机状态下该种保护无法起到保护作用。注入式转子接地保护主要有叠加交流电压式、叠加直流电压式、叠加方波电压式三大类。叠加交流电压式转子接地保护应用于大型机组时，由于转子对地电容很大，因此灵敏度会很低；叠加直流电压式转子接地保护由于励磁电压的作用，在转子不同接地点接地时，灵敏度存在很大的差别。现在应用越来越广泛的注入式转子接地保护是叠加方波电压式，这种保护克服了叠加交流电压式应用于大机组灵敏度低和叠加直流电压式在不同接地点灵敏度不同的缺点，但在应用中任然存在以下不足
叠加方波电压式转子一点接地保护在应用过程中时有误动发生，主要原因有保护装置内部缺陷和外部干扰两个方面保护装置内部缺陷主要由于装置本身的缺陷，例如元器件老化或损坏等引起的采样回路故障，这可以采用装置自检和冗余采样计算的方法加以解决。外部干扰主要是由于外部环境引起的干扰，情况比较复杂，对于高次谐波干扰的处理大多采用硬件滤波和软件滤波的方式加以解决，这已经是比较成熟的处理方式；当前主要存在的问题是转子绕组对地电容的影响和机组的运行工况引起的低频干扰，低频干扰主要是指由于发电机组转子偏心及磁极不对称所造成的低频扰动。
发明内容
为了解决了由于发电机转子绕组对地分布电容大小不一造成的转子一点接地保护的误动问题，同时也为了解决由于发电机组转子偏心及磁极不完全对称在采样直流电压里产生低频干扰分量导致转子一点接地保护拒动或误动的问题，本发明提供一种双周期可调节的变极性方波电压式转子接地保护方法，双周期可调节是指方波极性变换周期可调节和直流分量采样计算窗口周期可调节。本发明的原理
1、方波极性变换周期可调节
由于发电机转子绕组存在着对地电容，当外加的方波极性变换之后，都存在一个电容充放电的暂态过程，如附
图1所示。而不同发电机组的转子绕组对地分布电容大小各异，如果方波极性的变换周期过小，而对地电容过大，就可能躲不过对地电容的充放电过程，在还未达到波形稳态之前就再次变换，这样采样到的数据为电容充放电过程中的暂态数据，计算出的对地电阻的阻值就完全错误，从而导致转子一点接地保护误动。为了消除转子绕组对地电容的影响，将方波极性的变换周期根据对地电容的大小进行调节，在采样电压达到稳态的情况下计算对地电阻的阻值，从而避免转子一点接地保护误动。2、直流分量采样计算窗口周期可调节
由于发电机存在着转子偏心和磁极不完全对称的情况，且不同的发电机组转子偏心和磁极不完全对称的严重程度各异。对于转子偏心及磁极不对称比较严重的机组，常规的变极性方波电压式转子接地保护在采样电压里会含有幅值较大的低频分量，这个低频分量将导致直流电压计算出现误差，严重的将导致转子接地保护的误动。附图3是某台机组发生转子一点接地时录到的直流电压采样波形示意图，在硬件滤除20Hz以上的高频谐波分量后，采样直流电压里还存在着周期为200ms (即频率为5Hz)的低频分量，这正好与该发电机的转速300rpm相吻合。如果直流分量采样计算的窗口周期不等于于这个低频分量的波动周期或者它的整数倍，那么计算得到的直流分量将是错误的，由此再计算出来的对地电阻的阻值也是不准确的，从而导致转子一点接地保护的拒动或误动。为了解决上述问题，本发明所采取的技术方案是
一种周期可调节的变极性方波电压式转子接地保护方法，其特征在于方波电压极性变换周期可调节，通过检测发电机转子绕组对地电容的充放电时间来调节注入式方波电压的极性变换周期。前述的一种周期可调节的变极性方波电压式转子接地保护方法，其特征在于通过检测发电机转子绕组对地电容的充放电时间来调节注入式方波电压极性变换周期的方法分为手动调节和自动调节两种方式；
一、手动调节方式
(1)、在转子接地保护装置投运前，将方波电压极性变换周期定值整定到最大值，
(2)、手动录取采样波形，
(3)、根据录波显示的波形，判断出转子绕组对地电容充放电时间，确定合适的时间常数作为方波电压极性变换周期的定值，
在手动调节方式时，所述转子接地保护装置具备手动录波功能，并具有方波电压极性变换周期的定值整定功能；
二、自动调节方式
(1)、为了消除转子绕组对地电容充放电暂态特性的影响，保护程序在方波电压极性变换后，不断地检测的变化，当iaft^aj0时，说明转子绕组对地电容的充放电暂态
过程已经完成，Um处于稳态情况，
(2)、对Um进行采样，计算转子对地电阻值，公式如下
权利要求
1.一种周期可调节的变极性方波电压式转子接地保护方法，其特征在于方波电压极性变换周期可调节，通过检测发电机转子绕组对地电容的充放电时间来调节注入式方波电压的极性变换周期。
2.根据权利要求1所述的一种周期可调节的变极性方波电压式转子接地保护方法，其特征在于通过检测发电机转子绕组对地电容的充放电时间来调节注入式方波电压极性变换周期的方法分为手动调节和自动调节两种方式；一、手动调节方式(1)、在转子接地保护装置投运前，将方波电压极性变换周期定值整定到最大值，(2)、手动录取采样波形，(3)、根据录波显示的波形，判断出转子绕组对地电容充放电时间，确定合适的时间常数作为方波电压极性变换周期的定值，在手动调节方式时，所述转子接地保护装置具备手动录波功能，并具有方波电压极性变换周期的定值整定功能；二、自动调节方式(1)、为了消除转子绕组对地电容充放电暂态特性的影响，保护程序在方波电压极性变换后，不断地检测dUm/dt的变化，当dUm/dt ^ 0时，说明转子绕组对地电容的充放电暂态过程已经完成，Um处于稳态情况，(2)、对Um进行采样，计算转子对地电阻值，公式如下R =2H _Rg‘m 0Um-Um2其中Rg是转子接地电阻，队是注入方波电压的幅值，Um是当注入方波电压极性为正时的测量电压，U' m是当注入方波电压极性为负时的测量电压，Rm是测量电阻，Rv是大功率电阻，(3)、进行下一周期的方波电压极性变换，实现方波极性变换周期的自动调节。
3.一种周期可调节的变极性方波电压式转子接地保护方法，其特征在于直流分量采样计算的窗口周期可调节，通过检测发电机转子偏心及磁极不对称造成的低频分量的波动周期来调节直流分量采样计算的窗口周期。
4.根据权利要求3所述的一种周期可调节的变极性方波电压式转子接地保护方法，其特征在于通过检测发电机转子偏心及磁极不对称造成的低频分量的波动周期来调节直流分量采样计算窗口周期的方法分为手动调节和自动调节两种方式；一、手动调节方式(1)、在保护装置投运前，将直流分量采样计算窗口周期的定值整定到最大值，(2)、手动录取采样波形，(3)、根据录波显示的波形，判断出电机转子偏心及磁极不对称造成的低频分量的波动周期，将直流分量采样计算窗口周期定值整定为低频分量的波动周期或其整数倍，在手动调节方式时，所述转子接地保护装置应具备手动录波功能，并具有直流分量采样计算窗口周期的定值整定功能；二、自动调节方式(1)、将发电机的机端电压接入转子接地保护装置，转子接地保护装置的频率测量模块测出发电机的当前频率f，(2)、然后根据发电机组的极对数n，求出发电机的当前转速
5.一种双周期可调节的变极性方波电压式转子接地保护方法，其特征在于方波电压极性变换周期可调节和直流分量采样计算的窗口周期可调节，通过检测发电机转子绕组对地电容的充放电时间来调节注入式方波电压的极性变换周期，通过检测发电机转子偏心及磁极不对称造成的低频分量的时间周期来调节直流分量采样计算的窗口周期。
6.根据权利要求5所述的一种双周期可调节的变极性方波电压式转子接地保护方法， 其特征在于一、通过检测发电机转子绕组对地电容的充放电时间来调节注入式方波电压极性变换周期的方法分为手动调节和自动调节两种方式；a、手动调节方式(1)、在转子接地保护装置投运前，将方波电压极性变换周期定值整定到最大值，(2)、手动录取采样波形，(3)、根据录波显示的波形，判断出转子绕组对地电容充放电时间，确定合适的时间常数作为方波电压极性变换周期的定值，在注入式方波电压极性变换周期手动调节方式时，所述转子接地保护装置具备手动录波功能，并具有方波电压极性变换周期的定值整定功能；b、自动调节方式(1)、为了消除转子绕组对地电容充放电暂态特性的影响，保护程序在方波电压极性变换后，不断地检测dUm/dt的变化，当dUm/dt ^ 0时，说明转子绕组对地电容的充放电暂态过程已经完成，Um处于稳态情况，(2)、对Um进行采样，计算转子对地电阻值，公式如下 其中Rg是转子接地电阻，队是注入方波电压的幅值，Um是当注入方波电压极性为正时的测量电压，U' m是当注入方波电压极性为负时的测量电压，Rm是测量电阻，Rv是大功率电阻，(3)、进行下一周期的方波电压极性变换，实现方波极性变换周期的自动调节；二、通过检测发电机转子偏心及磁极不对称造成的低频分量的时间周期来调节直流分量采样计算窗口周期的方法分为手动调节和自动调节两种方式；a、手动调节方式(1)、在保护装置投运前，将直流分量采样计算窗口周期的定值整定到最大值，(2)、手动录取采样波形，(3)、根据录波显示的波形，判断出电机转子偏心及磁极不对称造成的低频分量的波动周期，将直流分量采样计算窗口周期定值整定为低频分量的波动周期或其整数倍，在直流分量采样计算窗口周期手动调节方式时，所述转子接地保护装置应具备手动录波功能，并具有直流分量采样计算窗口周期的定值整定功能；b、自动调节方式(1)、将发电机的机端电压接入转子接地保护装置，转子接地保护装置的频率测量模块测出发电机的当前频率f，(2)、然后根据发电机组的极对数n，求出发电机的当前转速ν= f · η,(3)、将T= l/ν作为直流分量采样计算窗口周期，对Um进行计算，公式如下
全文摘要
本发明公开了一种双周期可调节的变极性方波电压式转子接地保护方法，属于发电机转子接地保护技术领域。其特征在于方波电压极性变换周期可调节和直流分量采样计算的窗口周期可调节。通过检测发电机转子绕组对地电容的充放电时间来调节注入式方波电压的极性变换周期，从而避免因对地电容的充放电暂态过程带来的干扰。通过检测发电机转子偏心及磁极不对称造成的低频分量的波动周期，调节直流分量采样计算的窗口周期，从而避免因转子偏心及磁极不对称产生的低频分量带来的干扰。
文档编号H02H7/06GK102185280SQ20111008331
公开日2011年9月14日 申请日期2011年4月2日 优先权日2011年4月2日
发明者仇新宏, 季学军, 李哲, 王煜 申请人:国电南瑞科技股份有限公司