发电机机端一次熔断器慢熔的PT断线检测方法与流程

本发明涉及电压互感器断线检测技术领域，是一种发电机机端一次熔断器慢熔的pt断线检测方法。

背景技术：

目前，火电厂发电机机端电压互感器的电压互感器断线检测方法都是基于电压回路完全断线后的二次侧电压矢量状态，对电压回路未完全断开的熔断器慢熔状态未纳入电压互感器断线的检测范围。发电机一次熔断器慢熔时，比较发电机两组电压互感器二次电压矢量差和负序电压矢量差无法对一次熔断器慢熔做出准确的判断。因此，需要寻找一种可以将电压互感器断线的检测范围由传统的一次侧断线、二次侧断线或者其他组合断线的情况扩大为电压回路未完全断线，即一次熔断器慢熔的范围，可以准确的区分发电机电压互感器断线和短路故障的方法。

技术实现要素：

本发明提供了一种发电机机端一次熔断器慢熔的pt断线检测方法，克服了上述现有技术之不足，其能有效解决现有技术中通过比较发电机两组电压互感器二次侧线电压矢量差和负序电压矢量差的方法均无法准确的判断发电机一次熔断器慢熔时电压互感器是否断线的问题。

本发明的技术方案是通过以下措施来实现的：一种发电机机端一次熔断器慢熔的pt断线检测方法，包括以下步骤：

第一步，数据采集，采集发电机机端三相电压并计算发电机机端的零序电压ul、发电机机端零序电压的二次谐波u2l、发电机机端第一电压互感器的线电压uab、ubc、uca、发电机机端第二电压互感器线电压uab、ubc、uca、发电机机端第一电压互感器的负序电压u2、发电机机端第二电压互感器的负序电压u2'；

第二步，确定第一电压互感器和第二电压互感器是否断线的判定条件；

(1)判定条件一：计算并比较判断发电机机端第一电压互感器和第二电压互感器的各线电压矢量差的模值是否均大于其相应的第一阈值，计算公式如下：

|uab－uab|>u阈1(1)

|ubc－ubc|>u阈1(2)

|uca－uca|>u阈1(3)

根据计算结果，若公式(1)至公式(3)中至少有一个条件成立，则判定电压互感器断线，之后进入第四步；

若公式(1)、公式(2)和公式(3)均不成立，则返回第一步；

(2)判定条件二：计算并比较发电机机端的第一电压互感器和第二电压互感器负序电压的矢量差的模值是否大于其相应的第二阈值，计算公式如下：

|u2－u2′|>u阈2(4)

根据计算结果，若公式(4)成立，则判定电压互感器断线；之后进入第四步；若公式(4)不成立，则返回第一步；

第三步，若发电机一次熔断器慢熔时，所对应相的二次电压变化很小，不满足第二步中的判定条件一和判定条件二，则(1)测量与发电机相连的熔断器的实际工作电流，熔断器的实测电流为i熔，熔断器的额定电流为i熔e，设励磁电压突变量为δufd，判定条件三的公式为：

i熔/i熔e≥1.6(5)

ul≥1.5v(6)

u2l/ul＞20％(7)

(2)设励磁电压突变量为δufd，计算励磁电压突变量并设置阈值，励磁电压突变量计算公式为：

判定条件三的公式为：

δufd＞ufd(t－3t)(9)

其中，ufd(t-3t)为当前采样点的前三个周期的采样值且为励磁电压突变量的阈值；

将公式(5)、公式(6)、公式(7)和公式(9)作与运算，若判定条件三的公式(5)、公式(6)、公式(7)和公式(9)同时成立，则判定电压互感器断线；之后进入第四步；若判定条件三的公式(5)、公式(6)、公式(7)和公式(9)有其中一个不成立，则返回第一步；

第四步，报警提示，发电机机端的第一电压互感器和第二电压互感器两者其一断线，则报警，之后结束。

下面是对上述发明技术方案的进一步优化或/和改进：

上述第一电压互感器与第二电压互感器线电压矢量差的差值范围为0.03ue至0.06ue，ue＝57.74v，即差值范围为1.73v至3.46v。

上述发电机第一电压互感器与第二电压互感器线电压矢量差的第一阈值设置为5v。

上述发电机第一电压互感器和第二电压互感器负序电压矢量差的第二阈值设置为3v。

本发明对于发电机电压互感器断线提供了完善的检测方法，将发电机电压互感器断线的检测拓展到电压回路未完全断线的状态，通过对一次熔断器电流、机端零序电压及其二次谐波含有量、励磁电压突变量的检测将发电机电压回路中熔断器的异常状态也包含在电压互感器断线的检测范围之内，同时可以准确的区分各种断线组合情况。本发明对发电机电压互感器一次熔断器慢熔和一次、二次电压回路完全断开的情况进行正确的检测，适应性强，使用范围广，可靠性高。

附图说明

附图1为本发明实施例1的流程图。

附图2是本发明实施例1的pt断线逻辑原理框图。

附图3是本发明中两组pt三相电压正常时电压向量的矢量图。

附图4是本发明中1pt的a相电压断线，2pt电压正常的矢量图。

附图5是本发明中1pt的a、b相电压断线，2pt电压正常的矢量图。

附图6是本发明中1pt的a、b、c均断线，2pt电压正常的矢量图。

附图7是本发明中1pt的a相电压断线，2pt的b相电压断线的矢量图。

附图8是本发明中1pt的a相电压断线，2pt的a、b相电压断线的矢量图。

附图9是本发明中1pt的a相电压断线，2pt的a、b、c相电压断线的矢量图。

附图10是本发明中1pt的a、b相电压断线，2pt的b、c相电压断线的矢量图。

附图11是本发明中1pt的a、b相电压断线，2pt的a、b、c相电压断线的矢量图。

附图中的编码分别为：1pt为第一电压互感器，2pt为第二电压互感器。

具体实施方式

本发明不受下述实施例的限制，可根据本发明的技术方案与实际情况来确定具体的实施方式。

下面结合实施例及附图对本发明作进一步描述：

实施例1：如附图1、2所示，发电机机端一次熔断器慢熔的pt断线检测方法，包括以下步骤：

第一步，数据采集，采集发电机机端三相电压并计算发电机机端的零序电压ul、发电机机端零序电压的二次谐波u2l、发电机机端第一电压互感器1pt的线电压uab、ubc、uca、发电机机端第二电压互感器2pt线电压uab、ubc、uca、发电机机端第一电压互感器1pt的负序电压u2、发电机机端第二电压互感器2pt的负序电压u2'；

第二步，确定第一电压互感器1pt和第二电压互感器2pt是否断线的判定条件；

(1)判定条件一：计算并比较判断发电机机端第一电压互感器1pt和第二电压互感器2pt的各线电压矢量差的模值是否均大于其相应的第一阈值，计算公式如下：

|uab－uab|>u阈1(1)

|ubc－ubc|>u阈1(2)

|uca－uca|>u阈1(3)

根据计算结果，若公式(1)至公式(3)中至少有一个条件成立，则判定电压互感器断线，之后进入第四步；

若公式(1)、公式(2)和公式(3)均不成立，则返回第一步；

(2)判定条件二：计算并比较发电机机端的第一电压互感器1pt和第二电压互感器2pt负序电压的矢量差的模值是否大于其相应的第二阈值，计算公式如下：

|u2－u2′|>u阈2(4)

根据计算结果，若公式(4)成立，则判定电压互感器断线；之后进入第四步；若公式(4)不成立，则返回第一步；

第三步，若发电机一次熔断器慢熔时，所对应相的二次电压变化很小，不满足第二步中的判定条件一和判定条件二，则(1)测量与发电机相连的熔断器的实际工作电流，熔断器的实测电流为i熔，熔断器的额定电流为i熔e，设励磁电压突变量为δufd，判定条件三的公式为：

i熔/i熔e≥1.6(5)

ul≥1.5v(6)

u2l/ul＞20％(7)

(2)设励磁电压突变量为δufd，计算励磁电压突变量并设置阈值，励磁电压突变量计算公

式为：

判定条件三的公式为：

δufd＞ufd(t－3t)(9)

其中，ufd(t-3t)为当前采样点的前三周期的采样值且为励磁电压突变量的阈值；

将公式(5)、公式(6)、公式(7)和公式(9)作与运算，若判定条件三的公式(5)、公式(6)、公式(7)和公式(9)同时成立，则判定电压互感器断线；之后进入第四步；若判定条件三的公式(5)、公式(6)、公式(7)和公式(9)有其中一个不成立，则返回第一步；

第四步，报警提示，发电机机端的第一电压互感器1pt和第二电压互感器2pt两者其一断线，则报警，之后结束。

第三步中励磁电压突变量计算公式为当前采样值与半周期前采样值差值的绝对值。这里第三步中的电压互感器是否断线的判定条件主要是针对发电机一次熔断器的慢熔状态。在发电机一次熔断器出现慢熔状态时，慢熔相电压略微降低，第二步中的判定条件失效。此时熔断器电流超过额定值，因慢熔相机端电压下降，励磁调节器迅速增磁并切换电压采集通道，因此励磁电压存在向上突变。因发电机机端慢熔相电压降低，机端电压互感器开口三角出现零序电压且二次谐波含有率超标。因此，将熔断器额定电流的1.6倍值设定为熔断器电流启动元件的预警值；同时，对零序电压基波分量及其二次谐波电压含有率设置限值，在第三步中零序电压阈值取1.5v，零序电压二次谐波电压含有率取20％；最后对励磁电压突变量进行检测；当检测到熔断器实测电流超过1.6倍的额定值，励磁电压突变量超过公式(9)的计算阈值，零序电压大于1.5v，零序电压二次谐波含有率大于20％同时成立时，则判定为电压互感器断线。

本发明的第二步通过采集机端三相电压求取线电压矢量差和负序电压矢量差分别与阈值进行比较，可以对一次、二次电压回路完全断开进行判定；第三步通过检测熔断器电流、励磁电压突变量、零序电压及其二次谐波含有率，可以对发电机电压互感器一次熔断器慢熔进行判定。上述的检测判定条件可以在发电机短路故障、零起升压时，起到警示的作用，不会误发电压互感器断线的信号。

可根据实际需要，对上述发电机机端一次熔断器慢熔的pt断线检测方法作进一步优化或/和改进：

如附图1、2所示，第一电压互感器1pt与第二电压互感器2pt线电压矢量差的差值范围为0.03ue至0.06ue，ue＝57.74v，即差值范围为1.73v至3.46v。

如附图1所示，发电机第一电压互感器1pt与第二电压互感器2pt线电压矢量差的第一阈值设置为5v。在第二步中，因发电机电压互感器保护级绕组一般为3p，其电压误差为±3％。考虑发电机所用两组电压互感器均存在电压误差，所以将第一电压互感器1pt与第二电压互感器2pt的二次侧线电压矢量差的第一阈值设置为5v。

如附图1所示，发电机第一电压互感器1pt和第二电压互感器2pt负序电压矢量差的第二阈值设置为3v。发电机电压互感器保护级绕组一般为3p，其电压误差为±3％。考虑发电机所用两组电压互感器均存在电压误差，当一个电压互感器单相电压误差为3％，另一个电压互感器其他两相电压误差也为3％，则此时负序电压差值是最大值，差值为1.15v。同时考虑到电缆压降和发变组装置采样精度的原因，将发电机两组电压互感器负序电压矢量差的模值设置为3v。

实施例2：如附图1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11所示，利用判定条件一进行发电机机端一次熔断器慢熔的pt断线检测方法是比较发电机机端1pt和2pt线电压矢量差的模值，包括以下情况：

(1)当其中一个pt发生单相电压断线，另一个pt正常时，单相断线pt所对应的线电压幅值变为相电压幅值,正常pt线电压保持不变，两个线电压的矢量差的模值为57.74v，大于阈值5v，可判定为pt断线；

(2)当其中一个pt发生两相电压断线，另一个pt正常时，两相断线pt所对应的线电压分别变为0v和57.74v，正常pt线电压保持不变，两个线电压矢量差的模值为100v和57.74v，大于阈值5v，可判定为pt断线；

(3)当其中一个pt三相电压全部断线，另一个pt正常时，对应线电压矢量差的模值为100v，大于阈值5v，可判定为pt断线；

(4)当两个pt同时发生单相断线时，若同时断线相为相同相则判据失效，考虑到同时断线概率极低，此情况可忽略不计；

(5)若两个pt同时断线相为不同相(以1pt的a相断线，2pt的b相断线为例)，则涉及该相的线电压幅值变为相电压幅值，两个pt所对应线电压的矢量差为57.74v，大于阈值5v，可判定为pt断线；

(6)当其中一个pt发生单相电压断线，另一个pt两相电压断线时(以1pt的a相断线，2pt的a、b相断线为例)，两个pt所对应线电压矢量差的模值为57.74v，大于阈值5v，可判定为pt断线；

(7)当其中一个pt发生两相电压断线，另一个pt同样发生两相断线时，若两个pt断线相均为相同相，则判据失效，此情况发生概率极低，可忽略不计；

(8)若两个pt断线相为不同相(以1pt的a、b相断线，2pt的b、c相断线为例)，两个pt所对应线电压矢量差的模值为57.74v，大于阈值5v，可判定为pt断线；

(9)当其中一个pt发生两相电压断线，另一个pt三相电压全部断线时，两个pt所对应线电压矢量差的模值为57.74v，大于阈值5v，可判定为pt断线。

这里的的pt为电压互感器的简称。

实施例3：如附图1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11所示，利用判定条件二进行发电机机端一次熔断器慢熔的pt断线检测方法是比较发电机机端1pt和2pt的负序电压矢量差的模值，包括以下情况：

(1)当其中一个pt发生单相电压断线，另一个pt正常时，断线pt负序电压值为-19.24v，正常pt负序电压为0v，负序电压差的模值为19.24v，大于3v，可判定为pt断线；

(2)当其中一个pt发生两相电压断线，另一个pt正常时，断线pt负序电压值为-9.62+j16.66，正常pt负序电压为0v，负序电压差的模值为19.24v，大于3v，可判定为pt断线；

(3)当其中一个pt三相电压全部断线，另一个pt正常时，负序电压均为零，判据失效，但此种情况发生概率极低可忽略不计；

(4)当两个pt同时发生单相断线时，若同时断线相为相同相则判据失效，考虑到同时断线概率极低，此情况可忽略不计；

(5)若两个pt同时断线相为不同相(以1pt的a相断线，2pt的b相断线为例)，则负序电压差的模值为33.32v，大于3v，可判定为pt断线；

(6)当其中一个pt发生单相电压断线，另一个pt两相电压断线时(以1pt的a相断线，2pt的a、b相断线为例)，则负序电压差的模值为19.24v，大于3v，可判定为pt断线；

(7)当其中一个pt发生两相电压断线，另一个pt同样发生两相断线时，若两个pt断线相均为相同相，则判据失效，此情况发生概率极低，可忽略不计；

(8)若两个pt断线相为不同相(以1pt的a、b相断线，2pt的b、c相断线为例)，则负序电压差的模值为33.34v，大于3v，可判定为pt断线；

(9)当其中一个pt发生两相电压断线(以1pt的a、b相断线为例)，另一个pt三相电压全部断线时，负序电压差的模值为19.24v，大于3v，可判定为pt断线。

以上技术特征构成了本发明的实施例，其具有较强的适应性和实施效果，可根据实际需要增减非必要的技术特征，来满足不同情况的需求。