[发明专利]一种双频注入式发电机定子接地保护方法

说明书

技术领域

本发明属于电力系统主设备继电保护技术领域，尤其涉及一种双频注入式发电机定子接地保护方法。

背景技术

据统计，在每年全国100MW以上发电机发生的本体故障中，定子接地故障占相当大的比重。发电机定子接地故障往往是更为严重的相间短路或匝间短路故障发生的先兆，定子接地保护的可靠与灵敏动作可以大幅减少这些严重故障的发生几率。如果接地故障电流被限制在安全接地电流范围内，发电机定子铁心可免受损伤，由故障导致的直接和间接经济损失也将大大减少。对于100MW及以上的发电机组，不仅要求装设100％保护区的定子接地保护，还要求在定子绕组任意一点经接地故障电阻接地时，保护能灵敏动作，以防止接地故障的进一步扩大。因此，定子接地保护是发电机继电保护系统中的重要组成部分。

过去，发电机主要配置基波零序电压型和三次谐波电压型定子接地保护，但由于前者存在保护死区和后者存在可靠性差的不足。相比之下，注入式定子接地保护所用信号是外加的，具有可靠性高、灵敏度高且与故障位置无关等特点，在新建和将建的大型发电机保护中得到普遍采用，其中注入20Hz电源式定子接地保护因判据简单和调试 方便，应用更广泛。

目前新建和将建的大型发电机采用配电变压器二次侧接电阻的中性点接地方式，装设外加电源型定子单相接地保护逐渐增多。但目前注入20Hz电源式发电机定子接地保护，受发电机频率变化的影响，在发电机的启停机过程(特别是针对抽水蓄能机组、燃气轮机机组)中不能实现全程保护，即在10～40Hz期间要闭锁保护。另一种注入12.5Hz信号的定子接地保护也仅能在发电机静止和额定运行时实现保护功能。已有外加电源型发电机定子接地保护专利，如发电机定子接地保护方法(ZL00114451.0)、中性点经消弧线圈接地发电机定值接地保护方法(ZL03143978.0)，这些方法受发电机运行频率的影响，也不能在发电机的启停机全过程实现定子接地保护。

发明内容

本发明的目的在于为了提高保护灵敏度，消除运行死区，保障发电机安全稳定运行，消除发电机本体所产生信号的影响，实现外加电源定子接地保护对发电机的全工况运行保护，提供一种双频注入式发电机定子接地保护方法，其特征在于依次含有以下步骤：

步骤(1)检测发电机的运行频率，按以下方式确定20Hz/100Hz变频电源的输出注入信号频率：

当发电机的运行频率大于10Hz且小于40Hz时，注入信号频率取100Hz，

当发电机的运行频率不大于10Hz或不小于40Hz时，注入信号频率取20Hz；

步骤(2)根据变频电源输出的注入信号频率，为消除发电机运行频率信号的影响，通过切换开关选取相应的滤波器，使注入信号经所述滤波器由发电机中性点配电变压器二次侧绕组注入发电机中性点，所述滤波器的特性如下：

注入信号频率为100Hz时，滤波器为100Hz带通滤波器，

注入信号频率为20Hz时，滤波器为20Hz带通滤波器；

步骤(3)从并接在所述配电变压器二次侧绕组上的分压器上采集该配电变压器二次侧的电压u，同时从串接在所述配电变压器二次侧绕组上的电流互感器上采集该配电变压器二次侧的电流i，所述配电变压器二次侧的电压u和电流i的采样数据在一个双频注入式定子接地保护装置中分别依次经过低通滤波器、多路开关以及模数转换后，输入CPU中并保存；

步骤(4)计算周期为100ms，按照分压器的分压比计算出电压u中配电变压器二次侧注入频率信号电压分量 按照电流互感器变比计算出所述电流i中配电变压器二次侧注入频率信号电流分量 

步骤(5)按下式计算所述配电变压器二次侧的定子绕组对地导纳Y：

Y=I·U·]]>

步骤(6)按下式计算折算到一次侧的定子绕组接地故障电阻R_g：