[发明专利]一种基于电压量的断路器非全相判别方法及装置

说明书

技术领域

本发明属于电力系统继电保护领域，特别涉及一种基于电压量的断路器非全相判别方法及装置。

背景技术

目前，现场广泛应用的断路器非全相保护一般由三相不一致接点、相电流、零序电流和负序电流判据共同构成，当轻载运行工况时，由于相电流很小，断路器非全相时负序电流很小，难以超过负序电流定值，断路器非全相保护无法动作。发电机机端断路器一般为三相联动，不提供三相不一致接点，无法采用传统非全相保护，现场已多次出现机端断路器一相拉杆断裂导致非全相的事故，由于没有非全相保护，导致机组长期承受负序电流，对发电机的安全构成威胁，需要一种不依赖于三相不一致接点的非全相保护。鉴于传统断路器非全相保护存在的以上不足，有必要研究一种不依赖电流大小和三相不一致接点的断路器非全相判别方法及装置。

发明内容

本发明的主要目的：提供一种基于电压量的断路器非全相判别方法，不依赖电流大小，解决轻载时断路器发生非全相，以往电流判据无法识别的问题，此外，由于不需要断路器三相不一致接点，也解决于三相联动断路器的非全相判别问题。

本发明所采用的技术方案是：理论分析表明，断路器非全相时，断口两侧的电压之间会产生一定的向量差，因此，判断断路器两侧相电压之间的向量差即可判断非全相。保护装置测量断路器两侧的三相电压；分别计算断路器两侧电压的向量差及有效值，当两侧相电压均大于80％～90％额定电压，并且某一相或两相的断路器两侧电压向量差大于设定定值时，判为断路器非全相，经过短延时t动作于报警或跳闸。

本发明还提供一种基于电压量的断路器非全相保护装置，包括采样模块、傅式计算模块、补偿模块、判断及动作模块，其中：

所述采样模块用于非全相保护装置对断路器两侧电压进行采样；

所述傅式计算模块用于根据采样模块的结果，计算两侧相电压基波向量的实部与虚部，以及基波幅值；

所述补偿模块用于根据傅式计算模块的结果，补偿两侧TV的传变误差，使得正常运行时，端口两侧TV电压向量差为0；

所述判断及动作模块根据计算模块和补偿模块的结果，判断当断路器两侧电压的向量差超出预先整定的上限范围，经延时发出报警信号或跳闸信号及输出跳闸继电器空接点。

进一步地，所述傅式计算模块中，断路器两侧三相电压的基波幅值均采用全周傅立叶算法。

两侧TV相电压的基波幅值计算公式如下：

式(4)

其中，N为保护装置每个工频周期的采样点数，U_φ.Re，U_φ.Im分别为相电压的基波相量的实部和虚部，U_φ.AM为相电压的基波幅值。

进一步地，所述补偿模块中，引入两个补偿系数用于补偿断路器两侧TV的传变误差。

断路器两侧的电压向量差：

其中，分别为M、N两侧相电压向量，和为补偿系数，用于补偿两侧TV的传变误差，使得正常运行时，端口两侧TV电压向量差为0。

采用余弦模型的全周傅立叶算法，由正常情况下的电压波形，根据两侧相量差为0的条件计算调整系数：

当发生断路器非全相时，故障相的端口两侧TV电压差将具有一定的数值，基于以上特征构成开关非全相判据。

进一步地，所述判断及动作模块中，如果满足式(1)～式(3)中的任一判据，则判为非全相，经过短延时t保护动作于报警或跳闸。

断路器A相非全相判据为：

式(1)

其中，U_a.AM、U_A.AM分别为M侧和N侧A相电压幅值，U_φN为额定相电压，为两侧A相电压向量差幅值，ΔU_set为两侧电压差定值，η一般取80～90，min表示取两个数值的最小值。

断路器B相非全相判据为：

式(2)

其中，U_b.AM、U_B.AM分别为M侧和N侧B相电压幅值，U_φN为额定相电压，为两侧B相电压向量差幅值，ΔU_set为两侧电压差定值，η一般取80～90，min表示取两个数值的最小值；

断路器C相非全相判据为：

式(3)