[实用新型]一种可抑制工频电压干扰的定子接地保护20Hz电源装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及发电机定子接地保护20Hz注入电源装置，特别是针对一些大型水电站、核电厂等发电机组二次保护装置配置了注入式定子接地保护的情况，提出一种可抑制工频电压干扰的定子接地保护20Hz电源装置。

背景技术

汽轮发电机、水轮发电机、燃汽轮发电机、抽水蓄能发电机等发电机组一般会配置注入式发电机定子保护，该保护是由20Hz注入电源和发电机保护两个装置组成。其中，20Hz注入电源提供外加低频电源，将低频电压电流信号注入到发电机定子绕组中。发电机保护装置检测注入的低频电压、电流信号，当发电机定子绕组发生接地故障，注入的电压、电流信号随之发生变化，保护装置可准确计算出接地故障电阻的阻值，完成注入式定子接地保护。

当发电机组处于检修试验时，需要退掉注入式定子接地保护，此时一般会采用投入闭锁压板的方式去闭锁20Hz注入电源输出，在此情况下，如果进行发电机的零起升压试验，发电机接地变二次侧电压随着发电机工频电压提升而升高。

常规的20Hz注入电源的控制模式参考图1所示。当闭锁压板投入时，驱动芯片控制全桥变换器输出闭锁，由于全桥变换器4个开关管体二极管和4个反并二极管的存在，从输出侧看全桥变换器此时工作在整流模式，当发电机处于零起升压试验时，发电机接地变T零起升压产生的高达100V以上的二次工频电压施加在20Hz注入电源输出侧，工频电压通过反并二极管D1~D4整流，使得20Hz注入电源输入侧的电解电容EC1不断充电达到工频电压的最大峰值，此峰值电压远大于20Hz注入电源额定输入电压，超出开关管Q1~Q4以及EC1的电压应力，损伤相应器件。常规的20Hz注入电源由于不采用延时控制策略，会在发电机零起升压试验时损坏电源本身，影响发电机注入式定子接地保护，造成严重的经济损失。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种可抑制工频电压干扰的定子接地保护20Hz电源装置，以有效避免发电机零起升压试验时接地变二次侧电压对20Hz电源装置带来的损伤。

本实用新型采取的技术方案具体为：一种可抑制工频电压干扰的定子接地保护20Hz电源装置，包括依次连接在20Hz注入电源功率回路上的20Hz方波发生模块和20Hz带通滤波模块，以及功率回路闭锁模块和控制模块；

控制模块包括方波发生控制单元和功率回路闭锁控制单元；

功率回路闭锁模块包括闭锁继电器，闭锁继电器的至少一个触点串接在20Hz注入电源功率回路上；功率回路闭锁控制单元根据外部输入的注入电源闭锁信号：控制闭锁继电器线圈的得电或失电，从而控制闭锁继电器触点的闭合或断开，以及向方波发生控制单元输出方波发生闭锁信号；

方波发生控制单元根据接收到的方波发生闭锁信号控制20Hz方波发生模块闭锁20Hz方波信号的输出。

本实用新型中，20Hz方波发生模块、20Hz带通滤波模块以及方波发生控制单元皆可采用现有技术，20Hz方波发生器的输入端输入25~30V的直流电压，输出端输出20Hz方波信号，然后经20Hz带通滤波模块最终输出正负对称幅值为25~30V的20Hz的正弦波供定子接地保护使用。20Hz带通滤波模块的输出端可作为20Hz注入电源输出端。功率回路闭锁控制单元可采用现有单片机或者DSP等MCU。

进一步的，本实用新型中，闭锁继电器的触点串接在20Hz方波发生模块输出端与20Hz注入电源输出端之间的20Hz注入电源功率回路上。只要能在开关状态切换时对应改变20Hz注入电源功率回路的通断状态即可。同时闭锁继电器的常开触点设置于20Hz方波发生模块之后，以确保发电机零起升压试验时接地变二次侧电压不会对方波发生电路中的开关管和电解电容带来损伤。

优选的，所述闭锁继电器的触点为常开触点。在发电机正常工作状态下，闭锁继电器线圈为得电状态，其常开触点为闭合状态，即20Hz注入电源功率回路可正常输出20Hz注入电源信号。当注入电源投入闭锁时，功率回路闭锁控制单元控制闭锁继电器线圈所在回路断电，则常开触点断开，注入电源功率回路与外部回路之间完全断开，即可避免发电机零起升压试验时接地变二次侧电压带来的损伤。当然串接在功率回路中的触点也可选择为常闭触点，则对闭锁继电器的控制逻辑相应改变。

为了方便硬件结构涉及与不同功能模块板卡之间的连接，本实用新型中，闭锁继电器的常开触点串接在20Hz方波发生模块与20Hz带通滤波模块之间。