[发明专利]基于20Hz电流电压相位差的发电机定子接地电阻分段算法

说明书

基于20Hz电流电压相位差的发电机定子接地电阻分段算法，包括以下步骤：步骤一、接地保护接地电阻测量等效电路绘制；步骤二、利用导纳法计算发电机定子对地的电阻、电抗；步骤三、对相位差进行计算并根据设定的相位大小与计算相位进行比较，从而决定采取导纳法的计算值还是相位差的计算值。通过对导纳算法进行补充修正，提高了接地电阻计算的准确度，在高阻接地时，测量电阻值仍然稳定，误差基本控制在10%范围内，满足了保护和日常巡视要求，提升了保护可靠性。

技术领域

本发明涉及水轮发电机保护测量技术领域，具体涉及一种基于20Hz电流电压相位差的发电机定子接地电阻分段算法。

背景技术

大型发电机组一般采用高阻接地方式,用来限制发电机接地电流和过电压。注入式发电机定子接地保护,通过在定子注入20Hz电压,测量发电机定子接地电阻。一般,当接地电阻小于5.0kΩ时报警,当接地电阻小于0.5kΩ保护跳闸,同时设备巡检时通过接地电阻数值,判断发电机定子的运行状态。目前,保护设备厂家基本采用导纳法计算接地电阻,通过试验采取补偿方式,力争使计算更准确,为了使测量更准确,设置了分段补偿,即在空载和并网态采用了不同的补偿参数。

按导纳算法测量出的接地电阻值有跳变的现象，随着接地电阻增大，20Hz电流随之减小，较小的20Hz电压电流值参与导纳计算，微小的波动都能造成测量电阻的大幅变化，甚至可能大于程序内部设定值。运行方式的变化也会导致系统参数的微小变化,也能导致测量电阻波动。在三峡电站南瑞和许继发变组保护中,均在运行中有测量值波动现象。因此,单纯的导纳算法,并不能准确反映经高电阻接地的状态，其数值不利于判断发电机定子绝缘的真实状态。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种基于20Hz电流电压相位差的发电机定子能够规避导纳法计算发电机接地电阻时，当接地电阻较大时导纳实部较小波动导致测量阻值偏大的现象，提高测量的准确性。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：

基于20Hz电流电压相位差的发电机定子接地电阻分段算法，包括以下步骤：

步骤一、进行注入式定子接地保护电阻的测量等效电路绘制，注入式定子接地保护接地电阻测量等效电路结构为：

注入电源E₂₀、注入电源内阻R₀、接地负荷电阻R_L组成回路，并联的接地电阻Rg和三相定子绕组对地总容抗、接地变漏阻抗R_K和X_K、接地负荷电阻R_L组成回路，以上元件均折算到二次侧，U₂₀、I₂₀为保护装置采集的20H_Z电压、电流，U₂₀＇为补偿掉接地变的漏阻抗后的20H_Z电压；

步骤二、利用导纳法计算一次侧电阻、电抗，计算公式为：

式中，X_g为测量电抗，为测量电阻、电抗折算系数，K_T为接地变变比，K_I20为中间CT变比，K_U20为分压电阻分压比，Re为取实部，Im为取虚部；

步骤三、对20H_Z电流超前20H_Z电压的相位差进行计算：

由于测量导纳实部的波动，对相位差的计算影响小，所以相位差的测量比较稳定，利用相位差和测量电抗反推出的电阻值也会比较稳定，其计算公式为：

R_g＝X_g*tanθ

将基于20H_Z电流电压相位差的接地电阻分段算法表示为：