[发明专利]一种基于选相控制的发电机“失零”故障电流开断装置和方法

说明书

本发明公开了一种基于选相控制的发电机“失零”故障电流开断装置和方法，主回路、换流支路和吸能支路之间相互并联；主回路包括一个或多个并联的真空开关；换流支路包括依次串联的预充电电容、电感和快速合闸开关，预充电电容上并联有充放电电路；吸能支路包括避雷器；避雷器并联在预充电电容上；发电机断路器在最佳开断点进行开断动作。开断方法能在发电机断路器产生故障电流时，选择同时满足距离故障发生点时间最近、电流幅值较小和电流变化率为零的时刻进行开断，保证换流支路转移断路器的短路故障电流，最后由发电机断路器的真空开关开断电流。

技术领域

本发明属于领域电力设备技术，具体属于一种基于选相控制的发电机“失零”故障电流开断装置和方法。

背景技术

发电机断路器是安装在发电机和升压变压器之间的对发电机进行控制、隔离和保护的大容量开关设备。发电机断路器作为发电机保护装置在整个电力系统中具有重要作用。目前发电机断路器主要有两种类型：SF₆发电机断路器和真空发电机断路器。其中真空发电机断路器以其开断速度快和环保的特点而受到广泛关注。随着新型电力系统中大量电力电子器件的广泛普及，电力系统对发电机断路器的保护速度提出了更高的要求。由于发电机故障电流存在直流分量，传统发电机断路器需要等到电流自然过零点才能开断故障电流，通常开断时间在50毫秒以上，无法满足新型电力系统的要求。因此亟待研制快速发电机断路器来满足系统需求。

发明内容

为了解决现有技术中存在的问题，本发明提供了一种基于选相控制的发电机“失零”故障电流开断装置和方法，用于解决上述问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种基于选相控制的发电机“失零”故障电流开断装置，包括主回路、换流支路和吸能支路；所述主回路、换流支路和吸能支路之间相互并联；

所述主回路包括一个或多个并联的真空开关；所述换流支路包括依次串联的预充电电容、电感和快速合闸开关，所述预充电电容上并联有充放电电路；所述吸能支路包括避雷器；避雷器并联在预充电电容上；

发电机断路器在最佳开断点进行开断动作。

优选的，还包括传感器，所述传感器串联在主回路上，所述传感器用于持续检测电压信号和电流信号。

优选的，多个所述真空开关同时动作时同步时间误差小于20微秒。

优选的，所述快速合闸开关为电力电子开关、点火球隙或真空触发间隙。

一种基于选相控制的发电机“失零”故障电流开断方法，包括以下过程，

当发电机发生短路故障时，对故障相的电压和电流进行连续快速采样，得到多个电流和电压数据；

利用预设算法对得到的电流和电压数据进行分析计算，识别故障类型；

当发电机发生三相非对称短路故障时，通过预设算法结合测得的电压与电流数据，预测出最佳开断点t_optimal；

根据最佳开断点t_optimal控制发电机断路器进行开断。

优选的，所述最佳开断点时电流变化率为零；所述最佳开断点时电流幅值的绝对值小于故障电流峰值的一半；所述最佳开断点时间距离故障出现时刻最短。

优选的，当发电机发生三相非对称短路故障时，短路电流表达式为：

其中，P和U分别是发电机的额定有功功率和额定电压；X″_d为次瞬态电抗；X′_d为瞬态电抗；X_d为同步电抗；T″_d为次瞬态时间常数；T′_d为瞬态时间常数；T_a为电枢时间常数。