[发明专利]一种交流励磁同步电机励磁绕组相间短路故障的保护方法和系统

说明书

本发明公开一种交流励磁同步电机励磁绕组相间短路故障的保护方法和系统，方法首先采集电机三相励磁绕组电流，然后根据采集到的电流计算电流瞬时值绝对值和电流有效值，在进行过流保护的决策时，设定过流瞬时值判据即主要判据，过流有效值判据即辅助判据，利用延时计数器对满足电流瞬时值越限判据，或不满足电流瞬时值越限判据，但满足电流有效值越限判据的时间进行累加计数；对同时不满足电流瞬时值越限判据以及电流有效值越限判据的时间进行累减计数；进而根据延时计数器的值确定过流保护启动、动作和启动返回的时间。本方法结合了瞬时值判据的快速性和有效值判据的可靠性，能够快速反映交流励磁同步电机的励磁绕组的相间短路故障。

技术领域

本发明涉及针对交流励磁同步电机励磁绕组故障的继电保护技术，特别是一种交流励磁同步电机励磁绕组相间短路故障的保护方法和系统。

背景技术

在交流励磁同步电机中，励磁绕组中的电压和电流是频率变化的交流分量，其不同相之间电流电压相位不同，因此有可能发生相间短路故障。发生相间短路时，励磁绕组故障相会通过比较大的电流，大电流在机组内部产生高温，会对机组造成损伤，因此需要针对励磁绕组相间故障增加过流保护。

传统的过流保护，在工频运行工况下，一般是通过傅氏算法计算电流有效值来确定是否发生故障，在变频运行工况下，如机组启停过程中，一般采用频率跟踪结合傅氏算法计算有效值或全周波积分算法来确定是否发生故障。以上方法都是根据整周波数据来计算故障分量的，因此只有在故障发生一个周波后，才能计算出完整的故障分量。对于工频或者接近工频的情况，一个周期只有几十毫秒，对于故障及时切除不会有太大的影响。但是对于低频电气量故障，整周波计算故障分量需要的时间很长，在故障分量计算完成后才能启动保护，这延长了故障的切除时间，不利于设备的保护和正常运行。

交流励磁同步电机是一种特殊的同步电机，通过调节励磁绕组电压电流的幅值、频率、相位来控制定子绕组的有功、无功、频率等。交流励磁同步电机的励磁绕组电流电压频率变化范围较广，包含低频工况。例如，在应用交流励磁的抽蓄机组中，一般要求的励磁频率在-0.1fN～0.1fN(fN为额定频率)范围内变化，最低工作频率可达0.1Hz，如果采用传统的过流保护方法，仅故障分量的计算就需要10秒钟的时间，这大大降低了继电保护设备对短路故障的反应速度。因此，必须采用新的方法，保证继电保护装置在低频情况下也能够很快监测到励磁绕组相间短路故障并及时切除。

发明内容

本发明的目的是，提出一种针对交流励磁同步电机励磁绕组相间短路故障的继电保护方法，在电流有效值判别的基础上，结合瞬时值判别，并以瞬时值判据作为主判据，使得过流保护在励磁绕组电流低频工况下也具有比较好的动作特性。

本发明采取的技术方案为：一种交流励磁同步电机励磁绕组相间短路故障的保护方法，包括：

S1，实时采集电机三相励磁绕组的电流；

S2，根据实时采集的电流值计算三相励磁绕组电流的瞬时值绝对值，以及三相励磁绕组电流的有效值；

S3，设定电流瞬时值的过流门槛值和电流有效值的过流门槛值；

定义电流瞬时值越限判据为S2计算得到的三相电流瞬时值绝对值的最大值超过电流瞬时值的过流门槛值，电流有效值越限判据为S2计算得到的三相励磁绕组电流有效值的最大值超过电流有效值的过流门槛值；

S4，定义延时计数器的延时定值；

利用延时计数器对满足电流瞬时值越限判据，或不满足电流瞬时值越限判据，但满足电流有效值越限判据的时间进行累加计数；对同时不满足电流瞬时值越限判据以及电流有效值越限判据的时间进行累减计数；

当延时计数器值大于0时，过流保护启动；

当累加至延时计数器值大于延时定值时，过流保护动作；