基于發(fā)電機(jī)分支電流的相位比較式差動保護(hù)方法及系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提出一種基于發(fā)電機(jī)分支電流的相位比較式差動保護(hù)方法及系統(tǒng)，該方法包括以下步驟：對發(fā)電機(jī)的各相分支電流進(jìn)行同步采樣；根據(jù)采樣結(jié)果，依次計(jì)算各相分支電流的故障分量；根據(jù)各相分支電流的故障分量，通過傅立葉濾波算法依次計(jì)算各相分支電流故障分量的工頻相量；依次計(jì)算各相分支電流故障分量的工頻相量的相角；根據(jù)各相分支電流故障分量的工頻相量的相角對大型水輪發(fā)電機(jī)進(jìn)行故障判斷。本發(fā)明能及早地發(fā)現(xiàn)經(jīng)過渡電阻發(fā)生的同相不同分支匝間短路，減輕故障損失，保證故障發(fā)電機(jī)及時(shí)恢復(fù)供電。
【專利說明】
基于發(fā)電機(jī)分支電流的相位比較式差動保護(hù)方法及系統(tǒng)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明設(shè)及發(fā)電機(jī)技術(shù)領(lǐng)域，特別設(shè)及一種基于發(fā)電機(jī)分支電流的相位比較式差 動保護(hù)方法及系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002] 同步電機(jī)定子繞組內(nèi)部故障是電機(jī)常見的破壞性很強(qiáng)的故障。內(nèi)部故障時(shí)很大的 短路電流會產(chǎn)生破壞性嚴(yán)重的電磁力，也可能產(chǎn)生過熱，燒毀繞組和鐵忍。故障產(chǎn)生的負(fù)序 磁場可能大大超過設(shè)計(jì)允許值，造成轉(zhuǎn)子的嚴(yán)重?fù)p傷。因此，研究同步電機(jī)定子繞組內(nèi)部故 障，發(fā)現(xiàn)內(nèi)部故障時(shí)各電氣量的分布和變化規(guī)律，設(shè)計(jì)靈敏的內(nèi)部故障主保護(hù)方案W減輕 故障損害具有重要的意義。
[0003] 近年來，通過對發(fā)電機(jī)定子繞組內(nèi)部故障事故的統(tǒng)計(jì)和分析，發(fā)現(xiàn)定子繞組端部 是事故的多發(fā)地帶，絕緣被破壞的原因主要有繞組端部松動導(dǎo)致磨損和端部線圈存在異物 (特別是運(yùn)行一段時(shí)間后的機(jī)組）。由于受傳統(tǒng)主保護(hù)(立足于電流幅值比較)動作靈敏度的 影響，使得異物磨損絕緣導(dǎo)致的內(nèi)部短路有時(shí)難W在現(xiàn)場找到直接證據(jù)或?qū)Ξ愇镱愋碗yW 分辨。可見，為了克服傳統(tǒng)主保護(hù)方案的缺陷，必須研究新的保護(hù)原理的差動保護(hù)方案。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明旨在至少解決上述技術(shù)問題之一。
[0005] 為此，本發(fā)明的一個(gè)目的在于提出一種基于發(fā)電機(jī)分支電流的相位比較式差動保 護(hù)方法，該方法能及早地發(fā)現(xiàn)經(jīng)過渡電阻發(fā)生的同相不同分支應(yīng)間短路，減輕故障損失，保 證故障發(fā)電機(jī)及時(shí)恢復(fù)供電。
[0006] 本發(fā)明的另一個(gè)目的在于提出一種基于發(fā)電機(jī)分支電流的相位比較式差動保護(hù) 系統(tǒng)。
[0007] 為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明第一方面的實(shí)施例提出了一種基于發(fā)電機(jī)分支電流的 相位比較式差動保護(hù)方法，包括W下步驟:對發(fā)電機(jī)的各相分支電流進(jìn)行同步采樣;根據(jù)采 樣結(jié)果，依次計(jì)算各相分支電流的故障分量;根據(jù)各相分支電流的故障分量，通過傅立葉濾 波算法依次計(jì)算各相分支電流故障分量的工頻相量;依次計(jì)算各相分支電流故障分量的工 頻相量的相角；W及根據(jù)所述各相分支電流故障分量的工頻相量的相角對所述發(fā)電機(jī)進(jìn)行 故障判斷。
[000引根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的基于發(fā)電機(jī)分支電流的相位比較式差動保護(hù)方法，利用發(fā)電 機(jī)中性點(diǎn)側(cè)分支電流互感器采集的電流信息，通過比較發(fā)電機(jī)每相分支電流故障分量的相 位，來提高經(jīng)過渡電阻發(fā)生的同相不同分支應(yīng)間短路的靈敏度。該方法能及早地發(fā)現(xiàn)經(jīng)過 渡電阻發(fā)生的同相不同分支應(yīng)間短路，從而減輕故障損失，保證故障發(fā)電機(jī)及時(shí)恢復(fù)供電。
[0009] 另外，根據(jù)本發(fā)明上述實(shí)施例的基于發(fā)電機(jī)分支電流的相位比較式差動保護(hù)方法 還可W具有如下附加的技術(shù)特征：
[0010] 在一些示例中，所述各相分支電流的故障分量的計(jì)算公式為：
[0011] A i(n) = i(n)-i(n-KN)，
[0012] 其中，采樣點(diǎn)n=l，2,…，Ai(n)為分支電流的故障分量序列，i(n)為采樣得到的 分支電流序列，K為用于故障分量計(jì)算的相鄰周波數(shù)，N為一個(gè)工頻周期的采樣點(diǎn)數(shù)。
[0013] 在一些示例中，所述通過傅立葉濾波算法依次計(jì)算各相分支電流故障分量的工頻 相量，進(jìn)一步包括：
[0014] 依次計(jì)算各相分支電流故障分量的工頻相量的實(shí)部和虛部，W得到所述各相分支 電流故障分量的工頻相量，具體為：
[0015]
[0016] 其中，Ai為分支電流故障分量的工頻相量，A Ir為分支電流故障分量的工頻相量 的實(shí)部，A Ii為分支電流故障分量的工頻相量的虛部。
[0017] 在一些示例中，所述各相分支電流故障分量的工頻相量的相角的計(jì)算公式為：
[001 引
[0019] 在一些示例中，根據(jù)所述各相分支電流故障分量的工頻相量的相角對所述發(fā)電機(jī) 進(jìn)行故障判斷，進(jìn)一步包括:計(jì)算同相分支電流故障分量的工頻相量的相角差A(yù)參;判斷所 述同相分支電流故障分量的工頻相量的相角差卸的絕對值是否滿足170。斗卸I引90。;如 果滿足，則判定所述發(fā)電機(jī)發(fā)生同相不同分支應(yīng)間短路故障，否則判定所述發(fā)電機(jī)沒有發(fā) 生同相不同分支應(yīng)間短路故障。
[0020] 為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明第二方面的實(shí)施例公開了一種基于發(fā)電機(jī)分支電流的 相位比較式差動保護(hù)系統(tǒng)，包括:采樣模塊，用于對發(fā)電機(jī)的各相分支電流進(jìn)行同步采樣； 故障分量計(jì)算模塊，用于根據(jù)采樣結(jié)果，依次計(jì)算各相分支電流的故障分量;工頻相量計(jì)算 模塊，用于根據(jù)各相分支電流的故障分量，通過傅立葉濾波算法依次計(jì)算各相分支電流故 障分量的工頻相量;相角計(jì)算模塊，用于依次計(jì)算各相分支電流故障分量的工頻相量的相 角；W及故障判斷模塊，用于根據(jù)所述各相分支電流故障分量的工頻相量的相角對所述發(fā) 電機(jī)進(jìn)行故障判斷。
[0021] 根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的基于發(fā)電機(jī)分支電流的相位比較式差動保護(hù)系統(tǒng)，利用發(fā)電 機(jī)中性點(diǎn)側(cè)分支電流互感器采集的電流信息，通過比較發(fā)電機(jī)每相分支電流故障分量的相 位，來提高經(jīng)過渡電阻發(fā)生的同相不同分支應(yīng)間短路的靈敏度。該系統(tǒng)能及早地發(fā)現(xiàn)經(jīng)過 渡電阻發(fā)生的同相不同分支應(yīng)間短路，從而減輕故障損失，保證故障發(fā)電機(jī)及時(shí)恢復(fù)供電。
[0022] 另外，根據(jù)本發(fā)明上述實(shí)施例的基于發(fā)電機(jī)分支電流的相位比較式差動保護(hù)系統(tǒng) 還可W具有如下附加的技術(shù)特征：
[0023] 在一些示例中，在所述故障分量計(jì)算模塊中，所述各相分支電流的故障分量的計(jì) 算公式為：
[0024] A i(n) = i(n)-i(n-KN)，
[0025] 其中，采樣點(diǎn)n=l，2,…，Ai(n)為分支電流的故障分量序列，i(n)為采樣得到的 分支電流序列，K為用于故障分量計(jì)算的相鄰周波數(shù)，N為一個(gè)工頻周期的采樣點(diǎn)數(shù)。
[0026] 在一些示例中，所述工頻相量計(jì)算模塊用于依次計(jì)算各相分支電流故障分量的工 頻相量的實(shí)部和虛部，W得到所述各相分支電流故障分量的工頻相量，具體為：
[0027]
[0028] 其中，A/為分支電流故障分量的工頻相量，A Ir為分支電流故障分量的工頻相量 的實(shí)部，A Ii為分支電流故障分量的工頻相量的虛部。
[0029] 在一些示例中，在所述相角計(jì)算模塊中，所述各相分支電流故障分量的工頻相量 的相角的計(jì)算公式為：
[0030]
[0031] 在一些示例中，所述故障判斷模塊用于:計(jì)算同相分支電流故障分量的工頻相量 的相角差A(yù)0 :判斷所述同相分支電流故障分量的工頻相量的相角差A(yù)巧的絕對值是否滿足
;如果滿足，則判定所述發(fā)電機(jī)發(fā)生同相不同分支應(yīng)間短路故障，否則判 定所述發(fā)電機(jī)沒有發(fā)生同相不同分支應(yīng)間短路故障。
[0032] 本發(fā)明的附加方面和優(yōu)點(diǎn)將在下面的描述中部分給出，部分將從下面的描述中變 得明顯，或通過本發(fā)明的實(shí)踐了解到。
【附圖說明】
[0033] 本發(fā)明的上述和/或附加的方面和優(yōu)點(diǎn)從結(jié)合下面附圖對實(shí)施例的描述中將變得 明顯和容易理解，其中：
[0034] 圖1是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的基于發(fā)電機(jī)分支電流的相位比較式差動保護(hù)方法的流 程圖；
[0035] 圖2是根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的基于發(fā)電機(jī)分支電流的相位比較式差動保護(hù)方法 的整體流程圖；
[0036] 圖3是根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的灘坑發(fā)電機(jī)同槽故障示意圖；
[0037] 圖4是根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的灘坑發(fā)電機(jī)端部交叉故障示意圖；
[0038] 圖5是根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的灘坑發(fā)電機(jī)內(nèi)部故障分類示意圖；
[0039] 圖6是根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的同相不同分支應(yīng)間短路(金屬性短路)示意圖；
[0040] 圖7是根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的同相不同分支應(yīng)間短路(非金屬性短路)示意圖； W及
[0041] 圖8是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的基于發(fā)電機(jī)分支電流的相位比較式差動保護(hù)系統(tǒng)的結(jié) 構(gòu)框圖。
【具體實(shí)施方式】
[0042] 下面詳細(xì)描述本發(fā)明的實(shí)施例，所述實(shí)施例的示例在附圖中示出，其中自始至終 相同或類似的標(biāo)號表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。下面通過參考附 圖描述的實(shí)施例是示例性的，僅用于解釋本發(fā)明，而不能理解為對本發(fā)明的限制。
[0043] 在本發(fā)明的描述中，需要理解的是，術(shù)語"中屯、"、"縱向橫向上"、"下"、 "前"、"后V'左'、"右V'豎曹'、"水甲V'頂'、"底V'胖V'外"等指示的方位或位置關(guān)系為 基于附圖所示的方位或位置關(guān)系，僅是為了便于描述本發(fā)明和簡化描述，而不是指示或暗 示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、W特定的方位構(gòu)造和操作，因此不能理解為對 本發(fā)明的限制。此外，術(shù)語"第一"、"第二"僅用于描述目的，而不能理解為指示或暗示相對 重要性。
[0044] 在本發(fā)明的描述中，需要說明的是，除非另有明確的規(guī)定和限定，術(shù)語"安裝"、"相 連"、"連接"應(yīng)做廣義理解，例如，可W是固定連接，也可W是可拆卸連接，或一體地連接;可 W是機(jī)械連接，也可W是電連接;可W是直接相連，也可W通過中間媒介間接相連，可W是 兩個(gè)元件內(nèi)部的連通。對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，可W具體情況理解上述術(shù)語在本 發(fā)明中的具體含義。
[0045] W下結(jié)合附圖描述根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的基于發(fā)電機(jī)分支電流的相位比較式差動 保護(hù)方法及系統(tǒng)。
[0046] 圖1是根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的基于發(fā)電機(jī)分支電流的相位比較式差動保護(hù)方法 的流程圖。圖2是根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的基于發(fā)電機(jī)分支電流的相位比較式差動保護(hù)方 法的整體流程圖。如圖1所示，并結(jié)合圖2，該方法包括W下步驟：
[0047] 步驟SI:對發(fā)電機(jī)的各相分支電流進(jìn)行同步采樣。其中，發(fā)電機(jī)例如為大型水輪發(fā) 電機(jī)。
[0048] 步驟S2:根據(jù)采樣結(jié)果，依次計(jì)算各相分支電流的故障分量。
[0049] 具體地，各相分支電流的故障分量的計(jì)算公式為：
[0050] A i(n) = i(n)-i(n-KN)，
[0051] 其中，采樣點(diǎn)n=l，2,…，Ai(n)為分支電流的故障分量序列，i(n)為采樣得到的 分支電流序列，K為用于故障分量計(jì)算的相鄰周波數(shù)，N為一個(gè)工頻周期的采樣點(diǎn)數(shù)。
[0052] 步驟S3:根據(jù)各相分支電流的故障分量，通過傅立葉濾波算法依次計(jì)算各相分支 電流故障分量的工頻相量。
[0053] 其中，在步驟S3中，通過傅立葉濾波算法依次計(jì)算各相分支電流故障分量的工頻 相量，進(jìn)一步包括:依次計(jì)算各相分支電流故障分量的工頻相量的實(shí)部和虛部，W得到各相 分支電流故障分量的工頻相量，具體為：
[0化4]
,
[005引其中，A/為分支電流故障分量的工頻相量，A Ir為分支電流故障分量的工頻相量 的實(shí)部，A Ii為分支電流故障分量的工頻相量的虛部。
[0056] 步驟S4:依次計(jì)算各相分支電流故障分量的工頻相量的相角。
[0057] 具體地，各相分支電流故障分量的工頻相量的相角的計(jì)算公式為：
[0化引
[0059] 步驟S5:根據(jù)各相分支電流故障分量的工頻相量的相角對大型水輪發(fā)電機(jī)進(jìn)行故 障判斷。
[0060] 具體地，在步驟S5中，根據(jù)各相分支電流故障分量的工頻相量的相角對發(fā)電機(jī)進(jìn) 行故障判斷，進(jìn)一步包括:計(jì)算同相分支電流故障分量的工頻相量的相角差A(yù)0 ;判斷同相 分支電流故障分量的工頻相量的相角差卸的絕對值是否滿足170。叫卸|《190。棚果滿足， 則判定發(fā)電機(jī)發(fā)生同相不同分支應(yīng)間短路故障，否則判定發(fā)電機(jī)沒有發(fā)生同相不同分支應(yīng) 間短路故障。
[0061] 綜上，通過對灘坑發(fā)電機(jī)實(shí)際可能發(fā)生的同相不同分支應(yīng)間短路的計(jì)算與分析， 可及早發(fā)現(xiàn)經(jīng)過渡電阻發(fā)生的同相不同分支應(yīng)間短路，W減輕故障損失，保證故障發(fā)電機(jī) 及時(shí)恢復(fù)供電。
[0062] 為了便于更好地理解本發(fā)明上述實(shí)施例的基于發(fā)電機(jī)分支電流的相位比較式差 動保護(hù)方法，W下結(jié)合附圖和具體的實(shí)施例對該方法進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)描述。
[0063] 在本實(shí)施例中，W灘坑發(fā)電機(jī)為例，運(yùn)用"多回路分析法"，在全面的內(nèi)部故障仿真 計(jì)算的基礎(chǔ)上對其靈敏度進(jìn)行了分析計(jì)算，并與傳統(tǒng)的基于分支電流幅值比較的裂相橫差 保護(hù)的性能進(jìn)行了對比。
[0064] 首先，依據(jù)電機(jī)制造廠提供的定子繞組連接圖，灘坑發(fā)電機(jī)實(shí)際可能發(fā)生的同槽 故障(如圖3所示)和端部交叉故障（如圖4所示)分別有480種和10558種，其中同相不同分支 應(yīng)間短路(如圖5所示)所占比率分別為50%和24.8%。具體地，下表1展示了灘坑發(fā)電機(jī)480 種同槽故障的分布情況，表2展示了灘坑發(fā)電機(jī)10558種端部交叉故障的分布情況。
[00 化]
[0066]
[0067]
[0068] 表 2
[0069] 圖6中的實(shí)線箭頭所示故障為灘坑發(fā)電機(jī)在并網(wǎng)空載運(yùn)行方式下，時(shí)目第1支路第28號線 圈的上層邊和b相第2支路第18號線圈的上層邊在端部發(fā)生同相同分支應(yīng)間短路，假定上述故障 為金屬性短路，則故障相各支路(包括短路附加支路)基波電流的大小(有效值，單位為A，下同)和 相位如下所示
，
I其中，在 圖6中，TA1/TA3/TA5分別用于采集a相/b相/c相1、4分支的電流和，TA2/TA4/TA6分別用于采 集a相/b相/c相2、3分支的電流和，TA7/TA8/TA9分別用于采集a相/b相/c相機(jī)端相電流。
[0070] 對故障相的完全裂相橫差保護(hù)K10_14-23而言，其兩側(cè)電流分別為：
[0071]
[0072]
[0073]
[0074]
[0075] 對應(yīng)的靈敏系數(shù)為
-傳統(tǒng)的基于分支電流幅值比較的裂相橫 差保護(hù)能夠靈敏動作。
[0076] 但當(dāng)上述同相不同分支應(yīng)間短路經(jīng)過渡電阻發(fā)生時(shí)，由于受過渡電阻阻值及變化速 率的影響，其故障相分支電流會顯著減小，在故障發(fā)生的初始階段，傳統(tǒng)的基于分支電流幅值 比較的裂相橫差保護(hù)就不能動作，只好任由故障發(fā)展，必然造成更大的損失。下面W圖7虛線箭 頭所示故障為例進(jìn)行說明，故障相各支路(包括短路附加支路)基波電流的大小和相位如下所
a相/b相/c相1、4分支的電流和，TA2/TA4/TA6分別用于采集a相/b相/c相2、3分支的電流和， TA7/TA8/TA9分別用于采集a相/b相/c相機(jī)端相電流。
[0077] 對故障相的完全裂相橫差保護(hù)K10_14-23而言，其兩側(cè)電流分別為：
[007引
[0079]
[0080]
[0081]
[0082] 對應(yīng)的靈敏系數(shù)為
，傳統(tǒng)的基于分支電流幅值比較的裂相橫 差保護(hù)不能夠動作。
[0083] 而本發(fā)明實(shí)施例的基于發(fā)電機(jī)分支電流的相位比較式差動保護(hù)犯法能夠靈敏動 作，且此時(shí)
，滿足動作條件，能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)故障，減 輕故障損失。
[0084] 當(dāng)然對于傳統(tǒng)的基于分支電流幅值比較的裂相橫差保護(hù)能夠靈敏動作的故障(如 圖6所示），本發(fā)明實(shí)施例的基于分支電流的相位比較式差動保護(hù)方法也能夠靈敏動作，對 應(yīng)於
，同樣滿足動作條件。
[0085] 根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的基于發(fā)電機(jī)分支電流的相位比較式差動保護(hù)方法，利用發(fā)電 機(jī)中性點(diǎn)側(cè)分支電流互感器采集的電流信息，通過比較發(fā)電機(jī)每相分支電流故障分量的相 位，來提高經(jīng)過渡電阻發(fā)生的同相不同分支應(yīng)間短路的靈敏度。該方法能及早地發(fā)現(xiàn)經(jīng)過 渡電阻發(fā)生的同相不同分支應(yīng)間短路，從而減輕故障損失，保證故障發(fā)電機(jī)及時(shí)恢復(fù)供電。
[0086] 本發(fā)明的進(jìn)一步實(shí)施例還提出了一種基于發(fā)電機(jī)分支電流的相位比較式差動保 護(hù)系統(tǒng)。
[0087] 圖8是根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的基于發(fā)電機(jī)分支電流的相位比較式差動保護(hù)系統(tǒng) 的結(jié)構(gòu)框圖。如圖2所示，根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的基于發(fā)電機(jī)分支電流的相位比較式差動保護(hù) 系統(tǒng)100,包括:采樣模塊110、故障分量計(jì)算模塊120、工頻相量計(jì)算模塊130、相角計(jì)算模塊 140及故障判斷模塊150。
[0088] 其中，采樣模塊110用于對發(fā)電機(jī)的各相分支電流進(jìn)行同步采樣。其中，發(fā)電機(jī)例 如為大型水輪發(fā)電機(jī)。
[0089] 故障分量計(jì)算模塊120用于根據(jù)采樣結(jié)果，依次計(jì)算各相分支電流的故障分量。
[0090] 具體地，各相分支電流的故障分量的計(jì)算公式為：
[0091] A i(n) = i(n)-i(n-KN)，
[0092] 其中，采樣點(diǎn)n=l，2,…，Ai(n)為分支電流的故障分量序列，i(n)為采樣得到的 分支電流序列，K為用于故障分量計(jì)算的相鄰周波數(shù)，N為一個(gè)工頻周期的采樣點(diǎn)數(shù)。
[0093] 工頻相量計(jì)算模塊130用于根據(jù)各相分支電流的故障分量，通過傅立葉濾波算法 依次計(jì)算各相分支電流故障分量的工頻相量。具體地，工頻相量計(jì)算模塊130用于依次計(jì)算 各相分支電流故障分量的工頻相量的實(shí)部和虛部，W得到各相分支電流故障分量的工頻相 量，具體為：
[0094]
[0095] 其中，A/為分支電流故障分量的工頻相量，A Ir為分支電流故障分量的工頻相量 的實(shí)部，A Ii為分支電流故障分量的工頻相量的虛部。
[0096] 相角計(jì)算模塊140用于依次計(jì)算各相分支電流故障分量的工頻相量的相角。
[0097] 具體地，各相分支電流故障分量的工頻相量的相角的計(jì)算公式為：
[009引
[0099] 故障判斷模塊150用于根據(jù)各相分支電流故障分量的工頻相量的相角對發(fā)電機(jī)進(jìn) 行故障判斷。
[0100] 具體地，故障判斷模塊150用于:計(jì)算同相分支電流故障分量的工頻相量的相角差 A口：判斷同相分支電流故障分量的工頻相量的相角差A(yù)0的絕對值是否滿足 17()。<|么0|引90。；如果滿足，則判定發(fā)電機(jī)發(fā)生同相不同分支應(yīng)間短路故障，否則判定發(fā)電 機(jī)沒有發(fā)生同相不同分支應(yīng)間短路故障。
[0101] 需要說明的是，本發(fā)明實(shí)施例的基于發(fā)電機(jī)分支電流的相位比較式差動保護(hù)系統(tǒng) 的具體實(shí)現(xiàn)方式與本發(fā)明實(shí)施例的基于發(fā)電機(jī)分支電流的相位比較式差動保護(hù)方法的具 體實(shí)現(xiàn)方式類似，具體請參見方法部分的描述，為了減少冗余，此處不再寶述。
[0102] 綜上，根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的基于發(fā)電機(jī)分支電流的相位比較式差動保護(hù)系統(tǒng)，利 用發(fā)電機(jī)中性點(diǎn)側(cè)分支電流互感器采集的電流信息，通過比較發(fā)電機(jī)每相分支電流故障分 量的相位，來提高經(jīng)過渡電阻發(fā)生的同相不同分支應(yīng)間短路的靈敏度。該系統(tǒng)能及早地發(fā) 現(xiàn)經(jīng)過渡電阻發(fā)生的同相不同分支應(yīng)間短路，從而減輕故障損失，保證故障發(fā)電機(jī)及時(shí)恢 復(fù)供電。
[0103] 在本說明書的描述中，參考術(shù)語"一個(gè)實(shí)施例"、"一些實(shí)施例"、"示例"、"具體示 例"、或"一些示例"等的描述意指結(jié)合該實(shí)施例或示例描述的具體特征、結(jié)構(gòu)、材料或者特 點(diǎn)包含于本發(fā)明的至少一個(gè)實(shí)施例或示例中。在本說明書中，對上述術(shù)語的示意性表述不 一定指的是相同的實(shí)施例或示例。而且，描述的具體特征、結(jié)構(gòu)、材料或者特點(diǎn)可W在任何 的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例或示例中W合適的方式結(jié)合。
[0104] 盡管已經(jīng)示出和描述了本發(fā)明的實(shí)施例，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員可W理解:在不 脫離本發(fā)明的原理和宗旨的情況下可W對運(yùn)些實(shí)施例進(jìn)行多種變化、修改、替換和變型，本 發(fā)明的范圍由權(quán)利要求及其等同限定。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種基于發(fā)電機(jī)分支電流的相位比較式差動保護(hù)方法，其特征在于，包括以下步驟： 對發(fā)電機(jī)的各相分支電流進(jìn)行同步采樣； 根據(jù)采樣結(jié)果，依次計(jì)算各相分支電流的故障分量； 根據(jù)各相分支電流的故障分量，通過傅立葉濾波算法依次計(jì)算各相分支電流故障分量 的工頻相量； 依次計(jì)算各相分支電流故障分量的工頻相量的相角；以及 根據(jù)所述各相分支電流故障分量的工頻相量的相角對所述發(fā)電機(jī)進(jìn)行故障判斷。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于發(fā)電機(jī)分支電流的相位比較式差動保護(hù)方法，其特征在 于，所述各相分支電流的故障分量的計(jì)算公式為： A i(n) = i(n)_i(n_KN)， 其中，采樣點(diǎn)11=1，2，一，4 1(1〇為分支電流的故障分量序列，1(11)為采樣得到的分支 電流序列，K為用于故障分量計(jì)算的相鄰周波數(shù)，N為一個(gè)工頻周期的采樣點(diǎn)數(shù)。3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于發(fā)電機(jī)分支電流的相位比較式差動保護(hù)方法，其特征在 于，所述通過傅立葉濾波算法依次計(jì)算各相分支電流故障分量的工頻相量，進(jìn)一步包括： 依次計(jì)算各相分支電流故障分量的工頻相量的實(shí)部和虛部，以得到所述各相分支電流 故障分量的工頻相量，具體為：其中，Δ/為分支電流故障分量的工頻相量，△ Ir為分支電流故障分量的工頻相量的實(shí) 部，A Ii為分支電流故障分量的工頻相量的虛部。4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于發(fā)電機(jī)分支電流的相位比較式差動保護(hù)方法，其特征在 于，所沭各相分吉電流故瞳分量的工頻相量的相角的計(jì)算公式為：5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的基于發(fā)電機(jī)分支電流的相位比較式差動保護(hù)方法，其特征在 于，根據(jù)所述各相分支電流故障分量的工頻相量的相角對所述發(fā)電機(jī)進(jìn)行故障判斷，進(jìn)一 步包括： 計(jì)算同相分支電流故障分量的工頻相量的相角差; 判斷所述同相分支電流故障分量的工頻相量的相角差Δ夢的絕對值是否滿足華和跡。； 如果滿足，則判定所述發(fā)電機(jī)發(fā)生同相不同分支匝間短路故障，否則判定所述發(fā)電機(jī) 沒有發(fā)生同相不同分支匝間短路故障。6. -種基于發(fā)電機(jī)分支電流的相位比較式差動保護(hù)系統(tǒng)，其特征在于，包括： 采樣模塊，用于對發(fā)電機(jī)的各相分支電流進(jìn)行同步采樣； 故障分量計(jì)算模塊，用于根據(jù)采樣結(jié)果，依次計(jì)算各相分支電流的故障分量； 工頻相量計(jì)算模塊，用于根據(jù)各相分支電流的故障分量，通過傅立葉濾波算法依次計(jì) 算各相分支電流故障分量的工頻相量； 相角計(jì)算模塊，用于依次計(jì)算各相分支電流故障分量的工頻相量的相角；以及 故障判斷模塊，用于根據(jù)所述各相分支電流故障分量的工頻相量的相角對所述發(fā)電機(jī) 進(jìn)行故障判斷。7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的基于發(fā)電機(jī)分支電流的相位比較式差動保護(hù)系統(tǒng)，其特征在 于，在所述故障分量計(jì)算模塊中，所述各相分支電流的故障分量的計(jì)算公式為： A i(n) = i(n)_i(n_KN)， 其中，采樣點(diǎn)11=1，2，一，4 1(1〇為分支電流的故障分量序列，1(11)為采樣得到的分支 電流序列，K為用于故障分量計(jì)算的相鄰周波數(shù)，N為一個(gè)工頻周期的采樣點(diǎn)數(shù)。8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的基于發(fā)電機(jī)分支電流的相位比較式差動保護(hù)系統(tǒng)，其特征在 于，所述工頻相量計(jì)算模塊用于依次計(jì)算各相分支電流故障分量的工頻相量的實(shí)部和虛 部，以得到所沭各相分I電流故障分量的工頻相量，具體為：其中，Δ?為分支電流故障分量的工頻相量，△ Ir為分支電流故障分量的工頻相量的實(shí) 部，A Ii為分支電流故障分量的工頻相量的虛部。9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的基于發(fā)電機(jī)分支電流的相位比較式差動保護(hù)系統(tǒng)，其特征在 于，在所述相角計(jì)算模塊中，所述各相分支電流故障分量的工頻相量的相角的計(jì)算公式為：10. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的基于發(fā)電機(jī)分支電流的相位比較式差動保護(hù)系統(tǒng)，其特征在 于，所述故障判斷模塊用于： 計(jì)算同相分支電流故障分量的工頻相量的相角差; 判斷所述同相分支電流故障分量的工頻相量的相角差Δρ的絕對值是否滿足 170ο<|Δζφ<190°； 如果滿足，則判定所述發(fā)電機(jī)發(fā)生同相不同分支匝間短路故障，否則判定所述發(fā)電機(jī) 沒有發(fā)生同相不同分支匝間短路故障。
【文檔編號】G01R31/34GK106019155SQ201610537011
【公開日】2016年10月12日
【申請日】2016年7月8日
【發(fā)明人】桂林, 干建麗, 孫志久, 劉峰, 王祥珩
【申請人】清華大學(xué), 浙江浙能北海水力發(fā)電有限公司