專利名稱：發(fā)電機(jī)匝間保護(hù)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種電力系統(tǒng)的繼電保護(hù)方法，特別是一種發(fā)電機(jī)的匝間保護(hù)方法。
背景技術(shù)：
大型發(fā)電機(jī)組是現(xiàn)代電力系統(tǒng)最重要的組成部分之一，它造價(jià)昂貴，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，一旦故障，檢修期長(zhǎng)，對(duì)國(guó)民經(jīng)濟(jì)造成的直接或間接經(jīng)濟(jì)損失巨大。但發(fā)電機(jī)匝間保護(hù)作為大型發(fā)電機(jī)內(nèi)部匝間故障的主保護(hù)，一直以來(lái)都存在著誤動(dòng)率偏高、可靠性和靈敏性難以兼顧的問(wèn)題。傳統(tǒng)的發(fā)電機(jī)匝間保護(hù)方法包括三類1)基于專用縱向電壓互感器TV的發(fā)電機(jī)匝間保護(hù)，通常還配合穩(wěn)態(tài)量負(fù)序方向元件。2)基于專用橫差電流互感器TA的發(fā)電機(jī)橫差保護(hù)。3)基于發(fā)電機(jī)機(jī)端或中性點(diǎn)固有電量的負(fù)序方向匝間保護(hù)。上述發(fā)電機(jī)的匝間保護(hù)方法，都是基于匝間故障會(huì)破壞發(fā)電機(jī)內(nèi)部的對(duì)稱性，產(chǎn)生縱向零序電壓、橫差電流、內(nèi)部負(fù)序電量。但發(fā)電機(jī)本身即存在一定的不對(duì)稱性，在不同運(yùn)行工況及區(qū)外故障下，發(fā)電機(jī)可能出現(xiàn)不同的縱向零序壓、中性點(diǎn)橫差電流。而常規(guī)量的負(fù)序方向元件同樣需要靠不同的門檻躲開發(fā)電機(jī)本身的不對(duì)稱性，靈敏度不高。再由于數(shù)字算法在頻率偏移、跨暫態(tài)過(guò)程數(shù)據(jù)窗的情況下較大的計(jì)算偏差，發(fā)電機(jī)匝間保護(hù)誤動(dòng)率偏高就不難理解了。中國(guó)專利申請(qǐng)?zhí)?00510002483.X，公開的容錯(cuò)復(fù)判型負(fù)序方向閉鎖的發(fā)電機(jī)縱向零壓匝間保護(hù)，給出了一種基于專用縱向TV和常規(guī)負(fù)序方向閉鎖的發(fā)電機(jī)匝間保護(hù)的數(shù)字化實(shí)現(xiàn)方案，該方法與傳統(tǒng)的發(fā)電機(jī)縱向零壓匝間保護(hù)差別不大，由穩(wěn)態(tài)量縱向零序電壓判據(jù)配合穩(wěn)態(tài)量負(fù)序方向判據(jù)構(gòu)成，靈敏性、速動(dòng)性和可靠性受整定定值的影響，難以兼顧，且未考慮頻率偏移情況下的算法誤差影響。中國(guó)專利申請(qǐng)?zhí)?00510002135.2，公開的故障分量啟動(dòng)穩(wěn)態(tài)量保持的負(fù)序方向匝間保護(hù)，提出用故障分量負(fù)序方向元件作為匝間保護(hù)啟動(dòng)元件，啟動(dòng)20ms后切換為穩(wěn)態(tài)量的負(fù)序方向元件，并由穩(wěn)態(tài)量判據(jù)經(jīng)一定延時(shí)出口。該方案兼顧了對(duì)發(fā)電機(jī)匝間故障的啟動(dòng)靈敏性，以及實(shí)際出口的可靠性，但其作為主保護(hù)的速動(dòng)性不夠，且啟動(dòng)判據(jù)靈敏性高，動(dòng)作判據(jù)的靈敏度不足。中國(guó)專利申請(qǐng)?zhí)?00710191300.2，公開的三次諧波增量制動(dòng)專用定子匝間保護(hù)，提出了用發(fā)電機(jī)縱向零序電壓的三次諧波增量閉鎖傳統(tǒng)的縱向零壓匝間保護(hù)，在不失去判據(jù)靈敏性的前提下提高可靠性，但沒有足夠的理論分析和實(shí)際運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)證明區(qū)外故障時(shí)發(fā)電機(jī)縱向零序電壓三次諧波會(huì)增大。中國(guó)專利申請(qǐng)?zhí)?2138169.0，公開的浮動(dòng)門檻和電流比率制動(dòng)相結(jié)合的發(fā)電機(jī)匝間保護(hù)方法，提出了在縱向零壓匝間保護(hù)和橫差保護(hù)中引入電流比率制動(dòng)和浮動(dòng)門檻原理，提高了這兩種發(fā)電匝間保護(hù)的靈敏度和可靠性，其不足在于選取的制動(dòng)電流與縱向零壓、橫差電流的比率關(guān)系尚有待進(jìn)一步的理論分析和實(shí)際運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)支持。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種發(fā)電機(jī)匝間保護(hù)方法，要解決的技術(shù)問(wèn)題是在提高靈敏性的同時(shí)確保發(fā)電機(jī)匝間保護(hù)的安全可靠運(yùn)行。
本發(fā)明采用以下技術(shù)方案一種發(fā)電機(jī)匝間保護(hù)方法，所述發(fā)電機(jī)匝間保護(hù)方法采用發(fā)電機(jī)穩(wěn)態(tài)量段和突變量段判據(jù)判斷；所述穩(wěn)態(tài)量段用作發(fā)電機(jī)匝間故障的長(zhǎng)期保護(hù)，所述突變量段捕捉啟動(dòng)后至大于20至60ms發(fā)電機(jī)匝間故障的第一次電氣暫態(tài)特征后退出。
本發(fā)明的突變量段由第1與門和第2與門輸出1構(gòu)成突變量段控制保護(hù)裝置跳閘信號(hào)，第1與門接收縱向零序電壓匝間保護(hù)突變量啟動(dòng)判斷模塊的輸出信號(hào)、機(jī)端突變量正序方向閉鎖判斷模塊的閉鎖信號(hào)、機(jī)端突變量負(fù)序方向判斷模塊的輸出信號(hào)和縱向零序電壓匝間突變量主判斷模塊的輸出信號(hào)，第2與門接收縱向零序電壓匝間保護(hù)突變量啟動(dòng)判斷模塊的輸出信號(hào)、縱向零序電壓匝間突變量主判斷模塊抬高門檻為2倍后計(jì)算輸出的信號(hào)、發(fā)電機(jī)并網(wǎng)判斷模塊的閉鎖信號(hào)和發(fā)電機(jī)縱向零序TV一次斷線判斷模塊的閉鎖信號(hào)；所述穩(wěn)態(tài)量段由第3與門和第4與門輸出1，經(jīng)延時(shí)100至500ms后構(gòu)成穩(wěn)態(tài)量段控制保護(hù)裝置跳閘信號(hào)，第3與門接收發(fā)電機(jī)并網(wǎng)判斷模塊的閉鎖信號(hào)、發(fā)電機(jī)縱向零序TV一次斷線判斷模塊的閉鎖信號(hào)和縱向零序電壓匝間穩(wěn)態(tài)量主判斷模塊抬高門檻為2倍后計(jì)算輸出的信號(hào)，第4與門接收縱向零序電壓匝間穩(wěn)態(tài)量主判斷模塊的輸出信號(hào)和負(fù)序穩(wěn)態(tài)量方向判斷模塊的輸出信號(hào)。
本發(fā)明的縱向零序電壓匝間保護(hù)突變量啟動(dòng)判斷模塊的判據(jù)為滿足機(jī)端突變量正序方向閉鎖判斷模塊的判據(jù)為滿足機(jī)端突變量負(fù)序方向判斷模塊的判據(jù)為滿足縱向零序電壓匝間突變量主判斷模塊的判據(jù)為滿足發(fā)電機(jī)并網(wǎng)判斷模塊的判據(jù)為滿足發(fā)電機(jī)縱向零序TV一次斷線判斷按現(xiàn)有技術(shù)判斷方法，縱向零序電壓匝間穩(wěn)態(tài)量主判斷模塊的的判據(jù)為滿足負(fù)序穩(wěn)態(tài)量方向判斷模塊的判據(jù)為滿足 本發(fā)明的突變量段由第21與門和第22與門輸出1構(gòu)成突變量段控制保護(hù)裝置跳閘信號(hào)，第21與門接收發(fā)電機(jī)單元件橫差匝間保護(hù)突變量啟動(dòng)判斷模塊的輸出信號(hào)、機(jī)端突變量正序方向閉鎖判斷模塊的閉鎖信號(hào)、機(jī)端突變量負(fù)序方向判斷模塊的輸出信號(hào)和單元件橫差匝間突變量主判斷模塊的輸出信號(hào)，第22與門接收發(fā)電機(jī)單元件橫差匝間保護(hù)突變量啟動(dòng)判斷模塊的輸出信號(hào)、單元件橫差匝間突變量主判斷模塊抬高門檻為2倍后計(jì)算輸出的信號(hào)和發(fā)電機(jī)并網(wǎng)判斷模塊的閉鎖信號(hào)；所述穩(wěn)態(tài)量段由第23與門和第24與門輸出1，經(jīng)延時(shí)100至500ms后構(gòu)成穩(wěn)態(tài)量段控制保護(hù)裝置跳閘信號(hào)，第23與門接收發(fā)電機(jī)并網(wǎng)判斷模塊的閉鎖信號(hào)和單元件橫差匝間穩(wěn)態(tài)量主判斷模塊抬高門檻為2倍后計(jì)算輸出的信號(hào)，第24與門接收單元件橫差匝間穩(wěn)態(tài)量主判斷模塊的輸出信號(hào)和負(fù)序穩(wěn)態(tài)量方向判斷模塊的輸出信號(hào)。
本發(fā)明的發(fā)電機(jī)單元件橫差匝間保護(hù)突變量啟動(dòng)判斷模塊的判據(jù)為滿足機(jī)端突變量正序方向閉鎖判斷模塊的的判據(jù)為滿足機(jī)端突變量負(fù)序方向判斷模塊的的判據(jù)為滿足單元件橫差匝間突變量主判斷模塊的的判據(jù)為滿足發(fā)電機(jī)并網(wǎng)判斷模塊的判據(jù)為滿足單元件橫差匝間穩(wěn)態(tài)量主判斷模塊的判據(jù)為滿足負(fù)序穩(wěn)態(tài)量方向判斷模塊的判據(jù)為滿足 本發(fā)明的突變量段由第31與門輸出1構(gòu)成突變量段控制保護(hù)裝置跳閘信號(hào)，第31與門接收負(fù)序方向匝間保護(hù)突變量啟動(dòng)判斷模塊的輸出信號(hào)、機(jī)端突變量正序方向閉鎖判斷模塊的閉鎖信號(hào)和中性點(diǎn)突變量負(fù)序方向主判斷模塊的輸出信號(hào)；所述穩(wěn)態(tài)量段由第32與門輸出1，經(jīng)延時(shí)100至500ms后構(gòu)成穩(wěn)態(tài)量段控制保護(hù)裝置跳閘信號(hào)，第32與門接收中性點(diǎn)穩(wěn)態(tài)量負(fù)序方向主判斷模塊的輸出信號(hào)。
本發(fā)明的負(fù)序方向匝間保護(hù)突變量啟動(dòng)判斷模塊的判據(jù)為滿足機(jī)端突變量正序方向閉鎖判斷模塊的判據(jù)為滿足中性點(diǎn)突變量負(fù)序方向主判斷模塊的判據(jù)為滿足中性點(diǎn)穩(wěn)態(tài)量負(fù)序方向主判斷模塊的判據(jù)為滿足 本發(fā)明的突變量段退出后下次投入需待整組復(fù)歸后再經(jīng)過(guò)延時(shí)2～5s。
本發(fā)明的正、負(fù)序方向判據(jù)經(jīng)延時(shí)大于0至15ms輸出至與門。
本發(fā)明的突變量段捕捉啟動(dòng)后至大于40ms發(fā)電機(jī)匝間故障的第一次電氣暫態(tài)后退出，所述正、負(fù)序方向判據(jù)經(jīng)延時(shí)15ms輸出至與門，所述穩(wěn)態(tài)量段經(jīng)延時(shí)200ms后構(gòu)成穩(wěn)態(tài)量段控制保護(hù)裝置跳閘信號(hào)。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，在傳統(tǒng)的三類匝間保護(hù)中引入穩(wěn)態(tài)量和突變量協(xié)同處理的方法，由短時(shí)投入、只投一次的突變量判據(jù)，靈敏快速的切除大多數(shù)區(qū)內(nèi)匝間故障，由穩(wěn)態(tài)量判據(jù)經(jīng)短延時(shí)可靠的切除其它區(qū)內(nèi)匝間故障，同時(shí)引入突變量負(fù)序正向啟動(dòng)元件、突變量正序反向閉鎖元件確保突變量判據(jù)的可靠性，克服了現(xiàn)有的發(fā)電機(jī)匝間保護(hù)誤動(dòng)率偏高、靈敏性和可靠性不能兼顧的缺陷，在提高靈敏性的同時(shí)確保發(fā)電機(jī)匝間保護(hù)的安全可靠運(yùn)行。
圖1是本發(fā)明實(shí)施例發(fā)電機(jī)縱向零序電壓匝間保護(hù)邏輯框圖。
圖2是本發(fā)明實(shí)施例發(fā)電機(jī)單元件橫差匝間保護(hù)邏輯框圖。
圖3是本發(fā)明實(shí)施例發(fā)電機(jī)負(fù)序方向匝間保護(hù)邏輯框圖。
具體實(shí)施例方式 下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。
本發(fā)明的發(fā)電機(jī)匝間保護(hù)方法，基于微機(jī)繼電保護(hù)裝置實(shí)現(xiàn)，采用穩(wěn)態(tài)量及突變量協(xié)同判斷的方法，分別在縱向零序電壓匝間保護(hù)、單元件橫差匝間保護(hù)和負(fù)序方向匝間保護(hù)的保護(hù)過(guò)程中實(shí)現(xiàn)。
一、穩(wěn)態(tài)量及突變量協(xié)同判斷的發(fā)電機(jī)縱向零序電壓匝間保護(hù)方法 1、總體構(gòu)思 本方法應(yīng)用于裝設(shè)了機(jī)端專用縱向電壓互感器TV的發(fā)電機(jī)。
微機(jī)的數(shù)據(jù)采集單元和其內(nèi)置的軟件計(jì)算模塊獲取發(fā)電機(jī)機(jī)端專用縱向TV開口三角電壓
作為主動(dòng)作量，獲取發(fā)電機(jī)機(jī)端電流電壓向量
構(gòu)成方向判據(jù)，包括穩(wěn)態(tài)量段和突變量段，突變量段用作捕捉匝間故障的第一次電氣暫態(tài)特征，啟動(dòng)后至大于20至60ms，本實(shí)施例為40ms后退出，穩(wěn)態(tài)量段用作匝間故障的長(zhǎng)期保護(hù)，兩者一起構(gòu)成本發(fā)明方法的發(fā)電機(jī)匝間保護(hù)。
穩(wěn)態(tài)量段由微機(jī)CPU的差分計(jì)算模塊、全周傅氏計(jì)算模塊計(jì)算出縱向零序電壓、機(jī)端電流和電壓的穩(wěn)態(tài)量基波向量，由穩(wěn)態(tài)量縱向零序電壓構(gòu)成主判據(jù)，由穩(wěn)態(tài)量機(jī)端電流和電壓計(jì)算出負(fù)序方向作為閉鎖判據(jù)，并經(jīng)可整定的短延時(shí)100至500ms出口，最佳為200ms。
突變量段由突變量向量計(jì)算模塊以微機(jī)的隨機(jī)存取存儲(chǔ)器RAM保存的40ms前縱向零序電壓、機(jī)端電流電壓向量為基準(zhǔn)計(jì)算出縱向零序電壓、機(jī)端電流電壓的突變量基波向量，由突變量縱向零序電壓向量幅值構(gòu)成主判據(jù)，由突變量機(jī)端電流電壓計(jì)算出突變量正、負(fù)序功率方向值構(gòu)成閉鎖判據(jù)，并經(jīng)內(nèi)部短延時(shí)大于0至15ms快速出口至與門，最佳為15ms。突變量段每次啟動(dòng)只投入一次，每次投入40ms，超過(guò)40ms后退出，下次投入需待裝置整組復(fù)歸且經(jīng)過(guò)內(nèi)部延時(shí)2～5s。
采用頻率跟蹤方法，在頻率偏移時(shí)，保證穩(wěn)態(tài)量和突變量基波向量的計(jì)算準(zhǔn)確性。
同時(shí)配合電流電壓互感器TA或TV斷線閉鎖邏輯判斷與斷線后保護(hù)邏輯判斷，構(gòu)成完整的發(fā)電機(jī)匝間保護(hù)。
2、具體步驟 如圖1所示，穩(wěn)態(tài)量及突變量協(xié)同處理的發(fā)電機(jī)縱向零序電壓匝間保護(hù)方法，包括以下步驟 (一)獲取模擬量信息用數(shù)據(jù)采集單元，即微機(jī)裝置內(nèi)部的電流和電壓小變換器，獲得發(fā)電機(jī)縱向零序電壓3U0、機(jī)端三相電流、電壓Ia、Ib、Ic、Ua、Ub、Uc模擬輸入量，經(jīng)模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換，將模擬輸入量轉(zhuǎn)換為數(shù)字量，作為瞬時(shí)采樣值，由微機(jī)CPU數(shù)據(jù)處理單元(向量計(jì)算模塊)將數(shù)據(jù)采集單元輸出的數(shù)字量進(jìn)行傅氏算法計(jì)算，分別計(jì)算出發(fā)電機(jī)縱向零序電壓
機(jī)端三相電流/電壓
的向量值，計(jì)算公式分別如下 式中N為采樣系統(tǒng)的每周波的采樣點(diǎn)數(shù)20至96，本實(shí)施例實(shí)現(xiàn)過(guò)程中N＝24，3U0(k)、Ua(k)、Ub(k)、Uc(k)、Ia(k)、Ib(k)、Ic(k)分別為相應(yīng)電壓電流通道的瞬時(shí)采樣值。
(二)頻率跟蹤數(shù)據(jù)采集單元和向量計(jì)算模塊在發(fā)電機(jī)頻率偏移時(shí)會(huì)發(fā)生計(jì)算誤差，故采用頻率跟蹤方法來(lái)修正發(fā)電機(jī)縱向零序電壓
機(jī)端三相電流/電壓
的向量值。頻率測(cè)量具體過(guò)程選取發(fā)電機(jī)機(jī)端相電壓Ua或線電壓Uab為測(cè)頻電壓，電位比較器輸出計(jì)數(shù)觸發(fā)脈沖給復(fù)雜可編程邏輯器件CPLD，當(dāng)測(cè)頻電壓Ua或Uab由負(fù)變正時(shí)(簡(jiǎn)稱正過(guò)零點(diǎn))，電位比較器發(fā)出計(jì)數(shù)觸發(fā)脈沖，CPLD開始從0計(jì)數(shù)，到下一次正過(guò)零點(diǎn)時(shí)，CPLD將其間的計(jì)數(shù)鎖存，并重新開始從0計(jì)數(shù)。微機(jī)CPU從CPLD計(jì)數(shù)鎖存中讀取測(cè)頻電壓Ua或Uab的兩個(gè)正過(guò)零點(diǎn)的計(jì)數(shù)值，換算為時(shí)間T，單位為ms，得到測(cè)頻結(jié)果f＝1/T，單位Hz。微機(jī)CPU根據(jù)測(cè)頻結(jié)果，調(diào)整定時(shí)器中斷的時(shí)間間隔，保持每周波N點(diǎn)(本實(shí)施例N＝24)采樣，這就完成了頻率跟蹤，以保證N點(diǎn)(本實(shí)施例N＝24)傅氏算法在頻率偏移工頻時(shí)的準(zhǔn)確性。
(三)計(jì)算保護(hù)所需穩(wěn)態(tài)量微機(jī)CPU數(shù)據(jù)處理單元采用負(fù)序?yàn)V序算法計(jì)算發(fā)電機(jī)機(jī)端穩(wěn)態(tài)量負(fù)序電壓向量
機(jī)端穩(wěn)態(tài)量負(fù)序電流向量
采用正序?yàn)V序算法計(jì)算發(fā)電機(jī)機(jī)端穩(wěn)態(tài)量正序電壓向量
機(jī)端穩(wěn)態(tài)量正序電流向量
然后計(jì)算發(fā)電機(jī)機(jī)端穩(wěn)態(tài)量負(fù)序功率方向值P2，計(jì)算公式分別如下
式中
是
的共軛向量，Re代表取實(shí)部，
為發(fā)電機(jī)指向發(fā)電機(jī)機(jī)端以外電力系統(tǒng)的負(fù)序方向元件最大靈敏角，依據(jù)該系統(tǒng)的負(fù)序阻抗角選取，取70°～80°之間。
(四)計(jì)算保護(hù)所需突變量微機(jī)CPU數(shù)據(jù)處理單元以微機(jī)RAM區(qū)保存的40ms前的發(fā)電機(jī)縱向零序電壓向量
機(jī)端穩(wěn)態(tài)量負(fù)序電壓電流向量
機(jī)端穩(wěn)態(tài)量正序電壓電流向量
的記憶量為基準(zhǔn)，計(jì)算出發(fā)電機(jī)縱向零序電壓突變量向量
機(jī)端負(fù)序電壓電流突變量向量
和
機(jī)端正序電壓電流突變量
和
再計(jì)算發(fā)電機(jī)機(jī)端正序突變量功率方向值ΔP1、機(jī)端負(fù)序突變量功率方向值ΔP2，計(jì)算公式分別如下
式中
是
的共軛向量，
是
的共軛向量，Re代表取實(shí)部，
為突變量正序方向元件的最大靈敏角，由發(fā)電機(jī)以外的電力系統(tǒng)指向發(fā)電機(jī)，依據(jù)發(fā)電機(jī)正序阻抗角選取，取260°～270°之間，
為突變量負(fù)序方向元件的最大靈敏角，由發(fā)電機(jī)指向發(fā)電機(jī)以外的電力系統(tǒng)，依據(jù)該系統(tǒng)負(fù)序阻抗角選取，取70°～80°之間。
(五)判斷穩(wěn)態(tài)量段由微機(jī)CPU機(jī)端負(fù)序穩(wěn)態(tài)量方向判斷模塊，根據(jù)判據(jù)邏輯式對(duì)機(jī)端穩(wěn)態(tài)量負(fù)序方向進(jìn)行邏輯判斷，得出邏輯結(jié)果“1”或“0”。
由微機(jī)CPU縱向零序電壓匝間穩(wěn)態(tài)量主判斷模塊，根據(jù)判據(jù)邏輯式對(duì)穩(wěn)態(tài)量段進(jìn)行邏輯判斷，得出邏輯結(jié)果“1”或“0”。
“1”含義為判據(jù)邏輯方程式滿足，“0”含義為判據(jù)邏輯方程式不滿足。
上二式中Uset、U2set、I2set分別為穩(wěn)態(tài)量縱向零壓、負(fù)序電壓、負(fù)序電流整定定值，整定范圍分別為0.5至30v、0.5至10v、0.02至2In，通過(guò)微機(jī)人機(jī)操作界面整定，εp為穩(wěn)態(tài)量負(fù)序功率方向內(nèi)部門檻，理論上功率方向門檻取0VA，實(shí)際則留出一些裕度，取2VA。
(六)判斷突變量段由微機(jī)CPU縱向零序電壓匝間保護(hù)突變量啟動(dòng)判斷模塊，根據(jù)突變量段啟動(dòng)判據(jù)邏輯式對(duì)突變量段進(jìn)行啟動(dòng)邏輯判斷，得出邏輯結(jié)果“1”或“0”?！?”含義為啟動(dòng)，即判據(jù)邏輯方程式滿足?！?”含義為不啟動(dòng)，即判據(jù)邏輯方程式不滿足。
由微機(jī)CPU機(jī)端突變量正序方向閉鎖判斷模塊，根據(jù)突變量正序方向閉鎖判據(jù)邏輯式對(duì)突變量正序方向元件進(jìn)行判斷，得出邏輯結(jié)果“1”或“0”?！?”含義為閉鎖，即判據(jù)邏輯方程式滿足?！?”含義為不閉鎖，即判據(jù)邏輯方程式不滿足。
由微機(jī)CPU機(jī)端突變量負(fù)序方向判斷模塊，根據(jù)突變量負(fù)序方向判據(jù)邏輯式對(duì)突變量負(fù)序方向元件段進(jìn)行判斷，得出邏輯結(jié)果“1”或“0”。
由微機(jī)CPU縱向零序電壓匝間突變量主判斷模塊，根據(jù)機(jī)端縱向零序電壓主判據(jù)邏輯式對(duì)突變量縱向零序電壓進(jìn)行判斷，得出邏輯結(jié)果“1”或“0”。
以上四式中εΔU2、εΔI2、εΔU1、εΔI1、εΔp1、εΔp2、εΔ3U0分別為機(jī)端突變量負(fù)序電壓、負(fù)序電流、正序電壓、正序電流、正序方向、負(fù)序方向、縱向零序電壓的內(nèi)部經(jīng)驗(yàn)門檻，分別取εΔU2＝1V、εΔI2＝0.2A、εΔU1＝8V、εΔI1＝0.6A、εΔp1＝5VA、εΔp2＝0.3VA、εΔ3U0＝5V。
(七)其它輔助判斷由微機(jī)CPU發(fā)電機(jī)并網(wǎng)判斷模塊，根據(jù)并網(wǎng)判據(jù)邏輯式進(jìn)行發(fā)電機(jī)并網(wǎng)邏輯判斷，得出邏輯結(jié)果“1”或“0”?！?”含義為已并網(wǎng)，即并網(wǎng)判據(jù)邏輯方程式滿足?！?”含義為未并網(wǎng)，即并網(wǎng)判據(jù)邏輯方程式不滿足。In為發(fā)電機(jī)機(jī)端TA二次額定電流，為1A或5A。
由微機(jī)CPU發(fā)電機(jī)機(jī)端TA斷線判斷模塊，按現(xiàn)有技術(shù)判斷方法進(jìn)行發(fā)電機(jī)機(jī)端TA斷線邏輯判斷，得出邏輯結(jié)果“1”或“0”?！?”含義為TA斷線，判據(jù)邏輯方程式滿足，“0”含義為TA未斷線，判據(jù)邏輯方程式不滿足。
由微機(jī)CPU發(fā)電機(jī)機(jī)端TV斷線判斷模塊，按現(xiàn)有技術(shù)判斷方法進(jìn)行發(fā)電機(jī)機(jī)端TV斷線邏輯判斷，得出邏輯結(jié)果“1”或“0”。“1”含義為TV斷線，判據(jù)邏輯方程式滿足，“0”含義為TV未斷線，判據(jù)邏輯方程式不滿足。
由微機(jī)CPU發(fā)電機(jī)縱向零序TV一次斷線判斷模塊，按現(xiàn)有技術(shù)判斷方法進(jìn)行縱向零序TV一次斷線邏輯判斷，得出邏輯結(jié)果“1”或“0”?！?”含義為TV斷線，判據(jù)邏輯方程式滿足，“0”含義為TV未斷線，判據(jù)邏輯方程式不滿足。
(八)突變量段與穩(wěn)態(tài)量段的協(xié)同判斷由突變量段的保護(hù)控制信號(hào)或穩(wěn)態(tài)量段的保護(hù)控制信號(hào)向保護(hù)裝置輸出跳閘信號(hào)。如圖1所示，設(shè)置與門M1，接收縱向零序電壓匝間保護(hù)突變量啟動(dòng)判斷模塊的輸出信號(hào)、機(jī)端突變量正序方向閉鎖判斷模塊的閉鎖信號(hào)、機(jī)端突變量負(fù)序方向判斷模塊的輸出信號(hào)、縱向零序電壓匝間突變量主判斷模塊的輸出信號(hào)。與門M2，接收縱向零序電壓匝間保護(hù)突變量啟動(dòng)判斷模塊的輸出信號(hào)、縱向零序電壓匝間突變量主判斷模塊抬高門檻為2倍后計(jì)算輸出的信號(hào)、發(fā)電機(jī)并網(wǎng)判斷模塊的閉鎖信號(hào)、發(fā)電機(jī)縱向零序TV一次斷線判斷模塊的閉鎖信號(hào)。與門M3，接收發(fā)電機(jī)并網(wǎng)判斷模塊的閉鎖信號(hào)、發(fā)電機(jī)縱向零序TV一次斷線判斷模塊的閉鎖信號(hào)、縱向零序電壓匝間穩(wěn)態(tài)量主判斷模塊抬高門檻為2倍后計(jì)算輸出的信號(hào)。與門M4，接收縱向零序電壓匝間穩(wěn)態(tài)量主判斷模塊的輸出信號(hào)、負(fù)序穩(wěn)態(tài)量方向判斷模塊的輸出信號(hào)。與門M1和與門M2輸出的邏輯信號(hào)“1”構(gòu)成突變量段控制保護(hù)裝置跳閘信號(hào)，與門M3和與門M4輸出的邏輯信號(hào)“1”，經(jīng)延時(shí)t 100至500ms后構(gòu)成穩(wěn)態(tài)量段控制保護(hù)裝置跳閘信號(hào)。
1、當(dāng)發(fā)電機(jī)并網(wǎng)判斷模塊的邏輯判斷結(jié)果為“1”已并網(wǎng)時(shí)，由縱向零序電壓匝間保護(hù)突變量啟動(dòng)判斷模塊的輸出信號(hào)、機(jī)端突變量正序方向閉鎖判斷模塊的閉鎖信號(hào)、機(jī)端突變量負(fù)序方向判斷模塊的輸出信號(hào)、縱向零序電壓匝間穩(wěn)態(tài)量主判斷模塊的輸出信號(hào)，經(jīng)與門M1輸出，構(gòu)成突變量段保護(hù)控制信號(hào)。由縱向零序電壓匝間穩(wěn)態(tài)量主判斷模塊的輸出信號(hào)、負(fù)序穩(wěn)態(tài)量方向判斷模塊的輸出信號(hào)，經(jīng)與門M4，再經(jīng)可整定的短延時(shí)t輸出，構(gòu)成穩(wěn)態(tài)量段保護(hù)控制信號(hào)，短延時(shí)t初始設(shè)定為200ms。
2、當(dāng)發(fā)電機(jī)并網(wǎng)判斷模塊的邏輯判斷結(jié)果為“0”未并網(wǎng)時(shí)，機(jī)端突變量正序方向閉鎖判斷模塊、機(jī)端突變量負(fù)序方向判斷模塊和負(fù)序穩(wěn)態(tài)量方向判斷模塊均失效。由縱向零序電壓匝間保護(hù)突變量啟動(dòng)判斷模塊的輸出信號(hào)、縱向零序電壓匝間突變量主判斷模塊抬高門檻為2倍后計(jì)算的輸出信號(hào)、發(fā)電機(jī)縱向零序TV一次斷線判斷模塊的閉鎖信號(hào)，經(jīng)與門M2輸出，構(gòu)成突變量段保護(hù)控制信號(hào)。由縱向零序電壓匝間穩(wěn)態(tài)量主判斷模塊抬高門檻為2倍后計(jì)算的輸出信號(hào)、發(fā)電機(jī)縱向零序TV一次斷線判斷模塊的閉鎖信號(hào)，經(jīng)與門M3，再經(jīng)可整定的短延時(shí)t輸出，構(gòu)成穩(wěn)態(tài)量段保護(hù)控制信號(hào)，短延時(shí)t初始設(shè)定為200ms。
當(dāng)發(fā)生發(fā)電機(jī)內(nèi)部輕微匝間故障、區(qū)外故障或發(fā)電機(jī)不平衡工況擾動(dòng)時(shí)，縱向零序電壓匝間保護(hù)突變量啟動(dòng)判斷模塊啟動(dòng)，同時(shí)啟動(dòng)40ms計(jì)數(shù)器，在40ms內(nèi)，若突變量段的判據(jù)組合滿足與門M1輸出為“1”的條件，且持續(xù)大于0至15ms，本實(shí)施例為15ms，則突變量段與門M1輸出為“1”，若40ms計(jì)數(shù)完，突變量段與門M1輸出為“0”，縱向零序電壓匝間突變量主判斷模塊退出，固定輸出“0”，并開始檢測(cè)微機(jī)裝置是否整組復(fù)歸，整組復(fù)歸后，經(jīng)2～5s的延時(shí)重新投入縱向零序電壓匝間突變量主判斷模塊。
當(dāng)發(fā)生發(fā)電機(jī)區(qū)外嚴(yán)重三相對(duì)稱故障(即三相短路或三相接地短路)時(shí)，縱向零序電壓匝間保護(hù)突變量啟動(dòng)判斷模塊啟動(dòng)，同時(shí)啟動(dòng)40ms計(jì)數(shù)，此時(shí)，縱向零序電壓匝間突變量主判斷模塊判斷結(jié)果很可能為“1”，嚴(yán)重(電流突變6～8倍額定電流In以上、電壓突變1倍額定電壓Un左右)的電壓電流暫態(tài)突變過(guò)程導(dǎo)致機(jī)端突變量負(fù)序方向判斷模塊也可能誤判為“1”，此時(shí)非常明顯(正序突變量方向計(jì)算結(jié)果500VA以上)的區(qū)外正序突變量方向特征令機(jī)端突變量正序方向閉鎖判斷模塊判斷結(jié)果為“1”，與門M1輸出為“0”，突變量段保護(hù)不會(huì)誤動(dòng)，40ms計(jì)數(shù)后，縱向零序電壓匝間突變量主判斷模塊退出，在微機(jī)裝置整組復(fù)歸前，不再投入。
(九)縱向零序TV斷線閉鎖邏輯判斷發(fā)電機(jī)并網(wǎng)前(發(fā)電機(jī)并網(wǎng)判斷模塊輸出為“0”未并網(wǎng))，機(jī)端無(wú)電流，負(fù)序穩(wěn)態(tài)量方向判斷模塊、機(jī)端突變量正序方向閉鎖判斷模塊和機(jī)端突變量負(fù)序方向判斷模塊均判斷結(jié)果為“0”，始終輸出為“0”?？v向零序TV一次斷線可能造成縱向零序電壓匝間穩(wěn)態(tài)量主判斷模塊和縱向零序電壓匝間突變量主判斷模塊判斷結(jié)果為“1”，此時(shí)，發(fā)電機(jī)縱向零序TV一次斷線判斷模塊判斷結(jié)果為“1”，同時(shí)閉鎖縱向零壓突變量段和穩(wěn)態(tài)量段保護(hù)，突變量段和穩(wěn)態(tài)量段均固定輸出“0”。
(十)機(jī)端普通TA、TV斷線后邏輯判斷發(fā)電機(jī)機(jī)端普通TV或TA斷線時(shí)會(huì)造成負(fù)序穩(wěn)態(tài)量方向判斷模塊、機(jī)端突變量正序方向閉鎖判斷模塊和機(jī)端突變量負(fù)序方向判斷模塊誤判或失效，此時(shí)，發(fā)電機(jī)機(jī)端TV斷線判斷模塊或發(fā)電機(jī)機(jī)端TA斷線判斷模塊判斷結(jié)果為“1”，根據(jù)其判斷結(jié)果，負(fù)序穩(wěn)態(tài)量方向判斷模塊和機(jī)端突變量負(fù)序方向判斷模塊退出，固定輸出“1”，機(jī)端突變量正序方向閉鎖判斷模塊退出，固定輸出“0”(不閉鎖)，同時(shí)，縱向零序電壓匝間突變量主判斷模塊和縱向零序電壓匝間穩(wěn)態(tài)量主判斷模塊抬高門檻為2倍后計(jì)算輸出邏輯結(jié)果“1”或“0”。
二、穩(wěn)態(tài)量及突變量協(xié)同判斷的發(fā)電機(jī)單元件橫差匝間保護(hù)方法 1、總體構(gòu)思 本方法應(yīng)用于裝設(shè)了中性點(diǎn)專用單元件橫差TA的發(fā)電機(jī)。
微機(jī)的數(shù)據(jù)采集單元和其內(nèi)置的軟件計(jì)算模塊獲取發(fā)電機(jī)中性點(diǎn)專用單元件橫差TA電流
作為主動(dòng)作量，獲取發(fā)電機(jī)機(jī)端電流電壓向量
構(gòu)成方向判據(jù)，包括穩(wěn)態(tài)量段和突變量段，突變量段用作捕捉匝間故障的第一次電氣暫態(tài)特征，啟動(dòng)后至大于20至60ms，本實(shí)施例為40ms后退出，穩(wěn)態(tài)量段用作匝間故障的長(zhǎng)期保護(hù)，兩者一起構(gòu)成本發(fā)明方法的發(fā)電機(jī)匝間保護(hù)。
穩(wěn)態(tài)量段由微機(jī)CPU的差分計(jì)算模塊、全周傅氏計(jì)算模塊計(jì)算出單元件橫差電流、機(jī)端電流和電壓的穩(wěn)態(tài)量基波向量，由穩(wěn)態(tài)量單元件橫差電流構(gòu)成主判據(jù)，由穩(wěn)態(tài)量機(jī)端電流和電壓計(jì)算出負(fù)序方向作為閉鎖判據(jù)，并經(jīng)可整定的短延時(shí)100至500ms出口，最佳為200ms。
突變量段由突變量向量計(jì)算模塊以微機(jī)的隨機(jī)存取存儲(chǔ)器RAM保存的40ms前單元件橫差電流、機(jī)端電流電壓向量為基準(zhǔn)計(jì)算出單元件橫差電流、機(jī)端電流電壓的突變量基波向量，由突變量單元件橫差電流向量幅值構(gòu)成主判據(jù)，由突變量機(jī)端電流電壓計(jì)算出突變量正、負(fù)序功率方向值構(gòu)成閉鎖判據(jù)，并經(jīng)內(nèi)部短延時(shí)大于0至15ms快速出口，最佳為15ms。突變量段每次啟動(dòng)只投入一次，每次投入40ms，超過(guò)40ms后退出，下次投入需待裝置整組復(fù)歸且經(jīng)過(guò)內(nèi)部延時(shí)2～5s。
采用頻率跟蹤方法，在頻率偏移時(shí)，保證穩(wěn)態(tài)量和突變量基波向量的計(jì)算準(zhǔn)確性。
同時(shí)配合TA或TV斷線閉鎖邏輯判斷與斷線后保護(hù)邏輯判斷，構(gòu)成完整的發(fā)電機(jī)匝間保護(hù)。
2、具體步驟 如圖2所示，穩(wěn)態(tài)量及突變量協(xié)同處理的發(fā)電機(jī)單元件橫差匝間保護(hù)方法，包括以下步驟 (一)獲取模擬量信息用數(shù)據(jù)采集單元，即微機(jī)裝置內(nèi)部的電流和電壓小變換器，獲得發(fā)電機(jī)單元件橫差電流I0、機(jī)端三相電流/電壓Ia、Ib、Ic、Ua、Ub、Uc模擬輸入量，經(jīng)模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換，將模擬輸入量轉(zhuǎn)換為數(shù)字量，作為瞬時(shí)采樣值，由微機(jī)CPU數(shù)據(jù)處理單元(向量計(jì)算模塊)將數(shù)據(jù)采集單元輸出的數(shù)字量進(jìn)行傅氏算法計(jì)算，分別計(jì)算出發(fā)電機(jī)單元件橫差電流
機(jī)端三相電流/電壓
的向量值，計(jì)算公式分別如下 式中N為采樣系統(tǒng)的每周波的采樣點(diǎn)數(shù)20至96，本實(shí)施例實(shí)現(xiàn)過(guò)程中N＝24，3U0(k)、Ua(k)、Ub(k)、Uc(k)、Ia(k)、Ib(k)、Ic(k)分別為相應(yīng)電壓電流通道的瞬時(shí)采樣值。
(二)頻率跟蹤數(shù)據(jù)采集單元和向量計(jì)算模塊在發(fā)電機(jī)頻率偏移時(shí)會(huì)發(fā)生計(jì)算誤差，故采用頻率跟蹤方法來(lái)修正發(fā)電機(jī)單元件橫差電流
機(jī)端三相電流/電壓
的向量值。頻率測(cè)量具體過(guò)程選取發(fā)電機(jī)機(jī)端相電壓Ua或線電壓Uab為測(cè)頻電壓，電位比較器輸出計(jì)數(shù)觸發(fā)脈沖給復(fù)雜可編程邏輯器件CPLD，當(dāng)測(cè)頻電壓Ua或Uab由負(fù)變正時(shí)(簡(jiǎn)稱正過(guò)零點(diǎn))，電位比較器發(fā)出計(jì)數(shù)觸發(fā)脈沖，CPLD開始從0計(jì)數(shù)，到下一次正過(guò)零點(diǎn)時(shí)，CPLD將其間的計(jì)數(shù)鎖存，并重新開始從0計(jì)數(shù)。微機(jī)CPU從CPLD計(jì)數(shù)鎖存中讀取測(cè)頻電壓Ua或Uab的兩個(gè)正過(guò)零點(diǎn)的計(jì)數(shù)值，換算為時(shí)間T，單位為ms，得到測(cè)頻結(jié)果f＝1/T，單位Hz。微機(jī)CPU根據(jù)測(cè)頻結(jié)果，調(diào)整定時(shí)器中斷的時(shí)間間隔，保持每周波N點(diǎn)(本實(shí)施例N＝24)采樣，這就完成了頻率跟蹤，以保證N點(diǎn)(本實(shí)施例N＝24)傅氏算法在頻率偏移工頻時(shí)的準(zhǔn)確性。
(三)計(jì)算保護(hù)所需穩(wěn)態(tài)量微機(jī)CPU數(shù)據(jù)處理單元采用負(fù)序?yàn)V序算法計(jì)算發(fā)電機(jī)機(jī)端穩(wěn)態(tài)量負(fù)序電壓向量
機(jī)端穩(wěn)態(tài)量負(fù)序電流向量
采用正序?yàn)V序算法計(jì)算發(fā)電機(jī)機(jī)端穩(wěn)態(tài)量正序電壓向量
機(jī)端穩(wěn)態(tài)量正序電流向量
然后計(jì)算發(fā)電機(jī)機(jī)端穩(wěn)態(tài)量負(fù)序功率方向值P2，計(jì)算公式分別如下
式中
是
的共軛向量，Re代表取實(shí)部，
為發(fā)電機(jī)指向發(fā)電機(jī)機(jī)端以外電力系統(tǒng)的負(fù)序方向元件最大靈敏角，依據(jù)該系統(tǒng)的負(fù)序阻抗角選取，取70°～80°之間。
(四)計(jì)算保護(hù)所需突變量微機(jī)CPU數(shù)據(jù)處理單元以微機(jī)RAM區(qū)保存的40ms前的發(fā)電機(jī)單元件橫差電流向量
機(jī)端穩(wěn)態(tài)量負(fù)序電壓電流向量
機(jī)端穩(wěn)態(tài)量正序電壓電流向量
的記憶量為基準(zhǔn)，計(jì)算出發(fā)電機(jī)單元件橫差電流突變量向量
機(jī)端負(fù)序電壓電流突變量向量
和
機(jī)端正序電壓電流突變量
和
再計(jì)算發(fā)電機(jī)機(jī)端正序突變量功率方向值ΔP1、機(jī)端負(fù)序突變量功率方向值ΔP2，計(jì)算公式分別如下
式中
是
的共軛向量，
是
的共軛向量，Re代表取實(shí)部，
為突變量正序方向元件的最大靈敏角，由發(fā)電機(jī)以外的電力系統(tǒng)指向發(fā)電機(jī)，依據(jù)發(fā)電機(jī)正序阻抗角選取，取260°～270°之間，
為突變量負(fù)序方向元件的最大靈敏角，由發(fā)電機(jī)指向發(fā)電機(jī)以外的電力系統(tǒng)，依據(jù)該系統(tǒng)負(fù)序阻抗角選取，取70°～80°之間。
(五)判斷穩(wěn)態(tài)量段由微機(jī)CPU機(jī)端負(fù)序穩(wěn)態(tài)量方向判斷模塊，根據(jù)判據(jù)邏輯式對(duì)機(jī)端穩(wěn)態(tài)量負(fù)序方向進(jìn)行邏輯判斷，得出邏輯結(jié)果“1”或“0”。由微機(jī)CPU單元件橫差匝間穩(wěn)態(tài)量主判斷模塊，根據(jù)判據(jù)邏輯式對(duì)穩(wěn)態(tài)量段進(jìn)行邏輯判斷，得出邏輯結(jié)果“1”或“0”。
“1”含義為判據(jù)邏輯方程式滿足，“0”含義為判據(jù)邏輯方程式不滿足。
上二式中Iset、U2set、I2set分別為穩(wěn)態(tài)量單元件橫差電流、負(fù)序電壓、負(fù)序電流整定定值，整定范圍分別為0.02至10In、0.5至10v、0.02至2In，通過(guò)微機(jī)人機(jī)操作界面整定，εp為穩(wěn)態(tài)量負(fù)序功率方向內(nèi)部門檻，理論上功率方向門檻取0VA，實(shí)際則留出一些裕度，取2VA。
(六)判斷突變量段由微機(jī)CPU單元件橫差匝間保護(hù)突變量啟動(dòng)判斷模塊，根據(jù)突變量段啟動(dòng)判據(jù)邏輯式對(duì)突變量段進(jìn)行啟動(dòng)邏輯判斷，得出邏輯結(jié)果“1”或“0”?！?”含義為啟動(dòng)，即判據(jù)邏輯方程式滿足?！?”含義為不啟動(dòng)，即判據(jù)邏輯方程式不滿足。
由微機(jī)CPU機(jī)端突變量正序方向閉鎖判斷模塊，根據(jù)突變量正序方向閉鎖判據(jù)邏輯式對(duì)突變量正序方向元件進(jìn)行判斷，得出邏輯結(jié)果“1”或“0”?！?”含義為閉鎖，即判據(jù)邏輯方程式滿足。“0”含義為不閉鎖，即判據(jù)邏輯方程式不滿足。
由微機(jī)CPU機(jī)端突變量負(fù)序方向判斷模塊，根據(jù)突變量負(fù)序方向判據(jù)邏輯式對(duì)突變量負(fù)序方向元件段進(jìn)行判斷，得出邏輯結(jié)果“1”或“0”。
由微機(jī)CPU單元件橫差匝間突變量主判斷模塊，根據(jù)主判據(jù)邏輯式對(duì)突變量單元件橫差電流進(jìn)行判斷，得出邏輯結(jié)果“1”或“0”。
以上四式中εΔU2、εΔI2、εΔU1、εΔI1、εΔp1、εΔp2、εΔI0分別為機(jī)端突變量負(fù)序電壓、負(fù)序電流、正序電壓、正序電流、正序方向、負(fù)序方向、突變量單元件橫差電流的內(nèi)部經(jīng)驗(yàn)門檻，分別取εΔU2＝1V、εΔI2＝0.2A、εΔU1＝8V、εΔI1＝0.6A、εΔp1＝5VA、εΔp2＝0.3VA、εΔI0＝0.3Ie，Ie為發(fā)電機(jī)折算到橫差TA副邊的二次額定電流，與具體的發(fā)電機(jī)相關(guān)，還與橫差TA的副邊變比相關(guān)。
(七)其它輔助判斷由微機(jī)CPU發(fā)電機(jī)并網(wǎng)判斷模塊，根據(jù)并網(wǎng)判據(jù)邏輯式進(jìn)行發(fā)電機(jī)并網(wǎng)邏輯判斷，得出邏輯結(jié)果“1”或“0”?！?”含義為已并網(wǎng)，即并網(wǎng)判據(jù)邏輯方程式滿足?！?”含義為未并網(wǎng)，即并網(wǎng)判據(jù)邏輯方程式不滿足。In為發(fā)電機(jī)機(jī)端TA二次額定電流，通常為1A或5A。
由微機(jī)CPU發(fā)電機(jī)機(jī)端TA斷線判斷模塊，按現(xiàn)有技術(shù)判斷方法進(jìn)行發(fā)電機(jī)機(jī)端TA斷線邏輯判斷，得出邏輯結(jié)果“1”或“0”?！?”含義為TA斷線，判據(jù)邏輯方程式滿足，“0”含義為TA未斷線，判據(jù)邏輯方程式不滿足。
由微機(jī)CPU發(fā)電機(jī)機(jī)端TV斷線判斷模塊，按現(xiàn)有技術(shù)判斷方法進(jìn)行發(fā)電機(jī)機(jī)端TV斷線邏輯判斷，得出邏輯結(jié)果“1”或“0”。“1”含義為TV斷線，判據(jù)邏輯方程式滿足，“0”含義為TV未斷線，判據(jù)邏輯方程式不滿足。
(八)突變量段與穩(wěn)態(tài)量段的協(xié)同判斷由突變量段的保護(hù)控制信號(hào)或穩(wěn)態(tài)量段的保護(hù)控制信號(hào)向保護(hù)裝置輸出跳閘信號(hào)。如圖2所示，設(shè)置與門M21，接收發(fā)電機(jī)單元件橫差匝間保護(hù)突變量啟動(dòng)判斷模塊的輸出信號(hào)、機(jī)端突變量正序方向閉鎖判斷模塊的閉鎖信號(hào)、機(jī)端突變量負(fù)序方向判斷模塊的輸出信號(hào)、單元件橫差匝間突變量主判斷模塊的輸出信號(hào)。與門M22，接收發(fā)電機(jī)單元件橫差匝間保護(hù)突變量啟動(dòng)判斷模塊的輸出信號(hào)、單元件橫差匝間突變量主判斷模塊抬高門檻為2倍后計(jì)算輸出的信號(hào)、發(fā)電機(jī)并網(wǎng)判斷模塊的閉鎖信號(hào)。與門M23，接收發(fā)電機(jī)并網(wǎng)判斷模塊的閉鎖信號(hào)、單元件橫差匝間穩(wěn)態(tài)量主判斷模塊抬高門檻為2倍后計(jì)算輸出的信號(hào)。與門M24，接收單元件橫差匝間穩(wěn)態(tài)量主判斷模塊的輸出信號(hào)、負(fù)序穩(wěn)態(tài)量方向判斷模塊的輸出信號(hào)。與門M21和與門M22輸出的邏輯信號(hào)“1”構(gòu)成突變量段控制保護(hù)裝置跳閘信號(hào)，與門M23和與門M24輸出的邏輯信號(hào)“1”，經(jīng)延時(shí)t 100至500ms后構(gòu)成穩(wěn)態(tài)量段控制保護(hù)裝置跳閘信號(hào)。
1、當(dāng)發(fā)電機(jī)并網(wǎng)判斷模塊的邏輯判斷結(jié)果為“1”已并網(wǎng)時(shí)，由單元件橫差匝間保護(hù)突變量啟動(dòng)判斷模塊的輸出信號(hào)、機(jī)端突變量正序方向閉鎖判斷模塊的閉鎖信號(hào)、機(jī)端突變量負(fù)序方向判斷模塊的輸出信號(hào)、單元件橫差匝間穩(wěn)態(tài)量主判斷模塊的輸出信號(hào)，經(jīng)與門M21輸出，構(gòu)成突變量段保護(hù)控制信號(hào)。由單元件橫差匝間穩(wěn)態(tài)量主判斷模塊的輸出信號(hào)、負(fù)序穩(wěn)態(tài)量方向判斷模塊的輸出信號(hào)，經(jīng)與門M24，再經(jīng)可整定的短延時(shí)t輸出，構(gòu)成穩(wěn)態(tài)量段保護(hù)控制信號(hào)，短延時(shí)t初始設(shè)定為200ms。
2、當(dāng)發(fā)電機(jī)并網(wǎng)判斷模塊的邏輯判斷結(jié)果為“0”未并網(wǎng)時(shí)，機(jī)端突變量正序方向閉鎖判斷模塊、機(jī)端突變量負(fù)序方向判斷模塊和負(fù)序穩(wěn)態(tài)量方向判斷模塊均失效。由單元件橫差匝間保護(hù)突變量啟動(dòng)判斷模塊的輸出信號(hào)、單元件橫差匝間突變量主判斷模塊抬高門檻為2倍后計(jì)算的輸出信號(hào)，經(jīng)與門M22輸出，構(gòu)成突變量段保護(hù)控制信號(hào)。由單元件橫差匝間穩(wěn)態(tài)量主判斷模塊抬高門檻為2倍后計(jì)算的輸出信號(hào)，經(jīng)與門M23，再經(jīng)可整定的短延時(shí)t輸出，構(gòu)成穩(wěn)態(tài)量段保護(hù)控制信號(hào)，短延時(shí)t初始設(shè)定為200ms。
當(dāng)發(fā)生發(fā)電機(jī)內(nèi)部輕微匝間故障、區(qū)外故障或發(fā)電機(jī)不平衡工況擾動(dòng)時(shí)，單元件橫差匝間保護(hù)突變量啟動(dòng)判斷模塊啟動(dòng)，同時(shí)啟動(dòng)40ms計(jì)數(shù)器，在40ms內(nèi)，若突變量段的判據(jù)組合滿足與門M21輸出為“1”的條件，且持續(xù)大于0至15ms，本實(shí)施例為15ms，則突變量段與門M21輸出為“1”，若40ms計(jì)數(shù)完，突變量段與門M21輸出為“0”，則單元件橫差匝間突變量主判斷模塊退出，固定輸出“0”，并開始檢測(cè)微機(jī)裝置是否整組復(fù)歸，整組復(fù)歸后，經(jīng)2～5s的延時(shí)重新投入單元件橫差匝間突變量主判斷模塊。
當(dāng)發(fā)生發(fā)電機(jī)區(qū)外嚴(yán)重三相對(duì)稱故障(即三相短路或三相接地短路)時(shí)，單元件橫差匝間保護(hù)突變量啟動(dòng)判斷模塊啟動(dòng)，同時(shí)啟動(dòng)40ms計(jì)數(shù)，此時(shí)，單元件橫差匝間突變量主判斷模塊判斷結(jié)果很可能為“1”，嚴(yán)重(電流突變6～8In以上、電壓突變1Un左右)的電壓電流暫態(tài)突變過(guò)程導(dǎo)致機(jī)端突變量負(fù)序方向判斷模塊也可能誤判為“1”，此時(shí)非常明顯(正序突變量方向計(jì)算結(jié)果500VA以上)的區(qū)外正序突變量方向特征令機(jī)端突變量正序方向閉鎖判斷模塊判斷結(jié)果為“1”，與門M21輸出為“0”，突變量段保護(hù)不會(huì)誤動(dòng)，40ms計(jì)數(shù)后，單元件橫差匝間突變量主判斷模塊退出，在微機(jī)裝置整組復(fù)歸前，不再投入。
(九)機(jī)端普通TA、TV斷線后邏輯判斷發(fā)電機(jī)機(jī)端普通TV或TA斷線時(shí)會(huì)造成負(fù)序穩(wěn)態(tài)量方向判斷模塊、機(jī)端突變量正序方向閉鎖判斷模塊和機(jī)端突變量負(fù)序方向判斷模塊誤判或失效，此時(shí)，發(fā)電機(jī)機(jī)端TV斷線判斷模塊或發(fā)電機(jī)機(jī)端TA斷線判斷模塊判斷結(jié)果為“1”，根據(jù)其判斷結(jié)果，負(fù)序穩(wěn)態(tài)量方向判斷模塊和機(jī)端突變量負(fù)序方向判斷模塊退出，固定輸出“1”，機(jī)端突變量正序方向閉鎖判斷模塊退出，固定輸出“0”(不閉鎖)，同時(shí)，單元件橫差匝間突變量主判斷模塊和單元件橫差匝間穩(wěn)態(tài)量主判斷模塊抬高門檻為2倍后計(jì)算輸出邏輯結(jié)果“1”或“0”。
三、穩(wěn)態(tài)量及突變量協(xié)同判斷的發(fā)電機(jī)負(fù)序方向匝間保護(hù)方法 1、總體構(gòu)思 本方法應(yīng)用于發(fā)電機(jī)中性點(diǎn)只有三個(gè)引出端子，無(wú)法裝設(shè)專用單元件橫差TA，且沒有裝設(shè)專用縱向TV的發(fā)電機(jī)。
微機(jī)的數(shù)據(jù)采集單元和其內(nèi)置的軟件計(jì)算模塊獲取發(fā)電機(jī)中性點(diǎn)側(cè)三相電流向量
發(fā)電機(jī)機(jī)端三相電壓向量
計(jì)算出負(fù)序功率方向構(gòu)成主判據(jù)，獲取發(fā)電機(jī)機(jī)端三相電流向量
構(gòu)成輔助判據(jù)，包括穩(wěn)態(tài)量段和突變量段，突變量段用作捕捉匝間故障的第一次電氣暫態(tài)特征，啟動(dòng)后至大于20至60ms，本實(shí)施例為40ms后退出，穩(wěn)態(tài)量段用作匝間故障的長(zhǎng)期保護(hù)，兩者一起構(gòu)成本發(fā)明方法的發(fā)電機(jī)匝間保護(hù)。
穩(wěn)態(tài)量段由微機(jī)CPU的差分計(jì)算模塊、全周傅氏計(jì)算模塊計(jì)算出發(fā)電機(jī)中性點(diǎn)電流、機(jī)端電流和電壓的穩(wěn)態(tài)量基波向量，由穩(wěn)態(tài)量中性點(diǎn)電流和機(jī)端電壓計(jì)算出穩(wěn)態(tài)量負(fù)序方向構(gòu)成主判據(jù)，并經(jīng)可整定的短延時(shí)100至500ms出口，最佳為200ms。
突變量段由突變量向量計(jì)算模塊以微機(jī)的隨機(jī)存取存儲(chǔ)器RAM保存的40ms前中性點(diǎn)電流、機(jī)端電流電壓向量為基準(zhǔn)計(jì)算出中性點(diǎn)電流、機(jī)端電流電壓的突變量基波向量，由突變量中性點(diǎn)電流向量和機(jī)端電壓向量計(jì)算出突變量負(fù)序功率方向值構(gòu)成主判據(jù)，由突變量機(jī)端電流電壓計(jì)算出突變量正序功率方向值構(gòu)成閉鎖判據(jù)，并經(jīng)內(nèi)部短延時(shí)大于0至15ms快速出口，最佳為15ms。突變量段每次啟動(dòng)只投入一次，每次投入40ms，超過(guò)40ms后退出，下次投入需待裝置整組復(fù)歸且經(jīng)過(guò)內(nèi)部延時(shí)2～5s。
采用頻率跟蹤方法，在頻率偏移時(shí)，保證穩(wěn)態(tài)量和突變量基波向量的計(jì)算準(zhǔn)確性。
同時(shí)配合TA或TV斷線閉鎖邏輯判斷與斷線后保護(hù)邏輯判斷，構(gòu)成完整的發(fā)電機(jī)匝間保護(hù)。
2、具體步驟 如圖3所示，穩(wěn)態(tài)量及突變量協(xié)同處理的發(fā)電機(jī)負(fù)序方向匝間保護(hù)方法，包括以下步驟 (一)獲取模擬量信息用數(shù)據(jù)采集單元，即微機(jī)裝置內(nèi)部的電流和電壓小變換器，獲得發(fā)電機(jī)中性點(diǎn)側(cè)三相電流Ina、Inb、Inc、機(jī)端三相電流/電壓Ia、Ib、Ic、Ua、Ub、Uc模擬輸入量，經(jīng)模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換，將模擬輸入量轉(zhuǎn)換為數(shù)字量，作為瞬時(shí)采樣值，由微機(jī)CPU數(shù)據(jù)處理單元(向量計(jì)算模塊)將數(shù)據(jù)采集單元輸出的數(shù)字量進(jìn)行傅氏算法計(jì)算，分別計(jì)算出發(fā)電機(jī)中性點(diǎn)側(cè)三相電流
機(jī)端三相電流/電壓
的向量值，計(jì)算公式分別如下 式中N為采樣系統(tǒng)的每周波的采樣點(diǎn)數(shù)20至96，本實(shí)施例實(shí)現(xiàn)過(guò)程中N＝24，Ina(k)、Inb(k)、Inc(k)、Ua(k)、Ub(k)、Uc(k)、Ia(k)、Ib(k)、Ic(k)分別為相應(yīng)電壓電流通道的瞬時(shí)采樣值。
(二)頻率跟蹤數(shù)據(jù)采集單元和向量計(jì)算模塊在發(fā)電機(jī)頻率偏移時(shí)會(huì)發(fā)生計(jì)算誤差，故采用頻率跟蹤方法來(lái)修正發(fā)電機(jī)中性點(diǎn)側(cè)三相電流
機(jī)端三相電流/電壓
的向量值。頻率測(cè)量具體過(guò)程選取發(fā)電機(jī)機(jī)端相電壓Ua或線電壓Uab為測(cè)頻電壓，電位比較器輸出計(jì)數(shù)觸發(fā)脈沖給復(fù)雜可編程邏輯器件CPLD，當(dāng)測(cè)頻電壓Ua或Uab由負(fù)變正時(shí)(簡(jiǎn)稱正過(guò)零點(diǎn))，電位比較器發(fā)出計(jì)數(shù)觸發(fā)脈沖，CPLD開始從0計(jì)數(shù)，到下一次正過(guò)零點(diǎn)時(shí)，CPLD將其間的計(jì)數(shù)鎖存，并重新開始從0計(jì)數(shù)。微機(jī)CPU從CPLD計(jì)數(shù)鎖存中讀取測(cè)頻電壓Ua或Uab的兩個(gè)正過(guò)零點(diǎn)的計(jì)數(shù)值，換算為時(shí)間T，單位為ms，得到測(cè)頻結(jié)果f＝1/T，單位Hz。微機(jī)CPU根據(jù)測(cè)頻結(jié)果，調(diào)整定時(shí)器中斷的時(shí)間間隔，保持每周波N點(diǎn)(本實(shí)施例N＝24)采樣，這就完成了頻率跟蹤，以保證N點(diǎn)(本實(shí)施例N＝24)傅氏算法在頻率偏移工頻時(shí)的準(zhǔn)確性。
(三)計(jì)算保護(hù)所需穩(wěn)態(tài)量微機(jī)CPU數(shù)據(jù)處理單元采用負(fù)序?yàn)V序算法計(jì)算發(fā)電機(jī)中性點(diǎn)穩(wěn)態(tài)量負(fù)序電流向量
發(fā)電機(jī)機(jī)端穩(wěn)態(tài)量負(fù)序電壓向量
機(jī)端穩(wěn)態(tài)量負(fù)序電流向量
采用正序?yàn)V序算法計(jì)算發(fā)電機(jī)機(jī)端穩(wěn)態(tài)量正序電壓向量
機(jī)端穩(wěn)態(tài)量正序電流向量
然后基于中性點(diǎn)側(cè)電流計(jì)算發(fā)電機(jī)穩(wěn)態(tài)量負(fù)序功率方向值Pn2，計(jì)算公式分別如下
式中
是
的共軛向量，Re代表取實(shí)部，
為發(fā)電機(jī)指向發(fā)電機(jī)機(jī)端以外電力系統(tǒng)的負(fù)序方向元件最大靈敏角，依據(jù)該系統(tǒng)的負(fù)序阻抗角選取，取70°～80°之間。
(四)計(jì)算保護(hù)所需突變量微機(jī)CPU數(shù)據(jù)處理單元以微機(jī)RAM區(qū)保存的40ms前的發(fā)電機(jī)中性點(diǎn)穩(wěn)態(tài)量負(fù)序電流向量
機(jī)端穩(wěn)態(tài)量負(fù)序電壓向量
機(jī)端穩(wěn)態(tài)量正序電壓電流向量
的記憶量為基準(zhǔn)，計(jì)算出發(fā)電機(jī)中性點(diǎn)負(fù)序電流突變量向量
機(jī)端負(fù)序電壓突變量向量
機(jī)端正序電壓電流突變量
和
再計(jì)算發(fā)電機(jī)機(jī)端正序突變量功率方向值ΔP1、基于中性點(diǎn)電流計(jì)算負(fù)序突變量功率方向值ΔPn2，計(jì)算公式分別如下
式中
是
的共軛向量，
是
的共軛向量，Re代表取實(shí)部，
為突變量正序方向元件的最大靈敏角，由發(fā)電機(jī)以外的電力系統(tǒng)指向發(fā)電機(jī)，依據(jù)發(fā)電機(jī)正序阻抗角選取，取260°～270°之間，
為突變量負(fù)序方向元件的最大靈敏角，由發(fā)電機(jī)指向發(fā)電機(jī)以外的電力系統(tǒng)，依據(jù)該系統(tǒng)負(fù)序阻抗角選取，取70°～80°之間。
(五)判斷穩(wěn)態(tài)量段由微機(jī)CPU中性點(diǎn)穩(wěn)態(tài)量負(fù)序方向主判斷模塊，根據(jù)判據(jù)邏輯式對(duì)中性點(diǎn)穩(wěn)態(tài)量負(fù)序方向進(jìn)行邏輯判斷，得出邏輯結(jié)果“1”或“0”。
“1”含義為判據(jù)邏輯方程式滿足，“0”含義為判據(jù)邏輯方程式不滿足。
上二式中U2set、I2set分別為穩(wěn)態(tài)量負(fù)序電壓、負(fù)序電流整定定值，整定范圍分別為0.5至10v、0.02至2In，通過(guò)微機(jī)人機(jī)操作界面整定，εp為穩(wěn)態(tài)量負(fù)序功率方向內(nèi)部門檻，理論上功率方向門檻取0VA，實(shí)際則留出一些裕度，取2VA。
(六)判斷突變量段由微機(jī)CPU負(fù)序方向匝間保護(hù)突變量啟動(dòng)判斷模塊，根據(jù)突變量段啟動(dòng)判據(jù)邏輯式對(duì)突變量段進(jìn)行啟動(dòng)邏輯判斷，得出邏輯結(jié)果“1”或“0”。“1”含義為啟動(dòng)，即判據(jù)邏輯方程式滿足?！?”含義為不啟動(dòng)，即判據(jù)邏輯方程式不滿足。
由微機(jī)CPU機(jī)端突變量正序方向閉鎖判斷模塊，根據(jù)突變量正序方向閉鎖判據(jù)邏輯式對(duì)突變量正序方向元件進(jìn)行判斷，得出邏輯結(jié)果“1”或“0”?！?”含義為閉鎖，即判據(jù)邏輯方程式滿足。“0”含義為不閉鎖，即判據(jù)邏輯方程式不滿足。
由微機(jī)CPU中性點(diǎn)突變量負(fù)序方向主判斷模塊，根據(jù)中性點(diǎn)突變量負(fù)序方向判據(jù)邏輯式對(duì)中性點(diǎn)突變量負(fù)序方向主判據(jù)進(jìn)行判斷，得出邏輯結(jié)果“1”或“0”。
以上四式中εΔU2、εΔI2、εΔU1、εΔI1、εΔp1、εΔp2分別為突變量機(jī)端負(fù)序電壓、中性點(diǎn)負(fù)序電流、機(jī)端正序電壓、機(jī)端正序電流、機(jī)端正序方向、中性點(diǎn)負(fù)序方向的內(nèi)部經(jīng)驗(yàn)門檻，分別取εΔU2＝1V、εΔI2＝0.2A、εΔU1＝8V、εΔI1＝0.6A、εΔp1＝5VA、εΔp2＝0.3VA。
(七)其它輔助判斷 由微機(jī)CPU發(fā)電機(jī)機(jī)端TA斷線判斷模塊，按現(xiàn)有技術(shù)判斷方法進(jìn)行發(fā)電機(jī)機(jī)端TA斷線邏輯判斷，得出邏輯結(jié)果“1”或“0”?！?”含義為TA斷線，判據(jù)邏輯方程式滿足，“0”含義為TA未斷線，判據(jù)邏輯方程式不滿足。
由微機(jī)CPU發(fā)電機(jī)中性點(diǎn)TA斷線判斷模塊，按現(xiàn)有技術(shù)判斷方法進(jìn)行發(fā)電機(jī)中性點(diǎn)TA斷線邏輯判斷，得出邏輯結(jié)果“1”或“0”?！?”含義為TA斷線，判據(jù)邏輯方程式滿足，“0”含義為TA未斷線，判據(jù)邏輯方程式不滿足。
由微機(jī)CPU發(fā)電機(jī)機(jī)端TV斷線判斷模塊，按現(xiàn)有技術(shù)判斷方法進(jìn)行發(fā)電機(jī)機(jī)端TV斷線邏輯判斷，得出邏輯結(jié)果“1”或“0”?！?”含義為TV斷線，判據(jù)邏輯方程式滿足，“0”含義為TV未斷線，判據(jù)邏輯方程式不滿足。
(八)突變量段與穩(wěn)態(tài)量段的協(xié)同判斷由突變量段的保護(hù)控制信號(hào)或穩(wěn)態(tài)量段的保護(hù)控制信號(hào)向保護(hù)裝置輸出跳閘信號(hào)。如圖3所示，設(shè)置與門M31，接收負(fù)序方向匝間保護(hù)突變量啟動(dòng)判斷模塊的輸出信號(hào)、機(jī)端突變量正序方向閉鎖判斷模塊的閉鎖信號(hào)、中性點(diǎn)突變量負(fù)序方向主判斷模塊的輸出信號(hào)。與門M32，接收中性點(diǎn)穩(wěn)態(tài)量負(fù)序方向主判斷模塊的輸出信號(hào)。與門M31輸出的邏輯信號(hào)“1”構(gòu)成突變量段控制保護(hù)裝置跳閘信號(hào)，與門M32輸出的邏輯信號(hào)“1”，經(jīng)延時(shí)t 100至500ms后構(gòu)成穩(wěn)態(tài)量段控制保護(hù)裝置跳閘信號(hào)。
1、由負(fù)序方向匝間保護(hù)突變量啟動(dòng)判斷模塊的輸出信號(hào)、機(jī)端突變量正序方向閉鎖判斷模塊的閉鎖信號(hào)、中性點(diǎn)突變量負(fù)序方向主判斷模塊的輸出信號(hào)，經(jīng)與門M31輸出，構(gòu)成突變量段保護(hù)控制信號(hào)。由中性點(diǎn)穩(wěn)態(tài)量負(fù)序方向主判斷模塊的輸出信號(hào)，經(jīng)可整定的短延時(shí)t輸出，構(gòu)成穩(wěn)態(tài)量段保護(hù)控制信號(hào)，短延時(shí)t初始設(shè)定為200ms。
2、當(dāng)發(fā)生發(fā)電機(jī)內(nèi)部輕微匝間故障、區(qū)外故障或發(fā)電機(jī)不平衡工況擾動(dòng)時(shí)，負(fù)序方向匝間保護(hù)突變量啟動(dòng)判斷模塊啟動(dòng)，同時(shí)啟動(dòng)40ms計(jì)數(shù)器，在40ms內(nèi)，若突變量段的判據(jù)組合滿足與門M31輸出為“1”的條件，且持續(xù)大于0至15ms，本實(shí)施例為15ms，則突變量段與門M31輸出為“1”，若40ms計(jì)數(shù)完，突變量段與門M31輸出為“0”，則中性點(diǎn)突變量負(fù)序方向主判斷模塊退出，固定輸出“0”，并開始檢測(cè)微機(jī)裝置是否整組復(fù)歸，整組復(fù)歸后，經(jīng)2～5s的延時(shí)重新投入中性點(diǎn)突變量負(fù)序方向主判斷模塊。
當(dāng)發(fā)生發(fā)電機(jī)區(qū)外嚴(yán)重三相對(duì)稱故障(即三相短路或三相接地短路)時(shí)，負(fù)序方向匝間保護(hù)突變量啟動(dòng)判斷模塊啟動(dòng)，同時(shí)啟動(dòng)40ms計(jì)數(shù)，嚴(yán)重(電流突變6～8In以上、電壓突變1Un左右)的電壓電流暫態(tài)突變過(guò)程導(dǎo)致中性點(diǎn)突變量負(fù)序方向主判斷模塊也可能誤判為“1”，此時(shí)非常明顯(正序突變量方向計(jì)算結(jié)果500VA以上)的區(qū)外正序突變量方向特征令機(jī)端突變量正序方向閉鎖判斷模塊判斷結(jié)果為“1”，與門M31輸出為“0”，突變量段保護(hù)不會(huì)誤動(dòng)，40ms計(jì)數(shù)后，中性點(diǎn)突變量負(fù)序方向主判斷模塊退出，在微機(jī)裝置整組復(fù)歸前，不再投入。
當(dāng)發(fā)電機(jī)未并網(wǎng)時(shí)，機(jī)端和中性點(diǎn)電流恒為0，中性點(diǎn)突變量負(fù)序方向主判斷模塊和中性點(diǎn)穩(wěn)態(tài)量負(fù)序方向主判斷模塊均不可能動(dòng)作，固定輸出“0”。
(九)機(jī)端普通TA、TV斷線后邏輯判斷發(fā)生發(fā)電機(jī)機(jī)端普通TV或中性點(diǎn)TA斷線時(shí)會(huì)造成中性點(diǎn)負(fù)序穩(wěn)態(tài)量方向主判斷模塊、中性點(diǎn)突變量負(fù)序方向主判斷模塊誤判或失效，此時(shí)，發(fā)電機(jī)機(jī)端TV斷線判斷模塊或發(fā)電機(jī)中性點(diǎn)TA斷線判斷模塊判斷結(jié)果為“1”，根據(jù)其判斷結(jié)果，閉鎖中性點(diǎn)負(fù)序穩(wěn)態(tài)量方向主判斷模塊和中性點(diǎn)突變量負(fù)序方向主判斷模塊，固定輸出“0”。
發(fā)生發(fā)電機(jī)機(jī)端TA時(shí)會(huì)造成機(jī)端突變量正序方向閉鎖判斷模塊誤判或失效，此時(shí)，發(fā)電機(jī)機(jī)端TA斷線判斷模塊判斷結(jié)果為“1”，根據(jù)其判斷結(jié)果，閉鎖中性點(diǎn)突變量負(fù)序方向主判斷模塊，固定輸出“0”。
本發(fā)明的發(fā)電機(jī)匝間保護(hù)方法，在整個(gè)區(qū)內(nèi)外故障或擾動(dòng)過(guò)程中，穩(wěn)態(tài)量段保護(hù)判斷模塊一直保持投入，與突變量段構(gòu)成“或門”保護(hù)控制信號(hào)，在突變量段啟動(dòng)40ms自動(dòng)退出后，實(shí)際上單由穩(wěn)態(tài)量段完成對(duì)發(fā)電機(jī)匝間故障的保護(hù)。
突變量和穩(wěn)態(tài)量的協(xié)同判斷過(guò)程，充分利用了突變量判據(jù)的靈敏性和速動(dòng)性去捕捉每次啟動(dòng)過(guò)程的前40ms中可能發(fā)生的區(qū)內(nèi)匝間故障，并徹底避開啟動(dòng)40ms后由于復(fù)雜暫態(tài)過(guò)程可能導(dǎo)致的突變量判據(jù)誤判，同時(shí)利用了穩(wěn)態(tài)量判據(jù)的可靠性對(duì)發(fā)電機(jī)匝間故障進(jìn)行不間斷的保護(hù)。
權(quán)利要求
1.一種發(fā)電機(jī)匝間保護(hù)方法，其特征在于所述發(fā)電機(jī)匝間保護(hù)方法采用發(fā)電機(jī)穩(wěn)態(tài)量段和突變量段判據(jù)判斷；所述穩(wěn)態(tài)量段用作發(fā)電機(jī)匝間故障的長(zhǎng)期保護(hù)，所述突變量段捕捉啟動(dòng)后至大于20至60ms發(fā)電機(jī)匝間故障的第一次電氣暫態(tài)特征后退出。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電機(jī)匝間保護(hù)方法，其特征在于所述突變量段由第1與門(M1)和第2與門(M2)輸出1構(gòu)成突變量段控制保護(hù)裝置跳閘信號(hào)，第1與門(M1)接收縱向零序電壓匝間保護(hù)突變量啟動(dòng)判斷模塊的輸出信號(hào)、機(jī)端突變量正序方向閉鎖判斷模塊的閉鎖信號(hào)、機(jī)端突變量負(fù)序方向判斷模塊的輸出信號(hào)和縱向零序電壓匝間突變量主判斷模塊的輸出信號(hào)，第2與門(M2)接收縱向零序電壓匝間保護(hù)突變量啟動(dòng)判斷模塊的輸出信號(hào)、縱向零序電壓匝間突變量主判斷模塊抬高門檻為2倍后計(jì)算輸出的信號(hào)、發(fā)電機(jī)并網(wǎng)判斷模塊的閉鎖信號(hào)和發(fā)電機(jī)縱向零序TV一次斷線判斷模塊的閉鎖信號(hào)；所述穩(wěn)態(tài)量段由第3與門(M3)和第4與門(M4)輸出1，經(jīng)延時(shí)100至500ms后構(gòu)成穩(wěn)態(tài)量段控制保護(hù)裝置跳閘信號(hào)，第3與門(M3)接收發(fā)電機(jī)并網(wǎng)判斷模塊的閉鎖信號(hào)、發(fā)電機(jī)縱向零序TV一次斷線判斷模塊的閉鎖信號(hào)和縱向零序電壓匝間穩(wěn)態(tài)量主判斷模塊抬高門檻為2倍后計(jì)算輸出的信號(hào)，第4與門(M4)接收縱向零序電壓匝間穩(wěn)態(tài)量主判斷模塊的輸出信號(hào)和負(fù)序穩(wěn)態(tài)量方向判斷模塊的輸出信號(hào)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的電機(jī)匝間保護(hù)方法，其特征在于所述縱向零序電壓匝間保護(hù)突變量啟動(dòng)判斷模塊的判據(jù)為滿足機(jī)端突變量正序方向閉鎖判斷模塊的判據(jù)為滿足機(jī)端突變量負(fù)序方向判斷模塊的判據(jù)為滿足縱向零序電壓匝間突變量主判斷模塊的判據(jù)為滿足發(fā)電機(jī)并網(wǎng)判斷模塊的判據(jù)為滿足發(fā)電機(jī)縱向零序TV一次斷線判斷按現(xiàn)有技術(shù)判斷方法，縱向零序電壓匝間穩(wěn)態(tài)量主判斷模塊的的判據(jù)為滿足負(fù)序穩(wěn)態(tài)量方向判斷模塊的判據(jù)為滿足
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電機(jī)匝間保護(hù)方法，其特征在于所述突變量段由第21與門(M21)和第22與門(M22)輸出1構(gòu)成突變量段控制保護(hù)裝置跳閘信號(hào)，第21與門(M21)接收發(fā)電機(jī)單元件橫差匝間保護(hù)突變量啟動(dòng)判斷模塊的輸出信號(hào)、機(jī)端突變量正序方向閉鎖判斷模塊的閉鎖信號(hào)、機(jī)端突變量負(fù)序方向判斷模塊的輸出信號(hào)和單元件橫差匝間突變量主判斷模塊的輸出信號(hào)，第22與門(M22)接收發(fā)電機(jī)單元件橫差匝間保護(hù)突變量啟動(dòng)判斷模塊的輸出信號(hào)、單元件橫差匝間突變量主判斷模塊抬高門檻為2倍后計(jì)算輸出的信號(hào)和發(fā)電機(jī)并網(wǎng)判斷模塊的閉鎖信號(hào)；所述穩(wěn)態(tài)量段由第23與門(M23)和第24與門(M24)輸出1，經(jīng)延時(shí)100至500ms后構(gòu)成穩(wěn)態(tài)量段控制保護(hù)裝置跳閘信號(hào)，第23與門(M23)接收發(fā)電機(jī)并網(wǎng)判斷模塊的閉鎖信號(hào)和單元件橫差匝間穩(wěn)態(tài)量主判斷模塊抬高門檻為2倍后計(jì)算輸出的信號(hào)，第24與門(M24)接收單元件橫差匝間穩(wěn)態(tài)量主判斷模塊的輸出信號(hào)和負(fù)序穩(wěn)態(tài)量方向判斷模塊的輸出信號(hào)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電機(jī)匝間保護(hù)方法，其特征在于所述發(fā)電機(jī)單元件橫差匝間保護(hù)突變量啟動(dòng)判斷模塊的判據(jù)為滿足機(jī)端突變量正序方向閉鎖判斷模塊的的判據(jù)為滿足機(jī)端突變量負(fù)序方向判斷模塊的的判據(jù)為滿足單元件橫差匝間突變量主判斷模塊的的判據(jù)為滿足發(fā)電機(jī)并網(wǎng)判斷模塊的判據(jù)為滿足單元件橫差匝間穩(wěn)態(tài)量主判斷模塊的判據(jù)為滿足負(fù)序穩(wěn)態(tài)量方向判斷模塊的判據(jù)為滿足
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電機(jī)匝間保護(hù)方法，其特征在于所述突變量段由第31與門(M31)輸出1構(gòu)成突變量段控制保護(hù)裝置跳閘信號(hào)，第31與門(M31)接收負(fù)序方向匝間保護(hù)突變量啟動(dòng)判斷模塊的輸出信號(hào)、機(jī)端突變量正序方向閉鎖判斷模塊的閉鎖信號(hào)和中性點(diǎn)突變量負(fù)序方向主判斷模塊的輸出信號(hào)；所述穩(wěn)態(tài)量段由第32與門(M32)輸出1，經(jīng)延時(shí)100至500ms后構(gòu)成穩(wěn)態(tài)量段控制保護(hù)裝置跳閘信號(hào)，第32與門(M32)接收中性點(diǎn)穩(wěn)態(tài)量負(fù)序方向主判斷模塊的輸出信號(hào)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的電機(jī)匝間保護(hù)方法，其特征在于所述負(fù)序方向匝間保護(hù)突變量啟動(dòng)判斷模塊的判據(jù)為滿足機(jī)端突變量正序方向閉鎖判斷模塊的判據(jù)為滿足中性點(diǎn)突變量負(fù)序方向主判斷模塊的判據(jù)為滿足中性點(diǎn)穩(wěn)態(tài)量負(fù)序方向主判斷模塊的判據(jù)為滿足
8.根據(jù)權(quán)利要求2至7中任一所述的電機(jī)匝間保護(hù)方法，其特征在于所述突變量段退出后下次投入需待整組復(fù)歸后再經(jīng)過(guò)延時(shí)2～5s。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的電機(jī)匝間保護(hù)方法，其特征在于所述正、負(fù)序方向判據(jù)經(jīng)延時(shí)大于0至15ms輸出至與門。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的電機(jī)匝間保護(hù)方法，其特征在于所述突變量段捕捉啟動(dòng)后至大于40ms發(fā)電機(jī)匝間故障的第一次電氣暫態(tài)后退出，所述正、負(fù)序方向判據(jù)經(jīng)延時(shí)15ms輸出至與門，所述穩(wěn)態(tài)量段經(jīng)延時(shí)200ms后構(gòu)成穩(wěn)態(tài)量段控制保護(hù)裝置跳閘信號(hào)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種發(fā)電機(jī)匝間保護(hù)方法，要解決的技術(shù)問(wèn)題是在提高靈敏性的同時(shí)確保發(fā)電機(jī)匝間保護(hù)的安全可靠運(yùn)行。本發(fā)明的發(fā)電機(jī)匝間保護(hù)方法采用發(fā)電機(jī)穩(wěn)態(tài)量段和突變量段判據(jù)判斷；所述穩(wěn)態(tài)量段用作發(fā)電機(jī)匝間故障的長(zhǎng)期保護(hù)，所述突變量段捕捉啟動(dòng)后至大于20至60ms發(fā)電機(jī)匝間故障的第一次電氣暫態(tài)特征后退出。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，由短時(shí)投入、只投一次的突變量判據(jù)，靈敏快速的切除大多數(shù)區(qū)內(nèi)匝間故障，由穩(wěn)態(tài)量判據(jù)經(jīng)短延時(shí)可靠的切除其它區(qū)內(nèi)匝間故障，同時(shí)引入突變量負(fù)序正向啟動(dòng)元件、突變量正序反向閉鎖元件確保突變量判據(jù)的可靠性，在提高靈敏性的同時(shí)確保發(fā)電機(jī)匝間保護(hù)的安全可靠運(yùn)行。
文檔編號(hào)H02H7/06GK101741062SQ20091011365
公開日2010年6月16日 申請(qǐng)日期2009年12月30日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月30日
發(fā)明者陳銳, 占捷文 申請(qǐng)人:深圳南瑞科技有限公司