适用于单点和两点接地系统的发电机注入式定子接地保护方法

摘要

适用于单点和两点接地系统的发电机注入式定子接地保护方法，保护装置检测发电机机端电流互感器CT二次侧电流，计算得到三相电流信号的有效值：I_a、I_b、I_c；保护装置检测发电机出口断路器GCB跳位位置接点信号TWJ_GCB；当信号TWJ_GCB=0时，表示GCB处于合位；当信号TWJ_GCB=1时，表示GCB处于跳位；保护装置检测主变低压侧接地变压器的隔离刀闸分位位置接点信号TWJ_SW；当信号TWJ_SW=0时，表示隔离刀闸处于合位；当信号TWJ_SW=1时，表示隔离刀闸处于分位；进行工况判别：通过状态判别和两种计算方法，保护装置可灵活实现适应于发电机-变压器组单点和两点接地系统的注入式定子接地保护。

主权项

适用于单点和两点接地系统的发电机注入式定子接地保护方法，其特征是步骤如下：(1)保护装置检测发电机机端电流互感器CT二次侧电流，计算得到三相电流信号的有效值：I_a、I_b、I_c；(2)保护装置检测发电机出口断路器GCB跳位位置接点信号TWJ_GCB；当信号TWJ_GCB＝0时，表示GCB处于合位；当信号TWJ_GCB＝1时，表示GCB处于跳位；(3)保护装置检测主变低压侧接地变压器的隔离刀闸分位位置接点信号TWJ_SW；当信号TWJ_SW＝0时，表示隔离刀闸处于合位；当信号TWJ_SW＝1时，表示隔离刀闸处于分位；(4)按下面的公式进行工况判别：max{I_a，I_b，I_c}＞I_set   (1)TWJ_GCB＝0   (2)TWJ_SW＝0   (3)保护装置检测发电机出口断路器跳位位置接点TWJ_GCB，检测发电机机端三相电流I_a、I_b、I_c，检测主变压器低压侧接地变压器隔离刀闸分位位置接点TWJ_SW，利用这三组信息量判别发电机‑变压器组的运行状态是单点接地系统状态还是两点接地系统状态；其中，I_a、I_b、I_c是发电机机端CT二次电流值的有效值，I_set是内部定值，一般I_set在3％～10％I_rated范围内取值，I_rated是发电机额定电流值对应的CT二次电流值；上述条件(1)和(2)的逻辑结果经过逻辑“或门”后，再经“延时”操作，延时定值t_set为保护装置内部定值，取值范围是20ms～100ms，逻辑输出结果再与上述条件(3)经逻辑“与门”，如果输出结果为1，表示当前是两点接地系统状态，如果输出结果为0，表示当前是单点接地系统状态；其逻辑含义是：如果发电机机端电流足够大，或者GCB的位置接点信号处于合位，则表明发电机与主变压器连接在一起，此时如果主变压器低压侧接地变压器隔离刀闸的位置接点信号也处于合位，则表示当前是两点接地系统状态；如果主变器低压侧接地变压器隔离刀闸的位置接点信号处于分位，则表示当前是单点接地系统状态；如果发电机机端电流足够小，而且GCB的位置接点信号处于分位，则表明发电机没有和主变压器连接在一起，此时是单点接地系统状态；上述逻辑判别中的定值I_set和t_set都是内部定值，无需整定；(5)保护装置检测发电机中性点接地变压器低压侧的电压与电流信号，经过数字滤波，得到低频注入电压信号和低频注入电流信号(6)如果步骤(4)判别认为当前是单点接地系统状态，则采用下式计算接地故障的过渡电阻：$R_E=\frac{1}{\mathrm{Re}\left(\frac{{\stackrel{·}{I}}_{\mathrm{LF}}}{{\stackrel{·}{U}}_{\mathrm{LF}}}\right)}---\left(4\right)$式中Re(*)，表示取复数相量的实部；如果步骤(4)判别认为当前是两点接地系统状态，则采用下式进行并联电阻补偿，计算出接地故障的过渡电阻：$\left\{\begin{array}{c}{R^{\prime }}_E=\frac{1}{\mathrm{Re}\left(\frac{{\stackrel{·}{I}}_{\mathrm{LF}}}{{\stackrel{·}{U}}_{\mathrm{LF}}}\right)}\\ R_E=\frac{1}{\frac{1}{{R^{\prime }}_E}-\frac{1}{R_p}}\end{array}\right.---\left(5\right)$式中R_p是保护装置中的并联电阻补偿定值，该保护定值通过现场实测可以得到；R_p表示无接地故障时，注入式定子接地保护可以观测到的主变低压侧接地位置的接地过渡电阻R_n2；在两点接地系统状态下，用公式(5)测量到的R′_E是接地过渡电阻R_E与接地变等值接地电阻R_n2相并联的结果，因此，经过并联电阻补偿后，能够计算出R_E；步骤(6)中R_p实测方法是主变压器高压侧断路器分断，发电机静止，GCB闭合，发电机与主变压器相连，主变压器低压侧接地变压器隔离刀闸闭合，在此状态下由保护装置实测注入的低频电压、电流，用式(4)计算出接地过渡电阻阻值，该电阻值认为是R_p。(7)接地过渡电阻R_E与保护装置中的电阻定值相比较，如果R_E小于电阻定值，则经过设定的短延时判定出现了定子接地故障，保护装置报警或跳闸；这是注入式定子接地保护的电阻判据。