数字式励磁回路接地保护方案的研究
点击数：7508 次 录入时间：03-04 11:45:41 整理：http://www.55dianzi.com 电工技术
时判定为两点接地。Δα
dz是接地位置偏差的整定值。以上就是故障位置偏差两点接地判据的基本原理。
一点接地后，若开关切换过程中过渡电阻发生变化，则由于电路拓扑的改变会影响到α的检测，使之与实际接地点发生偏差。Δα
dz必须要躲过此值，以防止两点接地的误判。
过渡电阻R
f由绕组接轴电阻和轴电刷接触电阻两部分造成。轴电刷接触电阻由于受滑环表面油污、积灰、电刷压力降低等因素影响而增加,尤其当轴电刷架有共振现象时会引起电刷上下抖动，造成接触电阻在大范围内变化。根据文献［3］，其变化范围可以达到0~2 kΩ。从而导致了R
f的变化。以下估算一定量R
f的变化可能造成的α计算偏差的最大值。
切换到状态1时，由方程组（1）可得：
设一点接地故障后，过渡电阻为Rf0、故障位置为α0。在此后的求解接地回路方程、比较位置偏差的过程中任取一个环节来讨论。设第n(n>0)个环节计算得到的过渡电阻为Rfn、故障位置为αn，过渡电阻变化量△Rfn=｜Rfn-Rf(n-1)｜，需要估算的是电路处于状态1时，△Rfn可能引起的α的最大变化量。在分析过程中认为E1不变。可以看到在式（13）中，α和Rf是线性关系，斜率随V21变化，考虑到0≤α≤1。所以Rf=Rfn时，有α=1或者0时，△Rfn能带来α的最大变化量,此时的V21通过计算分别为式(14)所示。
将式（14）代入式（13），相应的得到式（15）的偏差计算式。因此，
因为本文中接地位置的检测由状态1、2下的测量的电压值计算完成，所以第n个环节计算偏差最大值可以由下式确定
若△αdz按照此数值整定会使保护灵敏度很低。实际上，绝大多数情况下开关切换过程中电刷接触电阻的变化要远小于2 kΩ。为了提高灵敏度，本文采用如下自适应的方法。
考虑第N(N>2)个环节，为了提高可靠性，取前2～3次估算得到的△αmax中的最大值加上前一
这个自适应判据既可以较好地躲过开关切换过程过渡电阻变化对保护的影响，同时又保证了灵敏度的要求。
3综合两点接地保护方案
由于检测故障位置偏差的判据必须是有一点接地故障在前才起作用，所以无法判别同时两点接地和一点接地紧接第二点接地。同时两点接地和一点接地紧接第二点接地本质上也是绕组绝缘的降低，所以反应于此的乒乓式一点接地保护可以起作用，置一点接地标志。此外由于乒乓式保护测量回路本身的限制，当第一接地点位于绕组端侧时保护无输出，此时两点接地保护具有100%的死区。
为了弥补上述的缺陷，本文采用二次谐波方法作为辅助判据。当励磁回路发生两点接地故障后，励磁绕组部分线匝被短接，则气隙磁密南北极对称被破坏（短接线匝不对称于横轴时）。根据傅里叶级数的谐波分析，这样一个不对称与横轴的气隙磁密一定包含有包括二次谐波在内的偶次谐波，从而在定子中产生相应的偶次谐波电压。故可以采用检测定子二次谐波含量来检测两点接地。发电机外部故障时也会产生二次谐波，必须通过延时躲过。在正常运行时由于转子偏心等原因，励磁绕组中有微小的基波电压，相应的有定子二次谐波电压。在系统频率改变或振荡时，二次谐波滤波器也会产生不平衡输出，这就造成了动作门槛整定的困难，故该方法不宜单独采用。但二次谐波在发电机发生一点接地前后是不会变化的，故本文采用自适应的动作门槛。
为提高可靠性，自适应门槛以在一点接地故障判定之前的一段时间的二次谐波电压和实测得到的不平衡二次谐波电压的最大幅值作为门槛，即
其中: ku为可靠系数，取1.1～1.3；U12t为一点接地故障判定前t(t>0)时间段内二次谐波电压的最大幅值；U120是发电机实测得到不平衡二次谐波电压，可取0.15%［2］。
综合方案的保护逻辑方框图如图4所示。
如图所示，一点接地故障发生后，同时启动两个判据进行故障的判定。二次谐波判据动作而故障位置偏差判据未动作这种情况就包含了同时两点接地，一点接地紧接第二点接地以及第一接地点位于绕组端侧的状况，所以综合方案可以在很大程度上弥补检测故障位置偏差判据的缺陷。
4结论
本文首先就开关自检给出了完整的一点接地方案。之后在两点接地方案中估算了Rf变化对α计算的影响，给出了故障位置偏差自适应判据，该判据可以较好地躲过开关切换过程过渡电阻变化对保护的影响，同时又保证了灵敏度的要求。
考虑到故障位置偏差判据的缺陷，提出了结合二次谐波电压辅助判据的综合方案，该方案可以在很大程度上弥补检测故障位置偏差判据的缺陷。上一页 [1] [2]
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