导纳型失磁保护装置的校验方法及系统的制作方法
【专利摘要】本发明实施例公开了一种导纳型失磁保护装置的校验方法及系统，校验方法利用一个转换模块将校验装置与导纳型失磁保护装置自动匹配，成功实现了利用校验装置自动校验导纳型失磁保护装置的目的。实施本发明的有益效果是：解决了传统校验方法只能手动校验导纳型失磁保护的几个动作点以及无法验证整个导纳定值轨迹的难题；本发明的校验方法验证了整个导纳定值的轨迹，确保发电机失磁后失磁保护可靠动作跳闸，为发电机和电力系统稳定运行提供了有力的保障。
【专利说明】导纳型失磁保护装置的校验方法及系统
【技术领域】
[0001]本发明涉及失磁保护系统的校验方法，尤其涉及一种导纳型失磁保护系统的校验方法。
【背景技术】
[0002]发电机失磁是指发电机运行时失去励磁电流，发电机失磁后将会从系统大幅吸收无功功率，造成系统电压下降，影响系统安全运行。发电机失磁后，发电机定子电流将增大，失磁前送有功功率愈多，失磁后电流增加愈多，造成发电机定子端部漏磁增加，引起端部过热。另外，发电机失磁后转子和定子磁场间出现速度差，在发电机转子回路中出现差频电流造成转子局部过热。
[0003]而且，大型发电机励磁系统环节很多，任何一个环节出现异常都会导致发电机失磁，因此，失磁保护装置是确保发电系统稳定供电的必要装置。失磁保护装置用于当发电机失磁后将发电机解列，以防止失磁加剧弓丨起发电机失步甚至引起发电系统震荡。
[0004]常用的大型发电机失磁保护装置有两种类型:阻抗型失磁保护装置和导纳型失磁保护装置。阻抗型失磁保护装置应用非常广泛，国内外大多数失磁保护装置都是阻抗型的，阻抗型失磁保护的定值轨迹为两个阻抗圆，失磁保护装置的保护定值校验方法非常简单，而且可以利用现有的校验装置实现自动校验。
[0005]然而，西门子公司却开发了一种导纳型失磁保护装置，导纳型失磁保护装置的保护定值更能反应发电机失磁后的真实情况，因此，导纳型失磁保护装置正在占据越来越多的市场份额。但是，导纳型失磁保护装置的保护定值轨迹是导纳直线和/或导纳射线，而不是阻抗圆，导纳定值轨迹在导纳平面内伸向无穷远点，现有的校验方法无法验证整个导纳定值轨迹，只能手动校验几个动作点。
[0006]尽管导纳型失磁保护更能反应发电机失磁后的机端导纳变化轨迹，但现有的校验方法效率低、可靠性差、无法验证失磁保护的导纳轨迹，无法保证发电机失磁后失磁保护可靠动作。
【发明内容】
[0007]本发明实施例所要解决的技术问题在于现有导纳型失磁保护装置的保护定值校验只能通过手动校验几个定值点且无法验证整个导纳轨迹，校验方法效率低、可靠性差。本发明提供一种导纳型失磁保护装置的校验方法及系统，可以自动验证整个导纳轨迹。
[0008]为了解决上述技术问题，本发明实施例提供了一种导纳型失磁保护装置的校验方法，其特征在于，包括以下步骤:
[0009]S1.转换模块将设计整定的失磁保护导纳标么值转换成导纳有名值，再将导纳有名值对应的导纳轨迹转换为阻抗平面内的阻抗轨迹；
[0010]S2.根据所述转换模块提供的阻抗轨迹设置校验装置的试验参数和试验接线以使所述校验装置自动输出电压和电流给导纳型失磁保护装置；[0011]S3.所述导纳型失磁保护装置根据输入的电压和电流触发失磁保护动作并向所述校验装置反馈动作点阻抗值；
[0012]S4.所述校验装置记录所接收到的动作点阻抗值并在坐标平面内生成动作点阻抗轨迹。
[0013]在所述步骤S4之后还包括以下步骤:
[0014]S5.导出所述校验装置记录的阻抗值数据和位于坐标平面的动作点轨迹；
[0015]S6.将所述校验装置记录的动作阻抗点轨迹与所述转换模块提供的阻抗轨迹相比较，以验证所述导纳型失磁保护装置的保护动作值是否满足实际的设计要求。
[0016]所述步骤SI具体包括以下操作:
[0017]S11、根据设计整定的导纳标么值和所述导纳型失磁保护装置的基准值计算导纳有名值，其中导纳有名值=导纳标么值X基准值；
[0018]S12、根据导纳有名值计算阻抗值，其中阻抗值是导纳有名值的倒数；
[0019]S13、将失磁保护导纳平面内的导纳轨迹转换为阻抗平面内的阻抗轨迹。
[0020]所述步骤S2具体包括以下操作:
[0021]S21、所述校验装置进入阻抗型失磁保护装置校验模式；
[0022]S22、根据所述转换装置提供的阻抗轨迹，通过所述校验装置设置阻抗圆的动作半径、阻抗圆心坐标以及试验点的间距和分布范围；
[0023]S23、将所述校验装置的电压和电流输出回路连接到所述导纳型失磁保护装置的电压和电流回路以使所述校验装置输出的电压和电流输入到所述导纳型失磁保护装置；
[0024]S24、将导纳型失磁保护动作接点连接到所述校验装置的开入端。
[0025]所述步骤S3具体包括以下操作:
[0026]S31.所述导纳型失磁保护装置根据所述校验装置输入的电压和电流计算输入的导纳值；
[0027]S32.判断所述校验装置输入的导纳值是否在设计整定的导纳轨迹上，若是，则转步骤S33，否则返回步骤S32 ；
[0028]S33.所述导纳型失磁保护装置触发失磁保护动作并且将保护动作点阻抗值反馈给所述校验装置。
[0029]相应地，本发明还提供了一种导纳型失磁保护装置的校验系统，其特征在于，包括校验装置和导纳型失磁保护装置，其特征在于，还包括转换模块；
[0030]所述转换模块用于将所述设计整定的失磁保护导纳定值对应的导纳轨迹转换成阻抗轨迹；
[0031]所述校验装置用于根据所述转换模块所转换来的阻抗轨迹设置试验参数，使所述校验装置的输出电压和电流与所述导纳型失磁保护装置相匹配；
[0032]所述导纳型失磁保护装置用于根据所述校验装置提供的校验电压和校验电流计算出校验导纳，并判断校验导纳是否在设计整定的导纳轨迹上，如果在则触发保护动作，否则不触发保护动作。
[0033]所述校验装置还用于记录所述导纳型失磁保护装置触发保护动作时反馈回来的动作点阻抗值和阻抗轨迹。
[0034]所述转换模块首先根据导纳标么值计算导纳有名值，再将导纳有名值对应的导纳轨迹转换为阻抗轨迹；导纳轨迹为直线和/或射线，阻抗轨迹为圆和/圆弧。
[0035]所述校验装置输出的电流保持不变，通过自动改变输出电压来搜索失磁保护的动作值和动作轨迹。
[0036]所述校验装置设置的试验参数包括:阻抗圆的动作半径、阻抗圆心坐标以及试验点的间距和分布范围。
[0037]实施本发明实施例，具有如下有益效果:解决了导纳型失磁保护装置只能手动校验几个定值点且无法验证整个导纳定值边界的难题，验证了导纳型失磁保护装置的整个导纳轨迹，确保发电机失磁后失磁保护可靠动作跳闸，为发电机和电力系统稳定运行提供了有力的保障。
【专利附图】
【附图说明】
[0038]为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0039]图1是本发明提供的导纳型失磁保护装置的校验方法流程图；
[0040]图2是本发明提供的导纳定值轨迹与阻抗定值轨迹转换结果图；
[0041]图3是本发明提供的导纳型失磁保护装置的校验系统结构方框图；
[0042]图4A是本发明提供的导纳定值I试验阻抗值及阻抗点轨迹图；
[0043]图4B是本发明提供的导纳定值I理论阻抗轨迹和试验阻抗点对比图；
[0044]图5A是本发明提供的导纳定值2试验阻抗值及阻抗点轨迹图；
[0045]图5B是本发明提供的导纳定值2理论阻抗轨迹和试验阻抗点对比图；
[0046]图6A是本发明提供的导纳定值3试验阻抗值及阻抗点轨迹图；
[0047]图6B是本发明提供的导纳定值3理论阻抗轨迹和试验阻抗点对比图。
【具体实施方式】
[0048]下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0049]请参见图1，图1是本发明提供的导纳型失磁保护装置的校验方法流程图。如图1所示，校验方法包括以下步骤:
[0050]S1.转换模块将设计整定的失磁保护导纳标么值转换成导纳有名值，再将导纳有名值对应的导纳轨迹转换为阻抗平面内的阻抗轨迹；
[0051]S2.根据所述转换模块提供的阻抗轨迹设置校验装置的试验参数和试验接线以使所述校验装置自动输出电压和电流给导纳型失磁保护装置；
[0052]S3.所述导纳型失磁保护装置根据输入的电压和电流触发失磁保护动作并向所述校验装置反馈动作点阻抗值；
[0053]S4.所述校验装置记录所接收到的动作点阻抗值并在坐标平面内生成动作点阻抗轨迹。
[0054]应理解，在不采用本发明提供的技术方案时，直接将现有校验装置的电压和电流输入到现有导纳型失磁保护装置中，两者之间是无法匹配的。通过本实施例提供的校验方法，能实现将现有的校验装置自动匹配现有的导纳型失磁保护装置，从而能利用校验装置实现自动校验导纳型失磁保护定值并得出定值边界值。
[0055]为了进一步判断校验装置所记录的动作阻抗值和动作点轨迹是否与设计整定的阻抗值和阻抗轨迹相符，在步骤S4之后进一步包括以下步骤:
[0056]S5.导出所述校验装置记录的阻抗值数据和位于坐标平面的动作点轨迹；
[0057]S6.将所述校验装置记录的动作阻抗点轨迹与所述转换模块提供的阻抗轨迹相比较，以验证所述导纳型失磁保护装置的保护动作值是否满足实际的设计要求。
[0058]如果所述校验装置记录的动作阻抗点在所述转换模块提供的阻抗轨迹上，则说明导纳型失磁保护装置的保护动作值符合实际的设计要求。
[0059]在本发明的另一优选实施例中，所述步骤SI具体包括以下操作:
[0060]S11、根据设计整定的导纳标么值和所述导纳型失磁保护装置的基准值计算导纳有名值，其中导纳有名值=导纳标么值X基准值；
[0061]S12、根据导纳有名值计算阻抗值，其中阻抗值是导纳有名值的倒数；
[0062]S13、将失磁保护导纳平面内的导纳轨迹转换为阻抗平面内的阻抗轨迹。
[0063]在本发明的另一优选实施例中，所述步骤S2具体包括以下操作:
[0064]S21、所述校验装置进入阻抗型失磁保护装置校验模式；
[0065]应理解，现有的校验装置是软硬件结合的产品，不但能测试保护设备，还能测试自动装置、进行电力系统仿真以及通用设备校准等。在本发明的一个优选实施例中，利用现有的校验装置进行自动校验时需先进入校验装置自带的软件，选择对阻抗型失磁保护装置进行校验的校验模式；
[0066]S22、根据所述转换装置提供的阻抗轨迹，通过所述校验装置设置阻抗圆的动作半径、阻抗圆心坐标以及试验点的间距和分布范围；
[0067]S23、将所述校验装置的电压和电流输出回路连接到所述导纳型失磁保护装置的电压和电流回路以使所述校验装置输出的电压和电流输入到所述导纳型失磁保护装置；
[0068]S24、将导纳型失磁保护动作接点连接到所述校验装置的开入端。
[0069]所述步骤S24是为了将所述导纳型失磁保护装置触发失磁保护动作时动作点的阻抗值反馈给所述校验装置，以便所述校验装置记录动作点阻抗值。
[0070]在本发明的另一优选实施例中，所述步骤S3具体包括以下操作:
[0071]S31.所述导纳型失磁保护装置根据所述校验装置输入的电压和电流计算输入的导纳值；
[0072]S32.判断所述校验装置输入的导纳值是否在设计整定的导纳轨迹上，若是，则转步骤S33，否则返回步骤S32 ；
[0073]S33.所述导纳型失磁保护装置触发失磁保护动作并且将保护动作点阻抗值反馈给所述校验装置。
[0074]请参见图2，图2是本发明提供的导纳定值轨迹与阻抗定值轨迹转换结果图。发电机正常运行时机端导纳在第四象限，发电机失磁后机端导纳将从第四象限进入第一象限。导纳型失磁保护的定值为4条射线和I条直线，当机端导纳在导纳平面从第四象限进入第一象限越过导纳直线时就判断为机组失磁。由于导纳轨迹在导纳平面内伸向无穷远，校验装置无法直接测出它的整个轨迹。
[0075]为了校验失磁保护的导纳特性是否满足设计要求，可以将导纳平面内的4条射线和I条直线通过变换转换为阻抗平面内的4段圆弧(部分阻抗圆)和I个阻抗圆，这样可以方便地通过校验阻抗圆特性的方法来间接校验失磁保护的导纳特性。根据复数变换规则我们知道，将z平面内的点(x、y)转换为w平面内的点(U、V)的步骤为:
[0076]设z平面内的点为..τ = x+jy, w平面内的点:w = u+jv,且满足
【权利要求】
1.一种导纳型失磁保护装置的校验方法，其特征在于，包括以下步骤: 51.转换模块将设计整定的失磁保护导纳标么值转换成导纳有名值，再将导纳有名值对应的导纳轨迹转换为阻抗平面内的阻抗轨迹； 52.根据所述转换模块提供的阻抗轨迹设置校验装置的试验参数和试验接线以使所述校验装置自动输出电压和电流给导纳型失磁保护装置； 53.所述导纳型失磁保护装置根据输入的电压和电流触发失磁保护动作并向所述校验装置反馈动作点阻抗值； 54.所述校验装置记录所接收到的动作点阻抗值并在坐标平面内生成动作点阻抗轨迹。
2.根据权利要求1所述校验方法，其特征在于，在所述步骤S4之后还包括以下步骤: 55.导出所述校验装置记录的阻抗值数据和位于坐标平面的动作点轨迹； 56.将所述校验装置记录的动作阻抗点轨迹与所述转换模块提供的阻抗轨迹相比较，以验证所述导纳型失磁保护装置的保护动作值是否满足实际的设计要求。
3.根据权利要求1所述校验方法，其特征在于，所述步骤SI具体包括以下操作: 511、根据设计整定的导纳标么值和所述导纳型失磁保护装置的基准值计算导纳有名值，其中导纳有名值=导纳标幺值X基准值； 512、根据导纳有名值计算阻抗值，其中阻抗值是导纳有名值的倒数； 513、将失磁保护导纳平面内的导纳轨迹转换为阻抗平面内的阻抗轨迹。
4.根据权利要求1所述校验方法，其特征在于，所述步骤S2具体包括以下操作: 521、所述校验装置进入阻抗型失磁保护装置校验模式； 522、根据所述转换装置提供的阻抗轨迹，通过所述校验装置设置阻抗圆的动作半径、阻抗圆心坐标以及试验点的间距和分布范围； 523、将所述校验装置的电压和电流输出回路连接到所述导纳型失磁保护装置的电压和电流回路以使所述校验装置输出的电压和电流输入到所述导纳型失磁保护装置； 524、将导纳型失磁保护动作接点连接到所述校验装置的开入端。
5.根据权利要求1所述校验方法，其特征在于，所述步骤S3具体包括以下操作: 531.所述导纳型失磁保护装置根据所述校验装置输入的电压和电流计算输入的导纳值； 532.判断所述校验装置输入的导纳值是否在设计整定的导纳轨迹上，若是，则转步骤S33，否则返回步骤S32 ； 533.所述导纳型失磁保护装置触发失磁保护动作并且将保护动作点阻抗值反馈给所述校验装置。
6.一种导纳型失磁保护装置的校验系统，包括校验装置和导纳型失磁保护装置，其特征在于，还包括转换模块； 所述转换模块用于将所述设计整定的失磁保护导纳定值对应的导纳轨迹转换成阻抗轨迹； 所述校验装置用于根据所述转换模块所转换来的阻抗轨迹设置试验参数，使所述校验装置的输出电压和电流与所述导纳型失磁保护装置相匹配； 所述导纳型失磁保护装置用于根据所述校验装置提供的校验电压和校验电流计算出校验导纳，并判断校验导纳是否在设计整定的导纳轨迹上，如果在则触发保护动作，否则不触发保护动作。
7.根据权利要求6所述校验系统，其特征在于，所述校验装置还用于记录所述导纳型失磁保护装置触发保护动作时反馈回来的动作点阻抗值和阻抗轨迹。
8.根据权利要求6所述校验系统，其特征在于，所述转换模块首先根据导纳标么值计算导纳有名值，再将导纳有名值对应的导纳轨迹转换为阻抗轨迹；导纳轨迹为直线和/或射线，阻抗轨迹为圆和/圆弧。
9.根据权利要求6所述校验系统，其特征在于，所述校验装置输出的电流保持不变，通过自动改变输出电压来搜索失磁保护的动作值和动作轨迹。
10.根据权利要求6所述校验系统，其特征在于，所述校验装置设置的试验参数包括:阻抗圆的动作 半径、阻抗圆心坐标以及试验点的间距和分布范围。
【文档编号】G01R31/34GK104035030SQ201410253296
【公开日】2014年9月10日 申请日期:2014年6月9日 优先权日:2014年6月9日
【发明者】陈寿根, 吴冰峰, 尹亮, 罗裕柯 申请人:中广核工程有限公司, 中国广核集团有限公司