无刷励磁发电机转子绕组一点接地保护电路、装置及方法与流程

本发明涉及电力系统发电机保护
技术领域：
，特别涉及一种无刷励磁发电机转子绕组一点接地保护电路、装置及方法。
背景技术：
：发电机是电力系统重要的设备，在电力系统中实现能量的转换。因此，发电机的安全运行关系到整个电力系统的安全与稳定。发电机除定子可能发生故障外，发电机转子也可能发生一点接地故障，虽然一点接地还没构成短路，但如果没有及时发现且再发生另一点接地时，发电机转子两接地点绕组将流过很大的短路电流，直接危机发电机及电力系统的安全稳定运行。随着电力电子及微电子技术飞速发展及旋转整流装置和无刷励磁方式的不断完善，无刷励磁同步发电机的应用得到快速发展。国内外对于无刷励磁的发电机转子绕组保护，目前主要有单端注入方波电压的一点接地保护、叠加直流电压的一点接地保护、注入式乒乓式联合应用的一点接地保护。其共同的特点都要外加注入电源，保护的判据都是计算一点接地的电阻的大小实现对转子一点接地保护。采用外加注入电源的转子一点接地保护的原理为计算转子绕组接地电阻的大小，当转子发生一点接地虽然能够灵敏的检测出转子绕组接地故障，由于外加了注入电源，保护装置的可靠性、灵敏度也与外加的注入电源有关，装置的可靠性、灵敏度受到影响。外加注入电源容量大，一点接地的灵敏度可以提高，但当发生一点接地时对发电机转子人为的扩大了故障。另外当外加注入电源故障，一点接地保护不能正常工作，保护的可靠性受到影响。外加注入电源容量小其内阻要影响一点接地保护的灵敏度。因此，如何提供一种不带外加注入电源的无刷励磁发电机转子绕组一点接地保护，是本领域技术人员需要解决的技术问题。技术实现要素：本发明的目的是提供一种无刷励磁发电机转子绕组一点接地保护电路、装置及方法，能够在无刷励磁发电机转子绕组的负极采用无外加直流电源的辅助电路提高了保护装置的可靠性，提高计算精度。为解决上述技术问题，本发明提供一种无刷励磁发电机转子绕组一点接地保护电路，包括：第一采样控制电路和第二采样控制电路及采样电阻；所述第一采样控制电路包括第一开关，所述第二采样控制电路包括第二开关；所述第一采样控制电路和第二采样控制电路并联连接，第一公共端与发电机转子绕组负极连接，第二公共端与所述采样电阻的第一端连接；所述采样电阻的第二端与发电机转子转轴接入端连接。其中，所述第一采样控制电路还包括与所述第一开关串联连接的第一电阻，所述第二采样控制电路还包括与所述第二开关串联连接的第二电阻。本发明提供一种无刷励磁发电机转子绕组一点接地保护装置，包括：如上述任一项所述的无刷励磁发电机转子绕组一点接地保护电路；与采样电阻相连的电压采集装置，用于采集所述采样电阻的第一电压值和第二电压值；其中，所述第一电压值为第一开关闭合且第二开关断开时所述采样电阻的电压，所述第二电压值为第一开关断开且第二开关闭合时所述采样电阻的电压；与所述第一开关和所述第二开关及所述电压采集装置均相连的控制器，用于控制所述第一开关和所述第二开关的状态，并根据获取的所述第一电压值和所述第二电压值进行转子绕组一点接地高定值段保护检测，转子绕组一点接地低定值段保护检测，转子绕组对地低电压高定值段保护检测，转子绕组对地低电压低定值段保护检测，转子绕组对地低电压保护检测中至少一种检测，并根据检测结果执行对应的保护动作。本发明提供一种无刷励磁发电机转子绕组一点接地保护方法，包括：控制第一开关闭合，第二开关断开，并获取采样电阻的第一电压值；控制第一开关断开，第二开关闭合，并获取采样电阻的第二电压值；根据获取的所述第一电压值和所述第二电压值进行转子绕组一点接地高定值段保护检测，转子绕组一点接地低定值段保护检测，转子绕组对地低电压高定值段保护检测，转子绕组对地低电压低定值段保护检测，转子绕组对地低电压保护检测中至少一种检测；根据检测结果执行对应的保护动作。其中，所述转子绕组一点接地高定值段保护检测，包括：判断所述第一电压值U1是否大于M1V；若是，则利用公式计算接地电阻Rj1，并判断所述接地电阻Rj1是否满足Rj1Z＜Rj1≤Rj2Z；若是，则无刷励磁发电机转子绕组一点接地高定值段保护经延时发出告警信号；其中，U1为第一电压值，U2为第二电压值，R1为第一电阻，R2为第二电阻，RK为采样电阻，M1V为计算接地电阻的门槛电压，单位为伏，Rj1Z为低定值段一点接地电阻整定值，Rj2Z为高定值段一点接地电阻整定值。其中，所述转子绕组一点接地低定值段保护检测，包括：判断所述第一电压值U1是否大于M1V；若是，则利用公式计算接地电阻Rj1，并判断所述接地电阻Rj1是否满足Rj1≤Rj1Z；若是，则无刷励磁发电机转子绕组一点接地低定值段保护根据出口的配置情况经延时出口灭磁跳闸或发出告警信号；其中，U1为第一电压值，U2为第二电压值，R1为第一电阻，R2为第二电阻，RK为采样电阻，M1V为计算接地电阻的门槛电压，单位为伏Rj1Z为低定值段一点接地电阻整定值。其中，所述转子绕组对地低电压高定值段保护检测，包括：判断所述第一电压值U1是否满足M0V≤U1≤M1V；若是，则判断第一电压值U1与第二电压值U2的比值是否满足若是，则无刷励磁发电机转子绕组对地低电压高定值段保护经延时发出告警信号；其中，U1为第一电压值，U2为第二电压值，R1为第一电阻，R2为第二电阻，RK为采样电阻，M0V为计算U1和U2比值的门槛电压，单位为伏，M1V为计算接地电阻的门槛电压，单位为伏，Rj2Z为高定值段一点接地电阻整定值。其中，所述转子绕组对地低电压低定值段保护检测，包括：判断所述第一电压值U1是否满足M0V≤U1≤M1V；若是，则判断第一电压值U1与第二电压值U2的比值是否满足若是，则无刷励磁发电机转子绕组对地低电压低定值段保护根据保护出口配置情况经延时发出跳闸灭磁或告警信号。其中，U1为第一电压值，U2为第二电压值，R1为第一电阻，R2为第二电阻，RK为采样电阻，M0V为计算U1和U2比值的门槛电压,单位为伏，M1V为计算接地电阻的门槛电压，单位为伏，Rj1Z为低定值段一点接地电阻整定值。其中，所述转子绕组对地低电压保护检测，包括：判断所述第一电压值U1和第二电压值U2是否满足U1＜M0V∪U2＜M0V；若是，则无刷励磁发电机转子绕组对地低电压保护根据保护出口配置情况经延时发出跳闸灭磁或告警信号；其中，U1为第一电压值，U2为第二电压值，M0V为计算U1和U2比值的门槛电压，单位为伏。其中，还包括：当模拟量的采集是利用电流型的霍尔传感器时，所述采样电阻的阻值设置为零。本发明所提供的无刷励磁发电机转子绕组一点接地保护电路，包括：第一采样控制电路和第二采样控制电路及采样电阻；第一采样控制电路包括第一开关，第二采样控制电路包括第二开关；第一采样控制电路和第二采样控制电路并联连接，第一公共端与发电机转子绕组负极连接，第二公共端与采样电阻的第一端连接；采样电阻的第二端与发电机转子转轴接入端连接；可见，由于不需要外加注入直流电源，在无刷励磁发电机转子绕组的负极采用无外加直流电源的辅助电路提高了保护装置的可靠性，提高计算精度；本发明还公开了无刷励磁发电机转子绕组一点接地保护装置及方法，提高了保护装置的可靠性，提高计算精度。附图说明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，还可以根据提供的附图获得其他的附图。图1为本发明实施例所提供的无刷励磁发电机转子绕组一点接地保护电路示意图；图2为本发明实施例所提供的另一无刷励磁发电机转子绕组一点接地保护电路示意图；图3为本发明实施例所提供的无刷励磁发电机转子绕组一点接地保护装置MATLAB仿真示意图；图4为本发明实施例所提供的无刷励磁发电机转子绕组一点接地保护方法的流程图。具体实施方式本发明的核心是提供一种无刷励磁发电机转子绕组一点接地保护电路、装置及方法，能够在无刷励磁发电机转子绕组的负极采用无外加直流电源的辅助电路提高了保护装置的可靠性，提高计算精度。为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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做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。请参考图1，图1为本发明实施例所提供的无刷励磁发电机转子绕组一点接地保护电路示意图；该电路可以包括：第一采样控制电路和第二采样控制电路及采样电阻RK；所述第一采样控制电路包括第一开关Sj1，所述第二采样控制电路包括第二开关Sj2；所述第一采样控制电路和第二采样控制电路并联连接，第一公共端与发电机转子绕组负极连接，第二公共端与所述采样电阻RK的第一端连接；所述采样电阻RK的第二端与发电机转子转轴接入端连接。图1中的转轴即为发电机转子转轴。其中，该电路的工作状态是：第一开关Sj1闭合且第二开关Sj2断开的状态下采集采样电阻RK的第一电压值；第一开关Sj1断开且第二开关Sj2闭合的状态下采集采样电阻RK的第二电压值；该电路与无刷励磁发电机的控制器相连，受到控制器的控制，从而实现切换采样的功能，该电路的一种具体形式可以是乒乓切换采样电路。每次切换可以由电压采集装置采集采样电阻RK的电压值，利用得到的第一电压值以及第二电压值进行无刷励磁发电机转子绕组一点接地保护检测的计算，根据计算的结果，可以执行相对应预设的保护动作。可选的这里的第一开关Sj1和第二开关Sj2可以为电子开关。其中，为了该无刷励磁发电机转子绕组一点接地保护电路可以正常工作，防止出现电流过大的现象，可以在该电路中增加限流电阻；该限流电阻可以设置在该电路的第一采样控制电路和第二采样控制电路中分别增加限流电阻，或者将采样电阻RK串联一个限流电阻等。其中，无刷励磁发电机转子绕组一点接地保护检测可以包括转子绕组一点接地高定值段保护检测，转子绕组一点接地低定值段保护检测，转子绕组对地低电压高定值段保护检测，转子绕组对地低电压低定值段保护检测，转子绕组对地低电压保护检测中至少一种检测。优选的，请参考图2，所述第一采样控制电路还包括与所述第一开关串联连接的第一电阻R1，所述第二采样控制电路还包括与所述第二开关串联连接的第二电阻R2。其中，第一电阻R1和第二电阻R2主要作用是限流，即可以理解为第一电阻R1和第二电阻R2均为限流电阻。参考图2列举一个具体实施例，具体的，R1限流电阻支路即第一采样控制电路，该支路经由控制器(例如微机控制单元)控制的切换第一开关Sj1与无刷励磁发电机转子绕组即励磁绕组的负极相接。当Sj1开关闭合Sj2断开时时，发电机转子绕组经等效的接地电阻为Rj1、采样电阻RK、R1到励磁绕组的负极构成回路，在采样电阻RK上得到该支路在在上述开关状态下的第一电压值U1。R2限流电阻支路即第二采样控制电路，该支路经由控制器控制的切换采样开关Sj2与励磁绕组的负极相接。当Sj2电子开关闭合Sj1断开时，发电机转子绕组经等效的接地电阻Rj1、采样电阻RK、R2到励磁绕组的负极构成回路，在采样电阻RK上得到该支路在上述开关状态下(也即Nms区间内)的第二电压值U2；其中，上述对采集到的采样电阻RK的第一电压值和第二电压值都进行数字滤波后得到U1和U2；上述的第一开关Sj1和第二开关Sj2可以为电子开关，由控制器控制其进行电子切换；上述手段可以进一步提高电路的可靠性和灵敏性。其中，Nms为第一开关或第二开关闭合的时间，单位为毫秒。本发明实施例提供了无刷励磁发电机转子绕组一点接地保护电路，可以通过上述方法能够实现家庭智能网关提供留言，并对该留言信息进行处理。下面对本发明实施例提供的无刷励磁发电机转子绕组一点接地保护装置及方法进行介绍，下文描述的无刷励磁发电机转子绕组一点接地保护装置及方法与无刷励磁发电机转子绕组一点接地保护电路可相互对应参照。请参考图3，图3为本发明实施例所提供的无刷励磁发电机转子绕组一点接地保护装置MATLAB仿真示意图；该装置可以包括：如上述任意实施例所述的无刷励磁发电机转子绕组一点接地保护电路；与采样电阻RK相连的电压采集装置2，用于采集所述采样电阻RK的第一电压值U1和第二电压值U2；其中，所述第一电压值U1为第一开关Sj1闭合且第二开关Sj2断开时所述采样电阻RK的电压，所述第二电压值U2为第一开关Sj1断开且第二开关Sj2闭合时所述采样电阻RK的电压；与所述第一开关Sj1和所述第二开关Sj2及所述电压采集装置2均相连的控制器1，用于控制所述第一开关Sj1和所述第二开关Sj2的状态，并根据获取的所述第一电压值U1和所述第二电压值U2进行转子绕组一点接地高定值段保护检测，转子绕组一点接地低定值段保护检测，转子绕组对地低电压高定值段保护检测，转子绕组对地低电压低定值段保护检测，转子绕组对地低电压保护检测中至少一种检测，并根据检测结果执行对应的保护动作。利用该MATLAB建立起来的发电机转子绕组一点接地仿真模型可以检验发电机转子绕组的各种一点接地情况，验证保护装置的灵敏性、可靠性。其中，该装置的实现方法是通过无刷励磁发电机转子绕组引出的“负极”单端接入无刷励磁发电机转子绕组一点接地保护电路(例如乒乓切换采样电路)，在该采样电路中可通过采样电阻RK上得到该采样控制电路的电压值；该电压值经控制器数字滤波后供保护计算接地故障用。请参考图4，图4为本发明实施例所提供的无刷励磁发电机转子绕组一点接地保护方法的流程图；该方法可以包括：S100、控制第一开关闭合，第二开关断开，并获取采样电阻的第一电压值U1；其中，R1限流电阻支路即第一采样控制电路，该支路经Sj1控制，一端直接与励磁绕组的负极相连。当只有该支路时，在等效的转子励磁电压αEL的作用下一点接地电流通过等效的接地电阻Rj1、采样电阻RK和R1到励磁绕组的负极，在采样电阻RK上得到该支路在上述开关状态下的第一电压值U1。该电压值可以经过滤波后供控制器进行接地保护计算接地故障采用；其中，当采用电流型霍尔传感器时该回路就没有采样电阻RK。S110、控制第一开关断开，第二开关闭合，并获取采样电阻的第二电压值U2；其中，R2限流电阻支路即第二采样控制电路，该支路经Sj2控制，一端与励磁绕组的负极相接。当Sj2开关闭合Sj1开关断开时，在等效的转子励磁电压αEL的作用下一点接地电流通过等效的接地电阻Rj1、采样电阻RK和R2到励磁绕组的负极，在采样电阻RK上得到该支路在上述开关状态下的第二电压值U2。该电压值可以经过滤波后供控制器进行接地保护计算接地故障采用；其中，当采用电流型霍尔传感器时该回路就没有采样电阻RK。其中，该方法是通过无刷励磁发电机转子绕组引出的负极单端接入上述电路(例如乒乓切换采样电路)，在该电路中可通过采样电阻RK上得到该采样区间的电压。该电压值经控制器数字滤波后供保护计算接地故障用。其中，若接入电流型霍尔传感器将该切换支路的直流电流变为直流电压。其中，上述两个步骤是获取第一采样控制电路下的第一电压值和获取第二采样控制电路下的第二电压值；其可以在控制器的控制下进行循环采集，采集周期可以由用户进行确定。S120、根据获取的所述第一电压值和所述第二电压值进行转子绕组一点接地高定值段保护检测，转子绕组一点接地低定值段保护检测，转子绕组对地低电压高定值段保护检测，转子绕组对地低电压低定值段保护检测，转子绕组对地低电压保护检测中至少一种检测；S130、根据检测结果执行对应的保护动作。可选的，所述转子绕组一点接地高定值段保护检测，包括：判断所述第一电压值U1是否大于M1V；若是，则利用公式计算接地电阻Rj1，并判断所述接地电阻Rj1是否满足Rj1Z＜Rj1≤Rj2Z；若是，则无刷励磁发电机转子绕组一点接地高定值段保护经延时发出告警信号；其中，U1为第一电压值，U2为第二电压值，R1为第一电阻，R2为第二电阻，RK为采样电阻，M1V为计算接地电阻的电压门槛值，单位为伏，Rj1Z为低定值段一点接地电阻整定值，Rj2Z为高定值段一点接地电阻整定值。其中，当发电机断路器处于合闸后，其断路器控制开关的开入量KK＝1；其中，M1V的取值范围0.5V～1V，可取0.5V。可选的，所述转子绕组一点接地低定值段保护检测，包括：判断所述第一电压值U1是否大于M1V；若是，则利用公式计算接地电阻Rj1，并判断所述接地电阻Rj1是否满足Rj1≤Rj1Z；若是，则无刷励磁发电机转子绕组一点接地低定值段保护根据出口的配置情况经延时出口灭磁跳闸或发出告警信号；其中，U1为第一电压值，U2为第二电压值，R1为第一电阻，R2为第二电阻，RK为采样电阻，M1V为计算接地电阻的电压门槛值，单位为伏，Rj1Z为低定值段一点接地电阻整定值。可选的，所述转子绕组对地低电压高定值段保护检测，包括：判断所述第一电压值U1是否满足M0V≤U1≤M1V；若是，则判断第一电压值U1与第二电压值U2的比值是否满足若是，则无刷励磁发电机转子绕组对地低电压高定值段保护经延时发出告警信号；其中，U1为第一电压值，U2为第二电压值，R1为第一电阻，R2为第二电阻，RK为采样电阻，M0V为计算U1和U2比值的门槛电压，单位为伏，M1V为计算接地电阻的电压门槛值，单位为伏，Rj2Z为高定值段一点接地电阻整定值。其中，M0V的取值范围(0.01V至0.1V)，可以取0.01V；可选的，所述转子绕组对地低电压低定值段保护检测，包括：判断所述第一电压值U1是否满足M0V≤U1≤M1V；若是，则判断第一电压值U1与第二电压值U2的比值是否满足若是，则无刷励磁发电机转子绕组对地低电压低定值段保护根据保护出口配置情况经延时发出跳闸灭磁或告警信号。其中，U1为第一电压值，U2为第二电压值，R1为第一电阻，R2为第二电阻，RK为采样电阻，M0V为计算U1和U2比值的门槛电压，单位为伏，M1V为计算接地电阻的电压门槛值，单位为伏，Rj1Z为低定值段一点接地电阻整定值。可选的，所述转子绕组对地低电压保护检测，包括：判断所述第一电压值U1和第二电压值U2是否满足U1＜M0V∪U2＜M0V；若是，则无刷励磁发电机转子绕组对地低电压保护根据保护出口配置情况经延时发出跳闸灭磁或告警信号；其中，U1为第一电压值，U2为第二电压值，M0V为计算U1和U2比值的门槛电压，单位为伏。其中，上述任意检测计算中，Nms可以取500ms，M1V可以取0.5V，M0V可以取0.01V。其中，上述任意实施例中，当模拟量的采集是利用电流型的霍尔传感器时，所述采样电阻的阻值设置为零。其中，上述任意实施例中，只要发电机开机就能检测出转子的绝缘，发电机转子绕组靠近负极发生一点接地无“死区”，转子绕组一点接地保护能灵敏的反应。虽然本保护方法不能实现停机情况下对发电机转子绕组的绝缘实现监测，可以通过开机前的转子绕组绝缘检测来解决，提高了装置运行的可靠性。上述无刷励磁发电机转子绕组一点接地保护方法，由于不需要外加注入直流电源，提高了保护装置的可靠性。由于提出了新的原理无刷励磁发电机转子绕组低电压高定值段保护动作只发信号；无刷励磁发电机转子绕组低电压低定值段保护动作，根据保护出口配置情况可出口跳闸灭磁或发告警信号；无刷励磁发电机转子绕组低电压保护消除了在转子绕组负极发生一点接地的“死区”。反应转子一点接地电阻的保护判据由于只在U1大于0.5V的情况下进行计算，因而一点接地电阻的计算精度高。下面对上述各检测原理进行说明：转子绕组一点接地高、低定值段保护的原理：在励磁绕组的负极与发电机转轴之间采用切换采样原理检测转子一点接地电阻。切换采样检测电路如附图2所示，图中EL为转子励磁电势，设在离EL负极α处经电阻Rj1接地，电阻RK、R1、R2，Sj1、Sj2为由控制器控制的开关，通过在负极与转轴之间分别切换R1和R2支路，投入运行时在RK得到U1、U2计算出转子接地电阻。检测原理如下：当开关Sj1闭合、Sj2断开时，在RK上测得U1，转子绕组经Rj1-RK-R1-Sj1到负极形成回路，在电势αEL作用下产生电流I1，RK上的压降为U1，则有I1(Rj1+R1+RK)＝αELU1＝I1RK＝RKαEL/(R1+RK+Rj1)式中，R1取20k～100K，其整定原则按励磁绕组正极接地电阻为零时在采样电阻RK上的压降小于10V不发生溢出。RK取1K～5K(当采用电流型霍尔传感器时无RK)。当开关Sj2闭合、Sj1断开时，在RK上测得U2，转子绕组经Rj1-RK-R2-Sj2到负极形成回路，在电势αEL作用下产生电流I2，在RK上的压降为U2。I2(Rj1+R2+RK)＝αELU2＝I2RK＝RKαEL/(R2+RK+Rj1)式中，R2＝N1R1，N1大于1.5小于4，可以取2。假定励磁电压和接地电阻在该采样周期基本不变则有：当M1V＜U1≤10V由上述U1和U2的计算公式可得：Rj1=((R2/R1)U2-U1)R1+(U2-U1)RKU1-U2]]>当满足公式Rj1Z≤Rj1＜Rj2Z发电机转子绕组一点接地高定值段保护动作，启动延时发出告警信号；当满足公式Rj1≤Rj1Z执行发电机转子绕组一点接地低定值段保护动作。转子绕组对地低电压高、低定值段保护的原理：若上述原理计算得到的U1小于0.5V，利用Rj1计算公式计算的一点接地电阻的误差就比较大，如U1和U2都小，Rj1计算公式的分母就很小，计算接地电阻的误差就很大；因此提出一种新的原理，该原理是反映U1和U2电压之比的大小。若转子一点接地电阻Rj1＝Rj1Z，当满足M0V≤U1≤M1V及时，执行转子绕组对地低电压低定值段保护动作；若转子一点接地电阻Rj1＝Rj2Z，当满足M0V≤U1≤M1V及时，执行转子绕组对地低电压高定值段保护动作；转子绕组对地低电压保护的原理：当转子绕组在负极经小电阻一点接地，负极对地电压很低甚至可能为零，当发电机控制开关处于合闸后的状态，即控制字KK＝1，而且满足公式U1＜M0V∪U2＜M0V，执行转子绕组对地低电压保护动作。转子绕组一点接地保护的启动和动作：切换采样操作：切换采样的开关Sj1；由单元开关量输出K11、K12控制，K11输出为1、K12输出为0时，Sj1吸合、Sj2断开；K11输出为0、K12输出为1时，Sj1断开、Sj2吸合。发电机正常运行期间每500mS切换一次，每次Sj1、Sj2各吸合0.25s，在Sj2吸合前的0.1s内采样U1，然后求平均值作为参加保护的U1测量电压，在Sj2释放前0.1s内采样U2，然后求平均值作为参加保护的测量电压U2。转子绕组一点接地高定值段保护的启动和动作：保护的启动：当励磁绕组一点接地高定值段保护控制字K2G＝1与励磁绕组一点接地高定值段保护告警控制字K2GX＝1，满足公式M1V＜U1≤10V才利用公式计算一点接地电阻。如果连续预定次数(如3次)计算满足公式Rj1z＜Rj1≤Rj2Z，置本保护启动标志字K2Q为“1”。保护的延时与告警：当控制字K2G＝1且该保护的启动标志K2Q为“1”，启动延时tj1Z。在延时期间如Rj1z＜Rj1＜1.02Rj2Z保持延时，Rj1＞1.02Rj2Z连续3次保护返回。如延时到，置励磁绕组一点接地高定值段保护动作标志字K2dz为“1”，发出励磁绕组一点接地高定值段保护动作告警信号。励磁绕组一点接地低定值段保护的启动和动作：保护的启动：当励磁绕组一点接地保护控制字K1K＝1与励磁绕组一点接地低定值段保护告警控制字K1G＝1或灭磁跳闸控制子K1tz＝1当满足公式M1V＜U1≤10V才利用计算一点接地电阻。如果连续3次计算满足公式Rj1≤Rj1Z，置本保护启动标志字K1Q为“1”。保护的延时与告警：当控制字K1K＝1且该保护的启动标志K1Q为“1”，启动延时tj1Z。在延时期间如Rj1＜1.02Rj1Z保持延时，Rj1＞1.02Rj1Z连续3次保护返回。如延时到，置励磁绕组一点接地低定值段保护动作标志字K1dz为“1”，发出励磁绕组一点接地低定值段保护动作告警信号。保护跳闸：当K1dz为“1”和灭磁跳闸控制字K1tz＝1保护发出灭磁跳闸信号。转子绕组对地低电压高定值段保护的启动和动作：保护的启动：当KDYGK＝1如同时满足公式M0V≤U1≤M1V、置该保护启动标志字KDYGQ为“1”。保护的延时与告警：当控制字KDYGK＝1且该保护的启动标志KDYGQ为“1”，启动延时tj1Z。在延时期间如不能满足公式保护返回。如延时到，置转子绕组对地低电压高定值段保护动作标志字KDYGdz为“1”，发出转子绕组对地低电压高定值段保护动作告警信号。转子绕组对地低电压低定值段保护的启动和动作：保护的启动：当KDYDK＝1如同时满足公式M0V≤U1≤M1V,置该保护启动标志字KDYDQ为“1”。保护的延时与告警：当控制字KDYDK＝1且该保护的启动标志KDYDQ为“1”，启动延时tj1Z。在延时期间如不能满足公式保护返回。如延时到，置转子绕组对地低电压低定值段保护动作标志字KDYDdz为“1”，发出转子绕组对地低电压低定值段保护动作告警信号。保护跳闸：当灭磁跳闸控制字KDYDtz＝1，该保护的启动标志KDYDQ为“1”，启动延时tj1Z在延时期间如不能满足公式保护返回。如延时到置励磁绕组对地低电压保护低定值段动作标志字KDYDdz为“1”，发出励磁绕组对地低电压低定值段跳闸信号。转子绕组对地低电压保护的启动和动作：保护的启动：当控制开关处于合闸后的状态，控制字KK为“1”，当满足公式U1＜M0V∪U2＜M0V置该保护启动标志字KDYQ为“1”。保护跳闸：当灭磁跳闸控制字KDYtz＝1，该保护的启动标志KDYQ为“1”，启动延时tj1Z在延时期间如不能满足公式U1＜M0V∪U2＜M0V保护返回。如延时到置励磁绕组对地低电压保护动作标志字KDYdz为“1”，发出灭磁跳闸信号。下面通过MATLAB仿真实验对上述实施例进行说明：请参考图3，无刷励磁发电机转子绕组正极和负极对转轴的Rm分别用2MΩ的绝缘等值电阻接地，Rj1为一点接地电阻，发电机的励磁电源为等效的直流电压源EL和内阻R0构成。R1＝20KΩ、R2＝40KΩ、RK＝1KΩ、Sj1、Sj2为控制器控制的采样开关。(1)励磁电压EL＝140V，在发电机转子绕组负极经Rj1一点接地转子绕组对地低电压高定值段保护的动作情况。经MATLAN仿真结果表明该保护能正确动作。NG=R2+RK+Rj2ZR1+RK+Rj2Z=40000+1000+2000020000+1000+20000=1.4878]]>表1：负极经Rj1一点接地转子绕组对地低电压高定值段保护的动作情况Rjz2＝20K保护动作情况Rj1U1(20K)U2(40K)U1/U2NG整定值2000000.0490.0441.11361.4878不动作50000.0130.0071.85711.4878动作10000.0030.0013.00001.4878动作100000.0220.0131.69231.4878动作150000.0280.0181.55561.4878动作200000.0330.0221.50001.4878动作500000.0480.0371.29731.4878不动作10000#DIV/0！1.4878计算溢出5000.0110.0061.83331.4878动作(2)励磁电压EL＝140V，在发电机转子绕组负极经Rj1一点接地转子绕组对地低电压低定值段保护的动作情况。经MATLAN仿真结果表明该保护能正确动作。ND=R2+RK+Rj1ZR1+RK+Rj1Z=40000+1000+1000020000+1000+10000=1.6452]]>表2：负极经Rj1一点接地转子绕组对地低电压低定值段保护的动作情况Rjz1＝10K保护动作情况Rj1U1(20K)U2(40K)U1/U2ND整定值2000000.0490.0441.11361.6452不动作50000.0130.0071.85711.6452动作10000.0030.0013.00001.6452动作100000.0220.0131.69231.6452动作150000.0280.0181.55561.6452不动作200000.0330.0221.50001.6452不动作500000.0480.0371.29731.6452不动作10000#DIV/0！1.6452计算溢出5000.0110.0061.83331.6452动作(3)励磁电压EL＝140V，在发电机转子绕组负极经Rj1一点接地转子绕组对地低电压保护的动作情况，动作的条件是U1＜0.01V∪U2＜0.01V。表3：负极经Rj1一点接地转子绕组对地低电压保护的动作情况Rj1U1(20K)U2(40K)对地低电压保护动作情况2000000.0490.044不动作50000.0130.007动作10000.0030.001动作100000.0220.013不动作150000.0280.018不动作200000.0330.022不动作500000.0480.037不动作10000动作5000.0110.006动作结论：无刷励磁发电机正常运行中，在极端情况下转子绕组负极经小电阻接地即Rj1≤Rj1Z转子绕组对地低电压保护和转子绕组对地低电压低定值段保护能正确动作。当Rj1Z＜Rj1≤Rj2Z转子绕组对地低电压高定值段保护能正确动作。目前该领域之所以要采用外加电源的主要原因是采用目前的转子一点接地保护的原理在负极绕组附近发生一点接地是“死区”。(4)励磁电压EL＝140V，高定值段的整定值Rj2Z＝20K，在发电机转子绕组55.94V处发生经Rj1一点接地。(实际对地电阻考虑转子绕组正、负极各经2MΩ对地的绝缘电阻Rm)保护的动作情况。Rj1s是包括了Rm后的计算电阻。表4：转子绕组一点接地高定值段保护的动作情况EL实际对地电阻Rj1s误差％Rj1Rj2Z＝20KU1(20K)U2(40K)55.94\140166666.6667166692.3-0.01538200000不动作0.31050.280655.94\1404975.1243784970.1490.15000动作2.1561.21855.94\140999.000999980.1981.8821781000动作2.5441.33255.94\1409900.9900999911.641-0.1075710000动作1.8151.10255.94\14014778.3251214836.3-0.3922915000动作1.5691.00755.94\14019607.8431419648.55-0.2076220000动作1.3840.927655.94\14047619.0476247614.390.00977450000不动作0.8250.638855.94\14099.990001100.7752-0.78527100动作2.6511.36155.94\140499.7501249499.20260.109569500动作2.6021.348(5)励磁电压EL＝140V，低定值段的整定值Rj1Z＝10K，在发电机转子绕组55.94V处发生经Rj1一点接地。(实际对地电阻考虑了转子转子绕组正、负极各经2MΩ对地的绝缘电阻Rm)保护的动作情况。表5：转子绕组一点接地低定值段保护的动作情况EL实际对地电阻Rj1s误差％Rj1Rj1Z＝10KU1(20K)U2(40K)55.94\140166666.6667166692.3-0.01538200000不动作0.31050.280655.94\1404975.1243784970.1490.15000动作2.1561.21855.94\140999.000999980.1981.8821781000动作2.5441.33255.94\1409900.9900999911.641-0.1075710000动作1.8151.10255.94\14014778.3251214836.3-0.3922915000不动作1.5691.00755.94\14019607.8431419648.55-0.2076220000不动作1.3840.927655.94\14047619.0476247614.390.00977450000不动作0.8250.638855.94\14099.990001100.7752-0.78527100动作2.6511.36155.94\140499.7501249499.20260.109569500动作2.6021.348结论：(1)无刷励磁发电机正常运行中，在极端情况下转子绕组负极经小电阻接地即Rj1≤Rj1Z转子绕组对地低电压保护和转子绕组对地低电压低定值段保护能正确动作。当Rj1Z＜Rj1≤Rj2Z转子绕组对地低电压高定值段保护能正确动作。目前该领域之所以要采用外加电源的主要原因是采用目前的转子一点接地保护的原理在负极绕组附近发生一点接地是“死区”。(2)当U1≥0.5V转子绕组一点接地高、低定值段测量的接地电阻误差都很小，利用反应接地电阻的大小构成的保护判据能正确的动作。基于上述技术方案，本发明实施例提供的无刷励磁发电机转子绕组一点接地保护方法，在发电机转子绕组的负极采用无外加直流电源的辅助电路，通过新的保护原理对运行中的发电机转子绕组实现100％一点接地保护；由于无外加直流电源因此本方法灵敏度高、选择性和可靠性好，无“死区”。在当前无刷励磁发电机大量采用的情况下，当发电机转子绕组发生一点接地后，根据接地故障绝缘电阻减小的严重程度及发电机是汽轮发电机或水轮发电机确定保护装置是发告警信号或延时跳闸，该无刷励磁发电机转子绕组一点接地的保护装置能够对发电机开机后的转子一点接地实现100％保护。该方法可以很好满足电力系统对转子绕组一点接地保护装置的灵敏性、选择性、可靠性的要求。说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。专业人员还可以进一步意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以硬件还是硬件与软件相结合方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。结合本文中所公开的实施例描述的方法或算法的步骤可以直接用硬件、处理器执行的软件模块，或者二者的结合来实施。软件模块可以置于随机存储器(RAM)、内存、只读存储器(ROM)、电可编程ROM、电可擦除可编程ROM、寄存器、硬盘、可移动磁盘、CD-ROM、或
技术领域：
内所公知的任意其它形式的存储介质中。以上对本发明所提供的无刷励磁发电机转子绕组一点接地保护电路、装置及方法进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本
技术领域：
的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。当前第1页1 2 3