一种基于光学电流互感器的发电机组继电保护系统的制作方法

本实用新型涉及一种发电机组继电保护装置，尤其涉及一种基于光学电流互感器的发电机组继电保护系统，属于电机智能保护领域。

背景技术：

发电机内部故障主保护包括完全纵差保护、不完全纵差保护、裂相横差保护、单元件横差保护等，除完全纵差保护外其余差动保护都需要采集分支电流。目前的多分支发电机组主要有汽轮发电机组、燃气轮发电机组、核电机组、水轮发电机组、抽水蓄能发电机组等，其主保护配置如下：

①汽轮发电机组、燃气轮发电机组和核电机组：一般为双Y分支机组，分支绕组不出机壳，电磁式CT不能在分支上安装，仅能安装测量中性点总电流的互感器。因此，仅配置完全纵差保护，定子绕组匝间短路故障保护配置薄弱。

②水轮发电机组和抽水蓄能发电机组：分支数较多，受安装空间及分支间距限制，一般将所有分支分成两到三组，然后在各分支组上安装电磁式CT。由于不能获取各单个分支电流，差动主保护配置仍然受到限制，经定量化内部故障分析后的择优主保护方案仍非最佳主保护方案。

光学电流互感器的一次传感器可制成光缆形式，方便的缠绕在任何形状的一次导体上，可以适应电厂中导体直径较大的需求。同时传感光缆对体积小，可以实现狭小空间的安装，非常适宜于安装在发电机中性点侧分支上，可以解决电磁式CT安装受限的问题，极大的提高发电机保护配置的灵活性。结合定量化内部故障分析技术，可以为发电机组提供最优的主保护方案。另外，光学电流互感器具有无饱和、测量精度高、测量动态范围广、传变特性好等特点，也可以显著提高差动保护性能。

随着数字化变电站中光学电流互感器的广泛应用，光学电流互感器在可靠性、稳定性、测量精度方面日益成熟，积累了丰富的运行经验，为其在电厂中的推广应用创造了有利条件。

技术实现要素：

本实用新型所要解决的技术问题是针对背景技术的不足提供了一种基于光学电流互感器的发电机组继电保护系统。

本实用新型为解决上述技术问题采用以下技术方案

一种基于光学电流互感器的发电机组继电保护系统，包括发电机保护装置，分别设置在发电机定子绕组的出线端和中性点侧导体处的光学电流互感器，以及与每个光学电流互感器一一对应连接的光学互感器采集单元，其中，每个光学互感器采集单元的输出端通过模数转换模块连接发电机保护装置的输入端。

作为本实用新型一种基于光学电流互感器的发电机组继电保护系统的进一步优选方案，所述发电机定子绕组的中性点侧导体为在具有N个并联分支的发电机定子绕组的所有中性点分支或任选M个中性点分支的三相导体，其中M=1，2…N-1，N为正整数。

作为本实用新型一种基于光学电流互感器的发电机组继电保护系统的进一步优选方案，所述发电机定子绕组的中性点侧导体为在组合后的所有K个并联分支组或任选L个并联分支组的三相导体，其中L=1，2，3…K-1，K为正整数。

作为本实用新型一种基于光学电流互感器的发电机组继电保护系统的进一步优选方案，所述发电机定子绕组的中性点侧导体为具有N个并联分支的发电机定子绕组中任选的X个分支导体和在所有K个并联分支组中任选的Y个分支组导体，其中X=1，2，3…N；Y=1，2，3…K，N、K均为正整数。

作为本实用新型一种基于光学电流互感器的发电机组继电保护系统的进一步优选方案，所述发电机定子绕组的中性点侧导体为定子绕组两个中性点之间的导体。

作为本实用新型一种基于光学电流互感器的发电机组继电保护系统的进一步优选方案，所述的光学电流互感器为全光纤型电流互感器。

本实用新型采用以上技术方案与现有技术相比，具有以下技术效果：

1.本实用新型解决了电磁式CT在发电机组中性点侧安装受限的问题，极大的提高了发电机保护装置的灵活性；

2.本实用新型结合定量化内部故障分析技术，可以为发电机组提供有效的保障，另外，光学电流互感器具有无饱和、测量精度高、测量动态范围广、传变特性好等特点，也可以显著提高差动保护性能。

附图说明

图1是本实用新型全分支安装光学电流互感器方案示意图；

图2是本实用新型所有分支组安装光学电流互感器方案示意图；

图3是本实用新型同时在分支和分支组安装光学电流互感器方案示意图；

图4是本实用新型两个中性点之间导体安装光学电流互感器方式示意图；

图5是本实用新型发电机保护系统架构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的技术方案做进一步的详细说明，本技术领域技术人员可以理解的是，除非另外定义，这里使用的所有术语（包括技术术语和科学术语）具有与本发明所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像这里一样定义，不会用理想化或过于正式的含义来解释。

一种基于光学电流互感器的发电机组继电保护系统，包括发电机保护装置，分别设置在发电机定子绕组的出线端和中性点侧导体处的光学电流互感器，以及与每个光学电流互感器一一对应连接的光学互感器采集单元，其中，每个光学互感器采集单元的输出端通过模数转换模块连接发电机保护装置的输入端。

其中，发电机定子绕组的中性点侧导体有以下几种情况：

（1）、为在具有N个并联分支的发电机定子绕组的所有中性点分支或任选M个中性点分支的三相导体，其中M=1，2…N-1，N为正整数。

（2）、为在组合后的所有K个并联分支组或任选L个并联分支组的三相导体，其中L=1，2，3…K-1,K为正整数。

（3）、为具有N个并联分支的发电机定子绕组中任选的X个分支导体和在所有K个并联分支组中任选的Y个分支组导体，其中X=1，2，3…N；Y=1，2，3…K。

（4）、发电机定子绕组两个中性点之间相连的导体。

所述的在发电机组中性点侧导体上安装光学电流互感器，指的是采用下述四种光学电流互感器配置方式：

第一种方式：在具有N个并联分支的发电机定子绕组的所有中性点分支或任选M个中性点分支三相导体上安装光学电流互感器，其中M=1，2…N-1；

第二种方式：根据发电机定子绕组中性点端部并联分支的组合形式，在组合后的所有K个并联分支组或任选L个并联分支组三相导体上安装光学电流互感器，其中L=1，2，3…K-1。

第三种方法：在具有N个并联分支的发电机定子绕组中任选的X个分支上安装光学电流互感器，同时在所有K个并联分支组中任选Y个分支组导体安装光学电流互感器，其中X=1，2，3…N；Y=1，2，3…K。

第四种方式：在定子绕组两个中性点之间的导体上安装光学电流互感器。

所述的光学电流互感器为全光纤型电流互感器，光学电流互感器一次传感器可制成光缆形式，缠绕在发电机中性点侧分支一次导体上，可以适应电厂中导体直径较大的需求。通过在机端和中性点分支安装光学电流互感器，将机端和分支电流采样数据送至保护装置，完成各种差动保护功能。

以某六分支水轮发电机组为例进行说明，分别对权利要求项的四种安装方式进行说明如下：

第一种方式：全分支或部分分支安装光学电流互感器方式。如图1所示为全分支安装光学电流互感器方案示意图，保护系统在发电机机端装上一组光学电流互感器1，在发电机中性点六个分支上共安装六组光学电流互感器2。部分分支安装光学电流互感器方案的不同之处在于，根据定量化内部故障分析结果，选择性的在相应分支上安装光学电流互感器，发电机保护系统架构与全分支方案相同。

第二种方式：全部或部分分支组安装光学电流互感器方式。如图2所示为所有分支组安装光学电流互感器方案示意图，发电机中性点侧六个分支三三组合后构成两个分支组，第1、2、3分支汇集组成第1分支祖，第4、5、6分支汇集组成第2分支组，保护系统在两个分支组安装两组光学电流互感器4，并在发电机机端安装一组光学电流互感器3。部分分支组安装光学电流互感器方案的不同之处在于，根据定量化内部故障分析结果，选择性的在相应分支组上安装光学电流互感器。

第三种方式：同时在分支和分支组上安装电流互感器方式。假设经过定量化内部故障分析后，需要在第1分支组和第4、5、6分支上分别安装光学电流互感器，则光学电流互感器安装方案如图3所示。保护系统在第4、5、6分支上分别安装一组光学电流互感器6，在第1分支组上安装光学电流互感器组7，并在发电机机端安装一组光学电流互感器5。

第四种方式：在两个中性点之间的导体上安装光学电流互感器方式。假设经过定量化内部故障分析后，需要在两个中性点之间的导体安装电流互感器组8成横差保护，则光学电流互感器安装方案如图4所示。

不同的光学电流互感器安装方式与相应的信号采集装置、保护装置共同构成完整的发电机保护系统，其架构示意图如图5所示，所有互感器采样产生的光信号经过光缆送至各自的光学互感器采集单元，采集单元经过模数转换后变成数字量信号后接入发电机保护装置。

以上所述仅是本实用新型的部分实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。