调相机失磁保护励磁低电压判断方法与流程

本发明涉及一种调相机失磁保护励磁低电压判断方法，属于电力系统继电保护领域。

背景技术

失磁故障是同步发电机和调相机等带励磁回路的同步电机可能发生的一种故障类型。当发生失磁故障以后，同步电机机端电气量发生一系列的变化，同步电机将逐步过渡到异步运行。一方面同步电机将发出更少的无功或者从系统吸收更多的无功，可能导致系统无功不足；另一方面同步电机过渡到异步运行之后将在转子绕组产生差频电流，引起转子绕组发热。

为了减少失磁故障对同步电机及所在系统的破坏，机组保护都会配置失磁保护。对于发电机，失磁保护有阻抗圆、励磁低电压，机端低电压和反向无功等成熟的判据，失磁保护比较完善。对于调相机失磁保护，由于调相机与系统没有有功功率交换，发电机失磁保护作用最显著的阻抗圆判据将不能使用，因此励磁低电压，机端低电压等判据将成为调相机失磁保护的主要判据。

作为调相机失磁保护主要判据的励磁低电压判据，其动作量为励磁电压，目前励磁低电压判据使用的是其平均值，当调相机工作在深度进相运行时，励磁电压平均值非常小，如果励磁低电压判据按照躲过深度进相运行时的最小励磁电压整定，失磁保护励磁低电压判据将由于定值太小而基本不起作用，而如果整定定值较高，将有可能在调相机进相到一定程度时判据误动作。另外当发生部分失磁时，由于失磁不是非常严重，励磁电压很可能不能下降到整定值以下，现有失磁保护励磁低电压判据也有可能拒动。综上所述，现有的励磁低电压判据无法适用于调相机失磁保护。

技术实现要素：

本发明提供了一种调相机失磁保护励磁低电压判断方法，解决了现有励磁低电压判据无法适用于调相机失磁保护的问题。

为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：

调相机失磁保护励磁低电压判断方法，包括以下步骤，

1)对励磁电压进行等间隔采样，在每周波时间里面采样n点，n为l的整数倍；

2)计算失磁保护动作采样点数nset；

3)对每个采样点n做如下处理；

计算采样点n往前n个采样点励磁电压的算术平均值emean(n)；

计算采样点n往前n个采样点励磁电压的方均根值erms(n)；

计算采样点n往前n/l个采样点励磁电压的方均根值epul.rms(n)；

计算epul.rms(n-k*n/l)，k＝0,…,l-1共l个数据的最大值epul.rmsmax(n)和最小值epul.rmsmin(n)；

计算epul.rmsmax(n)与epul.rmsmin(n)的差值与epul.rmsmax(n)的比值epul.rms.d(n)；

判断emean(n)是否小于整定的平均值低高值定值emax.meanset，如果是，则平均值高值判据动作标志bmax.mean(n)＝1，否则为0；

判断emean(n)是否小于整定的平均值低低值定值emin.meanset，如果是，则平均值低值判据动作标志bmin.mean(n)＝1，否则为0；

判断erms(n)是否小于整定的方均根值低定值ermsset，如果是，则方均根值判据动作标志brms(n)＝1，否则为0；

判断epul.rms.d(n)是否大于整定的脉波方均根值定值epul.rms.dset，如果是，则脉波方均根值判据动作标志bpul.rms.d(n)＝1，否则为0；

将brms(n)和bpul.rms.d(n)逻辑或运算的结果与bmax.mean(n)进行逻辑与运算，逻辑与运算的结果与bmin.mean(n)进行逻辑或运算，得到采样点n的最终标志bop.s(n)；

4)若当前采样点往前nset个采样点的最终标志都为1，则励磁低电压判据动作。

失磁保护动作采样点数为，

nset＝tset*n/t

其中，tset为整定的失磁保护动作时间，t为励磁电压一周波时间。

励磁电压一周波时间为整流之前的交流电压的最小周期。

epul.rms.d(n)的具体公式为，

epul.rms.d(n)＝[epul.rmsmax(n)-epul.rmsmin(n)]/epul.rmsmax(n)。

l＝3或6。

若当前采样点往前nset个采样点的最终标志不都为1，则励磁低电压判据不动作。

本发明所达到的有益效果：本发明将方均根值判据和脉波方均根值判据作为主要判据，可准确区分失磁故障和调相机深度进相运行，能够识别完全失磁和部分失磁等类型的失磁故障；同时平均值高值判据作为辅助判据对保护起把关作用，其定值不需要按照躲过调相机正常运行时的最小励磁电压整定，可以整定为较高的值,平均值低值判据可以按照躲过调相机正常运行时的最小励磁电压整定，作为励磁低电压判据的辅助判据，用于防止逆变状态或者异常工况导致励磁低电压判据拒动。

附图说明

图1为本发明的逻辑图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。

如图1所示，调相机失磁保护励磁低电压判断方法，包括以下步骤：

1)对励磁电压进行等间隔采样，在每周波时间t里面采样n点，一周波时间为励磁电压整流之前的交流电压的最小周期，n为l的整数倍，l＝3或6。

2)计算失磁保护动作采样点数nset。

失磁保护动作采样点数为，

nset＝tset*n/t

调相机失磁保护提供5个整定值供用户整定，分别为平均值低高值定值emax.meanset、平均值低低值定值emin.meanset、方均根值低定值ermsset、脉波方均根值定值epul.rms.dset、失磁保护动作时间tset。

3)对每个采样点做如下处理：

31)计算采样点n往前n个采样点励磁电压的算术平均值emean(n)；

32)计算采样点n往前n个采样点励磁电压的方均根值erms(n)；

33)计算采样点n往前n/l个采样点励磁电压的方均根值epul.rms(n)；

34)计算epul.rms(n-k*n/l)，k＝0,…,l-1共l个数据的最大值epul.rmsmax(n)和最小值epul.rmsmin(n)；

35)计算epul.rmsmax(n)与epul.rmsmin(n)的差值与epul.rmsmax(n)的比值epul.rms.d(n)；，具体公式为：epul.rms.d(n)＝[epul.rmsmax(n)-epul.rmsmin(n)]/epul.rmsmax(n)；

36)判断emean(n)是否小于整定的平均值低高值定值emax.meanset，如果是，则平均值高值判据动作标志bmax.mean(n)＝1，否则为0；

37)判断emean(n)是否小于整定的平均值低低值定值emin.meanset，如果是，则平均值低值判据动作标志bmin.mean(n)＝1，否则为0；

38)判断erms(n)是否小于整定的方均根值低定值ermsset，如果是，则方均根值判据动作标志brms(n)＝1，否则为0；

39)判断epul.rms.d(n)是否大于整定的脉波方均根值定值epul.rms.dset，如果是，则脉波方均根值判据动作标志bpul.rms.d(n)＝1，否则为0；

310)对brms(n)和bpul.rms.d(n)进行逻辑或运算，得到标志brms.or(n)；

311)对bmax.mean(n)和brms.or(n)进行逻辑与运算，得到标志btemp(n)；

312)对bmin.mean(n)和btemp(n)进行逻辑或运算，得到采样点n的最终标志bop.s(n)。

4)若当前采样点往前nset个采样点的最终标志都为1，则励磁低电压判据动作，否则励磁低电压判据不动作。

当调相机深度进相运行时，励磁电压方均根值不为0，通过对三相桥式整流电路的计算，当晶闸管触发角为90°时，励磁电压平均值在0-90°移相范围内达到最小值0，此时方均根值在移相范围内虽然也达到最小值，但是该值为移相范围内最大值的30.8％。完全失磁时励磁电压不完全为0，与调相机深度进相运行时接近于0的平均值计算出来的励磁电压很难区分，但是与30.8％的方均根值计算出来的励磁电压存在较大的差异，使用方均根值判据可以有效区分调相机深度进相运行和完全失磁的工况。

当发生丢失脉冲等部分失磁的情况，脉波方均根值判据将由于丢失的脉波的方均根值与其他脉波有较大差异而动作，而正常运行时，脉波方均根值判据不会动作。脉波方均根值判据可以判断脉冲丢失等部分失磁的故障。

将方均根值判据和脉波方均根值判据作为主要判据，可准确区分失磁故障和调相机深度进相运行，能够识别完全失磁和部分失磁等类型的失磁故障；同时平均值高值判据作为辅助判据对保护起把关作用，其定值不需要按照躲过调相机正常运行时的最小励磁电压整定，可以整定为较高的值,平均值低值判据可以按照躲过调相机正常运行时的最小励磁电压整定，作为励磁低电压判据的辅助判据，用于防止逆变状态或者异常工况导致励磁低电压判据拒动。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。