解决负荷直供系统发电机定子虚幻接地故障的方法和系统与流程

本发明涉及电力系统变电站保护
技术领域：
，具体说是解决负荷直供系统发电机定子虚幻接地故障的方法和系统
背景技术：
：近几年若干负荷直供系统关联的发电机组，出现了由于定子接地保护的定值不合适、因为发电机接入系统三相不平衡电压超标导致发电机定子虚幻接地保护误动跳闸的问题。一方面对发电厂造成了不同程度的损失，同时对供电系统的安全稳定运行造成了混乱。例如凯赛热电厂、山东辛化热电厂、呼市化工热电厂等都属于负荷直供系统关联的发电机厂，先后出现过发电机定子虚幻接地造成保护误动、开关跳闸、机组全停的事故。对于负荷直供系统，系统电压的运行指标主要是三相线电压的平衡程度，对三相相电压的平衡要求相对较低，只是报警，规程规定单相接地系统可以运行3小时；对于接入负荷直供系统的发电机来说要求则是不同的，发电机定子接地保护，既是发电机的接地保护，又是负荷直供系统的接地保护。因为发电机3u0的数值直接反映的是定子接地位置，并非单纯的三相相电压的不平衡问题。可见，同一组发电机定子接地保护的两种作用与要求有着矛盾的一面，因此，区分是三相电压不平衡产生的零序电压，还是发电机定子接地产生的零序电压乃是问题研究的关键所在。另外，值得考虑的问题是发电机接入系统的其他若干因素都可能导致三相相电压的不平衡，使定子接地保护误动作。例如，系统的接地故障，三相对地绝缘电阻的差异，电容电流的补偿失调，系统负荷大小的影响等。因此，作为发电机定子接地保护必须统筹考虑定子接地与接入系统三相相电压的不平衡问题，并且将发电机定子接地作为主保护，必须满足对灵敏性、快速性、选择性、可靠性的要求。在发变组接线的系统中，发电机出口没有直配线路，定子接地保护范围90～95％，3u0电压通用定值5～10v、动作时限定值0.2s。而接入负荷直供系统的发电机组不可照搬，需考虑接线方式的差异，以及系统参数的差异。负荷直供系统关联的发电机组，几乎是被遗忘的
技术领域：
，上述所讲的负荷直供热电厂，其发电机定子虚幻接地保护误动的问题，长期以来一直没有找到故障的解决方法。技术实现要素：针对以上缺点，本发明实施例提出了解决负荷直供系统发电机定子虚幻接地故障的方法和系统，本发明实施例提出了解决负荷直供系统发电机定子虚幻接地故障的方法，该方法是基于负荷直供系统实现的，所述负荷直供系统包括发电机端和负荷端；所述发电机端是由发电机三相定子绕组组成的输出电压端；所述负荷端用于接受发电机端输出的电压；所述发电机端和负荷端之间通过联络线连接；所述发电机端和负荷端之间还有高压断路器；所述高压断路器用于切断或闭合高压电路中的空载电流和负荷电流；所述方法包括以下步骤：获取负荷直供系统参数，所述负荷直供系统参数包括发电机端空载时的零序电压为3u01'、高压断路器合闸后，发电机端的零序电压为3u0以及发电机定子接地保护通用定值为3u0dz、高压断路器断开后，发电机端零序电压为3u01，发电机定子接地保护独立定值为3u0dz1，负荷端零序电压为3u02，负荷端接地保护独立定值为3u0dz2；采用整定发电机定子接地保护定值的方式，确定发电机定子接地与负荷端电压不平衡保护的动作界面；采用延时执行高压断路器和在定子接地保护的动作时间增加级差，以及在负荷端增加报警时间级差的方式确定负荷直供系统保护的动作逻辑；针对负荷直供系统的工作模式，选择采用整定消弧线圈、调整残流以及脱谐度的方式或者补偿接地时的电容电流的方式，确定负荷直供系统的补偿份额。进一步的，所述方法还包括按照电流定值在负荷端线路的开关处设零序电流保护；所述电流定值idz＝krel·il；所述idz为零序电流保护定值；所述krel为可靠系数，取值1.2；所述il为整定线路的电容电流。进一步的，所述采用整定发电机定子接地保护定值的方式，确定发电机定子接地与负荷端电压不平衡保护的动作界面的方法包括以下步骤：s1：将定子接地保护定值整定为：udz2>udz>udz1，所述udz为发电机带直供负荷时对应的零序电压3u0，即为定子接地保护通用整定值，所述udz的范围是[11v,15v],延时tdz；所述udz1为发电机不带直供负荷时发电机定子对应的零序电压3u01，即为定子接地保护独立整定值，所述udz1的范围是[5v,10v],延时tdz1；所述udz2为发电机不带直供负荷时负荷侧零序电压，即为负荷侧零序电压独立整定值，所述udz2的范围是[16v,35v]，延时tdz2；所述tdz为综合定值3u0dz下的延时定值；所述tdz1发电机独立定值3u0dz1下的延时定值；所述tdz2为负荷侧独立定值3u0dz2下的延时定值；s2：将发电机定子接地保护通用定值3u0dz的范围设为[11v,15v]。进一步的，所述采用延时执行高压断路器和在定子接地保护的动作时间增加级差，以及在负荷端增加报警时间级差的方式确定负荷直供系统保护的动作逻辑的方法包括确定发电机定子接地保护动作逻辑和确定负荷端接地动作保护逻辑；所述确定发电机定子接地保护动作逻辑的方法为，执行通用整定值3u0dz,所述3u0dz的范围为[11v,15v],在延时tdz＝0.2s时，限跳高压断路器，在延时tdz1＝0.5s时限跳发电机开关并灭磁；所述确定负荷端接地动作保护逻辑的方法为，负荷端母线3u0采样，在延时tdz2＝1s时，发出报警信号。进一步的，所述针对负荷直供系统的工作模式，选择采用整定消弧线圈、调整残流以及脱谐度的方式或者补偿接地时的电容电流的方式，确定负荷直供系统的补偿份额的方法包括：在负荷直供系统正常工作时，对于手动补偿，是将消弧线圈整定在过补偿状态下，所述过补偿的程度为发电机组正常稳态运行时发电机中性点的位移电压小于等于相电压的15％；对于自动补偿，调节残流il-ic或脱谐度ε＝(il-ic)/ic；使运行时残流的范围小于5％。如果运行时残流大于等于5％，则自动调整消弧线圈分接开关，使运行时残流的范围小于5％；所述ε是脱谐度,il是发电机中性点消弧线圈的电感电流，ic是系统对地的电容电流；当ε>0时，过补偿；当ε<0时，欠补偿；当ε＝0时，全补偿；当负荷直供系统单相接地运行时，补偿接地时的电容电流，使故障点的残流的范围小于5％，并且使脱谐度ε小于百分之一。解决负荷直供系统发电机定子虚幻接地故障的系统，包括参数获取模块和故障解决模块；所述参数获取模块用于获取负荷直供系统参数；所述负荷直供系统参数包括发电机端空载时的零序电压为3u01'、高压断路器合闸后，发电机端的零序电压为3u0以及发电机定子接地保护通用定值为3u0dz、高压断路器断开后，发电机端零序电压为3u01，发电机定子接地保护独立定值为3u0dz1，负荷端零序电压为3u02，负荷端接地保护独立定值为3u0dz2；所述故障解决模块用于根据获取的负荷直供系统的参数，采用整定发电机定子接地保护定值的方式，确定发电机定子接地与负荷端电压不平衡保护的动作界面、采用延时执行高压断路器和在定子接地保护的动作时间增加级差，以及在负荷端增加报警时间级差的方式确定负荷直供系统保护的动作逻辑、针对负荷直供系统的工作模式，选择采用整定消弧线圈、调整残流以及脱谐度的方式或者补偿接地时的电容电流的方式，确定负荷直供系统的补偿份额。进一步的，所述参数获取模块包括第一参数获取模块、第二参数获取模块和第三参数获取模块；所述第一参数采集模块用于采集发电机端空载时的零序电压为3u01'；所述第二参数采集模块用于采集高压断路器合闸后，发电机端的零序电压为3u0以及发电机定子接地保护通用定值为3u0dz；所述第三参数采集模块用于采集高压断路器断开后，发电机端零序电压为3u01，发电机定子接地保护独立定值为3u0dz1，负荷端零序电压为3u02，负荷端接地保护独立定值为3u0dz2。进一步的，所述故障解决模块包括第一故障解决模块、第二故障解决模块、第三故障解决模块和第四故障解决模块；所述第一故障解决模块用于采用整定发电机定子接地保护定值的方式，确定发电机定子接地与负荷端电压不平衡保护的动作界面；所述第二故障解决模块用于采用延时执行高压断路器和在定子接地保护的动作时间增加级差，以及在负荷端增加报警时间级差的方式确定负荷直供系统保护的动作逻辑；所述第三故障解决模块用于针对负荷直供系统的工作模式，选择采用整定消弧线圈、调整残流以及脱谐度的方式或者补偿接地时的电容电流的方式，确定负荷直供系统的补偿份额；所述第四故障解决模块用于按照电流定值在负荷端线路的开关处设零序电流保护。
发明内容中提供的效果仅仅是实施例的效果，而不是发明所有的全部效果，上述技术方案中的一个技术方案具有如下优点或有益效果：本发明实施例提出了解决负荷直供系统发电机定子虚幻接地故障的方法和系统，通过获取负荷直供系统的参数，该参数包括发电机端空载时的零序电压为3u01'、高压断路器合闸后，发电机端的零序电压为3u0以及发电机定子接地保护通用定值为3u0dz、高压断路器断开后，发电机端零序电压为3u01，发电机定子接地保护独立定值为3u0dz1，负荷端零序电压为3u02，负荷端接地保护独立定值为3u0dz2。采用整定发电机定子接地保护定值的方式，确定发电机定子接地与负荷端电压不平衡保护的动作界面；采用延时执行高压断路器和在定子接地保护的动作时间增加级差，以及在负荷端增加报警时间级差的方式确定负荷直供系统保护的动作逻辑；针对负荷直供系统的工作模式，选择采用整定消弧线圈、调整残流以及脱谐度的方式或者补偿接地时的电容电流的方式，确定负荷直供系统的补偿份额以及按照电流定值在负荷端线路的开关处设零序电流保护。通过上述方法能够有效的解决发电机定子虚幻接地保护误动作的问题。附图说明图1是本发明实施例1负荷直供系统的供电系统图；图2是基于本发明实施例1中发电机定子接地保护动作界面图；图3是基于本发明实施例1中发电机定子接地保护动作逻辑图；图4是基于本发明实施例1中负荷端接地保护动作逻辑图。具体实施方式为能清楚说明本方案的技术特点，下面通过具体实施方式，并结合其附图，对本发明进行详细阐述。下文的公开提供了许多不同的实施例或例子用来实现本发明的不同结构。为了简化本发明的公开，下文中对特定例子的部件和设置进行描述。此外，本发明可以在不同例子中重复参考数字和/或字母。这种重复是为了简化和清楚的目的，其本身不指示所讨论各种实施例和/或设置之间的关系。应当注意，在附图中所图示的部件不一定按比例绘制。本发明省略了对公知组件和解决技术及工艺的描述以避免不必要地限制本发明。实施例1本发明实施例给出了解决负荷直供系统发电机定子虚幻接地故障的方法和系统。发电机定子虚幻接地故障指的是在发电机定子本身对地绝缘正常的情况下，而由于外部系统绝缘水平的降低以及系统的零序电压谐振等其他因素导致了定子接地保护检测到的零序电压超过了整定值，造成了定子接地保护的误动作。对于发电机接入负荷直供系统的接线方式下，3u0定子接地保护的动作并不仅限于发电机定子接地时，另外整个运行系统零序电压受到变压器高压侧经变压器传递的零序电压、三相电压不平衡因素导致的零序电压数值达到动作值udz、时间超过延时整定值tdz时也动作跳闸，即所谓的发电机定子虚幻接地问题。如图1所示为本发明实施例1负荷直供系统的供电系统图。该系统包括发电机端和负荷端，发电机端和负荷端之间通过联络线连接，发电机端和负荷端之间还有高压断路器1111；高压断路器1111用于切断或闭合高压电路中的空载电流和负荷电流。首先获取获取相关参数，机1开关在断开位置，发电机空载时的零序电压为3u01'；高压断路器1111合闸后，发电机的零序电压为3u0，定子接地保护通用定值为3u0dz；其中发电机定子接地保护通用定值为发电机定子接地保护动作界面。高压短路其1111断开后，发电机零序电压为3u01，定子接地保护独立定值为3u0dz1，负荷侧独立零序电压为3u02，负荷侧接地保护独立定值为3u0dz2。为解决发电机定子接地保护与负荷直供系统接地保护的差异性问题，缩小故障时的停电范围，将发电机定子接地保护定值整定为：udz2>udz>udz1。其中udz为发电机带直供负荷时对应的零序电压3u0，即为定子接地保护通用整定值，其中udz的范围是[11v,15v]，延时tdz。udz1为发电机不带直供负荷时发电机定子对应的零序电压3u01，即为定子接地保护独立整定值，udz1的范围是[5v,10v]，延时tdz1。udz2为发电机不带直供负荷时负荷侧零序电压，即为负荷侧零序电压独立整定值，udz2的范围是[16v,35v]，延时tdz2。其中tdz为综合定值3u0dz下的延时定值；tdz1发电机独立定值3u0dz1下的延时定值；tdz2为负荷侧独立定值3u0dz2下的延时定值；如图2所示基于本发明实施例1中发电机定子接地保护动作界面图。3u0发电机定子接地保护定值由3u0dz的范围[5v,10v]，更改为定子接地保护通用整定值，其范围为[11v,15v]发动电机定子接地保护装置3u0dz1以及系统电压不平衡保护装置3u0dz2定值可调整范围如下表所示：1234567调整范围3u0dz13v6v9v12v15v18v21v3～21vudz25v10v15v20v25v30v35v5～35v首先，检查发电机组定子接地保护装置动作值的正确性，保证保护装置能够正确动作。然后，将机组定子接地保护3u0动作电压整定在5v，延时1s，发报警信号。最后，将接地保护3u0边界定值3u0dz设置为：3u0dz2>3u0dz>3u0dz1；3u0dz＝15v。本发明实施例采用延时执行高压断路器和在定子接地保护的动作时间增加级差，以及在负荷端增加报警时间级差的方式确定负荷直供系统保护的动作逻辑，该方法包括确定发电机定子接地保护动作逻辑和确定负荷端接地动作保护逻辑。图3是基于本发明实施例1中发电机定子接地保护动作逻辑图；执行通用整定值3u0dz,3u0dz的范围为[11v,15v],在延时t1＝0.2s时，限跳高压断路器，在延时t2＝0.5s时限跳发电机开关并灭磁；其中t1即tdz：综合定值3u0dz下的延时定值。t2即tdz1：发电机独立定值3u0dz1下的延时定值。图4是基于本发明实施例1中负荷端接地保护动作逻辑图。负荷端零序电压3u0,在延时t3＝1.0时发信号，其中t3为负荷侧系统接地保护延时时间整定值。t3即tdz2：负荷侧独立定值3u0dz2下的延时定值。逻辑调整的依据，如果发电机定子接地保护采用通用整定值并执行原来的逻辑，延时t1＝0.2s，动作于解列灭磁，在一定程度上降低了保护误动作的概率并提高了可靠性，但是不够理想；如果发电机保护采用通用整定值并执行调整后的逻辑，则定子接地保护的动作时间增加了一个级差0.3s，虽然延长了故障的切除时间，但是保护因直供负荷绝缘与负荷不对称引发的误动作的概率几乎降低到零。对于系统电容电流的补偿，应全面考虑实现综合补偿，具体的方法是根据发电机关联系统的电容电流设置补偿参数，做到发电机中性点电抗器对于电容电流测量准确，补偿到位，即使之处于过补偿状态，以稳定三相不平衡电压，避免3u0定子接地保护误动作的行为发生。通过调整补偿电抗器的分接开关，使系统的3u0最小为依据，来确定系统补偿的份额。3u0最小就是调整补偿电抗器的抽头，改变电抗器的参数，用电压表监测发电机tv二次侧3u0的幅值为最低时的数值。在系统正常运行时，对于手动方式的补偿系统，将消弧线圈整定在过补偿状态下，其过补偿的程度取决于电网正常稳态运行时发电机中性点的位移电压，数值不超过相电压的15％。对于自动补偿，调节残流il-ic或脱谐度ε＝(il-ic)/ic；使运行时残流的范围小于5％。如果运行时残流大于等于5％，则自动调整消弧线圈分接开关，使运行时残流的范围小于5％；ε是脱谐度,il是发电机中性点消弧线圈的电感电流，ic是系统对地的电容电流；当ε>0时，过补偿；当ε<0时，欠补偿；当ε＝0时，全补偿。当负荷直供系统单相接地运行时，补偿接地时的电容电流，使故障点的残流的范围小于5％，并且使脱谐度ε小于百分之一。凯赛热电厂10kv系统是负荷直供系统，先后出现若干次零序电压报警的问题，报警时记录显示10kv系统三相电压不平衡。经分析可知，零序电压报警和电容电流有关，与电容电流补偿有关。在解决凯赛热电厂定子虚幻接地故障时，#1发电机组中性点补偿系统电抗器电流5.0a，电压5.5v，电抗器抽头位置固定在1挡，定子接地保护报警动作。将电抗器抽头位置放在9挡，电抗器补偿电流大于12.0a，定子接地保护报警返回。本发明实施例提出的解决负荷直供系统发电机定子虚幻接地故障的方法，还包括按照电流定值在负荷端线路的开关处设零序电流保护；电流定值idz，按照躲过相邻线路发生单相接地故障时流过本线路的电容电流整定，其中电流定值idz＝krel·il；idz为零序电流保护定值；krel为可靠系数，取值1.2；il为整定线路的电容电流。本发明实施例选择一条最长的电缆线路为例，整定如下：最长10kv电缆线路电容电流的估算，线路长度l＝2.2km，截面120mm2，每千米产生的电容电流为1.1a/km，全线路的电容电流il＝2.2km×1.1a/km＝2.6a。idz＝krel·il＝1.2×2.6a＝3.2a，为一次定值。延时时间定值t0，是按照躲过线路所带电动机起动时暂态过程的影响整定，取值t0＝0.1s。利用零序电流保护将10kv故障线路切除，由此故障线路导致的三相电压不平衡的问题不再重现。3u0保护动作后起动程序跳闸，机组与系统解列但不灭磁，此时已完成了对机组的隔离，如果问题出在负荷侧，则发电机的定子接地保护应该如期返回。本发明实施例还提出了解决负荷直供系统发电机定子虚幻接地故障的系统，该系统包括参数获取模块和故障解决模块；参数获取模块用于获取负荷直供系统参数；负荷直供系统参数包括发电机端空载时的零序电压为3u01'、高压断路器合闸后，发电机端的零序电压为3u0以及发电机定子接地保护通用定值为3u0dz、高压断路器断开后，发电机端零序电压为3u01，发电机定子接地保护独立定值为3u0dz1，负荷端零序电压为3u02，负荷端接地保护独立定值为3u0dz2；参数获取模块包括第一参数获取模块、第二参数获取模块和第三参数获取模块；第一参数获取模块用于采集发电机端空载时的零序电压为3u01'；第二参数获取模块用于采集高压断路器合闸后，发电机端的零序电压为3u0以及发电机定子接地保护通用定值为3u0dz；第三参数获取模块用于采集高压断路器断开后，发电机端零序电压为3u01，发电机定子接地保护独立定值为3u0dz1，负荷端零序电压为3u02，负荷端接地保护独立定值为3u0dz2。故障解决模块用于根据获取的负荷直供系统的参数，采用整定发电机定子接地保护定值的方式，确定发电机定子接地与负荷端电压不平衡保护的动作界面、采用延时执行高压断路器和在定子接地保护的动作时间增加级差，以及在负荷端增加报警时间级差的方式确定负荷直供系统保护的动作逻辑、针对负荷直供系统的工作模式，选择采用整定消弧线圈、调整残流以及脱谐度的方式或者补偿接地时的电容电流的方式，确定负荷直供系统的补偿份额。故障解决模块包括第一故障解决模块、第二故障解决模块、第三故障解决模块和第四故障解决模块；第一故障解决模块用于采用整定发电机定子接地保护定值的方式，确定发电机定子接地与负荷端电压不平衡保护的动作界面；第二故障解决模块用于采用延时执行高压断路器和在定子接地保护的动作时间增加级差，以及在负荷端增加报警时间级差的方式确定负荷直供系统保护的动作逻辑；第三故障解决模块用于针对负荷直供系统的工作模式，选择采用整定消弧线圈、调整残流以及脱谐度的方式或者补偿接地时的电容电流的方式，确定负荷直供系统的补偿份额；第四故障解决模块用于按照电流定值在负荷端线路的开关处设零序电流保护。尽管说明书及附图和实施例对本发明创造已进行了详细的说明，但是，本领域技术人员应当理解，仍然可以对本发明创造进行修改或者等同替换；而一切不脱离本发明创造的精神和范围的技术方案及其改进，其均涵盖在本发明创造专利的保护范围当中。当前第1页12