一种防止多台泵组并联运行时单相接地保护的优化方法及装置与流程

本发明专利涉及水利水电工程中继电保护领域，尤其涉及一种防止多台泵组并联运行时单相接地保护的优化方法及装置。

背景技术：

1、在水利水电引水取水工程领域中，大型泵组群往往安装于同一母线上，由于电动机所连接的10kv母线会接有多台电动机、励磁变、站用变等负荷，10kv母线发生单相接地故障的概率较大，如果电动机保护采用常规的零序电压或中性点零序过流保护，则电动机保护不能区分单相接地故障发生在电动机内部还是电动机外部，结果造成10kv任一处发生的单相接地故障，都将导致该母线连接的所有电动机同时甩负荷，严重威胁水道和机组的安全。

2、针对多台电动机泵组接入同一段母线，常规方案及单相接地故障保护方式为：

3、(1)根据泵组的台数，在高压母线端内增加对应的高压开关柜，每回开关柜内设置对应的微机电动机保护装置，电动机保护装置设置零序电压或中性点零序过流保护，当本回路发生单相接地故障时，微机电动机保护装置输出跳闸指令动作于本回路断路器跳闸。

4、(2)高压母线上配置小电流接地选线装置。

5、上述方案的缺点在于：目前基于相应理论生产的接地选线装置试验中选线准备率达到90％以上，但是，大部分接地选线装置在现场使用过程中，受现场条件及运行环境的影响小电流接地选线装置选线率不高，难以满足要求。

6、当系统中出现内部接地故障时，电动机中性点经高阻抗接地运行时，本回路电动机单相接地电流有可能小于电动机差动保护的启动值，保护灵敏度不够，不动作。当系统发生外部接地故障时，系统中其他的电动机均会出现零序电流和零序电压，单相接地零序保护没有了选择性，其他正常运行的电动机间隔也会出现跳闸，扩大了停电范围。

7、目前90％电动机单相接地保护设置在电动机机端，未包含中性点处的单相接地保护，一旦出现中性点单相接地保护，系统保护不到。

8、因此，现有技术存在保护的灵敏度低，系统运行稳定性差以及经济性和可靠性低的问题。

技术实现思路

1、为解决现有技术中存在的技术问题，本发明提供一种防止多台泵组并联运行时单相接地保护的优化方法及装置。

2、依据本发明技术方案的第一方面，提供一种防止多台泵组并联运行时单相接地保护的优化装置，所述装置包括第一零序电流互感器、第二零序电流互感器和电动机保护装置；

3、所述电动机保护装置设置第一零序电流采集点，所述第一零序电流采集点与第一零序电流互感器连接，用于检测电动机机端的零序电流；

4、所述电动机保护装置设置第二零序电流采集点，所述第二零序电流采集点与第二零序电流互感器连接，用于检测电动机中性点侧的零序电流；

5、所述第一零序电流互感器和第二零序电流互感器分别设置在电动机机端和电动机中性点侧，两侧零序电流接入电动机保护装置，合成的零序差动电流作为单相接地保护的逻辑判据。

6、进一步地，所述电动机保护装置包括控制器、开关量输出模块和报警器；

7、所述控制器的输入端与第一零序电流采集点和第二零序电流采集点的的输出端连接，用于接收其输出的信号；

8、所述开关量输出模块的输入端与控制器的输出端连接，所述开关量输出模块的输出端与电动机回路的断路器的跳闸回路连接，用于动作于断路器跳闸；

9、所述报警器的输入端与控制器的输出端连接，用于定位电动机间隔单相接地故障对应的回路号。

10、进一步地，还包括零序电压采集点，所述零序电压采集点与电动机间隔零序电压互感器连接，输出端与控制器的输入端连接，用于检测电动机间隔回路是否发生单相接地故障。

11、进一步地，所述电动机保护装置还包括零序保护硬压板，用于控制零序保护功能的投退。

12、进一步地，所述电动机机端的零序电流互感器与电动机中性点处的零序电流互感器的型号和变比保持一致。

13、依据本发明技术方案的第二方面，提供一种防止多台泵组并联运行时单相接地保护的优化方法，包括以下步骤：

14、s1设置：在电动机机端和中性点侧分别安装第一零序电流互感器和第二零序电流互感器，两侧零序电流接入电动机保护装置；

15、s2检测：通过电动机机端和中性点的零序电流互感器检测电动机回路是否发生单相接地故障；

16、s3判断：当发生单相接地故障时，电动机保护装置判断电动机机端和中性点两侧合成的零序差动电流是否大于零流差动定值；

17、s4保护:所述合成的零序差动电流大于设定值时，电动机保护装置动作于所述回路的断路器跳闸。

18、进一步地，所述s2检测还包括通过零序电压采集点检测电动机间隔回路是否发生单相接地故障。

19、进一步地，所述s3判断还包括电动机保护装置判断回路中的零序电压是否大于零序过压闭锁定值。

20、进一步地，所述s1包括零序电流互感器的选取，根据系统计算的单向接地时的故障电流数值选取零序电流互感器的变比。

21、与现有技术相比较，本发明提供的一种防止多台泵组并联运行时单相接地保护的优化方法及装置，具有如下有益效果：

22、本发明在电动机机端和中性点侧分别安装第一零序电流互感器和第二零序电流互感器，两侧零序电流接入电动机保护装置，合成零序差动电流。正常运行时，两侧零序电流互感器电流接近为零，零序差动电流i0cd为零，电动机单相接地保护不会动作。当电动机外部单相接地时(如母线单相接地)，两侧零序电流互感器有零序电流，但由于它们大小相等，方向相同，零序差动电流i0cd为零，电动机单相接地保护也不会动作。当电动机本身保护范围内出现单相接地时，两侧零序电流大小、方向不再相同，此时零序差动电流i0cd不为零，电动机单相接地保护动作于本间隔开关，切除故障，因此，本发明可以准确识别出本电动机间隔是否发生了单相接地故障，为定位故障区段和进一步实现故障的消除或隔离提供准确依据，具有保证系统运行的稳定性的特点，以及经济性及可靠性高的优点。

技术特征：

1.一种防止多台泵组并联运行时单相接地保护的优化装置，其特征在于，所述装置包括第一零序电流互感器、第二零序电流互感器和电动机保护装置；

2.如权利要求1所述的一种防止多台泵组并联运行时单相接地保护的优化装置，其特征在于，所述电动机保护装置包括控制器、开关量输出模块和报警器；

3.如权利要求1所述的一种防止多台泵组并联运行时单相接地保护的优化装置，其特征在于，还包括零序电压采集点，所述零序电压采集点与电动机间隔零序电压互感器连接，输出端与控制器的输入端连接，用于检测电动机间隔回路是否发生单相接地故障。

4.如权利要求1所述的一种防止多台泵组并联运行时单相接地保护的优化装置，其特征在于，所述电动机保护装置还包括零序保护硬压板，用于控制零序保护功能的投退。

5.如权利要求1至4任一项所述的一种防止多台泵组并联运行时单相接地保护的优化装置，其特征在于，所述电动机机端的零序电流互感器与电动机中性点处的零序电流互感器的型号和变比保持一致。

6.一种防止多台泵组并联运行时单相接地保护的优化方法，其特征在于，包括以下步骤：

7.如权利要求6所述的一种防止多台泵组并联运行时单相接地保护的优化方法，其特征在于，所述s2检测还包括通过零序电压采集点检测电动机间隔回路是否发生单相接地故障。

8.如权利要求7所述的一种防止多台泵组并联运行时单相接地保护的优化方法，其特征在于，所述s3判断还包括电动机保护装置判断回路中的零序电压是否大于零序过压闭锁定值。

9.如权利要求6至8任一项所述的一种防止多台泵组并联运行时单相接地保护的优化方法，其特征在于，所述s1包括零序电流互感器的选取，根据系统计算的单向接地时的故障电流数值选取零序电流互感器的变比。

技术总结
本发明涉及一种防止多台泵组并联运行时单相接地保护的优化方法及装置，所述装置包括第一零序电流互感器、第二零序电流互感器和电动机保护装置，第一零序电流互感器和第二零序电流互感器分别设置在电动机机端和电动机中性点侧，电动机保护装置的第一零序电流采集点与第一零序电流互感器连接，第二零序电流采集点与第二零序电流互感器连接，电动机保护装置采集电动机机端的零序电流互感器电流和电动机中性点侧的零序电流互感器电流，计算两侧零序电流差，作为单相接地保护的逻辑判据。本发明具有保证系统运行的稳定性的特点，以及经济性及可靠性高的优点。

技术研发人员：李宁,安源,阳志飞,张浩,禹东峰,王秋瑾,密长海
受保护的技术使用者：中国电力工程顾问集团华北电力设计院有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/3/5