变频变幅注入式发电机定子单相接地保护的研究

论文摘要

注入式发电机定子单相接地保护原理具有不受机组运行状况影响,灵敏度高,无死区等特点,既能在100%范围内测量定子接地故障电阻,又能反映定子绕组绝缘的下降,起到对绝缘老化的监视作用,具有广泛的应用前景。本文针对现行的20Hz注入式定子接地保护原理在发电机启停机过程中存在的死区问题,以及保护装置输出方波电压幅值不可调的问题,提出了变频变幅注入式定子单相接地保护方案。新方案采用变频变幅注入方式,消除了发电机在启停机过程中运行频率对注入信号的干扰,提高了保护装置在不同场合下应用的灵敏度。通过对接地电阻整定值的分析和研究,提出了自适应整定原理,按照接地允许电流的要求实现了自适应注入式发电机定子接地保护。本文提出了20Hz注入式定子接地保护在扩大单元接线发电机组上应用的方案,解决了现行注入式定子接地保护不具备选择性的问题,拓展了注入式保护方案的应用范围。在定子接地保护装置的基础上,用变频变幅注入式电源实现了注入式发电机转子接地保护的方案,并且解决了发电机励磁电压波动对接地电阻计算带来的影响,提高了注入式发电机转子接地保护的灵敏度。本文搭建了变频变幅注入式发电机定子单相接地保护装置的硬件平台,在此平台上对保护装置的各部分性能进行了测试,并在实验室进行了发电机定子单相接地保护的实验,验证了所设计的保护装置的灵敏度与可靠性。

论文目录

• 致谢
• 中文摘要
• ABSTRACT
• 1 绪论
• 1.1 课题研究背景和意义
• 1.2 发电机定子单相接地保护的研究现状
• 1.2.1 基波零序电压型定子接地保护
• 1.2.2 3次谐波电压型定子接地保护
• 1.2.3 外加电源型定子接地保护
• 1.3 发电机定子单相接地保护方案的比较
• 1.4 课题简介和论文主要内容
• 2 变频变幅注入式发电机定子单相接地保护原理
• 2.1 变频变幅注入式发电机定子接地保护原理
• 2.1.1 保护原理与接线图
• 2.1.2 接地电阻的计算
• 2.2 保护判据与定值整定
• 2.2.1 导纳判据（主判据）
• 2.2.2 零序电流判据
• 2.2.3 外加电源装置监视判据
• 2.3 保护判据的逻辑框图
• 2.3.1 电阻判据动作框图
• 2.3.2 零序电流判据动作框图
• 2.3.3 保护装置的综合动作框图
• 2.4 保护原理仿真分析
• 2.4.1 系统仿真模型和参数
• 2.4.2 仿真结果分析
• 2.5 本章小结
• 3 变频变幅注入式发电机定子接地保护的自适应整定
• 3.1 自适应整定原理
• 3.1.1 单相接地故障时接地故障电流的基波零序分量分析
• 3.1.2 单相接地故障时接地故障电流的3次谐波分量分析
• 3.1.3 自适应整定原理
• 3.2 算例分析
• 3.2.1 汽轮发电机
• 3.2.2 水轮发电机
• 3.3 本章小结
• 4 注入式定子接地保护在扩大单元接线发电机组上的应用
• 4.1 扩大单元接线发电机组接地电阻的计算
• 4.1.1 系统接线图
• 4.1.2 接地电阻的计算
• 4.2 注入20Hz电压电流的相位分析
• 4.2.1 发电机定子绕组单相接地时20Hz电压电流等值电路分析
• 4.2.2 发电机区外单相接地时20Hz电压电流等值电路分析
• 4.3 扩大单元接线发电机组注入式定子接地保护原理
• 4.3.1 保护原理
• 4.3.2 定值整定
• 4.3.3 保护流程
• 4.4 保护原理仿真结果分析
• 1内部发生定子接地故障时'>4.4.1 G₁内部发生定子接地故障时
• 4.4.2 发电机外部发生接地故障时
• 4.5 本章小结
• 5 变频变幅注入式电源在发电机转子接地保护中的应用
• 5.1 发电机转子接地保护概述
• 5.2 方波注入式发电机转子接地保护原理
• 5.2.1 保护原理
• 5.2.2 接地电阻的计算
• 5.3 方波注入式转子接地保护的仿真分析
• 5.3.1 仿真模型与参数
• 5.3.2 仿真结果
• 5.4 本章小结
• 6 变频变幅注入式定子接地保护装置的结构设计与实验
• 6.1 变频变幅注入式定子单相接地保护装置的硬件设计
• 6.1.1 保护装置的结构框图
• 6.1.2 方波电源装置的设计
• 6.1.3 带通滤波器的设计
• 6.1.4 保护装置的控制系统
• 6.2 变频变幅注入式定子单相接地保护装置的软件设计
• 6.2.1 保护装置的主程序设计
• 6.2.2 接地电阻判据单元的程序设计
• 6.2.3 接地电阻计算中的滤波算法
• 6.3 实验调试
• 6.3.1 保护装置的各部分性能测试
• 6.3.2 发电机定子单相接地实验
• 6.3.3 本章小结
• 7 结论
• 参考文献
• 附录A
• 附录B
• 作者简历
• 学位论文数据集