基于后加速原理的GCB非全相动作方法与流程

基于后加速原理的gcb非全相动作方法
技术领域
1.本发明涉及继电保护技术领域，特别基于后加速原理的gcb非全相动作方法。


背景技术：

2.gcb，又称为发电机出口断路器，一般采用三相联动机构，配置在发电机与升压变压器之间，配套配置隔刀、地刀等设备，对于大型水轮发电机、抽水蓄能机组等机组，由于承担较多调峰任务，具有启停机频繁的特点，此类设备在长期运行和频繁操作后，由于机构的磨损等原因造成断路器或隔刀分合闸不到位的情况，发生gcb非全相故障的概率大大增加。
3.对于gcb或其隔刀分合闸不到位的情况，触头间存在毫米级的小间隙，在电弧电流作用下，电弧会引起触头局部烧蚀，发生故障后，发电机和主变两侧的电压并没有相量差和角度差，对于现有保护设备厂家基于相电压相量差值和零序电压相量差值原理配置的gcb非全相保护，其并不能切除故障。
4.目前对于发电厂分合闸不到位的断路器、隔刀会以弧光电流的方式维持负荷电流，直至故障断路器或隔刀断口融化后，飞溅熔化物出现对地间歇性放电，鉴于受到发电机经大电阻接地方式限制，故障电流很小，现有所有的常规配置保护通过断路器三相不一致接点位置、零序电流或负序电流来判断断路器的非全相运行状态，而对于三相联动结构的机端断路器，由于无法提供三相不一致接点位置，均不能准确反映该异常情况，此时发电机快速的主保护无法准确检测出故障，因此此类情况发生后，往往会导致非常严重的设备故障。
5.目前有部分论文和专利对此问题进行了研究，专利cn202111357092提出了一种基于注入式原理的gcb非全相检测方法，要在高压系统中注入低频信号，存在信号注入困难、提取困难的问题；并且为gcb在分合闸过程中监测到电压变化才可以启动保护，并不能解决上述经电弧电流维持工况的问题。论文《基于断口两侧电压相量差的发电机机端断路器非全相保护》提出了一种采用对称分量法分析故障时的断口两侧电压量特征，提出了基于断口两侧电压相量差的gcb非全相保护新原理，但是由于该原理基于发电机机端断路器发生单相或两相断相故障，故障相断口两侧产生电压相量差值的故障情况，而对于分合闸不到位时以弧光电流的方式维持负荷电流的工况，并不存在相电压相量差值和零序电压相量差值，因此也不能正常反应和动作。
6.目前所有论文和专利对定子接地保护的设计，均采用固定延时，切除故障设备，考虑到定子接地保护防误动和可靠性，任何一种原理的定子接地保护均采用0.3～0.5s延时告警和跳闸切除故障，在gcb非全相过程中，断路器、隔刀会以弧光电流的方式维持负荷电流，直至故障断路器或隔刀断口融化后，飞溅熔化物出现对地间歇性放电，故障初期每次接地时间极短，均在20ms以内，均不足以达到定子接地保护延时，因此常规的定子接地保护也不能快速动作。
7.对此，发明人提出基于基于后加速原理的gcb非全相动作方法，仅需通过判断发电机零序电压或零序电流保护启动次数，加速保护动作，可准确切断gcb非全相故障状态，原
理清晰、效果良好。


技术实现要素：

8.本发明所要解决的技术问题是提供一种基于后加速原理的gcb非全相动作方法，通过判断发电机基波零序电压、零序电流保护启动次数配合反时限的配置加速保护动作于报警和跳闸。
9.为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：基于后加速原理的gcb非全相动作方法，其特征在于，包括以下步骤：
10.步骤一、发电机保护装置实时采集发电机机端电压、变压器低压侧电压、发电机中性点零序电流信息；
11.步骤二、发电机保护装置根据零序电压、零序电流大于门发电机保护装置根据零序电压、零序电流大于门启动值时，循环计算零序电流加速判据、零序电压加速判据、时间累计加速判据动作情况；
12.步骤三、发电机保护装置循环计算gcb非全相总出口动作情况，驱动保护装置输出跳闸和告警信号。
13.优选的，所述零序电流加速判据采用接地电流判据非全相接地保护，保护接地电流启动值为i
0set
，当故障电流大于i
0set
，零序电流接地保护启动一次，计数为1，动作次数依次累计，当累计次数大于等于ni时(结合现场实际整定)，gcb非全相保护超过设定的时间定值t
set
出口跳闸或报警，t
set
应小于定子接地保护延时定值。
14.优选的，所述零序电压加速判据采用基波零序电压判据非全相接地保护，保护基波零序电压启动值为u
0set
，当故障零序电压大于u
0set
，基波零序电压保护启动一次，计数为1，动作次数依次累计，当累计次数大于等于nu时(结合现场实际整定)，gcb非全相保护超过设定的时间定值t
set
出口跳闸或报警，t
set
应小于定子接地保护延时定值。
15.优选的，所述时间累计加速判据采用接地电流、基波零序电压两种判据，保护接地电流启动值为i
0set
，保护基波零序电压启动值为u
0set
，当分别每种故障每次持续时间的累加时间大于时，t0为定子接地保护动作延时，gcb非全相加速动作。
16.优选的，所述零序电流加速判据具体计算公式如下所示：
[0017][0018]
式(1)中ua、ub、uc为发电机机端三相电压有效值，u
ta
、u
tb
、u
tc
为主变低压侧三相电压的有效值；un为发电机额定电压的有效值；i
g0
为发电机中性点基波零序电流的有效值；gcb非全相保护时，为躲过正常运行时不平衡电流，需设置基波零序电流启动门槛i
0set
；为第ni次零序电流接地动作持续时间，t0为定子接地保护动作延时；ni为机端电流大于基波零序电流有效值门槛i
0set
的次数，当以上条件均满足时，gcb非全相保护零序电流加速判据动作。
[0019]
优选的，所述零序电压加速判据具体计算公式如下所示：
[0020][0021]
式(2)中ua、ub、uc为发电机机端三相电压有效值，u
ta
、u
tb
、u
tc
为主变低压侧三相电压的有效值；un为发电机额定电压的有效值；u
g0
为发电机机端基波零序电压的有效值；u
t0
为主变低压侧机端基波零序电压的有效值；gcb非全相保护时，为躲过正常运行时不平衡电压，需设备基波零序电压启动门槛值u
0set
；为第nu次基波零序电压动作持续时间，t0为定子接地保护动作延时；nu为机端零序电压大于保护基波零序电压有效值门槛u
0set
的次数，当以上条件均满足时，gcb非全相保护零序电压加速判据动作。
[0022]
优选的，所述述时间累计加速判据具体计算公式如下所示：
[0023][0024]
式(3)中为第ni次零序电流接地动作持续时间，为第nu次基波零序电压动作持续时间，t0为定子接地保护动作延时；当式(3)中任意一个条件满足时，gcb非全相保护累计时间加速判据动作。
[0025]
本发明提供一种基于后加速原理的gcb非全相动作方法，通过比较gcb零序电压、电流的幅值大于其门槛值的次数，加速gcb非全相的报警和跳闸。本方法原理清晰，计算简便，在继电保护工程实际中易于推广应用，可望有较好的实用价值。
附图说明
[0026]
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明：
[0027]
图1为本发明的方法流程图；
[0028]
图2为本发明零序电压与零序电流的采集示意图。
具体实施方式
[0029]
如图1-2所示，基于后加速原理的gcb非全相动作方法，其特征在于，包括以下步骤：
[0030]
步骤一、发电机保护装置实时采集发电机机端电压、变压器低压侧电压、发电机中性点零序电流信息；
[0031]
步骤二、发电机保护装置根据零序电压、零序电流大于门发电机保护装置根据零序电压、零序电流大于门启动值时，循环计算零序电流加速判据、零序电压加速判据、时间累计加速判据动作情况；
[0032]
步骤三、发电机保护装置循环计算gcb非全相总出口动作情况，驱动保护装置输出跳闸和告警信号。
[0033]
优选的，所述零序电流加速判据采用接地电流判据非全相接地保护，保护接地电流启动值为i
0set
，当故障电流大于i
0set
，零序电流接地保护启动一次，计数为1，动作次数依
次累计，当累计次数大于等于ni时(结合现场实际整定)，gcb非全相保护超过设定的时间定值t
set
出口跳闸或报警，t
set
应小于定子接地保护延时定值。
[0034]
优选的，所述零序电压加速判据采用基波零序电压判据非全相接地保护，保护基波零序电压启动值为u
0set
，当故障零序电压大于u
0set
，基波零序电压保护启动一次，计数为1，动作次数依次累计，当累计次数大于等于nu时(结合现场实际整定)，gcb非全相保护超过设定的时间定值t
set
出口跳闸或报警，t
set
应小于定子接地保护延时定值。
[0035]
优选的，所述时间累计加速判据采用接地电流、基波零序电压两种判据，保护接地电流启动值为i
0set
，保护基波零序电压启动值为u
0set
，当分别每种故障每次持续时间的累加时间大于时，t0为定子接地保护动作延时，gcb非全相加速动作。
[0036]
优选的，所述零序电流加速判据具体计算公式如下所示：
[0037][0038]
式(1)中ua、ub、uc为发电机机端三相电压有效值，u
ta
、u
tb
、u
tc
为主变低压侧三相电压的有效值；un为发电机额定电压的有效值；i
g0
为发电机中性点基波零序电流的有效值；gcb非全相保护时，为躲过正常运行时不平衡电流，需设置基波零序电流启动门槛i
0set
；为第ni次零序电流接地动作持续时间，t0为定子接地保护动作延时；ni为机端电流大于基波零序电流有效值门槛i
0set
的次数，当以上条件均满足时，gcb非全相保护零序电流加速判据动作。
[0039]
优选的，所述零序电压加速判据具体计算公式如下所示：
[0040][0041]
式(2)中ua、ub、uc为发电机机端三相电压有效值，u
ta
、u
tb
、u
tc
为主变低压侧三相电压的有效值；un为发电机额定电压的有效值；u
g0
为发电机机端基波零序电压的有效值；u
t0
为主变低压侧机端基波零序电压的有效值；gcb非全相保护时，为躲过正常运行时不平衡电压，需设备基波零序电压启动门槛值u
0set
；为第nu次基波零序电压动作持续时间，t0为定子接地保护动作延时；nu为机端零序电压大于保护基波零序电压有效值门槛u
0set
的次数，当以上条件均满足时，gcb非全相保护零序电压加速判据动作。
[0042]
优选的，所述述时间累计加速判据具体计算公式如下所示：
[0043][0044]
式(3)中为第ni次零序电流接地动作持续时间，为第nu次基波零序电压动作持续时间，t0为定子接地保护动作延时；当式(3)中任意一个条件满足时，gcb非全相保护累
计时间加速判据动作。
[0045]
综合以上三个判据，零序电流加速判据、零序电压加速判据、累计时间加速判据任意一个满足，gcb非全相保护总出口动作。
[0046]
上述的实施例仅为本发明的优选技术方案，而不应视为对于本发明的限制，本发明的保护范围应以权利要求记载的技术方案，包括权利要求记载的技术方案中技术特征的等同替换方案为保护范围。即在此范围内的等同替换改进，也在本发明的保护范围之内。

技术特征：
1.基于后加速原理的gcb非全相动作方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一、发电机保护装置实时采集发电机机端电压、变压器低压侧电压、发电机中性点零序电流信息；步骤二、发电机保护装置根据零序电压、零序电流大于门发电机保护装置根据零序电压、零序电流大于门启动值时，循环计算零序电流加速判据、零序电压加速判据、时间累计加速判据动作情况；步骤三、发电机保护装置循环计算gcb非全相总出口动作情况，驱动保护装置输出跳闸和告警信号。2.根据权利要求1所述基于后加速原理的gcb非全相动作方法，其特征在于，所述零序电流加速判据采用接地电流判据非全相接地保护，保护接地电流启动值为i
0set
，当故障电流大于i
0set
，零序电流接地保护启动一次，计数为1，动作次数依次累计，当累计次数大于等于n
i
时，gcb非全相保护超过设定的时间定值t
set
出口跳闸或报警，t
set
应小于定子接地保护延时定值。3.根据权利要求1所述基于后加速原理的gcb非全相动作方法，其特征在于，所述零序电压加速判据采用基波零序电压判据非全相接地保护，保护基波零序电压启动值为u
0set
，当故障零序电压大于u
0set
，基波零序电压保护启动一次，计数为1，动作次数依次累计，当累计次数大于等于n
u
时，gcb非全相保护超过设定的时间定值t
set
出口跳闸或报警，t
set
应小于定子接地保护延时定值。4.根据权利要求1所述基于后加速原理的gcb非全相动作方法，其特征在于，所述时间累计加速判据采用接地电流、基波零序电压两种判据，保护接地电流启动值为i
0set
，保护基波零序电压启动值为u
0set
，当分别每种故障每次持续时间的累加时间大于时，t0为定子接地保护动作延时，gcb非全相加速动作。5.根据权利要求2所述基于后加速原理的gcb非全相动作方法，其特征在于：所述零序电流加速判据具体计算公式如下所示：式(1)中u
a
、u
b
、u
c
为发电机机端三相电压有效值，u
ta
、u
tb
、u
tc
为主变低压侧三相电压的有效值；u
n
为发电机额定电压的有效值；i
g0
为发电机中性点基波零序电流的有效值；gcb非全相保护时，为躲过正常运行时不平衡电流，需设置基波零序电流启动门槛i
0set
；为第ni次零序电流接地动作持续时间，t0为定子接地保护动作延时；n
i
为机端电流大于基波零序电流有效值门槛i
0set
的次数，当以上条件均满足时，gcb非全相保护零序电流加速判据动作。6.根据权利要求3所述基于后加速原理的gcb非全相动作方法，其特征在于：所述零序电压加速判据具体计算公式如下所示：
式(2)中u
a
、u
b
、u
c
为发电机机端三相电压有效值，u
ta
、u
tb
、u
tc
为主变低压侧三相电压的有效值；u
n
为发电机额定电压的有效值；u
g0
为发电机机端基波零序电压的有效值；u
t0
为主变低压侧机端基波零序电压的有效值；gcb非全相保护时，为躲过正常运行时不平衡电压，需设备基波零序电压启动门槛值u
0set
；为第nu次基波零序电压动作持续时间，t0为定子接地保护动作延时；n
u
为机端零序电压大于保护基波零序电压有效值门槛u
0set
的次数，当以上条件均满足时，gcb非全相保护零序电压加速判据动作。7.根据权利要求4所述基于后加速原理的gcb非全相动作方法，其特征在于，所述述时间累计加速判据具体计算公式如下所示：式(3)中为第ni次零序电流接地动作持续时间，为第nu次基波零序电压动作持续时间，t0为定子接地保护动作延时；当式(3)中任意一个条件满足时，gcb非全相保护累计时间加速判据动作。

技术总结
基于后加速原理的GCB非全相动作方法，包括以下步骤：步骤一、发电机保护装置实时采集发电机机端电压、变压器低压侧电压、发电机中性点零序电流信息；步骤二、发电机保护装置根据零序电压、零序电流大于门发电机保护装置根据零序电压、零序电流大于门启动值时，循环计算零序电流加速判据、零序电压加速判据、时间累计加速判据动作情况；步骤三、发电机保护装置循环计算GCB非全相总出口动作情况，驱动保护装置输出跳闸和告警信号。本发明提供一种基于后加速原理的GCB非全相动作方法，通过判断发电机基波零序电压、零序电流保护启动次数配合反时限的配置加速保护动作于报警和跳闸。合反时限的配置加速保护动作于报警和跳闸。合反时限的配置加速保护动作于报警和跳闸。


技术研发人员：张欢 骆佳勇 李能昌 吉元涛 李家汉 谷彩香 卢小琴 黄雯怡 林奕秀 梁刚 周静位
受保护的技术使用者：中国长江电力股份有限公司
技术研发日：2023.05.10
技术公布日：2023/8/9