一种外加电源型定子接地保护装置的研制

摘要

大中型发电机组单机容量不断增加，一旦发生事故，对国民经济造成的直接和间接损失将会十分巨大。因此，对发电机保护装置提出更高的要求，能更准确更快速的识别各类故障，可靠动作。在发电机的继电保护系统中，其中一项不可忽视的部分为定子接地保护。定子单相接地保护根据原理不同分成两大类：非注入式和注入式。非注入式保护在停用阶段当定子发生接地故障时保护无法起到作用，并且灵敏度低，受运行方式的影响较大，可靠性差。而注入式保护可以弥补这些缺陷，具有更高可靠性和有效性，因此提出了20Hz外加交流电源型注入式保护方案。
　　本文首先分析了定子接地保护现状，指出他们的不足之处，提出了接地电阻判据和工频零序电压判据相结合的外加交流电源型定子接地保护逻辑：电阻判据和工频零序电流判据。电阻判据通过检测接地装置二次侧的20Hz电压和电流，计算出接地电阻，时时监视定子绝缘水平，当接地电阻低于定值时动作于发信号或者跳闸。同时分析了保护整定方法。
　　本文详细分析了外加20Hz电源型定子接地保护系统中，各元件参数的设计要求。包括一次系统中注入的低频电压、接地变负载电阻、接地变压器变比的确定。以及在设定的一种常规系统中保护测量环节中间变流器变比、装置小CT变比、二次负载电阻、分压器变比、装置小PT变比的确定。
　　本文提出了新的适应外加20Hz电源型定子接地保护的保护滤波算法。通过保护装置实际加量验证了本章理论分析的正确性。
　　本文通过RTDS搭建模型对本文提出的注入式定子接地保护进行仿真分析，仿真结果显示，在定子接地电阻，定子绕组对地等效电容，定子接地位置不同的组合下，本文提出的注入式定子接地保护方案都能够准确测量定子接地电阻。定子接地电阻测量能够满足当接地电阻＜5kΩ的时候，绝对误差＜0.5kΩ；当接地电阻＞5kΩ的时候，相对误差＜10%。接地电阻测量准确，测量结果稳定，测量误差在允许范围内。

目录

第1章 绪 论

1.1 课题的背景和研究意义

1.2 发电机定子保护现状分析

1.3 发电机定子接地保护发展趋势

第2章 外加20 Hz电源型定子接地保护的原理和整定

2.1 外加20 Hz电源型定子接地保护原理

2.2 保护整定说明

2.3 其他若干问题的研究

2.4 本章小结

第3章 系统参数设计

3.1 一次参数设计要求

3.2 保护测量环节参数设计要求

3.3 本章小结

第4章 保护滤波算法

4.1 数据窗长度的选择

4.2 测量采样信号隔点抽取

4.3 傅里叶系数的计算

4.4 傅里叶算法的幅频特性

4.5 幅频特性验证

4.6 本章小结

第5章 RTDS仿真实验结果分析

5.1 仿真参数

5.2 仿真结果分析

5.3 本章小结

结论

参考文献

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致谢

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