一种旋转型转子接地保护测量校准方法及控制保护装置

摘要

本发明公开了一种旋转型转子接地保护测量校准方法及装置，通过转子接地回路测量温度补偿特性试验预先测定一组转子接地测量回路温度补偿系数，在实测当前内部环境温度后，采用分段Lagrange多项式插值法求出转子接地回路测量值在该环境温度对应的温度补偿系数，进而对转子接地回路测量值进行校准，实现高精度旋转型转子接地保护。

说明书

技术领域

本发明涉及继电保护领域，具体地涉及一种旋转型转子接地保护测量校准方 法及采用该方法的装置。

背景技术

无刷励磁是指旋转整流装置与发电机、主励磁机和副励磁机在同轴上旋转， 经过整流后向发电机转子回路提供励磁电流，主励磁机电枢及其整流装置与发电 机同轴旋转，给发电机提供励磁电流不需要任何滑环、换相器、集电环、碳刷等 元件，减少了日常的工作维护量，提高设备的运行可靠性，避免了因炭刷炭粉和 铜粉对发电机绕组引起的绝缘污染。对于无刷励磁发电机组来说，正常运行时无 需引入任何外部量，为实现在线持续的转子接地故障监测，一种可行的方案是采 用旋转型转子接地保护，检测单元安装在发电机转子上，随发电机转子一同旋转， 应用形式如图1所示。

常规保护装置通常安装在保护室内，设有空调系统，室内环境温度变化较小， 具有良好的运行条件。而旋转型转子接地保护的接地故障检测回路封装于旋转检 测单元，安装于发电机内部，环境温度很高且变化范围较大，最高工作温度可能 超过90℃，对转子接地保护回路元件特性有较大影响，进而影响旋转型转子接 地保护动作精度。

发明内容

本发明的目的是：采用高精度插值算法对转子接地测量回路温度补偿特性进 行分段插值计算，减少测量误差，提高旋转型转子接地保护测量精度。本发明提 供一种基于Lagrange多项式插值法分段温度补偿技术的旋转型转子接地保护精 度校准方法。

本发明采取的技术方案是：一种旋转型转子接地保护测量校准方法，其特 征是：通过转子接地回路测量温度补偿特性试验，根据选定温度间隔，预先测定 一组转子接地测量回路温度补偿系数，在实测当前环境温度后，采用分段 Lagrange多项式插值法求出转子接地回路测量值在所述当前环境温度对应的温 度补偿系数，进而对转子接地回路测量值进行校准，计算得到转子接地电阻阻值， 实现旋转型转子接地保护。

上述方案中：保护系统通过内部测温元件实时检测旋转检测单元内部环境温 度，根据由m组定值给定的转子接地测量回路温度补偿特性，采用分段Lagrange 多项式插值法求出对应的转子接地测量回路温度补偿系数；其中所述m组定值 由数组(Ke_i,T_i)(i＝0,1,…,m-1)表示，T_i为温度分段给定值，Ke_i为对应T_i的转子 接地测量回路温度补偿系数给定值。

上述方案中：m取3～20中任意自然数。

上述方案中：判断所述当前环境温度值T位于某两组温度给定值T_k和T_k+1， 之间，采用Lagrange多项式插值法，求得对应的转子接地测量回路温度补偿系 数Ke(T)，插值计算式如下：

$\left(\begin{array}{c}\mathrm{Ke}\left(T\right)={\mathrm{Ke}}_k·l_k\left(T\right)+{\mathrm{Ke}}_{k+1}·l_{k+1}\left(T\right)+{\mathrm{Ke}}_{k+2}·l_{k+2}\left(T\right)\\ l_k\left(T\right)=\frac{(T-T_{k+1})·(T-T_{k+2})}{(T_k-T_{k+1})·(T_k-T_{k+2})}\\ l_{k+1}=\frac{(T-T_k)·(T-T_{k+2})}{(T_{k+1}-T_k)·(T_{k+1}-T_{k+2})}\\ l_{k+2}=\frac{(T-T_k)·(T-T_{k+1})}{(T_{k+2}-T_k)·(T_{k+2}-T_{k+1})}\end{array}\right)$

式①；

式①中：T为当前内部环境温度测量值，Ke(T)为转子接地测量回路温度补 偿系数，(Ke_k,T_k)、(Ke_k+1,T_k+1)和(Ke_k+2,T_k+2)为相邻三组给定值，l_k(T)、l_k+1(T) 和l_k+2(T)为Lagrange二次多项式插值系数，k＝0,1,…,m-3；

进一步的根据上述计算得到的转子接地测量回路温度补偿系数Ke(T)，对转 子接地测量值进行温度补偿校准：

E_c＝Ke(T)·E_p

式②；

式②中：E_p为转子接地测量原始值，E_c为转子接地测量校正值。

另外本发明还公开一种采用测量校准的旋转型转子接地保护装置，包括采样 模块、测温模块、温度补偿校准模块，计算模块、控制调节模块，其中：

所述采样模块用于对控制保护装置的测量元件进行采样；

所述测温模块用于对控制保护装置的内部环境测温元件进行采样；

所述温度补偿校准模块用于将采样模块所得到的测量值根据测温模块所得 到的当前环境温度进行温度补偿校准；

所述计算模块用于根据温度补偿校准后的准确测量值计算控制保护所需目 标值；

所述控制调节模块用于根据计算模块的结果，判断控制保护逻辑，并驱动出 口接点或输出调节量。

本发明的有益效果是：采用基于Lagrange多项式插值法分段温度补偿技术的 旋转型转子接地保护精度校准方法，消除温度变化对转子接地元件特性的影响， 提高旋转型转子接地保护测量精度，且本发明运算量不大，便于程序实现。

附图说明

图1是旋转型转子接地保护应用场合；

图2是由12组给定值构成的转子接地测量回路温度补偿曲线示意图；

图3是本发明的装置实现方式。

具体实施方式

本发明的旋转型转子接地保护精度校准方法，通过试验预先测定转子接地测 量回路温度补偿特性，该特性由m组定值(Ke_i,T_i)(i＝0,1,…,m-1)构成，m一般 取3～20，如图2所示，图中T₀～T₁₁为给定温度值，Ke₀～Ke₁₁为与之相对应的转 子接地测量回路温度补偿系数。在根据内部测量实际环境温度后，采用分段 Lagrange多项式插值法求出对应的转子接地测量回路温度补偿系数，减少插值误 差，实现转子接地测量值的高精度校准，提高旋转型转子接地保护精度。

保护系统通过内部测温元件实时检测旋转检测单元内部环境温度，将当前环 境温度值与给定的m组补偿系数值(Ke_i,T_i)(i＝0,1,…,m-1)比较，当判断当前环 境温度值T位于某两组温度给定值T_k和T_k+1(k＝0,1,…,m-3)之间，采用Lagrange 多项式插值法，求得对应的转子接地测量回路温度补偿系数Ke(T)，考虑到定值 组数不多(一般3～20组)，优选地采用Lagrange二次多项式插值，插值计算式 如下：

$\left(\begin{array}{c}\mathrm{Ke}\left(T\right)={\mathrm{Ke}}_k·l_k\left(T\right)+{\mathrm{Ke}}_{k+1}·l_{k+1}\left(T\right)+{\mathrm{Ke}}_{k+2}·l_{k+2}\left(T\right)\\ l_k\left(T\right)=\frac{(T-T_{k+1})·(T-T_{k+2})}{(T_k-T_{k+1})·(T_k-T_{k+2})}\\ l_{k+1}=\frac{(T-T_k)·(T-T_{k+2})}{(T_{k+1}-T_k)·(T_{k+1}-T_{k+2})}\\ l_{k+2}=\frac{(T-T_k)·(T-T_{k+1})}{(T_{k+2}-T_k)·(T_{k+2}-T_{k+1})}\end{array}\right)$

式①

式①中：T为当前内部环境温度测量值，Ke(T)为转子接地测量回路温度补 偿系数，(Ke_k,T_k)、(Ke_k+1,T_k+1)和(Ke_k+2,T_k+2)为相邻三组给定值，l_k(T)、l_k+1(T) 和l_k+2(T)为Lagrange二次多项式插值系数。

进一步的根据上述计算得到的转子接地测量回路温度补偿系数Ke(T)，对转 子接地测量值进行温度补偿校准：

E_c＝Ke(T)·E_p

式②

式②中：E_p为转子接地测量原始值，E_c为转子接地测量校正值。

另外，本发明还有实施例提供一种采用测量校准的旋转型转子接地保护装置 如图3所示，包括采样模块、测温模块、温度补偿校准模块，计算模块、控制调 节模块，其中：

所述采样模块用于对控制保护装置的测量元件进行采样；

所述测温模块用于对控制保护装置的内部环境测温元件进行采样；

所述温度补偿校准模块用于将采样模块所得到的测量值根据测温模块所得 到的当前环境温度进行温度补偿校准；

所述计算模块用于根据温度补偿校准后的准确测量值计算控制保护所需目 标值；

所述控制调节模块用于根据计算模块的结果，判断控制保护逻辑，并驱动出 口接点或输出调节量。

采用基于Lagrange多项式插值法分段温度补偿技术的旋转型转子接地保护 精度校准方法，消除温度变化对转子接地元件特性的影响，提高了旋转型转子接 地保护测量精度，且本发明运算量不大，便于程序实现。