基于短路故障电流对称性的发电机断路器控制方法技术

本发明专利技术公开了一种基于短路故障电流对称性的发电机断路器控制方法，所述方法包括：控制设备实时采集发电机出口侧电流，当发生短路故障后，在故障电流上升到峰值时，基于电流对称性方法计算出投入转移电流的时刻，通过修正系数对投入转移电流时刻加以修正，然后计算出断路器分闸时刻，实现发电机断路器精确控制。本发明专利技术主要针对于现有控制方法不能有效应对发电机出口侧短路故障电流复杂的情况，填补了发电机断路器短路控制有效方法的空白。发电机断路器短路控制有效方法的空白。发电机断路器短路控制有效方法的空白。

【技术实现步骤摘要】
基于短路故障电流对称性的发电机断路器控制方法


[0001]本专利技术属于发电机出口断路器领域，涉及一种基于短路电流对称性的发电机快速断路器控制方法。

技术介绍

[0002]近年来，随着电力系统不断发展，电压等级不断提高，发电机单机容量不断增大，导致发电机出口侧发生的短路故障十分严重，亟需发电机断路器进行开断短路电流，尽可能减小短路影响，保护发电机和电力系统的正常稳定运行。
[0003]目前，市面上的发电机出口断路器普遍采用传统SF6的方式，其故障开断时间较长，开断电流等级较低，不符合未来电力设备环保化的发展要求。由电力电子组件与机械断路器构成的电流转移式发电机出口断路器能够开断更高电流等级的短路故障，且开断速度快，能够有效解决传统断路器的问题。但是电流转移式断路器对控制方法提出了更高的要求。现有控制方法过于依赖短路电流计算表达式，而发电机出口侧短路故障电流计算表达式过于复杂，预测分闸时刻不够快速准确的问题。
[0004]在
技术介绍
部分中公开的上述信息仅仅用于增强对本专利技术背景的理解，因此可能包含不构成在本领域普通技术人员公知的现有技术的信息。

技术实现思路

[0005]针对现有技术中存在的问题，本专利技术提出一种基于短路故障电流对称性的发电机断路器控制方法，通用性强，受干扰影响小。
[0006]本专利技术的目的是通过以下技术方案予以实现：
[0007]一种基于短路故障电流对称性的发电机断路器控制方法包括以下步骤：
[0008]步骤1，发电机断路器设有主支路和转移支路，基于发电机出口侧短路故障仿真及实测短路电流数据设定修正系数α，按照发电机出口断路器要求设定提前分闸时间阈值ε，转移电流值I
zy
及等待断路器开断时间β；
[0009]步骤2，实时采集发电机出口侧电流，发电机出口侧发生短路故障为T0时刻，当I
N
‑1＜I
zy
＜I
N
，捕获电流上升阶段时电流值等于转移电流值I
zy
的时刻并记为T1时刻，当I
N，
‑2＜I
N，
‑1＞I
N，
时，捕获短路电流上升到峰值的时刻并记为T2时刻，通过离散方式采集发电机出口侧电流，令发电机出口侧发生短路故障T0时刻，记为第0个采样点，则I
N
‑1表示第N
‑
1个采样点的电流值，I
N
表示第N个采样点的电流值，I
N，
‑2表示第N
′‑
2个采样点的电流值，I
N，
‑1表示第N
′‑
1个采样点的电流值，I
N，
表示第N
′
个采样点的电流值，将离散时间坐标转化到连续时间坐标下，得到T1≈(N
‑
1)Δt+δ，T2≈(N
′‑
1)Δt+δ，其中Δt为采样间隔；
[0010]步骤3，采集到电流峰值时开始预测投入转移电流的时刻T4以及主支路提前分闸时刻T3，通过所述修正系数α对投入转移电流的时刻T4进行修正，T4＝α
·
(T2‑
T1)+T2，并通过提前分闸时间阈值ε值预测出主支路提前分闸时刻T3＝T4‑
ε，计算出发电机断路器分闸等待时间T
wait
，
[0011]T
wait
＝T3‑
T2＝α
·
(T2‑
T1)
‑
ε，其中，α为修正系数；ε为提前分闸时间阈值；T1为短路电流上升到转移电流值的时刻；T2为短路电流峰值时刻；
[0012]步骤4，短路电流峰值时刻后等待发电机断路器分闸等待时间T
wait
执行断路分闸指令；
[0013]步骤5，当电流下降到转移电流I
zy
时，通过转移支路投入转移电流，使得主支路上短路电流迅速下降为0，使得主支路实现快速分断；
[0014]步骤6，投入转移电流后等待固定时间β，在时刻T5断路器实现分断故障电路。
[0015]所述的方法中，步骤1中，修正系数α为0.85
‑
1。
[0016]所述的方法中，步骤1中，发电机短路故障电流为轴对称波形时，修正系数α为1。
[0017]所述的方法中，步骤1中，提前分闸时间阈值ε为发电机断路器触头成功开断的最短时间阈值，提前分闸时间阈值ε为恒定值。
[0018]所述的方法中，步骤2中，电流峰值为第一个半波内电流峰值。
[0019]所述的方法中，步骤2中，δ为
[0020]所述的方法中，所述转移支路包括电流转移及阻尼模块。
[0021]所述的方法中，修正系数α为0.9。
[0022]所述的方法中，投入转移电流的时刻T4为短路电流从峰值下来后短路电流值等于转移电流值I
zy
所处的时刻。
[0023]所述的方法中，步骤5中，通过转移支路投入转移电流的时刻根据控制设备采集到转移电流值的时刻确定。
[0024]有益效果
[0025]本专利技术提供方法在短路电流上升过程中计算转移电流值时刻与电流峰值时刻之间的时间差，当电流上升到最大值时，通过公式计算出断路器分闸等待时间，计算量小，能够在一个周波内开断短路故障，能够有效解决传统控制方法原理复杂，算法计算时间长的问题。现有控制方法过于依赖短路电流的数学表达式，不能够适应发电机出口侧短路电流的复杂情况。本专利技术的基于短路电流对称性的控制方法通过短路电流上升阶段内转移电流时刻和电流峰值时刻的时间差来预测断路器分闸时刻，并且并通过修正系数加以修正，预测偏差小，能够适应各种短路情况。
附图说明
[0026]通过阅读下文优选的具体实施方式中的详细描述，本专利技术各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。说明书附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本专利技术的限制。显而易见地，下面描述的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。而且在整个附图中，用相同的附图标记表示相同的部件。
[0027]在附图中：
[0028]图1为本专利技术的一种实施例的电流转移式发电机断路器原理示意图；
[0029]图2为本专利技术的一种实施例的短路波形时间节点示意图；
[0030]图3为本专利技术的一种实施例的控制流程图。
[0031]以下结合附图和实施例对本专利技术作进一步的解释。
具体实施方式
[0032]下面将参照附图1至图3更详细地描述本专利技术的具体实施例。虽然附图中显示了本专利技术的具体实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本专利技术而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本专利技术，并且能够将本专利技术的范围完整的传达给本领域的技术人员。
[0033]需要说明的是，在说明书及权本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于短路故障电流对称性的发电机断路器控制方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：步骤1，发电机断路器设有主支路和转移支路，基于发电机出口侧短路故障仿真及实测短路电流数据设定修正系数α，按照发电机出口断路器要求设定提前分闸时间阈值ε，转移电流值I
zy
及等待断路器开断时间β；步骤2，实时采集发电机出口侧电流，发电机出口侧发生短路故障为T0时刻，当I
N
‑1＜I
zy
＜I
N
，捕获电流上升阶段时电流值等于转移电流值I
zy
的时刻并记为T1时刻，当I
N，
‑2＜I
N，
‑1＞I
N，
时，捕获短路电流上升到峰值的时刻并记为T2时刻，通过离散方式采集发电机出口侧电流，令发电机出口侧发生短路故障T0时刻，记为第0个采样点，则I
N
‑1表示第N
‑
1个采样点的电流值，I
N
表示第N个采样点的电流值，I
N，
‑2表示第N'
‑
2个采样点的电流值，I
N，
‑1表示第N'
‑
1个采样点的电流值，I
N，
表示第N'个采样点的电流值，将离散时间坐标转化到连续时间坐标下，得到T1≈(N
‑
1)Δt+δ，T2≈(N'
‑
1)Δt+δ，其中Δt为采样间隔；步骤3，采集到电流峰值时开始预测投入转移电流的时刻T4以及主支路提前分闸时刻T3，通过所述修正系数α对投入转移电流的时刻T4进行修正，T4＝α(T2‑
T1)+T2，并通过提前分闸时间阈值ε值预测出主...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨飞，荣命哲，王俊，孙晋茹，吴益飞，纽春萍，吴翊，
申请(专利权)人：西安交通大学，
类型：发明
国别省市：