接地故障保护制造技术

本发明专利技术关于对系统噪声具有减少的敏感性的稳健的接地故障保护系统。在对于例如发电机等的电机的接地故障保护系统中，具有注入频率fi的注入信号施加到电机以便在电机的导体上生成周期性偏压，并且评估对其的响应信号。注入频率根据电机的系统参量或系统性质（其指示干扰响应信号或叠加在响应信号上的系统噪声）来适应性地修改，即，调整或选择。因此，注入频率的静态、预定选择被放弃以便获得根据电机的系统参量的最近值的灵活方法，其最终导致接地故障保护系统的稳定性和可靠性增加。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】【专利摘要】本专利技术关于对系统噪声具有减少的敏感性的稳健的接地故障保护系统。在对于例如发电机等的电机的接地故障保护系统中，具有注入频率fi的注入信号施加到电机以便在电机的导体上生成周期性偏压，并且评估对其的响应信号。注入频率根据电机的系统参量或系统性质（其指示干扰响应信号或叠加在响应信号上的系统噪声）来适应性地修改，即，调整或选择。因此，注入频率的静态、预定选择被放弃以便获得根据电机的系统参量的最近值的灵活方法，其最终导致接地故障保护系统的稳定性和可靠性增加。【专利说明】接地故障保护
本专利技术涉及保护性继电领域，并且特别地涉及大型电机中的接地故障保护。它与权利要求7的引言中描述的电机的接地故障保护系统有所不同。
技术介绍
用于检测例如大型发电机等电机的导体上的接地故障的方法在US 5739693中公开。接地故障因为对导体与接地电位上的铁件之间的电气绝缘的机械损坏而出现。接地故障产生故障电流，故障电阻可以从该故障电流来计算并且评估来评价故障。为了检测邻近发电机的断电星点(即，在发电机中性处或附近)的故障，发电机的导体凭借适合的注入信号而相对于接地电位偏置。主动注入偏置信号导致在发电机保护系统中频繁使用的所谓的“100%定子大地保护”。具体地，具有等于标称网络频率的四分之一的固定注入频率(即，在50Hz电网中是12.5Hz或在60Hz电网中是15Hz)的周期性矩形注入信号由专用信号发生器通过注入互感器和接地电阻而注入定子或转子绕组内。同步保护继电器测量对该注入的响应信号。从该响应信号，可以计算在发电机中性或转子电路侧的接地故障。这种接地故障保护系统对于扰乱是敏感的，其中扰乱可导致对运行的公用事业和电力用户两者具有不利影响的误操作或非操作。特别地，发电机中性(对于定子接地故障保护系统)经历寄生电磁信号或噪声(处于能扰乱接地故障保护功能的某些频带中)并且励磁系统(对于转子接地故障保护系统)实际上生成这样的寄生电磁信号或噪声。同样，现有的接地故障保护系统可对于超频或欠频条件是敏感的。特别地，在发电机速度降到50Hz以下(例如，少至48.5Hz，这在弱电网中并不罕见)的情况下，发现转子接地故障功能自发地脱扣。对于具有静态励磁的发电机，在发电机频率的倍数处(即，当发电机在50Hz处运行时是300Hz，或当发电机在48.5Hz处运行时是291Hz)的谐波(由励磁系统的晶闸管引起)由并入保护功能(其评估响应信号)中的数字滤波器消除。然而，保护算法的标称和静态300Hz数字滤波器对于滤波291Hz噪声不太高效。因此，当发电机速度开始偏离标称电网频率时，某种噪声泄漏到保护功能内并且最终引起误脱扣。
技术实现思路
因此本专利技术的目标是提供具有对系统噪声的降低的敏感性的更稳健的接地故障保护系统。该目标通过根据独立专利权利要求来适应性修改接地故障系统和接地故障保护系统的方法来实现。另外的优选实施例从从属的专利权利要求显而易见。 根据本专利技术，在对于例如发电机等电机的接地故障保护系统中，具有注入频率^的注入信号施加到电机以便在电机的导体上生成周期性偏压，并且评估对其的响应信号。注入频率根据电机的系统参量或系统性质(其指示干扰响应信号或叠加在响应信号上的系统噪声)来适应性修改，即，调整或选择。因此，注入频率的静态预定选择被放弃以便获得根据电机的系统参量的最近值而灵活方法，其最终导致接地故障保护系统的稳定性和可靠性的增加。在本专利技术的优选变化形式中，连接到电机的电力电网的线路或电网频率是第一系统参量。注入频率根据实际线路频率与50Hz或60Hz的标称线路频率的偏离来适应性修改。特别地，重复地与实际线路频率与标称线路频率的偏离成比例地调整注入频率。因此，注入频率用噪声谱来标度，并且可逃脱保护功能的标称和静态数据滤波器的任何寄生噪声在干扰响应信号方面的可能性较小。在本专利技术的优选变化形式中，报告系统噪声(其叠加在响应信号上)的噪声谱n (f)是第二系统参量。扫描系统噪声的包括或涵盖多个候选注入频率的频率范围，并且从这些候选频率之中选择具有最低噪声的基本注入频率。因此，处于注入频率处的基本系统噪声被最小化。在本专利技术的优选变化形式中，使两个截然不同的噪声体系分离的发电机速度阈值nt是第三系统参量。在发电机启动期间，作为发电机速度(从零到大约标称发电机速度)的函数而测量或记录代表第一和第二候选注入频率周围的系统噪声的两个系统噪声谱。如果可以识别发电机速度阈值，其中在该阈值之下的第一噪声谱是不严重的并且在该阈值之上的第二噪声谱是不严重的，在任何未来发电机启动期间在阈值处使注入频率从第一候选频率改变到第二候选频率。因此，接地故障保护可以直接从发电机速度零来提供。根据有利实施例，注入频率自适应允许在可能的频带内为不同的电机选择不同的频率。因此，对于牢固地并联连接在相同母线上的发电机具有静态注入的现有的保护方案中存在的干扰(即，没有任何电流分离)被避免。为了动态自适应注入频率，继电器之间的通信对每一个继电器提供其他装置的当前频率设置，使得可以进行没有相互扰乱的适当校准。协调方案假设没有几个继电器同时开始自适应而导致不稳定的情形。可有益地应用本专利技术以在具有低至20MVA额定功率的发电机中提供100%定子接地故障保护。也就是说，具有小于100MVA的额定功率的发电机(其由于成本原因到目前为止局限于95%定子接地故障保护)可从100%定子接地故障保护中受益而不会因可靠性原因需要任何额外措施或投入。【专利附图】【附图说明】本专利技术的主旨将参照优选示范性实施例(其在附图中图示)在下列正文中更详细地说明，其中: 图1示意地示出接地故障检测设置； 图2是60Hz发电机之间测量的噪声谱；以及 图3描绘在50Hz涡轮发电机启动期间记录的两个示范性噪声谱，和适当得出的注入频率4。【具体实施方式】图1描绘用于检测电机(特别是例如发电机等三相机器)的定子绕组(R，S，T)上的接地故障的电路设置。绕组的星点或发电机中性10凭借在信号发生器20中生成并且经由接地电阻馈送到星点的注入信号Ui而偏置。为了检测接地故障，测量跨接地电阻的电压Uke并且将其馈送到接地故障保护继电器21中的评估单元。基于注入并且测量的电压，在评估单元中计算故障电阻Rf。根据下文指出的选项在保护继电器处确定适应性修改的注入频率fi，并且经由通信链路22将其从保护继电器21传送到信号发生器20。图2是在60Hz发电机中性的IHz与200Hz之间测量的噪声谱n (f)。该噪声谱通过测量进入接地故障保护继电器的所有相关频率的配置工具而建立。为此，配置工具在与保护继电器相同的位点处或附近连接到发电机的导体。保护继电器可自身适于执行这些配置任务。在调试期间的相当晚的阶段并且利用运行中的可能的噪声源，配置工具扫描相关频率并且记录噪声谱。在该背景下，噪声不仅由电网或附连的一次设备(例如启动频率转换器SFC)生成，而且还由使响应信号失真的测量互感器引起。在图2中，独特的噪声峰在60、120和180Hz处可见。在15Hz的常规注入频率(箭头)周围，某种寄生噪声也是可见的。因此，12Hz或18Hz周围的候选注入频率更适合。配置工具可确定或建议一个或几个无扰频带，其中基本或标称注入频率可以从其中选择。利用此，调试工程本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于适应性地修改电机的接地故障保护系统的方法，其中所述系统将具有注入频率fi的注入信号ui注入所述电机的导体内并且评估对所述注入信号ui的响应信号uRE以便识别所述电机中的接地故障，所述方法包括：－测量所述电机的指示系统噪声的系统参量，以及－根据所述系统参量来适应性地修改所述注入频率。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：A卡尔森，
申请(专利权)人：ABB瑞士有限公司，
类型：发明
国别省市：瑞士;CH