毕大强[1]2003年在《大型水轮发电机定子绕组单相接地故障及保护方案的研究》文中指出定子绕组单相接地故障是发电机最常见的一种故障，而且往往是更为严重的绕组内部短路故障发生的先兆，定子绕组单相接地保护的可靠与灵敏动作可以大大降低内部短路故障的发生几率，减少故障造成的损失。定子绕组单相接地保护是大型发电机继电保护系统中十分重要的一项内容，而现有保护方案难以满足目前大型水轮发电机（如叁峡电站机组等）不断提高的定子绕组单相接地保护灵敏度要求。为了详细分析大型水轮发电机定子绕组单相接地故障特点，校验和开发相应的保护方案，本文建立了以交流电机多回路分析方法为基础、考虑定子绕组对地电容、采用实际绕组结构的发电机定子绕组单相接地故障仿真模型。通过修改故障电导矩阵，实现单相接地故障和其它类型故障的仿真分析。针对目前大型水轮发电机定子绕组单相接地保护灵敏度偏低的问题，通过分析单相接地故障后机端和中性点零序电压的变化特点，提出了一种基于机端和中性点叁次谐波电压故障分量和两种基于机端和中性点零序电压故障分量的高灵敏度、高可靠性保护方案，并实现定子绕组的100%保护。分析噪声对现有基于小波变换模极大值的定子单相接地保护的影响，提出了灵敏度高、抗干扰的基于小波变换多尺度滤波的能量法保护方案。将所建数学模型推广到多台发电机扩大单元接线方式，分析此种接线方式下单相接地故障引起的暂态零序电压和电流变化特点，提出了基于小波变换的选择性单相接地保护方案。为准确计算接地故障的过渡电阻值，分析了中性点接地装置参数对外加电源型定子单相接地保护中导纳判据的影响。分析了发电机中性点经消弧线圈接地时，其参数的选取及对基波零序电压保护的影响。在多台动模机组上做了大量相关试验，验证了本文所提出数学模型的正确性和有效性以及保护方案的灵敏度与可靠性。
杨经超[2]2004年在《巨型水轮发电机故障暂态仿真及发变组保护研究》文中进行了进一步梳理随着叁峡左岸发电机的并网发电和一批大型或特大型水电站的开工建设,水轮发电机组单机容量已朝着越来越大的趋势发展,叁峡、龙滩、小湾电站单机容量为700兆瓦,拟建的溪洛渡电站也是700兆瓦,而向家坝电站设计的单机容量更是达到750兆瓦,这种超大容量的发电机是大型或特大型水电站关键设备,它的安全性对整个电站乃至系统的安全稳定起着重要作用。为此,对这类巨型发电机进行内部故障暂态仿真以及继电保护新技术研究是一个国内外关注的重要课题。数字仿真是电力系统研究中的重要手段,目前系统故障的仿真研究成果已颇引人注目,与此相反,元件方面,如发电机不正常运行和故障状态的数字仿真研究则显得较为薄弱。相对于主网保护而言,发变组保护的正确动作率并不高。论文在研阅国内外大量文献的基础上,系统地介绍了国内外发电机内部故障数字仿真的发变组保护的发展历史和研究现状,阐述了开展这些研究工作的必要性和这些研究目前亟需解决的问题。论文依据巨型发电机结构特点,建立了完全基于发电机绕组连接和物理结构的内部故障暂态仿真数学模型,同时为了满足实际工程大批量仿真和保护校核的需要,建立了基于双D双Q阻尼绕组的发电机暂态仿真模型,在仿真模型研究的基础上开发了“发电机定子绕组内部短路暂态仿真分析计算程序”。论文对叁峡左岸Alstom和VGS机组可能存在的故障形式进行了分析,并利用开发的“发电机定子绕组内部短路暂态仿真分析计算程序”对其故障暂态过程进行了仿真计算,对多分支发电机内部短路故障的规律进行了研究,在此基础上,对目前采用的ABB和Siemens的发电机主保护的灵敏度进行了分析研究。大型水轮发电机中性点多采用经配电变压器高阻接地或消弧线圈接地方式,基于叁次谐波和基波的发电机定子单相接地仿真,不能完全反映多分支发电机定子单相接地故障的实际情况,本论文建立了考虑气隙磁场分数次谐波和高次谐波的发电机定子接地暂态仿真模型,能实现发电机从正常到定子接地的全过程暂态仿真,同时论文对ABB的发电机注入式定子接地保护进行了分析研究。发电机转子励磁绕组的匝间短路的检测,一直都是非常困难的问题,但转子两点<WP=5>不接地匝间故障在实际运行中出现的机率也是很大的,且短路后的故障特征不明显,很多励磁绕组匝间故障都被人们所忽视了,转子发生两点接地后的电气特征与匝间短路相同。目前对多分支发电机转子匝间短路和两点接地数学模型的研究还比较少,论文在这方面进行了研究,建立了考虑气隙磁场谐波作用的发电机转子匝间短路或两点接地数学模型,开发了相应的仿真程序,在仿真研究的基础上,提出了基于小波变换和模极大值的发电机励磁绕组匝间短路和两点接地故障保护的新方案。采样值差动保护由于其抗干扰和CT饱和能力强的特点而日益受到重视同,并已在母线保护,短输电线保护和变压器差动保护中投入实际工程应用。论文对采样值差动保护的动作特性、采样值差动的动作模糊区进行了深入的理论研究。论文阐述了多判据综合的变压器差动保护思想,介绍了葛洲坝大江电厂变压器差动保护装置的开发和工程应用,论文还对基于有源式的光电电流互感器的发变组差动保护进行了动模试验研究,结合叁峡工程的建设和叁峡机组的投入运行,论文对目前叁峡左岸电站中发变组保护配置和原理方面存在的问题进行了分析,提出了改进意见。论文最后对上述研究成果进行了总结,提出了进一步的研究方向。
潘歆妤[3]2014年在《发电机单相接地故障分析及保护的研究》文中研究指明发电机容量增大对定子接地保护提出更高要求,外加电源型定子接地保护因其突出的优点,具有广泛的应用前景。本文针对外加20Hz电源型定子接地保护实际应用中的若干问题,进行了理论分析和仿真试验。本文首先综述了发电机定子单相接地保护的研究现状,分析现有几种主要的保护方案的原理,通过对比,使各种保护方案的优缺点一目了然。接着,综合评估了大型发电机中性点的几种主要的接线方式。通过分析电厂发电机定子接地保护误动案例,提出了提高保护方案动作可靠性的措施。通过分析外加20Hz电源的定子接地保护原理图,提出将其导纳判据和工频零序电压判据相结合的方法。阐述了残压产生的原因和其存在对保护方案的影响,并且绘制了考虑中性点零序残压的保护等效电路图,利用Matlab-Simulink搭建了模型,设置了相应的参数,进行了仿真,通过仿真结果计算出不同残压下保护测量接地电阻的误差。除此之外,从保护发电机安全运行的角度考虑,对燃汽轮机启停机过程中的定子接地保护的方案进行了相应的改进。最后,针对全波傅氏算法应用于该保护时数据窗过长的问题,提出采用最小二乘算法提取20Hz分量,有效的缩短了滤波时间。
袁艺[4]2013年在《大型水轮发电机保护整定计算及保护优化的研究》文中研究表明随着我国水力发电事业的迅速发展，大型的水轮发电机组已经成为我国水力发电的主要力量。其保护配置、保护整定计算及保护优化等问题，已经成为当今的热点问题。如何在现有的研究基础上，对其运行状况、故障特性进行详细的分析，优化其保护配置及保护性能，值得我们进一步研究。对于大型发电机组，要求对发电机内部故障进行科学的定量化灵敏度分析。本文以叁峡地下电站大型水轮发电机保护整定为例子，利用软件完成了大型水轮发电机的内部故障仿真，对故障进行了定量化灵敏度分析，提出了主保护配置方案。在完成其他保护整定计算工作的基础上，提出了发电机保护整定中遇到的问题，并对这这些问题进行了分析。对于自并励励磁系统的大型水轮发电机，一旦励磁系统发生不可控的强励，就会发生误强励故障，空载误强励是误强励中最严重的情况。本文具体分析了影响误强励电流大小的因素，并提出了相关解决措施。在综合考虑发电机保护选择性的条件下，对发电机定子过电压和励磁变过流保护的整定定值提出改进，使其能对误强励故障起到一定的防护措施。定子单相接地故障是发电机故障中常见故障之一，对定子单相接地保护进行改进研究非常有必要。本文在总结了目前使用的几种定子单相接地保护的原理及其优缺点的基础上，分析了其动作行为，指出对于大型发电机，既不能随便跳闸影响电网的安全稳定，也不能让接地电流过大而威胁机组安全。可行的办法之一为根据发电机的接地电流限值决定发电机是否应该跳闸停机，以避免不必要的停机，达到兼顾机网安全的效果，并以仿真验证了该方法的可行性。阻抗保护是发变组的后备保护之一，但是其工程实际使用中并不能满足要求。阻抗保护作为发变组的后备保护，当发变组内部故障及主变高压侧两相短路故障保护无法正确动作。本文分析了变压器的接线形式对阻抗保护测量结果的影响，分析了阻抗保护在主变高压侧两相短路时会拒动的原因，并针对该问题提出了对应的改进措施。最后对全文的内容进行了总结，并对进一步的研究工作进行了展望。
姜德政[5]2007年在《水轮发电机定子单相接地保护的研究》文中进行了进一步梳理定子绕组单相接地故障是发电机最常见的一种故障,而且往往是更为严重的绕组内部短路故障发生的先兆。定子绕组单相接地保护的可靠与灵敏动作可以大大降低绕组内部短路故障的发生几率,减少故障造成的损失。定子绕组单相接地保护是大型发电机继电保护系统中十分重要的一项内容。目前定子绕组单相接地保护主要是基于基波零序电压和叁次谐波电压来实现的,该方法对扩大单元接线的机组定子接地和机组区内、区外接地无选择性,造成在机组定子接地时寻找接地故障点困难,影响了机组的安全可靠运行。针对目前大型水轮发电机定子绕组单相接地保护无选择性的问题,通过分析发电机定子单相接地故障后机端和中性点零序电压、零序电流的变化特点,本文提出了一种基于零序暂态功率方向的发电机定子接地保护。该保护灵敏度高、抗干扰能力强,对于数台发电机机端共母线的情况,能够区分接地故障机组,具有选择性;对于一机一变的大型发电机组,可以区分接地故障点位于机内或机外。通过对扩大单元接线及单机单变接线方式的发电机定子绕组单相接地故障进行仿真分析,明晰了大型水轮发电机定子绕组单相接地的故障特点,在此基础上,本文应用电力系统瞬变信号正弦逼近处理方法来求取零序暂态功率方向。为了验证本文所提出的保护方法的正确性和有效性,本文对发电机定子单相接地保护进行了仿真研究,仿真结果表明基于零序暂态功率方向的发电机定子接地保护是正确、有效的。
鲁功强[6]2015年在《大型发变组保护新原理与工程问题研究》文中研究说明随着我国加速推进清洁高效能源体系建设,近年来大型火电水电机组投产比例迅速增长。大型机组的重要地位日益凸显,其稳定可靠的电源支撑是电网安全运行的关键。与此同时,电网复杂运行环境及其对机组的多变运行要求,使得大型机组安全面临诸多挑战。为解决满足系统与机组安全协调以及更完备的大型发变组自身保护问题,提高大型发变组保护应用与运行水平,论文围绕大型发变组中对电网运行有重要影响的关键继电保护原理,以及大型发变组继电保护工程应用问题开展了深入研究。当前定子接地保护原理和动作判据没有有效考虑故障程度,有可能出现某些情况下保护灵敏度不足或过度保护问题,无法兼顾机网安全。研究了发电机定子单相接地故障程度的表征方法,提出一种新型大型发电机定子接地保护方案和原理,具有按接地故障程度决策保护出口方式的自适应动作特性,兼顾机网安全。作为上述方案的支撑技术,研究提出反映定子绕组任一点对中性点纵向电压相量沿绕组线圈分布特征的定子接地故障定位方法,以及计及基波分量和叁次谐波分量的定子接地故障电流计算方法,并进行了仿真验证。传统失步保护方案因其面向单机的动作特性难以适应实际电厂多机运行环境。分析了大型发电机在多机系统中的典型失步形式及机端测量阻抗变化规律,指出传统失步保护方案在动作特性与出口方式等方面的性能缺陷。提出新型大型发电机失步保护方案及其层次化保护系统构建模式。该方案通过站域层与就地层的信息交互与综合判断,自适应调整动作特性,准确反应开机状况和失步形式,具备优化切机能力。探讨了若干大型发变组继电保护工程问题。继电保护系统构建模式决定了大型发变组继电保护功能的对象范围和信息基础,考虑当前电网运行特点及要求,分析了现有大型发变组继电保护系统构建模式缺陷,提出适应智能电网发展的大型发变组层次化继电保护系统构建模式。严谨规范的继电保护整定计算方案及其自动化实现手段,是保证大型发变组继电保护应用水平的关键环节。在总结大型发变组继电保护整定计算工作及其方法特点的基础上,研究了其软件构成方案。结合大型电站发变组继电保护整定计算工程实例,探讨了与整定计算相关的实际应用问题。
刘永厚[7]2004年在《关于大机组保护配置与整定的若干问题的研究》文中进行了进一步梳理随着电力工业的发展,大型发电机组在电力系统中的地位越来越重要,大机组的故障或突然切除,会给电力系统带来很大影响。在全面理解大型发电机保护原理的基础上,本文重点对低励失磁保护和发电机定子单相接地保护进行了研究。使用 Matlab 对失磁故障进行仿真,总结了失磁故障的特征;应用神经网络识别变励磁电压判据的动作区,提出应用神经网络的发电机低励失磁保护方案。应用 EMTP 构造了发电机定子绕组单相接地模型,并对发电机定子绕组单相接地故障的几种情况进行了仿真;提出了基于模糊模式识别的发电机定子单相接地综合判据,并利用遗传算法确定模糊权系数,达到了较好的效果。使用 Jbuilder 开发了发电机保护整定计算软件的低励失磁部分。
张侃君[8]2008年在《特大型水轮发电机保护系统及其动模试验新技术》文中研究指明随着我国电力系统的快速发展,以长江叁峡电站为代表的一大批装设有特大型水轮发电机组的水电工程已投入运行和开工建设。特大型水轮发电机组将逐渐成为我国水力发电的主要力量,其安全运行与否将直接影响电网的稳定性。并且特大型水轮发电机组内部结构的复杂性对继电保护系统的性能提出了更高的要求,因此研发性能优异的特大型水轮发电机保护系统是我国继电保护技术人员的重要任务。论文围绕着特大型水轮发电机保护系统的研发以及若干的关键性技术问题,包括:动态物理模型系统的构建、保护原理和技术的研究与改进等展开相应的工作。论文对特大型水轮发电机组的保护系统方案进行了论述,包括系统总体设计方案、保护原理方案、装置硬件方案和软件方案。保护系统方案考虑了特大型水轮发电机组设计、结构、工艺和运行等诸方面的特点,并且借鉴了相关保护系统的设计和运行经验。通过合理的组屏、完善的保护配置、成熟原理和新技术的有效结合、基于高性能处理器的硬件平台和模块化的软件结构,使保护系统在满足特大型水轮发电机组运行要求的同时,具有较强的通用性。文中对特大型水轮发电机动态物理模型系统进行了介绍。该动态物理模型系统是目前国内唯一的一个对特大型水轮发电机组进行结构模拟的试验系统,其主要元件和子系统的结构、参数、性能与原型机组相同或基本一致。在模型系统中进行的试验研究结果表明,动态物理模型系统为特大型水轮发电机组的运行、故障分析、参数设置、相关保护性能的检验和改进等问题的深入研究提供了良好的物理试验研究平台。单元件横差电流保护作为发电机最重要的主保护之一,对定子绕组匝间短路和分支断线故障可起到有效的保护作用。横差不平衡电流和故障横差电流作为单元件零序横差电流的组成部分,这两种电流在不同运行工况下的大小及其变化规律对横差保护定值的选择,保护判据的改进都是至关重要的。论文对特大型水轮发电机单元件横差不平衡电流的产生原因和主要影响因素进行了分析,然后采用动模试验、数字仿真试验和真机试验对发电机处于各种运行工况下的单元件横差不平衡电流进行了研究。另外,对发电机各种内部故障的单元件故障横差电流变化规律也进行了探讨。基于以上研究结果,对单元件横差电流保护的算法、判据和定值整定方法提出了改进方案。试验结果显示,与原有方案相比,改进方案在具有较好可靠性的基础上,大幅度的提高了保护的灵敏度,并实现了保护可靠性、快速性、灵敏性和选择性的良好统一。目前,在各种励磁回路接地保护中,乒乓切换式保护和低频电压注入式保护由于自身的优点而被广泛应用,但是也存在相应的问题。当乒乓切换式保护切换电路中的元件参数选取不合适,以及接地电阻数值发生变化时均会影响保护的性能;另外,该保护在发电机处于空转和停机状态时无法检测励磁回路接地故障。低频电压注入式保护的注入源采用专门的低频电压源,其体积较大、价格昂贵,无法根据保护现场实际情况对注入电压频率进行方便的调节。针对这些问题,文中对乒乓切换式保护切换电路参数的选择、电路结构提出了相应的建议,对保护的实现方式也提出了改进方案。并且,结合乒乓切换式保护和低频电压注入式保护的优点,提出一种新型保护——外加电源切换式保护,保护在叁峡电站的运行情况表明,保护运行可靠,精度和灵敏度均可以满足实际需要,具有良好的工程应用前景。为了在确保机组安全运行的基础上,充分发挥机组的运行效益,论文对特大型水轮发电机的各种反时限特性保护进行了研究。包括对保护的各种动作特性曲线和保护算法的性能进行对比,以及对整定计算、保护应用中的相关问题进行分析,根据研究结果形成适合于特大型水轮发电机的最佳反时限特性保护方案。论文还对特大型水轮发电机保护系统的综合动模试验和低频电压注入式定子单相接地保护动模试验进行了介绍。试验结果验证了保护功能的灵敏性和可靠性,以及保护系统的运行稳定性。最后,论文总结了主要研究成果,并阐述了有待进一步研究的主要问题。
刘春秋[9]2010年在《变频变幅注入式发电机定子单相接地保护的研究》文中研究表明注入式发电机定子单相接地保护原理具有不受机组运行状况影响,灵敏度高,无死区等特点,既能在100%范围内测量定子接地故障电阻,又能反映定子绕组绝缘的下降,起到对绝缘老化的监视作用,具有广泛的应用前景。本文针对现行的20Hz注入式定子接地保护原理在发电机启停机过程中存在的死区问题,以及保护装置输出方波电压幅值不可调的问题,提出了变频变幅注入式定子单相接地保护方案。新方案采用变频变幅注入方式,消除了发电机在启停机过程中运行频率对注入信号的干扰,提高了保护装置在不同场合下应用的灵敏度。通过对接地电阻整定值的分析和研究,提出了自适应整定原理,按照接地允许电流的要求实现了自适应注入式发电机定子接地保护。本文提出了20Hz注入式定子接地保护在扩大单元接线发电机组上应用的方案,解决了现行注入式定子接地保护不具备选择性的问题,拓展了注入式保护方案的应用范围。在定子接地保护装置的基础上,用变频变幅注入式电源实现了注入式发电机转子接地保护的方案,并且解决了发电机励磁电压波动对接地电阻计算带来的影响,提高了注入式发电机转子接地保护的灵敏度。本文搭建了变频变幅注入式发电机定子单相接地保护装置的硬件平台,在此平台上对保护装置的各部分性能进行了测试,并在实验室进行了发电机定子单相接地保护的实验,验证了所设计的保护装置的灵敏度与可靠性。
苏国霞[10]2008年在《能量变换器内部短路故障仿真与保护》文中提出能量变换器是一种新兴的高压发电机,可以直接并网,省去了常规电厂中的冲击电压保护器、发电机侧开关、母线和升压变压器,配备能量变换器的电厂在整体上具有造价低、效率高、维护方便等优点。能量变换器在上个世纪末刚刚问世,虽然有机组运行,但对其研究仍属起步阶段,因此对能量变换器的运行规律和特点研究具有理论意义和工程价值。内部短路故障是发电机运行中的重要问题,本文针对能量变换器的内部短路故障开展研究,探讨能量变换器内部短路故障的分析方法、故障电流等的变化规律和内部故障的保护方案。本文首先对能量变换器定子绕组内部短路故障的暂态过程进行了深入研究。接着运用直接相量法建立了整个过程的数学模型,并在此基础上利用MATLAB/SIMULINK建立了故障分析的仿真模型。该模型不仅可以对能量变换器中性点经高阻接地和经消弧线圈接地情况进行仿真,还能对沿绕组内部不同位置处发生的故障进行仿真。其次,以一台130 kW/5 kV能量变换器样机为模型仿真了相应的内部短路故障情况,包括单相接地短路、两相接地短路和相间短路,得到了定子电流、故障电流和接地电流的变化规律。最后,针对能量变换器的内部短路故障设计了相应的继电保护方案,并对保护参数的整定进行了详细的分析和计算,为日后能量变换器保护系统的设计和选择提供一定的理论基础。
参考文献：
[1]. 大型水轮发电机定子绕组单相接地故障及保护方案的研究[D]. 毕大强. 清华大学. 2003
[2]. 巨型水轮发电机故障暂态仿真及发变组保护研究[D]. 杨经超. 华中科技大学. 2004
[3]. 发电机单相接地故障分析及保护的研究[D]. 潘歆妤. 南京师范大学. 2014
[4]. 大型水轮发电机保护整定计算及保护优化的研究[D]. 袁艺. 华中科技大学. 2013
[5]. 水轮发电机定子单相接地保护的研究[D]. 姜德政. 重庆大学. 2007
[6]. 大型发变组保护新原理与工程问题研究[D]. 鲁功强. 华中科技大学. 2015
[7]. 关于大机组保护配置与整定的若干问题的研究[D]. 刘永厚. 华北电力大学（北京）. 2004
[8]. 特大型水轮发电机保护系统及其动模试验新技术[D]. 张侃君. 华中科技大学. 2008
[9]. 变频变幅注入式发电机定子单相接地保护的研究[D]. 刘春秋. 北京交通大学. 2010
[10]. 能量变换器内部短路故障仿真与保护[D]. 苏国霞. 哈尔滨理工大学. 2008
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