申请/专利权人：国电南瑞科技股份有限公司;国电南瑞南京控制系统有限公司

申请日：2018-02-05

公开（公告）日：2021-04-09

公开（公告）号：CN108494013B

主分类号：H02J3/46(20060101)

分类号：H02J3/46(20060101);H02H7/26(20060101);H02H7/06(20060101)

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2021.04.09#授权;2018.09.28#实质审查的生效;2018.09.04#公开

摘要：本发明公开了一种基于被保护对象的启机保护配置方法，包括：对于发电机变压器组按被保护对象划分为发电机、主变压器、厂用变压器、励磁变压器，分别为各被保护对象配置启机主保护，所述启机主保护包括启机差动保护；对于调相机变压器组按被保护对象划分为调相机、主变压器、励磁变压器，分别未各保护对象配置启机主保护，所述启机主保护包括启机差动保护。本发明还包括配置启机过流保护和启机零序电压保护。本发明在启机阶段，任意被保护对象范围内发生故障，均能在两个电气周期时间内识别出故障，能够快速切除故障，进一步保证设备和电网的安全。

主权项：1.基于被保护对象的启机保护配置方法，其特征在于，包括如下步骤：对于发电机变压器组按被保护对象划分为发电机、主变压器、厂用变压器、励磁变压器，分别为各被保护对象配置启机主保护，所述启机主保护包括启机差动保护；对于调相机变压器组按被保护对象划分为调相机、主变压器、励磁变压器，分别为各保护对象配置启机主保护，所述启机主保护包括启机差动保护；被保护对象启机差动保护动作应当满足条件1和2且同时满足条件3、4、5中的三个条件中的任一条件：1满足启机差动电流元件动作条件，即被保护对象的任一相启机差动电流大于等于启机差动电流整定值；2不满足并网条件；3启机保护的投入经低电压元件开放，不满足并网条件且经延时满足小于低电压条件时，低电压条件使得启机保护投入，其中：低电压设定值的取值范围为：0.3Un～0.8Un；4启机保护的投入经低频率元件开放，不满足并网条件且机端电压小于机端电压设定值时，低频率条件使得启机保护投入，其中：机端电压设定值的取值范围为：0.1Un～0.5Un；5启机保护的投入经低频率元件开放，不满足并网条件且机端电压大于等于机端电压设定值同时频率小于频率设定值时，低频率条件使得启机保护投入，其中：频率设定值的取值范围为：0.85fn～0.98fn；其中：Un表示机端额定电压；fn表示系统额定频率。

全文数据：基于被保护对象的启机保护配置方法技术领域[0001]本发明涉及一种基于被保护对象的启机保护配置方法，属于电力系统继电保护技术领域。背景技术[0002]发电机和调相机启机过程是一个升频升压的过程，大部分时间频率不在电网频率50Hz附近，基于工频算法的保护在启机过程大部分时间是不起作用的，因此启机过程要有启机保护。[0003]发电机调相机启机方式有多样性，有通过原动机实现启机过程的频率上升的，有通过静止变频器SFC注入不同频率电流实现启机过程的频率上升的。通过静止变频器的启动方式，由于注入电流的存在，后备保护要电流定值不可能整定很小，因此后备保护的保护范围肯定是有限的。[0004]当前发电机调相机保护设备厂家的启机保护仅配置发电机调相机的启机差动保护和启机过流保护，当故障点发生在主变压器或励磁变压器时，仅能通过启机过流保护延时动作，动作速度会偏慢，启机过流保护甚至可能由于灵敏度不足保护无法动作，最终导致保护拒动。发明内容[0005]本发明的目的在于克服现有技术中的不足，提供一种基于被保护对象的启机保护配置方法，解决现有技术中启机保护动作慢、灵敏度不足、存在保护拒动的技术问题。[0006]为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是:基于被保护对象的启机保护配置方法，包括如下步骤：[0007]对于发电机变压器组按被保护对象划分为发电机、主变压器、厂用变压器、励磁变压器，分别为各被保护对象配置启机主保护，所述启机主保护包括启机差动保护；[0008]对于调相机变压器组按被保护对象划分为调相机、主变压器、励磁变压器，分别未各保护对象配置启机主保护，所述启机主保护包括启机差动保护。[0009]被保护对象启机差动保护动作应当满足条件（1和2且同时满足条件3、（4、5中的三个条件中的任一条件：[0010]1满足启机差动电流元件动作条件，即被保护对象的任一相启机差动电流大于等于启机差动电流整定值；[0011]2不满足并网条件；[0012]3启机保护的投入经低电压元件开放，不满足并网条件且经延时满足小于低电压条件时，低电压条件使得启机保护投入，其中：低电压设定值的取值范围为：〇.3Un〜0.8Un；[0013]4启机保护的投入经低频率元件开放，不满足并网条件且机端电压小于机端电压设定值时，低频率条件使得启机保护投入，其中：机端电压设定值的取值范围为:〇.IUn〜0.5Un；[0014]5启机保护的投入经低频率元件开放，不满足并网条件且机端电压大于等于机端电压设定值同时频率小于频率设定值时，低频率条件使得启机保护投入，其中：频率设定值的取值范围为:〇.85fn〜0.98fn;[0015]其中:Un表示机端额定电压;fn表示系统额定频率。[0016]所述启机差动电流的计算方法为:在被保护对象的各接线端接入电流互感器，采用频率无关算法计算被保护对象的启机差动电流。[0017]所述启机差动电流整定值的计算方法为:按照躲过电流互感器的传变误差乘以可靠系数计算启机差动电流整定值。[0018]当被保护对象为主变压器时，所述启机主保护还包括主变压器启机电流速断保护。[0019]所述主变压器启机电流速断保护动作需满足条件（1和2且同时满足条件3、⑷、（5中的三个条件中的任一条件：[0020]1满足启机电流速断元件动作条件，即主变压器任一相低压侧电流大于等于启机速断电流整定值；[0021]2不满足并网条件；[0022]3启机保护的投入经低电压元件开放，不满足并网条件且经延时满足小于低电压条件时，低电压条件使得启机保护投入，其中：低电压设定值的取值范围为：〇.3Un〜0.8Un；[0023]4启机保护的投入经低频率元件开放，不满足并网条件且机端电压小于机端电压设定值时，低频率条件使得启机保护投入，其中：机端电压设定值的取值范围为:〇.IUn〜0.5Un；[0024]5启机保护的投入经低频率元件开放，不满足并网条件且机端电压大于等于机端电压设定值同时频率小于频率设定值时，低频率条件使得启机保护投入，其中：频率设定值的取值范围为:〇.85fn〜0.98fn;[0025]其中:Un表示机端额定电压;fn表示系统额定频率。[0026]所述启机保护配置方法还包括配置启机后备保护，包括启机过流保护和启机零序电压保护。[0027]所述启机过流保护动作需满足条件（1和⑵且同时满足条件3、（4、（5中的三个条件中的任一条件：[0028]1满足启机过流元件动作条件，即中性点侧三相电流中任一相电流大于等于启机过流整定值；[0029]2不满足并网条件；[0030]3启机保护的投入经低电压元件开放，不满足并网条件且经延时满足小于低电压条件时，低电压条件使得启机保护投入，其中：低电压设定值的取值范围为：〇.3Un〜0.8Un；[0031]4启机保护的投入经低频率元件开放，不满足并网条件且机端电压小于机端电压设定值时，低频率条件使得启机保护投入，其中：机端电压设定值的取值范围为:〇.IUn〜0.5Un；[0032]5启机保护的投入经低频率元件开放，不满足并网条件且机端电压大于等于机端电压设定值同时频率小于频率设定值时，低频率条件使得启机保护投入，其中：频率设定值的取值范围为:〇.85fn〜0.98fn;[0033]其中:Un表示机端额定电压;fn表示系统额定频率。[0034]所述启机零序电压保护动作需满足条件⑴和⑵且同时满足条件3、（4、（5中的三个条件中的任一条件：[0035]1满足启机零序过压元件动作条件，即中性点侧零序电压或机端开口三角零序电压大于等于启机零序电压整定值；[0036]2不满足并网条件；[0037]3启机保护的投入经低电压元件开放，不满足并网条件且经延时满足小于低电压条件时，低电压条件使得启机保护投入，其中：低电压设定值的取值范围为：〇.3Un〜0.8Un；[0038]4启机保护的投入经低频率元件开放，不满足并网条件且机端电压小于机端电压设定值时，低频率条件使得启机保护投入，其中：机端电压设定值的取值范围为:〇.IUn〜0.5Un；[0039]5启机保护的投入经低频率元件开放，不满足并网条件且机端电压大于等于机端电压设定值同时频率小于频率设定值时，低频率条件使得启机保护投入，其中：频率设定值的取值范围为:〇.85fn〜0.98fn;[0040]其中:Un表示机端额定电压;fn表示系统额定频率。[0041]所述并网条件指：[0042]“并网开关状态处于合位”或“并网开关电流在设定时间范围内处于有流条件”，其中设定时间的取值范围为:〇.〇1秒〜1〇秒。[0043]与现有技术相比，本发明所达到的有益效果是:在启机阶段，任意被保护对象范围内发生故障，均能在两个电气周期时间内识别出故障，能够快速切除故障，进一步保证设备和电网的安全。附图说明[0044]图1为发电机变压器组保护配置图；[0045]图2为调相机变压器组保护配置图；[0046]图3为被保护对象η启机差动保护动作逻辑图；[0047]图4为被保护对象η启机电流速断保护动作逻辑图；[0048]图5为发电机变压器组调相机变压器组故障点示意图；[0049]图6为发电机调相机启机过流保护动作逻辑图；[0050]图7为发电机调相机启机零序过压保护动作逻辑图。具体实施方式[0051]下面结合附图对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。[0052]本发明综合利用发电机变压器组、调相机变压器组各被保护对象以及要求并网后启机保护可靠退出，提出了一种基于被保护对象的启机保护配置方法，具体为:如图1所示，对于发电机变压器组，按被保护对象为发电机、主变压器、厂用变压器、励磁变压器分别配置发电机启机差动保护、主变压器启机差动保护和或主变压器启机电流速断保护、厂用变压器启机差动保护、励磁变压器启机差动保护，同时配置启机后备保护，包括启机过流保护和启机零序电压保护。如图2所示，对于调相机变压器组，按被保护对象为调相机、主变压器、励磁变压器分别配置调相机启机差动保护、主变压器启机差动保护和或主变压器启机电流速断保护、励磁变压器启机差动保护，同时配置启机后备保护，包括启机过流保护和启机零序电压保护。[0053]本发明要求被保护对象的各接线端均接入电流互感器，根据电流互感器采集的电流值采用与频率无关的算法计算启机差动电流。启机差动电流整定值按躲过电流互感器的传变误差并乘以可靠系数计算，因此启机差动电流整定值可以整定的相对较低。为降低并网后主保护和后备保护误动作的风险，启机保护在并网前必需可靠退出，并网条件是“并网开关状态处于合位”或“并网开关电流处于长时间（时间可设为0.01秒〜10秒有流条件”，解列不并网条件是同时满足“并网开关状态处于分位”和“并网开关电流满足无流条件”。[0054]如图3所示，为被保护对象η启机差动保护动作逻辑图，被保护对象启机差动保护动作应当满足条件⑴和⑵且同时满足条件3、（4、（5中的三个条件中的任一条件：[0055]1满足启机差动电流元件动作条件，即被保护对象的任一相启机差动电流大于等于启机差动电流整定值；[0056]2不满足并网条件；[0057]3启机保护的投入经低电压元件开放，不满足并网条件且经延时满足小于低电压条件时，低电压条件使得启机保护投入，其中：低电压设定值的取值范围为：〇.3Un〜0.8Un；[0058]4启机保护的投入经低频率元件开放，不满足并网条件且机端电压小于机端电压设定值时，低频率条件使得启机保护投入，其中：机端电压设定值的取值范围为:〇.IUn〜0.5Un；[0059]5启机保护的投入经低频率元件开放，不满足并网条件且机端电压大于等于机端电压设定值同时频率小于频率设定值时，低频率条件使得启机保护投入，其中：频率设定值的取值范围为:〇.85fn〜0.98fn;[0060]其中:Un表示机端额定电压;fn表示系统额定频率。[0061]当被保护对象为主变压器时，启机主保护包括主变压器启机主保护和或主变压器启机电流速断保护。因为主变压器高压侧电流满足有流条件时，自动判别为并网，此时闭锁所有启机保护，所以主变压器的启机主保护有两种实现方式:方式一:满足启机差动电流大于等于启机差动电流整定值判据且高压侧无流，实现启机差动保护;方式二:满足低压侧电流大于启机速断电流，实现启机电流速断保护。如图4所示，为被保护对象η启机电流速断保护动作逻辑图。主变压器启机电流速断保护动作需满足条件⑴和2且同时满足条件3、⑷、（5中的三个条件中的任一条件：[0062]1满足启机电流速断元件动作条件，即主变压器任一相低压侧电流大于等于启机速断电流整定值；[0063]2不满足并网条件；[0064]3启机保护的投入经低电压元件开放，不满足并网条件且经延时满足小于低电压条件时，低电压条件使得启机保护投入，其中：低电压设定值的取值范围为：〇.3Un〜0.8Un；[0065]4启机保护的投入经低频率元件开放，不满足并网条件且机端电压小于机端电压设定值时，低频率条件使得启机保护投入，其中：机端电压设定值的取值范围为:〇.IUn〜0.5Un；[0066]5启机保护的投入经低频率元件开放，不满足并网条件且机端电压大于等于机端电压设定值同时频率小于频率设定值时，低频率条件使得启机保护投入，其中：频率设定值的取值范围为:〇.85fn〜0.98fn。[0067]如图5所示，是发电机变压器组调相机变压器组故障点示意图，启机主保护在相应的故障点动作行为如表1所示：[0068]表1启机主保护在各种故障点的动作行为[0071]启机过流保护作为启机主保护的后备保护，定值整定要躲过正常启机过程的电流最大值，启机过流保护的动作特点会经延时t才动作出口。[0072]如图6所示，为发电机调相机启机过流保护动作逻辑图，启机过流保护动作需满足条件⑴和⑵且同时满足条件3、⑷、（5中的三个条件中的任一条件：[0073]1满足启机过流元件动作条件，即中性点侧三相电流中任一相电流大于等于启机过流整定值；[0074]2不满足并网条件；[0075]3启机保护的投入经低电压元件开放，不满足并网条件且经延时满足小于低电压条件时，低电压条件使得启机保护投入，其中：低电压设定值的取值范围为：〇.3Un〜0.8Un；[0076]4启机保护的投入经低频率元件开放，不满足并网条件且机端电压小于机端电压设定值时，低频率条件使得启机保护投入，其中：机端电压设定值的取值范围为:〇.IUn〜0.5Un；[0077]5启机保护的投入经低频率元件开放，不满足并网条件且机端电压大于等于机端电压设定值同时频率小于频率设定值时，低频率条件使得启机保护投入，其中：频率设定值的取值范围为:〇.85fn〜0.98fn。[0078]启机零序过压保护作为不直接接地方式的发电机调相机的机端侧发生单相接地时的保护，定值整定要躲过正常启机过程的零序不平衡电压，启机零序过压保护的动作特点会经延时t才动作出口。。[0079]如图7所示，为发电机调相机启机零序过压保护动作逻辑图，启机零序电压保护动作需满足条件⑴和⑵且同时满足条件3、⑷、（5中的三个条件中的任一条件：[0080]1满足启机零序过压元件动作条件，即中性点侧零序电压或机端开口三角零序电压大于等于启机零序电压整定值；[0081]2不满足并网条件；[0082]3启机保护的投入经低电压元件开放，不满足并网条件且经延时满足小于低电压条件时，低电压条件使得启机保护投入，其中：低电压设定值的取值范围为：〇.3Un〜0.8Un；[0083]4启机保护的投入经低频率元件开放，不满足并网条件且机端电压小于机端电压设定值时，低频率条件使得启机保护投入，其中：机端电压设定值的取值范围为:〇.IUn〜0.5Un；[0084]5启机保护的投入经低频率元件开放，不满足并网条件且机端电压大于等于机端电压设定值同时频率小于频率设定值时，低频率条件使得启机保护投入，其中：频率设定值的取值范围为:〇.85fn〜0.98fn。[0085]如图5所示的发电机变压器组调相机变压器组故障点示意图，启机后备保护在相应的故障点动作行为如下：[0086]表2启机后备保护在各种故障点的动作行为[0087][0088][0089]由于启机过程是一个变频升压的过程，不同的启机方式，变频升压的过程是完全不同的，因此启机主保护和启机后备保护需采用与频率无关算法，保证在整个启机过程电流、电压幅值能计算精确。[0090]本发明在启机阶段，任意被保护对象范围内发生故障，均能在两个电气周期时间内识别出故障，能够快速切除故障，进一步保证设备和电网的安全。[0091]以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。

权利要求：1.基于被保护对象的启机保护配置方法，其特征在于，包括如下步骤：对于发电机变压器组按被保护对象划分为发电机、主变压器、厂用变压器、励磁变压器，分别为各被保护对象配置启机主保护，所述启机主保护包括启机差动保护；对于调相机变压器组按被保护对象划分为调相机、主变压器、励磁变压器，分别未各保护对象配置启机主保护，所述启机主保护包括启机差动保护。2.根据权利要求1所述的基于被保护对象的启机保护配置方法，其特征在于，被保护对象启机差动保护动作应当满足条件（1和2且同时满足条件3、（4、（5中的三个条件中的任一条件：1满足启机差动电流元件动作条件，即被保护对象的任一相启机差动电流大于等于启机差动电流整定值；2不满足并网条件；3启机保护的投入经低电压元件开放，不满足并网条件且经延时满足小于低电压条件时，低电压条件使得启机保护投入，其中：低电压设定值的取值范围为:〇.3Un〜0.8Un;4启机保护的投入经低频率元件开放，不满足并网条件且机端电压小于机端电压设定值时，低频率条件使得启机保护投入，其中：机端电压设定值的取值范围为：〇.IUη〜0.5Un；5启机保护的投入经低频率元件开放，不满足并网条件且机端电压大于等于机端电压设定值同时频率小于频率设定值时，低频率条件使得启机保护投入，其中：频率设定值的取值范围为:0.85fn〜0.98fn;其中:Un表示机端额定电压;fn表示系统额定频率。3.根据权利要求2所述的基于被保护对象的启机保护配置方法，其特征在于，所述启机差动电流的计算方法为:在被保护对象的各接线端接入电流互感器，采用频率无关算法计算被保护对象的启机差动电流。4.根据权利要求3所述的基于被保护对象的启机保护配置方法，其特征在于，所述启机差动电流整定值的计算方法为:按照躲过电流互感器的传变误差乘以可靠系数计算启机差动电流整定值。5.根据权利要求1所述的基于被保护对象的启机保护配置方法，其特征在于，当被保护对象为主变压器时，所述启机主保护还包括主变压器启机电流速断保护。6.根据权利要求5所述的基于被保护对象的启机保护配置方法，其特征在于，所述主变压器启机电流速断保护动作需满足条件（1和2且同时满足条件3、（4、（5中的三个条件中的任一条件：1满足启机电流速断元件动作条件，即主变压器任一相低压侧电流大于等于启机速断电流整定值；2不满足并网条件；3启机保护的投入经低电压元件开放，不满足并网条件且经延时满足小于低电压条件时，低电压条件使得启机保护投入，其中：低电压设定值的取值范围为:〇.3Un〜0.8Un;4启机保护的投入经低频率元件开放，不满足并网条件且机端电压小于机端电压设定值时，低频率条件使得启机保护投入，其中：机端电压设定值的取值范围为：〇.IUη〜0.5Un；5启机保护的投入经低频率元件开放，不满足并网条件且机端电压大于等于机端电压设定值同时频率小于频率设定值时，低频率条件使得启机保护投入，其中：频率设定值的取值范围为:0.85fn〜0.98fn;其中:Un表示机端额定电压;fn表示系统额定频率。7.根据权利要求1所述的基于被保护对象的启机保护配置方法，其特征在于，所述启机保护配置方法还包括配置启机后备保护，包括启机过流保护和启机零序电压保护。8.根据权利要求7所述的基于被保护对象的启机保护配置方法，其特征在于，所述启机过流保护动作需满足条件（1和2且同时满足条件3、（4、（5中的三个条件中的任一条件：1满足启机过流元件动作条件，即中性点侧三相电流中任一相电流大于等于启机过流整定值；2不满足并网条件；3启机保护的投入经低电压元件开放，不满足并网条件且经延时满足小于低电压条件时，低电压条件使得启机保护投入，其中：低电压设定值的取值范围为:〇.3Un〜0.8Un;4启机保护的投入经低频率元件开放，不满足并网条件且机端电压小于机端电压设定值时，低频率条件使得启机保护投入，其中：机端电压设定值的取值范围为：〇.IUη〜0.5Un；5启机保护的投入经低频率元件开放，不满足并网条件且机端电压大于等于机端电压设定值同时频率小于频率设定值时，低频率条件使得启机保护投入，其中：频率设定值的取值范围为:0.85fn〜0.98fn;其中:Un表示机端额定电压;fn表示系统额定频率。9.根据权利要求7所述的基于被保护对象的启机保护配置方法，其特征在于，所述启机零序电压保护动作需满足条件（1和2且同时满足条件3、（4、（5中的三个条件中的任一条件：1满足启机零序过压元件动作条件，即中性点侧零序电压或机端开口三角零序电压大于等于启机零序电压整定值；2不满足并网条件；3启机保护的投入经低电压元件开放，不满足并网条件且经延时满足小于低电压条件时，低电压条件使得启机保护投入，其中：低电压设定值的取值范围为:〇.3Un〜0.8Un;4启机保护的投入经低频率元件开放，不满足并网条件且机端电压小于机端电压设定值时，低频率条件使得启机保护投入，其中：机端电压设定值的取值范围为：〇.IUη〜0.5Un；5启机保护的投入经低频率元件开放，不满足并网条件且机端电压大于等于机端电压设定值同时频率小于频率设定值时，低频率条件使得启机保护投入，其中：频率设定值的取值范围为:0.85fn〜0.98fn;其中:Un表示机端额定电压;fn表示系统额定频率。10.根据权利要求2〜4、6、8、9中任一项所述的基于被保护对象的启机保护配置方法，其特征在于，所述并网条件指：“并网开关状态处于合位”或“并网开关电流在设定时间范围内处于有流条件”，其中设定时间的取值范围为:0.01秒〜IO秒。

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