注入式定子接地保护装置的研制

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1、ZDJ801A注入式定子接地保护装置的研制刘小波（国电南京自动化股份有限公司）ABSTRACT:StatorgroundprotectionistheimportantpartoftheGENERATORandTRANSFORMERPROTECTIONSYSTEM.Subharmonicinjectionschemeisanewschemeforhydro-generatorstatorgroundprotection.Thispaperexpatiatesthedrawbacksoftheschemeintheapplication.I

2、nthedevelopingofZDJ801AstatorgroundprotectionwithSubharmonicinjecting,fullconsiderationtothethedrawbacks’effect,wehavemadeaseriesofmeasuresandgotagoodeffectintheexperimentationofdynamicsimulationandthecommissioningofpowerplant.摘要：定子接地保护是发变组保护系统中的重要组成部分，注入式定子接地保护是一种新型原理的定子

3、接地保护。本文阐述了注入式定子接地保护在实际运行中出现的问题，在ZDJ801A注入式定子接地保护装置在研制过程中，充分考虑这些问题的影响，提出了相应的解决措施，在动模实验和现场投运中取得了较理想的运行效果。0引言定子接地保护是发变组保护系统中的重要组成部分，目前的定子接地保护一般是基波零序电压3U0保护和三次谐波3ω保护。近年来，注入式定子接地保护受到用户的青睐，其优点在于：(1)不受机组运行状况影响，无死区；(2)与接地点位置无关；(3)这种原理能反映定子绕组绝缘均匀下降，起到对绝缘老化监视的作用[1]。随着电力系统的发展，百万机组的中

4、性点接地方式一般采用经接地变高阻接地。注入式定子接地保护的外加电源一般从中性点接地变二次侧注入。为防止动态过电压，要求接地变二次侧接入电阻Rn很小(一般不大于1Ω)，测量过程中，由于外加电源及滤波器内阻的存在，从而使得正常运行时Rn上分得的电压很小，仅有1V左右，这给接地电阻的监测测量增加了困难，使得保护灵敏度降低存在一定的死区。另外，电阻判据是通过分压器的测量电压和注入回路的测量电流计算后获得，但在靠近机端发生接地短路时，电流电压测量值中可能出现很大的基波分量的影响，同时接地变等值阻抗的影响，使得电阻判据在实现高灵敏度的测量计算上受到了

5、限制。传统保护算法是通过提取10Hz频率的二次谐波分量的傅氏计算来实现的。因此，保护的数据窗长为100ms，这样保护动作时间就存在一个100ms的固定延时误差[2]。ZDJ801A注入式定子接地保护装置在研制过程中，充分考虑上述因素的影响，提出了相应的解决措施，在动模实验和现场投运中取得了较理想的运行效果。1软硬件相结合的基波抑制措施1.120Hz分量快速滤波算法传统的20Hz滤波算法由5个工频周期的采样点，即以10Hz为基频，提取二次谐波20Hz信号分量，这样保护动作时间就存在一个100ms的固定延迟。在ZDJ801A保护装置的研制过程

6、中，采用了20Hz分量快速滤波算法，该算法将保护数据窗缩短为一个半工频周期，即30ms，从而有效解决了保护动作时间存在100ms的固定延迟问题。在发电机实际运行过程中，基波分量和三次谐波分量相对较大，但是，该算法能够有效滤除基波分量及三次谐波分量，从而在算法上保证了这些谐波分量对保护测量精度的影响。1.220Hz低频信号滤波通道消除谐波的方法之一是从算法上进行滤波，但算法不能有效地滤除全部谐波，因此有必要设计一种20Hz低频信号专用滤波通道[3]。为实现此目的，通过以下的技术方案来实现：（1）带阻通道的设计影响注入式定子接地保护运行的因素

7、主要是系统中的基波和各种谐波，其中基波的影响较大。尤其在机端附近发生接地故障时，故障电流中大部分为基波分量，20Hz的电流分量相对较小，这影响了20Hz故障量的检测灵敏度。为了提高保护性能，首先必须去除基波的影响。（2）带通通道的设计在注入式定子接地保护系统中，考虑到发电机发生单相接地时，会产生较大的基波分量，必须加电阻分压器和中间变流器以使保护装置能够有效接收，在缩小基波分量的同时，20Hz分量也给缩小了，这给保护的测量精度带来了影响，为此，有必要设计一种带通滤波器以放大20Hz分量，同时滤掉系统中的高次谐波，以满足保护测量精度的要求。

8、（3）20Hz低频信号滤波通道将（1）和（2）所述的滤波通道合二为一，便形成了20Hz低频信号滤波通道，其幅频特性如图1所示。图120Hz低频信号滤波通道，其幅频特性20Hz低频信号滤波通道的