發電機轉子接地電阻的精確測量系統及方法
2023-04-23 13:33:26 3
專利名稱：發電機轉子接地電阻的精確測量系統及方法
技術領域：
本發明屬於電力系統繼電保護領域，具體的說是發電機保護裝置中轉子一點接地 故障中接地電阻和接地位置的高精度測量技術。
背景技術：
發電機在長期運行過程中，由於轉子內部受潮、冷卻介質洩漏、絕緣老化以及機 械振動等諸多方面的原因，容易造成轉子對地絕緣水平的降低進而引發轉子接地故 障。當轉子發生一點接地故障時，雖然不會對發電機本身造成直接的危害，但若再相 繼發生兩點接地則將嚴重威脅發電機的安全。為了提高發電機轉子接地保護動作和接 地位置判斷的準確度，精確測量轉子電壓和接地電阻是關鍵所在。目前國內發電機轉 子接地電阻的最新測量技術是直流注入式切換採樣技術，該技術具有發電機在運行和 不運行情況下都能檢測接地故障、不同接地位置靈敏度相同等優點。但是在技術方案 實施過程中存在測量精度不高影響動作精度、測量範圍限制影響使用場合等缺點。
發明內容
針對現有技術中存在的問題，本發明目的是提高發電機轉子一點接地故障中接地 電阻和接地位置的測量精度、測量範圍等問題。 本發明採用的技術方案-
本方案是發電機轉子一點接地保護的一種技術解決系統。該系統由直流注入式切 換採樣電路、數據採集計算系統兩部分組成。直流注入式切換採樣電路主要由轉子電 壓調理電路、直流電壓源產生電路、接地迴路電子切換電路、隔離電路等組成。發電 機轉子發生一點接地故障時，通過接地迴路電子切換電路，人為地形成兩個迴路，數 據採集計算系統採集這兩個迴路的電流，然後計算接地電阻，同時採集轉子電壓計算
接地位置。
本發明創造的有益效果
提高了發電機轉子一點接地故障中接地電阻和接地位置的測量精度，擴大了測量 範圍，保證了繼電保護動作精度。
圖1是本發明實施例的直流注入式切換採樣電路原理圖。 圖中Uf為轉子勵磁電壓，Us為穩壓源，Rf為接地電阻，Q為電子切換開關。
具體實施例方式
以下通過具體實施例對本發明創造的技術方案做進一步的說明。 發電機轉子直流電壓通過分壓、濾波後，通過線性光耦隔離後進入數據採集計算 系統。
提供直流電壓50V的電源正極通過30K的電阻Rl接到轉子勵磁負極，電源負極 通過30K電阻R2和電子開關Q並聯電路後接到發電機大軸，大軸與大地是相連的。 當發生轉子一點接地後，Q斷開狀態時，直流電源、Rl、轉子部分勵磁繞組、接地電 阻Rf、 R2形成迴路，電流為Il。
11 = (Us + Ur) / (Rl + R2 + Rf) ; (1) 當Q閉合狀態時，R2被短接，形成了另一個迴路，電流為I2。
12 = (Us + Ur) / (Rl + Rf) ; (2) 取R1 = R2 = R， Ur = aUf,
貝U Rf = (2*11*R - I2*R) / (12 - 11)，
a = (I1*I2*R - Us*I2 + Us*Il) / (Uf*I2 - Uf*Il)。
通過公式(1) (2)就可以計算接地電阻Rf，同時通過採樣轉子電壓可以計算接 地位置。電流通過線性光耦隔離後進入數據採集計算系統。線性光耦的線性度很高， 非線性度為0. 01%，範圍廣，最大最小值的比例為20倍。電子開關Q為具有高反向 電壓的功率三極體，通過數據採集計算系統的I/O接口進行光電隔離後對其班行控制， 控制周期約1秒鐘。在對電流採樣過程中為了使計算公式(1) (2)成立，必須有一 個合適延時使電流穩定。
由於採用了先進的直流注入式切換採樣電路、高精度寬範圍線性光耦、16位AD 採樣，從而提高了接地電阻計算精度、電壓釆樣精度和擴大了測量範圍。
雖然本發明創造已以較佳實施例公開如上，但它們並不是用來限定本發明創造， 任何熟習此技藝者，在不脫離本發明創造之精神和範圍內，自當可作各種變化或潤飾， 因此本發明創造的保護範圍應當以本申請的權利要求保護範圍所界定的為準。
權利要求
1、一種發電機轉子接地電阻的精確測量方法，系統由直流注入式切換採樣電路、數據採集計算系統兩部分組成，其特徵在於，發電機轉子直流電壓通過分壓、濾波後，通過線性光耦隔離後進入數據採集計算系統；直流電壓的電源正極通過的電阻R1接到轉子勵磁負極，電源負極通過電阻R2和電子切換開關Q並聯電路後接到發電機大軸，大軸與大地是相連的；當發生轉子一點接地後，電子切換開關Q斷開狀態時，直流電源、電阻R1、轉子部分勵磁繞組、接地電阻Rf、R2形成迴路，電流為I1；當電子切換開關Q閉合狀態時，R2被短接，形成了另一個迴路，電流為I2；數據採集計算系統採集這兩個迴路的電流，然後計算接地電阻。
2、 根據權利要求1所述的發電機轉子接地電阻的精確測量方法，其特徵在於， 電子切換開關Q為具有高反向電壓的功率三極體，通過數據採集計算系統的1/0接口 進行光電隔離後對其進行控制，控制周期約l秒鐘。
3、 根據權利要求1所述的發電機轉子接地電阻的精確測量方法，其特徵在於， 在對電流採樣過程中，有一個合適延時使電流穩定。
4、 根據權利要求1所述的發電機轉子接地電阻的精確測量方法，其特徵在於， 數據採集計算系統通過採樣轉子電壓計算接地位置。
5、 一種發電機轉子接地電阻的精確測量系統，它包括直流注入式切換採樣電路、 數據採集計算系統兩部分組成，其特徵在於，直流注入式切換採樣電路主要由轉子電 壓調理電路、直流電壓源產生電路、接地迴路電子切換電路、隔離電路等組成；發電 機轉子發生一點接地故障時，通過接地迴路電子切換電路，人為地形成兩個迴路，數 據採集計算系統採集這兩個迴路的電流，然後計算接地電阻，同時採集轉子電壓計算 接地位置。
全文摘要
本發明公開了一種發電機轉子接地電阻的精確測量方法，系統由直流注入式切換採樣電路、數據採集計算系統兩部分組成，其中，發電機轉子直流電壓通過分壓、濾波後，通過線性光耦隔離後進入數據採集計算系統；直流電壓的電源正極通過的電阻R1接到轉子勵磁負極，電源負極通過電阻R2和電子切換開關Q並聯電路後接到發電機大軸，大軸與大地是相連的；當發生轉子一點接地後，電子切換開關Q斷開狀態時，直流電源、電阻R1、轉子部分勵磁繞組、接地電阻Rf、R2形成迴路，電流為I1；當電子切換開關Q閉合狀態時，R2被短接，形成了另一個迴路，電流為I2；數據採集計算系統採集這兩個迴路的電流，然後計算接地電阻。
文檔編號G01R27/20GK101349715SQ20081019614
公開日2009年1月21日 申請日期2008年9月12日 優先權日2008年9月12日
發明者萬尚軍, 杭 張, 李晨陽 申請人:南京因泰萊電器股份有限公司