СПОСОБ ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНОЙ ЗАЩИТЫ ПРИ ПРЕОБРАЗОВАНИИ ЧАСТОТЫ ДЛЯ ВЫХОДНОГО ТРАНСФОРМАТОРА СИСТЕМЫ СО СТАТИЧЕСКИМ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕМ ЧАСТОТЫ
METHOD OF DIFFERENTIAL PROTECTION WHEN CONVERTING FREQUENCY FOR OUTPUT TRANSFORMER SYSTEM WITH STATIC FREQUENCY CONVERTER

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ
[0001] Настоящее изобретение относится к области релейной защиты для электроэнергетических систем, в частности к способу дифференциальной защиты при преобразовании частоты для выходного трансформатора системы со статическим преобразователем частоты (СПЧ) и к соответствующему устройству релейной защиты или устройству контроля.
ОПИСАНИЕ ПРЕДШЕСТВУЮЩЕГО УРОВНЯ ТЕХНИКИ
[0002] Система с СПЧ, как правило, применяется на гидроаккумулирующих электростанциях и газотурбинных генераторных установках большой мощности, для осуществления пуска установки с преобразованием частоты. В настоящее время используемые внутри страны системы с СПЧ являются устройствами, полностью ввозимыми из-за рубежа. Релейная защита системы с СПЧ, как правило, интегрирована в регулятор СПЧ. Частоты токов на сторонах высокого и низкого напряжения выходного трансформатора системы с СПЧ являются варьируемыми, а все алгоритмы дифференциальной защиты для традиционных трансформаторов берут за основу промышленную частоту тока; по этой причине применение функции релейной защиты для выходного трансформатора затруднено. Кроме того, ни одна из зарубежных систем с СПЧ не оснащена функцией дифференциальной защиты для выходного трансформатора, а максимальная токовая защита без выдержки времени служит в качестве первичной быстродействующей защиты; в результате чувствительность является низкой, что негативно сказывается на защищаемом устройстве.
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Техническая проблема
[0003] Целью настоящего изобретения является создание способа дифференциальной защиты при преобразовании частоты для выходного трансформатора системы с СПЧ, который использует алгоритм защиты пуска и останова генератора, не зависящий от частоты, для расчета амплитудных значений тока небаланса и тормозного тока выходного трансформатора, чтобы осуществить дифференциальную защиту с торможением, адаптацию к изменению частоты в широком диапазоне, а также улучшить чувствительность обнаружения внутреннего короткого замыкания выходного трансформатора.
Техническое решение
[0004] Техническое решение, используемое в настоящем изобретении, следующее: в способе дифференциальной защиты при преобразовании частоты для выходного трансформатора системы с СПЧ устройство защиты системы с СПЧ измеряет трехфазный ток на каждой стороне выходного трансформатора системы с СПЧ; фазовая коррекция и регулировка коэффициента баланса выполняются по току на каждой стороне выходного трансформатора в соответствии со схемой соединения обмоток выходного трансформатора для вычисления значений выборки корректирующего тока на каждой стороне и тока небаланса; алгоритм защиты пуска и останова генератора, не зависящий от частоты, используется для расчета амплитудных значений корректирующего тока, тока небаланса и тормозного тока; при этом дифференциальная защита при преобразовании частоты для выходного трансформатора осуществляется с помощью тормозной дифференциальной характеристики в соответствии с величинами тока небаланса и тормозного тока.
[0005] Выходной трансформатор может быть двухобмоточным трансформатором или трехобмоточным трансформатором; в соответствии со схемой соединения обмоток выходного трансформатора сторона, обмотки которой соединены в треугольник, используется в качестве эталона для выполнения фазовой коррекции на стороне, обмотки которой соединены в звезду; и в то же время, с учетом того, что вторичные номинальные токи на каждой стороне трансформатора различны, коэффициент баланса каждой стороны регулируется, чтобы вычислить дискретные значения корректирующего тока на каждой стороне выходного трансформатора и ток небаланса.
[0006] Алгоритм защиты пуска и останова генератора, не зависящий от частоты, используется для расчета амплитудных значений корректирующего тока, тока небаланса и тормозного тока, чтобы осуществить адаптацию к изменению частоты в широком диапазоне, при этом алгоритм защиты пуска и останова включает интегральный алгоритм определения точки перехода через нуль и метод определения максимального текущего значения.
H
L1
L2
<mrow><msub><mi>i</mi><mrow><mi>H</mi><mi>a</mi><mo>.</mo><mi>j</mi></mrow></msub><mrow><mo>(</mo><mi>k</mi><mo>)</mo></mrow></mrow>
<mrow><msub><mi>i</mi><mrow><mi>H</mi><mi>b</mi><mo>.</mo><mi>j</mi></mrow></msub><mrow><mo>(</mo><mi>k</mi><mo>)</mo></mrow></mrow>
<mrow><msub><mi>i</mi><mrow><mi>H</mi><mi>c</mi><mo>.</mo><mi>j</mi></mrow></msub><mrow><mo>(</mo><mi>k</mi><mo>)</mo></mrow></mrow>
<mrow><msub><mi>i</mi><mrow><mi>L</mi><mn>1</mn><mi>a</mi><mo>.</mo><mi>j</mi></mrow></msub><mrow><mo>(</mo><mi>k</mi><mo>)</mo></mrow></mrow>
<mrow><msub><mi>i</mi><mrow><mi>L</mi><mn>1</mn><mi>b</mi><mo>.</mo><mi>j</mi></mrow></msub><mrow><mo>(</mo><mi>k</mi><mo>)</mo></mrow></mrow>
<mrow><msub><mi>i</mi><mrow><mi>L</mi><mn>1</mn><mi>c</mi><mo>.</mo><mi>j</mi></mrow></msub><mrow><mo>(</mo><mi>k</mi><mo>)</mo></mrow></mrow>
<mrow><msub><mi>i</mi><mrow><mi>L</mi><mn>2</mn><mi>a</mi><mo>.</mo><mi>j</mi></mrow></msub><mrow><mo>(</mo><mi>k</mi><mo>)</mo></mrow></mrow>
<mrow><msub><mi>i</mi><mrow><mi>L</mi><mn>2</mn><mi>b</mi><mo>.</mo><mi>j</mi></mrow></msub><mrow><mo>(</mo><mi>k</mi><mo>)</mo></mrow></mrow>
<mrow><msub><mi>i</mi><mrow><mi>L</mi><mn>2</mn><mi>c</mi><mo>.</mo><mi>j</mi></mrow></msub><mrow><mo>(</mo><mi>k</mi><mo>)</mo></mrow></mrow>
[0007] Способ расчета коэффициента баланса для каждой стороны такой же, как и для дифференциальной защиты традиционного трансформатора, коэффициент баланса на стороне высокого напряжения обозначен K, коэффициент баланса на стороне 1 низкого напряжения обозначен K и коэффициент баланса на стороне 2 низкого напряжения обозначен K;
,
,
,
,
,
,
,
и
рассчитываются и являются дискретными значениями выборки трехфазных корректирующих токов на стороне высокого напряжения, стороне 1 низкого напряжения и стороне 2 низкого напряжения соответственно; и
трехфазные токи небаланса рассчитываются с помощью корректирующего тока на стороне высокого и низкого напряжения:
<mrow><mrow><mo>{</mo><mrow><mtable><mtr><mtd><mrow><msub><mi>i</mi><mrow><mi>d</mi><mi>a</mi></mrow></msub><mrow><mo>(</mo><mi>k</mi><mo>)</mo></mrow><mo>=</mo><msub><mi>i</mi><mrow><mi>H</mi><mi>a</mi><mo>.</mo><mi>j</mi></mrow></msub><mrow><mo>(</mo><mi>k</mi><mo>)</mo></mrow><mo>+</mo><msub><mi>i</mi><mrow><mi>L</mi><mn>1</mn><mi>a</mi><mo>.</mo><mi>j</mi></mrow></msub><mrow><mo>(</mo><mi>k</mi><mo>)</mo></mrow><mo>+</mo><msub><mi>i</mi><mrow><mi>L</mi><mn>2</mn><mi>a</mi><mo>.</mo><mi>j</mi></mrow></msub><mrow><mo>(</mo><mi>k</mi><mo>)</mo></mrow></mrow></mtd></mtr><mtr><mtd><mrow><msub><mi>i</mi><mrow><mi>d</mi><mi>b</mi></mrow></msub><mrow><mo>(</mo><mi>k</mi><mo>)</mo></mrow><mo>=</mo><msub><mi>i</mi><mrow><mi>H</mi><mi>b</mi><mo>.</mo><mi>j</mi></mrow></msub><mrow><mo>(</mo><mi>k</mi><mo>)</mo></mrow><mo>+</mo><msub><mi>i</mi><mrow><mi>L</mi><mn>1</mn><mi>b</mi><mo>.</mo><mi>j</mi></mrow></msub><mrow><mo>(</mo><mi>k</mi><mo>)</mo></mrow><mo>+</mo><msub><mi>i</mi><mrow><mi>L</mi><mn>2</mn><mi>b</mi><mo>.</mo><mi>j</mi></mrow></msub><mrow><mo>(</mo><mi>k</mi><mo>)</mo></mrow></mrow></mtd></mtr><mtr><mtd><mrow><msub><mi>i</mi><mrow><mi>d</mi><mi>c</mi></mrow></msub><mrow><mo>(</mo><mi>k</mi><mo>)</mo></mrow><mo>=</mo><msub><mi>i</mi><mrow><mi>H</mi><mi>c</mi><mo>.</mo><mi>j</mi></mrow></msub><mrow><mo>(</mo><mi>k</mi><mo>)</mo></mrow><mo>+</mo><msub><mi>i</mi><mrow><mi>L</mi><mn>1</mn><mi>c</mi><mo>.</mo><mi>j</mi></mrow></msub><mrow><mo>(</mo><mi>k</mi><mo>)</mo></mrow><mo>+</mo><msub><mi>i</mi><mrow><mi>L</mi><mn>2</mn><mi>c</mi><mo>.</mo><mi>j</mi></mrow></msub><mrow><mo>(</mo><mi>k</mi><mo>)</mo></mrow></mrow></mtd></mtr></mtable></mrow></mrow></mrow>
формула (1)
<mrow><msub><mi>i</mi><mrow><mi>d</mi><mi>a</mi></mrow></msub><mrow><mo>(</mo><mi>k</mi><mo>)</mo></mrow></mrow>
<mrow><msub><mi>i</mi><mrow><mi>d</mi><mi>b</mi></mrow></msub><mrow><mo>(</mo><mi>k</mi><mo>)</mo></mrow></mrow>
<mrow><msub><mi>i</mi><mrow><mi>d</mi><mi>c</mi></mrow></msub><mrow><mo>(</mo><mi>k</mi><mo>)</mo></mrow></mrow>
где
,
и
- дискретные значения выборки токов небаланса трех фаз соответственно.
<mrow><msub><mi>I</mi><mrow><mi>H</mi><mi>a</mi><mo>.</mo><mi>j</mi></mrow></msub></mrow>
<mrow><msub><mi>I</mi><mrow><mi>H</mi><mi>b</mi><mo>.</mo><mi>j</mi></mrow></msub></mrow>
<mrow><msub><mi>I</mi><mrow><mi>H</mi><mi>c</mi><mo>.</mo><mi>j</mi></mrow></msub></mrow>
<mrow><msub><mi>I</mi><mrow><mi>L</mi><mn>1</mn><mi>a</mi><mo>.</mo><mi>j</mi></mrow></msub></mrow>
<mrow><msub><mi>I</mi><mrow><mi>L</mi><mn>1</mn><mi>b</mi><mo>.</mo><mi>j</mi></mrow></msub></mrow>
<mrow><msub><mi>I</mi><mrow><mi>L</mi><mn>1</mn><mi>c</mi><mo>.</mo><mi>j</mi></mrow></msub></mrow>
<mrow><msub><mi>I</mi><mrow><mi>L</mi><mn>2</mn><mi>a</mi><mo>.</mo><mi>j</mi></mrow></msub></mrow>
<mrow><msub><mi>I</mi><mrow><mi>L</mi><mn>2</mn><mi>b</mi><mo>.</mo><mi>j</mi></mrow></msub></mrow>
<mrow><msub><mi>I</mi><mrow><mi>L</mi><mn>2</mn><mi>c</mi><mo>.</mo><mi>j</mi></mrow></msub></mrow>
<mrow><msub><mi>I</mi><mrow><mi>d</mi><mi>a</mi></mrow></msub></mrow>
<mrow><msub><mi>I</mi><mrow><mi>d</mi><mi>b</mi></mrow></msub></mrow>
<mrow><msub><mi>I</mi><mrow><mi>d</mi><mi>c</mi></mrow></msub></mrow>
[0008] При использовании алгоритма защиты пуска и останова генератора, не зависящего от частоты, амплитудные значения (
,
и
) корректирующих токов на стороне высокого напряжения рассчитываются с использованием значений выборки корректирующих токов на стороне высокого напряжения; амплитудные значения (
,
и
) корректирующих токов на стороне 1 низкого напряжения рассчитываются с использованием значений выборки корректирующих токов на стороне 1 низкого напряжения; амплитудные значения (
,
и
) корректирующих токов на стороне 2 низкого напряжения рассчитываются с использованием значений выборки корректирующих токов на стороне 2 низкого напряжения; и амплитудные значения (
,
и
) токов небаланса рассчитываются с использованием значений выборки токов небаланса.
[0009] Тормозные токи рассчитываются с помощью корректирующих токов на сторонах высокого и низкого напряжения следующим образом:
<mrow><mrow><mo>{</mo><mrow><mtable><mtr><mtd><mrow><msub><mi>I</mi><mrow><mi>r</mi><mi>a</mi></mrow></msub><mo>=</mo><mfrac><mrow><msub><mi>I</mi><mrow><mi>H</mi><mi>a</mi><mo>.</mo><mi>j</mi></mrow></msub><mo>+</mo><msub><mi>I</mi><mrow><mi>L</mi><mn>1</mn><mi>a</mi><mo>.</mo><mi>j</mi></mrow></msub><mo>+</mo><msub><mi>I</mi><mrow><mi>L</mi><mn>2</mn><mi>a</mi><mo>.</mo><mi>j</mi></mrow></msub></mrow><mn>2</mn></mfrac></mrow></mtd></mtr><mtr><mtd><mrow><msub><mi>I</mi><mrow><mi>r</mi><mi>b</mi></mrow></msub><mo>=</mo><mfrac><mrow><msub><mi>I</mi><mrow><mi>H</mi><mi>b</mi><mo>.</mo><mi>j</mi></mrow></msub><mo>+</mo><msub><mi>I</mi><mrow><mi>L</mi><mn>1</mn><mi>b</mi><mo>.</mo><mi>j</mi></mrow></msub><mo>+</mo><msub><mi>I</mi><mrow><mi>L</mi><mn>2</mn><mi>b</mi><mo>.</mo><mi>j</mi></mrow></msub></mrow><mn>2</mn></mfrac></mrow></mtd></mtr><mtr><mtd><mrow><msub><mi>I</mi><mrow><mi>r</mi><mi>c</mi></mrow></msub><mo>=</mo><mfrac><mrow><msub><mi>I</mi><mrow><mi>H</mi><mi>c</mi><mo>.</mo><mi>j</mi></mrow></msub><mo>+</mo><msub><mi>I</mi><mrow><mi>L</mi><mn>1</mn><mi>c</mi><mo>.</mo><mi>j</mi></mrow></msub><mo>+</mo><msub><mi>I</mi><mrow><mi>L</mi><mn>2</mn><mi>c</mi><mo>.</mo><mi>j</mi></mrow></msub></mrow><mn>2</mn></mfrac></mrow></mtd></mtr></mtable></mrow></mrow></mrow>
формула (2)
<mrow><msub><mi>I</mi><mrow><mi>r</mi><mi>a</mi></mrow></msub></mrow>
<mrow><msub><mi>I</mi><mrow><mi>r</mi><mi>b</mi></mrow></msub></mrow>
<mrow><msub><mi>I</mi><mrow><mi>r</mi><mi>c</mi></mrow></msub></mrow>
где
,
и
- тормозные токи трех фаз соответственно.
[0010] Дифференциальная защита при преобразовании частоты для выходного трансформатора осуществляется с помощью тормозной дифференциальной характеристики в соответствии с величинами тока небаланса и тормозного тока, при этом тормозная дифференциальная характеристика может быть билинейной или полилинейной тормозной характеристикой, тормозной характеристикой с двумя коэффициентами торможения или тормозной характеристикой с переменным коэффициентом торможения.
[0011] Уравнение срабатывания дифференциальной защиты с билинейной тормозной характеристикой следующее:
<mrow><mrow><mo>{</mo><mtable columnalign="left"><mtr><mtd><msub><mi>I</mi><mi>d</mi></msub><mo>></mo><msub><mi>I</mi><mi>s</mi></msub><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mi>п</mi><mi>р</mi><mi>и</mi><mtable><mtr><mtd><mrow /></mtd><mtd><mrow><msub><mi>I</mi><mi>r</mi></msub><mo><</mo><msub><mi>I</mi><mi>t</mi></msub></mrow></mtd></mtr></mtable></mtd></mtr><mtr><mtd><msub><mi>I</mi><mi>d</mi></msub><mo>></mo><msub><mi>I</mi><mi>s</mi></msub><mo>+</mo><mi>k</mi><mo>⋅</mo><mrow><mo>(</mo><mrow><msub><mi>I</mi><mi>r</mi></msub><mo>−</mo><msub><mi>I</mi><mi>t</mi></msub></mrow><mo>)</mo></mrow><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mi>п</mi><mi>р</mi><mi>и</mi><mtable><mtr><mtd><mrow /></mtd><mtd><mrow><msub><mi>I</mi><mi>r</mi></msub><mo>≥</mo><msub><mi>I</mi><mi>t</mi></msub></mrow></mtd></mtr></mtable></mtd></mtr></mtable></mrow></mrow>
формула (3),
r
d
s
t
где I - тормозной ток, I - ток небаланса, I - начальный ток срабатывания дифференциальной защиты, I - начальный тормозной ток, k - коэффициент торможения; и
используется определение изменения состояния: если условия уравнения срабатывания по формуле (3) удовлетворяются, то происходит срабатывание дифференциальной защиты выходного трансформатора.
Полезный эффект изобретения
[0012] Полезные эффекты настоящего изобретения следующие: осуществлена дифференциальная защита при преобразовании частоты для выходного трансформатора системы с СПЧ, причем способ защиты в настоящем изобретении адаптирован к изменению частоты в широком диапазоне, по сравнению с максимальной токовой защитой без выдержки времени значительно улучшает чувствительность обнаружения внутреннего короткого замыкания в выходном трансформаторе и лучше обеспечивает безопасность устройства.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ГРАФИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВ
[0013] На фиг. 1 представлена принципиальная схема системы с СПЧ и измерения тока на каждой стороне выходного трансформатора в соответствии с настоящим изобретением, где TR1 - входной трансформатор, TR2 - выходной трансформатор, Ld - дроссель постоянного тока, NB1 - мостовой выпрямитель 1 стороны сетевых мостов, NB2 - мостовой выпрямитель 2 стороны сетевых мостов, MB1 - инверторный мост 1 стороны машинных мостов, MB2 - инверторный мост 2 стороны машинных мостов, VCB1 - входной автоматический выключатель, VCB2 - выходной автоматический выключатель, S1 - рубильник на стороне низкого напряжения выходного трансформатора, S2 - рубильник байпаса, СТ1 и СТ2 - трансформаторы тока на стороне 1 и 2 низкого напряжения выходного трансформатора соответственно, CT3 - трансформатор тока на стороне высокого напряжения выходного трансформатора;
r
d
s
t -
[0014] на фиг. 2 приведена билинейная тормозная характеристика, где I - тормозной ток, I - ток небаланса, I- начальный ток срабатывания дифференциальной защиты, Iначальный тормозной ток, k - коэффициент торможения;
r
d
s
1
2
t1
t2
[0015] на фиг. 3 приведена тормозная характеристика с двумя коэффициентами торможения, где I - тормозной ток, I - ток небаланса, I - начальный ток срабатывания дифференциальной защиты, k и k- коэффициент 1 торможения и коэффициент 2 торможения соответственно, I и I - начальный тормозной ток 1 и начальный тормозной ток 2, а также аппроксимирующая кривая между двумя этими токами; и
r
d
s
1
2,
t
[0016] на фиг. 4 представлена тормозная характеристика с переменным коэффициентом торможения, где I - тормозной ток, I - ток небаланса, I - начальный ток срабатывания дифференциальной защиты, k и k - начальный коэффициент торможения и максимальный коэффициент торможения соответственно, I - начальный тормозной ток, и аппроксимирующая кривая между точками с начальным коэффициентом торможения и максимальным коэффициентом торможения.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
[0017] Ниже детально описаны технические решения настоящего изобретения со ссылками на прилагаемый графический материал.
[0018] Как показано на фиг. 1, трехфазные токи измеряются с помощью трансформаторов тока CT на сторонах высокого и низкого напряжения выходного трансформатора, значения выборки корректирующего тока и тока небаланса на каждой стороне выходного трансформатора получают после фазовой коррекции, а регулировку коэффициента баланса выполняют по току на каждой стороне выходного трансформатора в соответствии со схемой соединения обмоток выходного трансформатора.
Ha
Hb
Hc
L1a
L1b
L1c
L2a
L2b
L2c
[0019] В соответствии со схемой соединения обмоток выходного трансформатора сторона, обмотки которой соединены в треугольник, используется в качестве эталона для выполнения фазовой коррекции на стороне, обмотки которой соединенных в звезду; в то же время с учетом того, что вторичные номинальные токи на каждой стороне трансформатора различны, коэффициент баланса на каждой стороне регулируется, чтобы вычислить значения выборки корректирующего тока на каждой стороне и тока небаланса. В качестве примера использована схема соединения обмоток Y, d, d-11, в качестве положительного направления тока выбрано направление тока, втекающего в трансформатор на каждой стороне, значения выборки трехфазных токов на стороне высокого напряжения выходного трансформатора обозначены i(k), i(k) и i(k), значения выборки трехфазных токов на стороне 1 низкого напряжения обозначены i(k), i(k) и i(k), значения выборки трехфазных токов на стороне 2 низкого напряжения обозначены как i(k), i(k) и i(k), таким образом фазовая коррекция трехфазных токов на стороне высокого напряжения выполняется по следующей формуле:
<mrow><mrow><mo>{</mo><mrow><mtable><mtr><mtd><mrow><msub><msup><mi>i</mi><mo>′</mo></msup><mrow><mi>H</mi><mi>a</mi></mrow></msub><mrow><mo>(</mo><mi>k</mi><mo>)</mo></mrow><mo>=</mo><mfrac><mrow><msub><mi>i</mi><mrow><mi>H</mi><mi>a</mi></mrow></msub><mrow><mo>(</mo><mi>k</mi><mo>)</mo></mrow><mo>−</mo><msub><mi>i</mi><mrow><mi>H</mi><mi>b</mi></mrow></msub><mrow><mo>(</mo><mi>k</mi><mo>)</mo></mrow></mrow><mrow><msqrt><mn>3</mn></msqrt></mrow></mfrac></mrow></mtd></mtr><mtr><mtd><mrow><msub><msup><mi>i</mi><mo>′</mo></msup><mrow><mi>H</mi><mi>b</mi></mrow></msub><mrow><mo>(</mo><mi>k</mi><mo>)</mo></mrow><mo>=</mo><mfrac><mrow><msub><mi>i</mi><mrow><mi>H</mi><mi>b</mi></mrow></msub><mrow><mo>(</mo><mi>k</mi><mo>)</mo></mrow><mo>−</mo><msub><mi>i</mi><mrow><mi>H</mi><mi>c</mi></mrow></msub><mrow><mo>(</mo><mi>k</mi><mo>)</mo></mrow></mrow><mrow><msqrt><mn>3</mn></msqrt></mrow></mfrac></mrow></mtd></mtr><mtr><mtd><mrow><msub><msup><mi>i</mi><mo>′</mo></msup><mrow><mi>H</mi><mi>c</mi></mrow></msub><mrow><mo>(</mo><mi>k</mi><mo>)</mo></mrow><mo>=</mo><mfrac><mrow><msub><mi>i</mi><mrow><mi>H</mi><mi>c</mi></mrow></msub><mrow><mo>(</mo><mi>k</mi><mo>)</mo></mrow><mo>−</mo><msub><mi>i</mi><mrow><mi>H</mi><mi>a</mi></mrow></msub><mrow><mo>(</mo><mi>k</mi><mo>)</mo></mrow></mrow><mrow><msqrt><mn>3</mn></msqrt></mrow></mfrac></mrow></mtd></mtr></mtable></mrow></mrow></mrow>
формула (1),
<mrow><msub><msup><mi>i</mi><mo>′</mo></msup><mrow><mi>H</mi><mi>a</mi></mrow></msub><mrow><mo>(</mo><mi>k</mi><mo>)</mo></mrow></mrow>
<mrow><msub><msup><mi>i</mi><mo>′</mo></msup><mrow><mi>H</mi><mi>b</mi></mrow></msub><mrow><mo>(</mo><mi>k</mi><mo>)</mo></mrow></mrow>
<mrow><msub><msup><mi>i</mi><mo>′</mo></msup><mrow><mi>H</mi><mi>c</mi></mrow></msub><mrow><mo>(</mo><mi>k</mi><mo>)</mo></mrow></mrow>
где
,
и
- значения выборки трехфазных токов после выполнения фазовой коррекции на стороне высокого напряжения.
H
L1
L2
[0020] Способ расчета коэффициента баланса для каждой стороны является таким же, как и в дифференциальной защите традиционного трансформатора, коэффициент баланса на стороне высокого напряжения обозначен K, коэффициент баланса на стороне 1 низкого напряжения обозначен K, а коэффициент баланса на стороне 2 низкого напряжения обозначен K, следовательно, формула вычисления значений выборки корректирующих токов на сторонах высокого и низкого напряжения следующая:
<mrow><mrow><mo>{</mo><mrow><mtable><mtr><mtd><mrow><msub><mi>i</mi><mrow><mi>H</mi><mi>a</mi><mo>.</mo><mi>j</mi></mrow></msub><mrow><mo>(</mo><mi>k</mi><mo>)</mo></mrow><mo>=</mo><msub><msup><mi>i</mi><mo>′</mo></msup><mrow><mi>H</mi><mi>a</mi></mrow></msub><mrow><mo>(</mo><mi>k</mi><mo>)</mo></mrow><mo>⋅</mo><msub><mi>K</mi><mi>H</mi></msub></mrow></mtd></mtr><mtr><mtd><mrow><msub><mi>i</mi><mrow><mi>H</mi><mi>b</mi><mo>.</mo><mi>j</mi></mrow></msub><mrow><mo>(</mo><mi>k</mi><mo>)</mo></mrow><mo>=</mo><msub><msup><mi>i</mi><mo>′</mo></msup><mrow><mi>H</mi><mi>b</mi></mrow></msub><mrow><mo>(</mo><mi>k</mi><mo>)</mo></mrow><mo>⋅</mo><msub><mi>K</mi><mi>H</mi></msub></mrow></mtd></mtr><mtr><mtd><mrow><msub><mi>i</mi><mrow><mi>H</mi><mi>c</mi><mo>.</mo><mi>j</mi></mrow></msub><mrow><mo>(</mo><mi>k</mi><mo>)</mo></mrow><mo>=</mo><msub><msup><mi>i</mi><mo>′</mo></msup><mrow><mi>H</mi><mi>c</mi></mrow></msub><mrow><mo>(</mo><mi>k</mi><mo>)</mo></mrow><mo>⋅</mo><msub><mi>K</mi><mi>H</mi></msub></mrow></mtd></mtr><mtr><mtd><mrow><msub><mi>i</mi><mrow><mi>L</mi><mn>1</mn><mi>a</mi><mo>.</mo><mi>j</mi></mrow></msub><mrow><mo>(</mo><mi>k</mi><mo>)</mo></mrow><mo>=</mo><msub><mi>i</mi><mrow><mi>L</mi><mn>1</mn><mi>a</mi></mrow></msub><mrow><mo>(</mo><mi>k</mi><mo>)</mo></mrow><mo>⋅</mo><msub><mi>K</mi><mrow><mi>L</mi><mn>1</mn></mrow></msub></mrow></mtd></mtr><mtr><mtd><mrow><msub><mi>i</mi><mrow><mi>L</mi><mn>1</mn><mi>b</mi><mo>.</mo><mi>j</mi></mrow></msub><mrow><mo>(</mo><mi>k</mi><mo>)</mo></mrow><mo>=</mo><msub><mi>i</mi><mrow><mi>L</mi><mn>1</mn><mi>b</mi></mrow></msub><mrow><mo>(</mo><mi>k</mi><mo>)</mo></mrow><mo>⋅</mo><msub><mi>K</mi><mrow><mi>L</mi><mn>1</mn></mrow></msub></mrow></mtd></mtr><mtr><mtd><mrow><msub><mi>i</mi><mrow><mi>L</mi><mn>1</mn><mi>c</mi><mo>.</mo><mi>j</mi></mrow></msub><mrow><mo>(</mo><mi>k</mi><mo>)</mo></mrow><mo>=</mo><msub><mi>i</mi><mrow><mi>L</mi><mn>1</mn><mi>c</mi></mrow></msub><mrow><mo>(</mo><mi>k</mi><mo>)</mo></mrow><mo>⋅</mo><msub><mi>K</mi><mrow><mi>L</mi><mn>1</mn></mrow></msub></mrow></mtd></mtr><mtr><mtd><mrow><msub><mi>i</mi><mrow><mi>L</mi><mn>2</mn><mi>a</mi><mo>.</mo><mi>j</mi></mrow></msub><mrow><mo>(</mo><mi>k</mi><mo>)</mo></mrow><mo>=</mo><msub><mi>i</mi><mrow><mi>L</mi><mn>2</mn><mi>a</mi></mrow></msub><mrow><mo>(</mo><mi>k</mi><mo>)</mo></mrow><mo>⋅</mo><msub><mi>K</mi><mrow><mi>L</mi><mn>2</mn></mrow></msub></mrow></mtd></mtr><mtr><mtd><mrow><msub><mi>i</mi><mrow><mi>L</mi><mn>2</mn><mi>b</mi><mo>.</mo><mi>j</mi></mrow></msub><mrow><mo>(</mo><mi>k</mi><mo>)</mo></mrow><mo>=</mo><msub><mi>i</mi><mrow><mi>L</mi><mn>2</mn><mi>b</mi></mrow></msub><mrow><mo>(</mo><mi>k</mi><mo>)</mo></mrow><mo>⋅</mo><msub><mi>K</mi><mrow><mi>L</mi><mn>2</mn></mrow></msub></mrow></mtd></mtr><mtr><mtd><mrow><msub><mi>i</mi><mrow><mi>L</mi><mn>2</mn><mi>c</mi><mo>.</mo><mi>j</mi></mrow></msub><mrow><mo>(</mo><mi>k</mi><mo>)</mo></mrow><mo>=</mo><msub><mi>i</mi><mrow><mi>L</mi><mn>2</mn><mi>c</mi></mrow></msub><mrow><mo>(</mo><mi>k</mi><mo>)</mo></mrow><mo>⋅</mo><msub><mi>K</mi><mrow><mi>L</mi><mn>2</mn></mrow></msub></mrow></mtd></mtr></mtable></mrow></mrow></mrow>
формула (2),
<mrow><msub><mi>i</mi><mrow><mi>H</mi><mi>a</mi><mo>.</mo><mi>j</mi></mrow></msub><mrow><mo>(</mo><mi>k</mi><mo>)</mo></mrow></mrow>
<mrow><msub><mi>i</mi><mrow><mi>H</mi><mi>b</mi><mo>.</mo><mi>j</mi></mrow></msub><mrow><mo>(</mo><mi>k</mi><mo>)</mo></mrow></mrow>
<mrow><msub><mi>i</mi><mrow><mi>H</mi><mi>c</mi><mo>.</mo><mi>j</mi></mrow></msub><mrow><mo>(</mo><mi>k</mi><mo>)</mo></mrow></mrow>
<mrow><msub><mi>i</mi><mrow><mi>L</mi><mn>1</mn><mi>a</mi><mo>.</mo><mi>j</mi></mrow></msub><mrow><mo>(</mo><mi>k</mi><mo>)</mo></mrow></mrow>
<mrow><msub><mi>i</mi><mrow><mi>L</mi><mn>1</mn><mi>b</mi><mo>.</mo><mi>j</mi></mrow></msub><mrow><mo>(</mo><mi>k</mi><mo>)</mo></mrow></mrow>
<mrow><msub><mi>i</mi><mrow><mi>L</mi><mn>1</mn><mi>c</mi><mo>.</mo><mi>j</mi></mrow></msub><mrow><mo>(</mo><mi>k</mi><mo>)</mo></mrow></mrow>
<mrow><msub><mi>i</mi><mrow><mi>L</mi><mn>2</mn><mi>a</mi><mo>.</mo><mi>j</mi></mrow></msub><mrow><mo>(</mo><mi>k</mi><mo>)</mo></mrow></mrow>
<mrow><msub><mi>i</mi><mrow><mi>L</mi><mn>2</mn><mi>b</mi><mo>.</mo><mi>j</mi></mrow></msub><mrow><mo>(</mo><mi>k</mi><mo>)</mo></mrow></mrow>
<mrow><msub><mi>i</mi><mrow><mi>L</mi><mn>2</mn><mi>c</mi><mo>.</mo><mi>j</mi></mrow></msub><mrow><mo>(</mo><mi>k</mi><mo>)</mo></mrow></mrow>
где
,
и
- дискретные значения выборки корректирующих токов трех фаз на стороне высокого напряжения соответственно,
,
и
- дискретные значения выборки корректирующих токов трех фаз на стороне 1 низкого напряжения соответственно; и
,
и
- дискретные значения выборки трехфазных корректирующих токов на стороне 2 низкого напряжения соответственно.
[0021] Трехфазные токи небаланса рассчитываются с помощью корректирующего тока на сторонах высокого и низкого напряжения:
<mrow><mrow><mo>{</mo><mrow><mtable><mtr><mtd><mrow><msub><mi>i</mi><mrow><mi>d</mi><mi>a</mi></mrow></msub><mrow><mo>(</mo><mi>k</mi><mo>)</mo></mrow><mo>=</mo><msub><mi>i</mi><mrow><mi>H</mi><mi>a</mi><mo>.</mo><mi>j</mi></mrow></msub><mrow><mo>(</mo><mi>k</mi><mo>)</mo></mrow><mo>+</mo><msub><mi>i</mi><mrow><mi>L</mi><mn>1</mn><mi>a</mi><mo>.</mo><mi>j</mi></mrow></msub><mrow><mo>(</mo><mi>k</mi><mo>)</mo></mrow><mo>+</mo><msub><mi>i</mi><mrow><mi>L</mi><mn>2</mn><mi>a</mi><mo>.</mo><mi>j</mi></mrow></msub><mrow><mo>(</mo><mi>k</mi><mo>)</mo></mrow></mrow></mtd></mtr><mtr><mtd><mrow><msub><mi>i</mi><mrow><mi>d</mi><mi>b</mi></mrow></msub><mrow><mo>(</mo><mi>k</mi><mo>)</mo></mrow><mo>=</mo><msub><mi>i</mi><mrow><mi>H</mi><mi>b</mi><mo>.</mo><mi>j</mi></mrow></msub><mrow><mo>(</mo><mi>k</mi><mo>)</mo></mrow><mo>+</mo><msub><mi>i</mi><mrow><mi>L</mi><mn>1</mn><mi>b</mi><mo>.</mo><mi>j</mi></mrow></msub><mrow><mo>(</mo><mi>k</mi><mo>)</mo></mrow><mo>+</mo><msub><mi>i</mi><mrow><mi>L</mi><mn>2</mn><mi>b</mi><mo>.</mo><mi>j</mi></mrow></msub><mrow><mo>(</mo><mi>k</mi><mo>)</mo></mrow></mrow></mtd></mtr><mtr><mtd><mrow><msub><mi>i</mi><mrow><mi>d</mi><mi>c</mi></mrow></msub><mrow><mo>(</mo><mi>k</mi><mo>)</mo></mrow><mo>=</mo><msub><mi>i</mi><mrow><mi>H</mi><mi>c</mi><mo>.</mo><mi>j</mi></mrow></msub><mrow><mo>(</mo><mi>k</mi><mo>)</mo></mrow><mo>+</mo><msub><mi>i</mi><mrow><mi>L</mi><mn>1</mn><mi>c</mi><mo>.</mo><mi>j</mi></mrow></msub><mrow><mo>(</mo><mi>k</mi><mo>)</mo></mrow><mo>+</mo><msub><mi>i</mi><mrow><mi>L</mi><mn>2</mn><mi>c</mi><mo>.</mo><mi>j</mi></mrow></msub><mrow><mo>(</mo><mi>k</mi><mo>)</mo></mrow></mrow></mtd></mtr></mtable></mrow></mrow></mrow>
формула (3)
<mrow><msub><mi>i</mi><mrow><mi>d</mi><mi>a</mi></mrow></msub><mrow><mo>(</mo><mi>k</mi><mo>)</mo></mrow></mrow>
<mrow><msub><mi>i</mi><mrow><mi>d</mi><mi>b</mi></mrow></msub><mrow><mo>(</mo><mi>k</mi><mo>)</mo></mrow></mrow>
<mrow><msub><mi>i</mi><mrow><mi>d</mi><mi>c</mi></mrow></msub><mrow><mo>(</mo><mi>k</mi><mo>)</mo></mrow></mrow>
где
,
и
- дискретные значения выборки трехфазных токов небаланса соответственно.
<mrow><msub><mi>I</mi><mrow><mi>H</mi><mi>a</mi><mo>.</mo><mi>j</mi></mrow></msub></mrow>
<mrow><msub><mi>I</mi><mrow><mi>H</mi><mi>b</mi><mo>.</mo><mi>j</mi></mrow></msub></mrow>
<mrow><msub><mi>I</mi><mrow><mi>H</mi><mi>c</mi><mo>.</mo><mi>j</mi></mrow></msub></mrow>
<mrow><msub><mi>I</mi><mrow><mi>L</mi><mn>1</mn><mi>a</mi><mo>.</mo><mi>j</mi></mrow></msub></mrow>
<mrow><msub><mi>I</mi><mrow><mi>L</mi><mn>1</mn><mi>b</mi><mo>.</mo><mi>j</mi></mrow></msub></mrow>
<mrow><msub><mi>I</mi><mrow><mi>L</mi><mn>1</mn><mi>c</mi><mo>.</mo><mi>j</mi></mrow></msub></mrow>
<mrow><msub><mi>I</mi><mrow><mi>L</mi><mn>2</mn><mi>a</mi><mo>.</mo><mi>j</mi></mrow></msub></mrow>
<mrow><msub><mi>I</mi><mrow><mi>L</mi><mn>2</mn><mi>b</mi><mo>.</mo><mi>j</mi></mrow></msub></mrow>
<mrow><msub><mi>I</mi><mrow><mi>L</mi><mn>2</mn><mi>c</mi><mo>.</mo><mi>j</mi></mrow></msub></mrow>
<mrow><msub><mi>I</mi><mrow><mi>d</mi><mi>a</mi></mrow></msub></mrow>
<mrow><msub><mi>I</mi><mrow><mi>d</mi><mi>b</mi></mrow></msub></mrow>
<mrow><msub><mi>I</mi><mrow><mi>d</mi><mi>c</mi></mrow></msub></mrow>
[0022] При использовании алгоритма защиты пуска и останова (интегральный алгоритм определения точки перехода через нуль и метод определения текущего максимального значения см. в документе Chen Deshu. Principle and Technology for Computer Relay Protection [M]. Beijing: China Electric Power Press, 1992.), не зависящий от частоты и обдуманно применяемый при защите генератора, амплитудные значения (
,
и
) корректирующих токов на стороне высокого напряжения рассчитываются с использованием дискретных значений выборки корректирующих токов на стороне высокого напряжения; амплитудные значения (
,
и
) корректирующих токов на стороне 1 низкого напряжения рассчитываются с использованием значений выборки корректирующих токов на стороне 1 низкого напряжения; амплитудные значения (
,
и
) корректирующих токов на стороне 2 низкого напряжения рассчитываются с использованием значений выборки корректирующих токов на стороне 2 низкого напряжения; и амплитудные значения (
,
и
) токов небаланса рассчитываются с использованием значений выборки токов небаланса.
[0023] Тормозные токи рассчитываются с помощью корректирующих токов на сторонах высокого и низкого напряжения следующим образом:
<mrow><mrow><mo>{</mo><mrow><mtable><mtr><mtd><mrow><msub><mi>I</mi><mrow><mi>r</mi><mi>a</mi></mrow></msub><mo>=</mo><mfrac><mrow><msub><mi>I</mi><mrow><mi>H</mi><mi>a</mi><mo>.</mo><mi>j</mi></mrow></msub><mo>+</mo><msub><mi>I</mi><mrow><mi>L</mi><mn>1</mn><mi>a</mi><mo>.</mo><mi>j</mi></mrow></msub><mo>+</mo><msub><mi>I</mi><mrow><mi>L</mi><mn>2</mn><mi>a</mi><mo>.</mo><mi>j</mi></mrow></msub></mrow><mn>2</mn></mfrac></mrow></mtd></mtr><mtr><mtd><mrow><msub><mi>I</mi><mrow><mi>r</mi><mi>b</mi></mrow></msub><mo>=</mo><mfrac><mrow><msub><mi>I</mi><mrow><mi>H</mi><mi>b</mi><mo>.</mo><mi>j</mi></mrow></msub><mo>+</mo><msub><mi>I</mi><mrow><mi>L</mi><mn>1</mn><mi>b</mi><mo>.</mo><mi>j</mi></mrow></msub><mo>+</mo><msub><mi>I</mi><mrow><mi>L</mi><mn>2</mn><mi>b</mi><mo>.</mo><mi>j</mi></mrow></msub></mrow><mn>2</mn></mfrac></mrow></mtd></mtr><mtr><mtd><mrow><msub><mi>I</mi><mrow><mi>r</mi><mi>c</mi></mrow></msub><mo>=</mo><mfrac><mrow><msub><mi>I</mi><mrow><mi>H</mi><mi>c</mi><mo>.</mo><mi>j</mi></mrow></msub><mo>+</mo><msub><mi>I</mi><mrow><mi>L</mi><mn>1</mn><mi>c</mi><mo>.</mo><mi>j</mi></mrow></msub><mo>+</mo><msub><mi>I</mi><mrow><mi>L</mi><mn>2</mn><mi>c</mi><mo>.</mo><mi>j</mi></mrow></msub></mrow><mn>2</mn></mfrac></mrow></mtd></mtr></mtable></mrow></mrow></mrow>
формула (4),
<mrow><msub><mi>I</mi><mrow><mi>r</mi><mi>a</mi></mrow></msub></mrow>
<mrow><msub><mi>I</mi><mrow><mi>r</mi><mi>b</mi></mrow></msub></mrow>
<mrow><msub><mi>I</mi><mrow><mi>r</mi><mi>c</mi></mrow></msub></mrow>
где
,
и
- тормозные токи трех фаз соответственно.
[0024] Дифференциальная защита при преобразовании частоты для выходного трансформатора осуществляется с помощью тормозной дифференциальной характеристики в соответствии с величинами тока небаланса и тормозного тока. Как показано на фиг. 2, фиг. 3 и фиг. 4, тормозная дифференциальная характеристика может быть билинейной или полилинейной тормозной характеристикой, тормозной характеристикой с двумя коэффициентами торможения или тормозной характеристикой с переменным коэффициентом торможения (см. документ Gao Chunru. Setting Calculation and Operation Technology of Relay Protection for Large Generator Unit (second edition) [M]. Beijing: China Electric Power Press, 2010.)
[0025] При использовании в качестве примера билинейной тормозной характеристики, приведенной на фиг. 2, уравнение срабатывания дифференциальной защиты следующее:
<mrow><mrow><mo>{</mo><mtable columnalign="left"><mtr><mtd><msub><mi>I</mi><mi>d</mi></msub><mo>></mo><msub><mi>I</mi><mi>s</mi></msub><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mi>п</mi><mi>р</mi><mi>и</mi><mtable><mtr><mtd><mrow /></mtd><mtd><mrow><msub><mi>I</mi><mi>r</mi></msub><mo><</mo><msub><mi>I</mi><mi>t</mi></msub></mrow></mtd></mtr></mtable></mtd></mtr><mtr><mtd><msub><mi>I</mi><mi>d</mi></msub><mo>></mo><msub><mi>I</mi><mi>s</mi></msub><mo>+</mo><mi>k</mi><mo>⋅</mo><mrow><mo>(</mo><mrow><msub><mi>I</mi><mi>r</mi></msub><mo>−</mo><msub><mi>I</mi><mi>t</mi></msub></mrow><mo>)</mo></mrow><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mi>п</mi><mi>р</mi><mi>и</mi><mtable><mtr><mtd><mrow /></mtd><mtd><mrow><msub><mi>I</mi><mi>r</mi></msub><mo>≥</mo><msub><mi>I</mi><mi>t</mi></msub></mrow></mtd></mtr></mtable></mtd></mtr></mtable></mrow></mrow>
формула (5)
r
d
s
t
где I - тормозной ток, I - ток небаланса, I - начальный ток срабатывания дифференциальной защиты, I - начальный тормозной ток, k - коэффициент торможения.
[0026] Используется определение изменения состояния: если условия уравнения срабатывания формулы (5) удовлетворяются, то происходит срабатывание дифференциальной защиты выходного трансформатора.
[0027] Вышеприведенные варианты осуществления изобретения используются только для описания технических идей настоящего изобретения и не ограничивают объем патентной защиты настоящего изобретения, а любое видоизменение, выполненное на основании технических решений в соответствии с техническими идеями, предложенными в настоящем изобретении, будет находиться в пределах объема патентной защиты настоящего изобретения.