Способ дифференциальной защиты преобразователя тока и устройство релейной защиты

Использование: в области электротехники. Технический результат – обеспечение надежной дифференциальной защиты преобразователей тока. Способ дифференциальной защиты преобразователя тока содержит этапы: выборки, при помощи устройства релейной защиты, токов во вторичной обмотке трансформаторов тока в цепях на двух сторонах защищаемого преобразователя тока, чтобы получить трехфазные токи входной цепи и трехфазные токи выходной цепи; выпрямления трехфазных токов входной цепи и трехфазных токов выходной цепи, чтобы получить входной ток входной цепи и выходной ток выходной цепи, являющиеся эквивалентными; преобразования входного тока входной цепи и выходного тока выходной цепи в соответствии с отношением токов в трансформаторах тока в этих двух цепях, чтобы получить переходный дифференциальный ток и переходный тормозной ток; получения дифференциального тока и тормозного тока в соответствии с переходным дифференциальным током и переходным тормозным током; и обеспечения дифференциальной защиты в соответствии с дифференциальным током и тормозным током. Варианты осуществления данного изобретения дополнительно раскрывают соответствующее устройство релейной защиты. 2 н. и 13 з.п. ф-лы, 7 ил.

 

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ

Варианты осуществления данного изобретения относятся к области энергетической и электронной технологий и, в частности, к способу дифференциальной защиты преобразователя тока и устройству релейной защиты.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

В области силовых электронных преобразователей большой мощности (иногда называемых инверторами), в зависимости от типов выходных колебательных сигналов, преобразователи, имеющие независимо регулируемую топологию выходных колебательных сигналов напряжения, называют преобразователями напряжения (VSC - voltage source converter) или инвертерами напряжения (VSI - voltage source inverter). Аналогично преобразователи, имеющие независимую регулируемую топологию выходных колебательных сигналов тока, называют преобразователями тока (CSC - current source converter) или инверторами тока (CSI - current source inverter).

В отношении рассмотрения этого аспекта можно сослаться на главу 14 Справочника по энергетической электронной технике (Power Electronics Handbook) ([США], преимущественно составлен Мухаммедом X. Рашидом, переведен Чень Цзянье и др., China Machine Press, 2004 г.).

CSC большой мощности широко применяют в энергетических системах, например, в трехфазных полномостовых управляемых выпрямителях систем параллельного самовозбуждения больших генераторов, пусковых устройствах больших установок с насосным режимом, т.е. в статических преобразователях частоты (SFC - static frequency converter), пусковых устройствах больших газотурбинных генераторов, т.е. в инверторах с естественной коммутацией (LCI - load commutated inverter), а также в преобразователях, применяемых в некоторых больших тяговых устройствах.

Для устройств на основе CSC большой мощности часто требуется способ релейной защиты для надежного и быстрого определения внутреннего короткого замыкания.

Способ дифференциальной защиты с применением тормозных характеристик отношения токов (см., например, Принцип релейной защиты и применение основного электрического оборудования (RELAY PROTECTION PRINCIPLE AND APPLICATION OF MAIN ELECTRICAL EQUIPMENT) (2-е издание), составлено профессором Ван Вэйцзянь, университет Цинхуа, China Electric Power Press, 2002 г.) является способом определения внутреннего короткого замыкания в силовых устройствах, широко применяемый в энергетических системах. Данный способ не только обладает высокой надежностью защиты и высокой скоростью перемещения, но также может определять, происходит ли короткое замыкание внутри (внутреннее замыкание) или снаружи (внешнее замыкание). На входную цепь и выходную цепь защищаемого устройства соответственно устанавливают трансформатор тока с уровнем защиты (CT - current transformer), причем в известном способе дифференциальной защиты необходимо измерять и рассчитывать токи частоты питающей сети в трансформаторах CT в этих двух цепях. Однако в устройствах на основе CSC, применяемых в энергетических системах, переменный ток частоты питающей сети, как правило, представляет собой ток, подводимый из входной цепи (со стороны сети), тогда как ток, выводимый из другой, выходной цепи представляет собой переменный ток, имеющий частоту, изменяющуюся в широком диапазоне. При этом в случаях, когда частота тока в указанных двух цепях отличается, существующий способ дифференциальной защиты не может применяться как таковой.

К способам релейной защиты, обычно применяемым в настоящее время в мощных устройствах на основе CSC, относятся следующие способы: максимальная токовая защита, защита от перегрузки, токовая защита от несимметричного короткого замыкания трехфазной сети, защита по скорости изменения тока (di/dt) и т.д. Отличие этих способов защиты в сравнении с дифференциальной защитой состоит в сравнительно большем времени срабатывания защиты. Кроме того, указанные способы защиты не позволяют определить, где произошло короткое замыкание - внутри или снаружи.

РАСКРЫТИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Техническая проблема

Задача вариантов осуществления данного изобретения состоит в том, чтобы предложить способ дифференциальной защиты преобразователя тока и устройство релейной защиты для решения проблемы, заключающуюся в том, что существующий способ дифференциальной защиты не может быть применен для преобразователей тока.

Техническое решение

Техническое решение, примененное в вариантах осуществления данного изобретения, представляет собой:

Способ дифференциальной защиты преобразователя тока, содержащий этапы, на которых:

осуществляют, при помощи устройства релейной защиты, выборку токов во вторичной обмотке трансформаторов тока в цепях на двух сторонах защищаемого преобразователя тока, чтобы получить трехфазные токи iNa, iNb и iNc входной цепи и трехфазные токи iMa, iMb и iMc выходной цепи;

выпрямляют трехфазные токи входной цепи и трехфазные токи выходной цепи, чтобы получить входной ток iN входной цепи и выходной ток iM выходной цепи, являющиеся эквивалентными;

преобразовывают входной ток входной цепи и выходной ток выходной цепи в соответствии с отношением токов в трансформаторах тока в этих двух цепях, чтобы получить переходный дифференциальный ток idiff и переходный тормозной ток ires;

получают дифференциальный ток Idiff и тормозной ток Ires в соответствии с переходным дифференциальным током и переходным тормозным током; и

обеспечивают дифференциальную защиту в соответствии с дифференциальным током Idiff и тормозным током Ires. Предпочтительно этап выпрямления трехфазных токов входной цепи и трехфазных токов выходной цепи, чтобы получить входной ток iN входной цепи и выходной ток iM выходной цепи, являющиеся эквивалентными, содержит:

применение аппаратного выпрямления и применение аппаратного трехфазного выпрямительного моста в устройстве релейной защиты, чтобы получить выпрямленный входной ток iN входной цепи и выходной ток IM выходной цепи, являющиеся эквивалентными.

Предпочтительно этап выпрямления трехфазных токов входной цепи и трехфазных токов выходной цепи, чтобы получить входной ток iN входной цепи и выходной ток iM выходной цепи, которые эквивалентны, содержит:

применение цифрового выпрямления, чтобы получить входной ток входной цепи и выходной ток выходной цепи, являющиеся эквивалентными, в соответствии с формулами:

и

,

где

Предпочтительно этап выпрямления трехфазных токов входной цепи и трехфазных токов выходной цепи, чтобы получить входной ток iN входной цепи и выходной ток iM выходной цепи, являющиеся эквивалентными, содержит:

получение входного тока входной цепи и выходного тока выходной цепи, являющиеся эквивалентными, в соответствии с формулами:

и

где символ n обозначает порядковый номер выборки.

Предпочтительно этап выпрямления трехфазных токов входной цепи и трехфазных токов выходной цепи, чтобы получить входной ток iN входной цепи и выходной ток iM выходной цепи, которые эквивалентны, содержит:

получение переходного дифференциального тока в соответствии с формулами:

, и

получение переходного тормозного тока в соответствии с формулами:

где n обозначает порядковый номер выборки, а K1 и K2 представляют собой коэффициенты уменьшения тока, причем

если nCT.M≥nCT.N, то

и если nCT.M<nCT.N, то

Предпочтительно этап получения дифференциального тока и тормозного тока Ires в соответствии с переходным дифференциальным током и переходным тормозным током содержит:

выполнение функционального преобразования по определению арифметического среднего, чтобы получить дифференциальный ток Idiff и тормозной ток Ires,

в соответствии с формулами:

и

где n и k обозначают порядковый номер выборки, a W представляет собой длину окна данных.

Предпочтительно получение дифференциального тока Idiff и тормозного тока Ires в соответствии с переходным дифференциальным током и переходным тормозным током содержит:

выполнение функционального преобразования по определению среднеквадратического значения, чтобы получить дифференциальный ток Idiff и тормозной ток,

в соответствии с формулами:

и

,

где n и k обозначают порядковый номер выборки, a W представляет собой длину окна данных.

Предпочтительно достижение дифференциальной защиты в соответствии с дифференциальным током Idiff и тормозным током Ires содержит:

обеспечение дифференциальной защиты в соответствии с дифференциальным током и тормозным током на основе линейных тормозных характеристик отношения токов или тормозных характеристик отношения токов переменной крутизны.

Предпочтительно Idiff+ и Ires+составляют группу из дифференциального тока и тормозного тока, Idiff- и Ires- составляют группу из дифференциального тока и тормозного тока и Idiff и Ires составляют группу из дифференциального тока и тормозного тока.

Устройство релейной защиты, включающее в себя: модуль выборки, модуль выпрямителя, первый модуль получения, второй модуль получения и модуль дифференциальной защиты; причем

модуль выборки выполнен с возможностью выборки токов во вторичной обмотке трансформаторов тока в цепях на двух сторонах защищаемого преобразователя тока, чтобы получить трехфазные токи iNa, iNb и iNc входной цепи и трехфазные токи iMa, iMb и iMc выходной цепи;

модуль выпрямителя выполнен с возможностью выпрямления трехфазных токов входной цепи и трехфазных токов выходной цепи, чтобы получить входной ток iN входной цепи и выходной ток iM выходной цепи, являющиеся эквивалентными;

первый модуль получения выполнен с возможностью преобразования входного тока входной цепи и выходного тока выходной цепи в соответствии с отношением токов в трансформаторах тока в этих двух цепях, чтобы получить переходный дифференциальный ток idiff и переходный тормозной ток ires;

второй модуль получения выполнен с возможностью получения дифференциального тока Idiff и тормозного тока Ires в соответствии с переходным дифференциальным током и переходным тормозным током; и

модуль дифференциальной защиты выполнен с возможностью обеспечения дифференциальной защиты в соответствии с дифференциальным током Idiff и тормозным током Ires.

Предпочтительно модуль выпрямителя выполнен с возможностью применения аппаратного выпрямления и применения аппаратного трехфазного выпрямительного моста в устройстве релейной защиты, чтобы получить выпрямленные входной ток iN входной цепи и выходной ток iM выходной цепи, являющиеся эквивалентными.

Предпочтительно модуль выпрямителя выполнен с возможностью применения цифрового выпрямления, чтобы получить входной ток входной цепи и выходной ток выходной цепи, которые эквивалентны, в соответствии с формулами:

и

,

где

Предпочтительно модуль выпрямителя выполнен с возможностью получения входного тока входной цепи и выходного тока выходной цепи, являющиеся эквивалентными, в соответствии с формулами:

и

где символ n обозначает порядковый номер выборки.

Предпочтительно первый модуль получения выполнен с возможностью получения переходного дифференциального тока в соответствии с формулами:

, и

получения переходного тормозного тока в соответствии с формулами:

где n обозначает порядковый номер выборки, а K1 и K2 представляют собой коэффициенты уменьшения тока, причем

если nCT.M≥nCT.N, то ;

и если nCT.M<nCT.N, то

Предпочтительно второй модуль получения выполнен с возможностью выполнения функционального преобразования по определению арифметического среднего, чтобы получить дифференциальный ток Idiff и тормозной ток Ires, в соответствии с формулами:

и

,

где n и k обозначают порядковый номер выборки, a W представляет собой длину окна данных.

Предпочтительно второй модуль получения выполнен с возможностью выполнения функционального преобразования по определению среднеквадратического значения, чтобы получить дифференциальный ток Idiff и тормозной ток Ires,

в соответствии с формулами:

и

где n и k обозначают порядковый номер выборки, a W представляет собой длину окна данных.

Предпочтительно модуль дифференциальной защиты выполнен с возможностью достижения дифференциальной защиты в соответствии с дифференциальным током и тормозным током на основе линейных тормозных характеристик отношения токов или тормозных характеристик отношения токов переменной крутизны.

Полезный эффект

Полезные эффекты вариантов осуществления данного изобретения состоят в следующем: решается проблема, заключающаяся в том, что существующие преобразователи тока не могут обеспечить дифференциальную защиту, так как частота тока в цепях на двух сторонах отличается, решается проблема, заключающаяся в том, что релейная защита существующих преобразователей тока не может отличать внутреннее короткое замыкание от внешнего короткого замыкания, и обеспечивается способ быстрой релейной защиты преобразователей тока, причем этот способ обеспечивает простые подключения вторичной цепи, облегчает расчет параметров защиты и является простым в применении.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Фиг. 1 представляет собой схематический вид подключения дифференциальной защиты преобразователя тока в соответствии с вариантом осуществления данного изобретения.

Фиг. 2 представляет собой схематический вид подключения другой дифференциальной защиты преобразователя тока в соответствии с вариантом осуществления данного изобретения.

Фиг. 3 представляет собой колебательный сигнал кривой трехфазного тока входной цепи, фактически измеренный в конкретном примере дифференциальной защиты преобразователя тока в соответствии с вариантом осуществления данного изобретения.

Фиг. 4 представляет собой колебательный сигнал трехфазного тока выходной цепи, фактически измеренный в конкретном примере дифференциальной защиты преобразователя тока в соответствии с вариантом осуществления данного изобретения.

Фиг. 5 представляет собой дифференциальный ток и тормозной ток, рассчитанный в конкретном примере дифференциальной защиты преобразователя тока в соответствии с вариантом осуществления данного изобретения.

Фиг. 6 представляет собой схематический вид графика нелинейной тормозной характеристики отношения токов дифференциальной защиты преобразователя тока в соответствии с вариантом осуществления данного изобретения.

Фиг. 7 представляет собой тормозную характеристику отношения токов переменной крутизны дифференциальной защиты преобразователя тока в соответствии с вариантом осуществления данного изобретения.

ОСУЩЕСТВЛЕНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Для ясного описания способа осуществления данного изобретения, ниже изложен конкретный способ его реализации на примере SFC конкретной гидроаккумулирующей установки мощностью 50 МВт.

BUS на фиг. 1 обозначает сетевую входную шину, СВ1 - входной выключатель, СВ2 - выходной выключатель, Т1 - входной разделяющий трансформатор, Т2 - выходной разделяющий трансформатор, NB1 и NB2 - входные выпрямительные мосты (именуемые сетевыми мостами), MB - выходной инвертирующий мост (именуемый машинным мостом), L - сглаживающий дроссель преобразователя, G - генератор-двигатель, СТ1-СТ5 - трехфазные трансформаторы тока, а - устройство релейной защиты. Фиг. 2 отличается от фиг. 1 тем, что выходной разделяющий трансформатор отсутствует и имеется только одна группа входных выпрямительных мостов. Фиг. 1 представляет собой схематический вид обычного подключения SFC, фиг. 2 - схематический вид обычного подключения LCI.

Фиг. 3 иллюстрирует колебательный сигнал трехфазного тока входной цепи, фактически измеренный в преобразователе в процессе пуска с определенной переменной частотой, iNa представляет собой ток фазы a, iNb - ток фазы b, iNc - ток фазы с.

Фиг. 4 иллюстрирует колебательный сигнал трехфазного тока выходной цепи, фактически измеренного в преобразователе в процессе пуска с определенной переменной частотой, iMa представляет собой ток фазы a, iMb - ток фазы b, iMc - ток фазы с.

Фиг. 5 иллюстрирует результаты расчета для данных согласно фиг. 3 и 4, причем Idiff и Ires представляют собой дифференциальный ток и тормозной ток, полученные в результате расчета по формуле 9 в вариантах осуществления данного изобретения.

На фиг. 6 абсцисса Ires представляет собой тормозной ток, ордината Idiff представляет собой дифференциальный ток. Здесь показана нелинейная тормозная характеристика ABC отношения токов, над этой характеристикой расположена область действия дифференциальной защиты, под характеристикой находится область ограничения дифференциальной защиты, Iop,0 представляет собой значение дифференциального тока, соответствующее начальной точке A, a Ires,0 представляет собой значение тормозного тока, соответствующее точке перегиба В.

На фиг. 7 абсцисса Ires представляет собой тормозной ток, ордината Idiff представляет собой дифференциальный ток. Здесь показана тормозная характеристика ABCD отношения токов переменной крутизны, над этой характеристикой расположена область действия дифференциальной защиты, под характеристикой находится область ограничения дифференциальной защиты, Iор,0 представляет собой значение дифференциального тока, соответствующее начальной точке А, Kbl1 представляет собой начальную дифференциальную крутизну (крутизну характеристики в точке A), Irated представляет собой номинальный ток защищаемого устройства (преобразованный в значение тока во вторичной обмотке СТ), аIrated представляет собой кратное тормозного тока в случае максимального коэффициента торможения отношения токов, Kbl2 представляет собой максимальную дифференциальную крутизну (крутизну характеристики в точке С), а сегмент CD является линейным сегментом.

Например, номинальная мощность генератора-двигателя гидроаккумулирующей системы составляет 50 МВт, номинальное напряжение - 10,5 кВ, номинальный коэффициент мощности - 0,85. SFC сконфигурирован, как показано на фиг. 1, напряжение входной шины составляет 10,5 кВ, входной трансформатор Т1 представляет собой трехобмоточный трансформатор мощностью 4 МВА, отношение напряжений: 10,5 кВ/ 0,7 кВ/ 0,7 кВ, группа соединений обмоток трансформатора: Dd0y1; два выпрямительных моста NB1 и NB2 соединены последовательно во входной цепи SFC, на стороне переменного тока отношение токов трехфазных трансформаторов тока СТ2 и СТ3 выпрямительных мостов в обоих случаях составляет 2000А/1А; один инвертирующий мост MB имеется в выходной цепи SFC, на стороне переменного тока отношение токов трехфазного трансформатора тока СТ4 инвертирующего моста составляет 2000А/1А; на выходе инвертирующего моста включен двухобмоточный трансформатор Т2 мощностью 4 МВА, отношение напряжений составляет 1,4 кВ/10,5 кВ, группа соединений обмоток трансформатора Yd1, а с выходом этого трансформатора соединен генератор-двигатель G.

При этом если в качестве примера взять ток во входной цепи, измеренный в СТ2, и ток в выходной цепи, измеренный в СТ4, то дифференциальную защиту в соответствии со способом, предусмотренным в вариантах осуществления данного изобретения, могут получить токи в цепях на обеих сторонах SFC. Аналогично дифференциальную защиту также может получить ток во входной цепи, измеренный в СТ3, и ток в выходной цепи, измеренный в СТ4.

Конкретные этапы в соответствии с вариантами осуществления данного изобретения заключаются в следующем:

(1) Выборка тока

Устройство релейной защиты осуществляет выборку тока во вторичной обмотке трансформатора СТ2 тока, чтобы получить последовательность данных iNa(n), iNb(n) и iNc(n) о трехфазном токе входной цепи (вторичном значении тока в трансформаторе тока); устройство релейной защиты осуществляет выборку тока во вторичной обмотке трансформатора СТ4 тока, чтобы получить последовательность данных iMa(n), iMb(n) и iMc(n) о трехфазном токе выходной цепи (вторичном значении тока в трансформаторе тока). Символ n обозначает порядковый номер, нижние индексы Na, Nb и Nc обозначают фазу а, фазу b и фазу с во входной цепи (со стороны промышленной сети), нижние индексы Ma, Mb и Мс обозначают фазу а, фазу b и фазу с выходной цепи. W обозначает длину окна выборочных данных, как правило, в бытовом устройстве релейной защиты W устанавливают равным 24.

Фиг. 3 иллюстрирует колебательный сигнал трехфазного тока входной цепи, фактически измеренный в SFC гидроаккумулирующей системы в процессе пуска с переменной частотой. Фиг. 4 иллюстрирует колебательный сигнал трехфазного тока выходной цепи, фактически измеренный в SFC гидроаккумулирующей системы в процессе пуска с переменной частотой. В процессе пуска с переменной частотой частоту трехфазного тока во входной цепи поддерживают на уровне промышленной частоты 50 Гц, в то время как частоту трехфазного тока в выходной цепи изменяют в широких пределах от низкого до высокого значения, постепенно увеличивая ее до 50 Гц. В процессе пуска с переменной частотой первая стадия представляет собой процесс коммутации фазы, в течение которого ток прерывист, а последняя стадия представляет собой процесс коммутации нагрузки, в течение которого ток непрерывен.

(2) Выпрямление

Следует заметить, что существуют два способа выпрямления:

(I) аппаратное выпрямление, т.е. применение аппаратного трехфазного выпрямительного моста в устройстве релейной защиты, чтобы получить выпрямленный входной ток iN входной цепи и выходной ток iM выходной цепи, являющиеся эквивалентными; и

(II) программное выпрямление, которое также называют цифровым выпрямлением, при котором в результате выборки получают первые значения входного трехфазного тока и выходного трехфазного тока, а затем способом расчета получают входной ток iN входной цепи и выходной ток iM выходной цепи, являющиеся эквивалентными.

В вариантах осуществления данного изобретения цифровое выпрямление производят соответственно в отношении входного трехфазного тока (трехфазного тока со стороны промышленной сети) и выходного трехфазного тока. Благодаря этому способу выпрямления последовательность данных получают по следующим формулам 1 и 2:

где

или осуществляют цифровое выпрямление по формулам 1' и 2' с получением:

После цифрового выпрямления токи в цепях обеих сторон преобразуют во флуктуирующие постоянные токи. Если короткого замыкания в SFC нет, то постоянный ток, текущий в SFC, приблизительно равен току, вытекающему из SFC, а если в SFC имеется короткое замыкание, то притекающий ток и вытекающий ток не равны между собой, при этом генерируется заметный дифференциальный ток.

Следует заметить, что в вариантах осуществления данного изобретения «+» обозначает направление, в котором ток вытекает из верхнего плеча выпрямительного моста, а «-» обозначает направление, в котором ток течет назад из нижнего плеча выпрямительного моста.

(3) Расчет переходного дифференциального тока и переходного тормозного тока

Рассчитывают разность двух эквивалентных токов в цепях на двух сторонах, чтобы в результате расчета по формуле 5 получить переходный дифференциальный ток; эквивалентные токи на двух сторонах усредняют, чтобы по формуле 6 получить переходный тормозной ток.

K1 и K2 в формуле 5 и формуле 6, обозначающие коэффициент уменьшения тока, относятся к отношению токов во входной цепи и выходной цепи СТ. Как правило, уменьшение осуществляют в ту сторону, где отношение токов СТ меньше. Отношение токов СТ во входной цепи равно nCT,N=2000А/1А, отношение токов СТ в выходной цепи равно nCT,M=2000А/1А. В соответствии с формулой 7 коэффициент уменьшения тока равен: K1=K2=1.

(4) Расчет дифференциального тока и тормозного тока

Существует два способа расчета дифференциального тока и тормозного тока.

Способ 1: арифметический способ. Дифференциальный ток и тормозной ток рассчитывают следующим образом:

Способ 2: способ расчета среднеквадратического значения. Дифференциальный ток и тормозной ток рассчитывают следующим образом:

В формулах 9 и 10 W обозначает длину окна данных, которую могут задать так, чтобы она составляла 0,5-1,0 от количества выборочных точек на протяжении одного периода тока промышленной частоты. Если W равно количеству выборочных точек на протяжении одного периода тока промышленной частоты, то его называют полным окном данных; если W меньше количества выборочных точек на протяжении одного периода тока промышленной частоты, то его называют коротким окном данных. Если применяют короткое окно данных, то скорость действия дифференциальной защиты могут увеличить. Как правило, количество выборочных точек на протяжении одного периода тока промышленной частоты равно 24, в этом случае значение W может составлять от 12 до 24.

Независимо от того, какую формулу применяют для расчета - формулу 9 или формулу 10, Idiff+ и Ires+ составляют группу из дифференциального тока и тормозного тока, при этом дифференциальная защита может быть обеспечена в соответствии с обычными линейными тормозными характеристиками отношения токов (например, в соответствии с характеристикой, показанной на фиг. 6) или тормозной характеристикой отношения токов переменной крутизны (например, в соответствии с характеристикой, изображенной на фиг. 7). Аналогично Idiff- и Ires- составляют группу из дифференциального тока и тормозного тока, Idiff и Ires+ также составляют группу из дифференциального тока и тормозного тока.

На фиг. 5 показан результат расчета по формуле 9 в соответствии с вариантами осуществления данного изобретения. Из этого графика видно, что если короткого замыкания в SFC гидроаккумулирующей электростанции нет, то дифференциальный ток, рассчитанный в вариантах осуществления данного изобретения, весьма мал, тормозной ток сравнительно велик, и дифференциальная защита надежно не будет срабатывать.

В отношении способа установки фиксированного значения дифференциального тока можно сослаться на документ DL/T684-2012 Правила расчета параметров релейной защиты больших генераторных трансформаторов (LARGE GENERATOR TRANSFORMER RELAY PROTECTION SETTING CALCULATION GUIDE RULE) или Расчет параметров релейной защиты и способ управления энергетическими установками (POWER PLANT RELAY PROTECTION SETTING CALCULATION AND OPERATION TECHNOLOGY) (составлено Сюй Чжэньнгуа, China WaterPower Press, 2009 г.).

Соответственно варианты осуществления данного изобретения также позволяют усовершенствовать устройство релейной защиты, причем устройство включает в себя: модуль выборки, модуль выпрямителя, первый модуль получения, второй модуль получения и модуль дифференциальной защиты; причем

модуль выборки выполнен с возможностью выборки токов во вторичной обмотке трансформаторов тока в цепях на двух сторонах защищаемого преобразователя тока, чтобы получить трехфазные токи iNa, iNb и iNc входной цепи и трехфазные токи iMa, iMb и iMc выходной цепи;

модуль выпрямителя выполнен с возможностью выпрямления трехфазных токов входной цепи и трехфазных токов выходной цепи, чтобы получить входной ток iN входной цепи и выходной ток iM выходной цепи, являющиеся эквивалентными;

первый модуль получения выполнен с возможностью преобразования входного тока входной цепи и выходного тока выходной цепи в соответствии с отношением токов в трансформаторах тока в этих двух цепях, чтобы получить переходный дифференциальный ток idiff и переходный тормозной ток ires;

второй модуль получения выполнен с возможностью получения дифференциального тока Idiff и тормозного тока Ires в соответствии с переходным дифференциальным током и переходным тормозным током; и

модуль дифференциальной защиты выполнен с возможностью обеспечения дифференциальной защиты в соответствии с дифференциальным током Idiff и тормозным током Ires.

Опционально модуль выпрямителя выполнен с возможностью получения входного тока входной цепи и выходного тока выходной цепи, являющиеся эквивалентными, в соответствии с формулами:

и

,

где

Опционально модуль выпрямителя выполнен с возможностью получения входного тока входной цепи и выходного тока выходной цепи, являющиеся эквивалентными, в соответствии с формулами:

и

где символ n обозначает порядковый номер выборки.

Опционально первый модуль получения выполнен с возможностью

получения переходного дифференциального тока в соответствии с формулой:

и

получения переходного тормозного тока в соответствии с формулой:

где n обозначает порядковый номер выборки, а K1 и K2 представляют собой коэффициенты уменьшения тока, причем

если nCT.M≥nCT.N, то ; и

если nCT.M<nCT.N,

Опционально второй модуль получения выполнен с возможностью выполнения функционального преобразования по определению арифметического среднего, чтобы получить дифференциальный ток Idiff и тормозной ток Ires, в соответствии с формулами:

и

где n и k обозначают порядковый номер выборки, a W представляет собой длину окна данных.

Опционально второй модуль получения выполнен с возможностью выполнения функционального преобразования по определению

среднеквадратического значения, чтобы получить дифференциальный ток Idiff и тормозной ток,

в соответствии с формулами:

и

где n и k обозначают порядковый номер выборки, a W представляет собой длину окна данных.

Опционально, модуль дифференциальной защиты может быть выполнен с возможностью

обеспечения дифференциальной защиты в соответствии с дифференциальным током и тормозным током на основе линейных тормозных характеристик отношения токов или тормозных характеристик отношения токов переменной крутизны.

Вышеприведенные варианты осуществления изобретения лишь описывают техническую идею данного изобретения и не могут использоваться для ограничения объема правовой охраны данного изобретения; при этом эквивалентные замены или изменения, сделанные на основе технического решения в соответствии с технической идеей, предложенной в данном изобретении, не выходят за объем правовой охраны данного изобретения.

1. Способ дифференциальной защиты преобразователя тока, содержащий этапы: выборки, при помощи устройства релейной защиты, токов во вторичной обмотке

трансформаторов тока в цепях на двух сторонах защищаемого преобразователя тока, чтобы получить трехфазные токи iNa, iNb и iNc входной цепи и трехфазные токи iMa, iMb и iMc выходной цепи;

выпрямления трехфазных токов входной цепи и трехфазных токов выходной цепи, чтобы получить эквивалентный входной ток iN входной цепи и эквивалентный выходной ток iM выходной цепи;

преобразования входного тока входной цепи и выходного тока выходной цепи в соответствии с соотношениями токов в трансформаторах тока в указанных двух цепях, чтобы получить переходный дифференциальный ток idiff и переходный тормозной ток ires;

получения дифференциального тока Idiff и тормозного тока Ires в соответствии с переходным дифференциальным током и переходным тормозным током; и

обеспечения дифференциальной защиты в соответствии с дифференциальным током Idiff и тормозным током Ires на основе линейных тормозных характеристик отношения токов или тормозных характеристик отношения токов переменной крутизны.

2. Способ дифференциальной защиты преобразователя тока по п. 1, в котором этап выпрямления трехфазных токов входной цепи и трехфазных токов выходной цепи, чтобы получить эквивалентный входной ток iN входной цепи и эквивалентный выходной ток iM выходной цепи, содержит:

применение аппаратного выпрямления и применение аппаратного трехфазного выпрямительного моста в устройстве релейной защиты, чтобы получить выпрямленные эквивалентный входной ток iN входной цепи и эквивалентный выходной ток iM выходной цепи.

3. Способ дифференциальной защиты преобразователя тока по п. 1, в котором этап выпрямления трехфазных токов входной цепи и трехфазных токов выходной цепи, чтобы получить эквивалентный входной ток iN входной цепи и эквивалентный выходной ток iM выходной цепи, содержит:

применение цифрового выпрямления, чтобы получить эквивалентный входной ток входной цепи и эквивалентный выходной ток выходной цепи, в соответствии с формулами:

и

,

где

4. Способ дифференциальной защиты преобразователя тока по п. 1, в котором этап выпрямления трехфазных токов входной цепи и трехфазных токов выходной цепи, чтобы получить эквивалентный входной ток iN входной цепи и эквивалентный выходной ток iM выходной цепи, содержит:

получение эквивалентного входного тока входной цепи и эквивалентного выходного тока выходной цепи в соответствии с формулами:

и

где символ n обозначает порядковый номер выборки.

5. Способ дифференциальной защиты преобразователя тока по п. 1, в котором этап получения дифференциального тока Idiff и тормозного тока Ires в соответствии с переходным дифференциальным током и переходным тормозным током содержит:

получение переходного дифференциального тока в соответствии с формулами:

и

получение переходного тормозного тока в соответствии с формулами:

где n обозначает порядковый номер выборки, а K1 и K2 представляют собой коэффициенты уменьшения тока, причем

если nCT.M≥nCT.N, то

и если nCT.M<nCT.N, то

6. Способ дифференциальной защиты преобразователя тока по п. 1, в котором этап получения дифференциального тока Idiff и тормозного тока Ires в соответствии с переходным дифференциальным током и переходным тормозным током содержит:

выполнение функционального преобразования по определению арифметического среднего, чтобы получить дифференциальный ток Idiff и тормозной ток Ires,

в соответствии с формулами:

и

где n и k обозначают порядковый номер выборки, a W представляет собой длину окна данных.

7. Способ дифференциальной защиты преобразователя тока по п. 1, в котором этап получения дифференциального тока Idiff и тормозного тока Ires в соответствии с переходным дифференциальным током и переходным тормозным током содержит:

выполнение функционального преобразования по определению среднеквадратического значения, чтобы получить дифференциальный ток Idiff и тормозной ток,

в соответствии с формулами:

и

где n и k обозначают порядковый номер выборки, a W представляет собой длину окна данных.

8. Способ дифференциальной защиты преобразователя тока по п. 6, в котором Idiff+и Ires+ составляют группу из дифференциального тока и тормозного тока, Idiff- и Ires- составляют группу из дифференциального тока и тормозного тока, и Idiff и Ires составляют группу из дифференциального тока и тормозного тока.

9. Устройство релейной защиты, включающее в себя: модуль выборки, модуль выпрямителя, первый модуль получения, второй модуль получения и модуль дифференциальной защиты; причем

модуль выборки выполнен с возможностью выборки токов во вторичной обмотке трансформаторов тока в цепях на двух сторонах защищаемого преобразователя тока, чтобы получить трехфазные токи iNa, iNb и iNc входной цепи и трехфазные токи iMa, iMb и iMc выходной цепи;

модуль выпрямителя выполнен с возможностью выпрямления трехфазных токов входной цепи и трехфазных токов выходной цепи, чтобы получить эквивалентный входной ток iN входной цепи и эквивалентный выходной ток iM выходной цепи;

первый модуль получения выполнен с возможностью преобразования входного тока входной цепи и выходного тока выходной цепи в соответствии с соотношениями токов в трансформаторах тока в указанных двух цепях, чтобы получить переходный дифференциальный ток idiff и переходный тормозной ток ires;

второй модуль получения выполнен с возможностью получения дифференциального тока Idiff и тормозного тока Ires в соответствии с переходным дифференциальным током и переходным тормозным током; и

модуль дифференциальной защиты выполнен с возможностью обеспечения дифференциальной защиты в соответствии с дифференциальным током Idiff и тормозным током Ires на основе линейных тормозных характеристик отношения токов или тормозных характеристик отношения токов переменной крутизны.

10. Устройство релейной защиты по п. 9, в котором модуль выпрямителя выполнен с возможностью применения аппаратного выпрямления и применения аппаратного трехфазного выпрямительного моста в устройстве релейной защиты, чтобы получить выпрямленные эквивалентный входной ток iN входной цепи и эквивалентный выходной ток iM выходной цепи.

11. Устройство релейной защиты по п. 9, в котором модуль выпрямителя выполнен с возможностью

применения цифрового выпрямления, чтобы получить эквивалентный входной ток входной цепи и эквивалентный выходной ток выходной цепи, в соответствии с формулами:

и

где

12. Устройство релейной защиты по п. 9, в котором модуль выпрямителя выполнен с возможностью

получения эквивалентного входного тока входной цепи и эквивалентного выходного тока выходной цепи, в соответствии с формулами:

и

где символ n обозначает порядковый номер выборки.

13. Устройство релейной защиты по п.9, в котором первый модуль получения выполнен с возможностью

получения переходного дифференциального тока в соответствии с формулами:

и

получения переходного тормозного тока в соответствии с формулами:

где n обозначает порядковый номер выборки, а K1 и K2 представляют собой коэффициенты уменьшения тока, причем

если nCT.M≥nCT.N, то ;

и если nCT.M<nCT.N, то

14. Устройство релейной защиты по п. 9, в котором второй модуль получения выполнен с возможностью

выполнения функционального преобразования по определению арифметического среднего, чтобы получить дифференциальный ток Idiff и тормозной ток Ires,

в соответствии с формулами:

и

,

где n и k обозначают порядковый номер выборки, a W представляет собой длину окна данных.

15. Устройство релейной защиты по п. 9, в котором второй модуль получения выполнен с возможностью

выполнения функционального преобразования по определению среднеквадратического значения, чтобы получить дифференциальный ток Idiff и тормозной ток,

в соответствии с формулами:

и

,

где n и k обозначают порядковый номер выборки, a W представляет собой длину окна данных.



 

Похожие патенты:
Использование: в области электротехники. Технический результат – обеспечение сигнализации и отключения преобразователя при выявлении нарушений его работы.

Изобретение относится к электроэнергетике, а именно к устройствам для защиты вентильных преобразовательных установок, и может быть использовано на преобразовательных установках, силовые трансформаторы которых имеют значительный бросок тока намагничивания.

Использование: в области электротехники. Технический результат - повышение надежности устройства высокочастотного индукционного нагрева, снижение накопленной ошибки, вызванной наличием большого числа последовательно соединенных резисторов, а также снижение стоимости цепи.

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в силовых преобразователях. Техническим результатом является повышение быстродействия устранения электрической дуги, возникшей в схеме вентильного преобразователя переменного тока.

Использование: в области электротехники. Технический результат - обеспечение быстрых и надежных процессов переключения в комбинации с хорошим демпфированием перенапряжений.

Изобретение относится к средствам автоматики и телемеханики и может быть использовано, в частности, для контроля исправности силовых управляемых ключей преимущественно блоков безопасности.

Изобретение относится к средствам контроля устройств автоматики и телемеханики и может быть использовано, в частности, для контроля исправности силовых управляемых ключей преимущественно блоков безопасности.

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано для преобразования электрической мощности. Технический результат - предотвращение нарушения коммутации.

Изобретение относится к области электротехники и касается регуляторов напряжения для автомобилей. Для достижения технического результата повышения надежности и срока службы регулятора напряжения автомобильного генератора в выходном каскаде регулятора напряжения, выполненном на двух и более параллельно включенных транзисторах, выравнивающие сопротивления, включенные в эмиттеры каждого выходного транзистора, выполнены в виде плавких предохранителей из алюминиевой проволоки одинакового диаметра и одинаковой длины, в форме дуг или петель, направленных в разные стороны.

Относится к области электроэнергетики. Технический результат - повышение надежности.

Использование: в области электротехники. Технический результат - повышение надежности способа дифференциальной защиты.

Использование: в области электроэнергетики. Технический результат - упрощение способа и повышение чувствительности защиты.

Использование: в области электротехники. Технический результат – устранение проблемы нелинейного искажения тока короткого замыкания вследствие насыщения трансформаторов тока.

Использование: в области электротехники. Технический результат – расширение функциональных возможностей и повышение чувствительности защиты.

Использование: в области электротехники. Технический результат - обеспечение гибкого управления для лучшей адаптации к переменным свойствам источников электроэнергии.

Использование: в области электроэнергетики. Технический результат - повышение надежности защиты.

Использование: в области электроэнергетики. Технический результат - повышение быстродействия и надежности нахождения места КЗ.

Использование: в области электротехники. Технический результат - повышение чувствительности, надежности и быстродействия защиты.

Использование: в области электротехники. Технический результат - повышение точности определения места замыкания.

Использование: в области электроэнергетики. Технический результат - обеспечение надежной защиты в условиях изменяющейся электрической топологии системы передачи.

Использование: в области электротехники. Технический результат – обеспечение надежной дифференциальной защиты преобразователей тока. Способ дифференциальной защиты преобразователя тока содержит этапы: выборки, при помощи устройства релейной защиты, токов во вторичной обмотке трансформаторов тока в цепях на двух сторонах защищаемого преобразователя тока, чтобы получить трехфазные токи входной цепи и трехфазные токи выходной цепи; выпрямления трехфазных токов входной цепи и трехфазных токов выходной цепи, чтобы получить входной ток входной цепи и выходной ток выходной цепи, являющиеся эквивалентными; преобразования входного тока входной цепи и выходного тока выходной цепи в соответствии с отношением токов в трансформаторах тока в этих двух цепях, чтобы получить переходный дифференциальный ток и переходный тормозной ток; получения дифференциального тока и тормозного тока в соответствии с переходным дифференциальным током и переходным тормозным током; и обеспечения дифференциальной защиты в соответствии с дифференциальным током и тормозным током. Варианты осуществления данного изобретения дополнительно раскрывают соответствующее устройство релейной защиты. 2 н. и 13 з.п. ф-лы, 7 ил.

Наверх