交流励磁发电机继电保护研究

论文摘要

随着电力工业的飞速发展,电能已经不可避免地采用了远距离、大容量、超高压的传输方式。这使得电力系统的无功调节、静态和暂态稳定性等问题显得尤为突出。交流励磁发电机与传统的同步发电机有不同的励磁结构及不同的励磁控制策略,使其具有传统同步发电机无法相比的优点:有功、无功及转速(在交流励磁时)可以独立调节;大量吸收无功运行时电机不会失去稳定;可以实现变速恒频发电。因而交流励磁发电机在我国的电力工业及交流电气传动系统中有极为广阔的应用前景。交流励磁发电机在我国的商业开发的应用研究势在必行,交流励磁发电机保护研究也必不可少。本文分析交流励磁发电机和传统同步发电机在结构原理的相同和不同点,提出了针对于交流励磁发电机的完备保护。由分析得知,由于交流励磁发电机和同步发电机的定子侧在结构上完全一样,故障特征也一样,所以交流励磁发电机定子接地故障可以采用同步发电机的定子100%接地保护。交流励磁发电机的内部故障同样可以采用比例制动纵差保护和横联差动保护。交流励磁发电机和同步发电机在转子绕组的结构上完全不同,针对交流励磁发电机转子绕组的特点,本文提出了外加直流电源的转子绕组一点接地保护方案,通过理论分析和仿真实验,此方法不影响发电机的正常运行,对于转子绕组一点接地有很高的灵敏度,且不随故障点位置而变化。针对转子绕组故障(匝间短路,两点接地),本文提出采用检测定子侧频率为(1 ? 2s)f1的电流与正序电流之比作为转子绕组故障判据,理论分析和大量的仿真结果表明,此种方法可以很好的检测转子绕组故障,灵敏度满足要求,并且在定子侧发生各种故障情况下,都不误动。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 绪论
• 1.1 引言
• 1.1.1 电力系统稳定运行的问题
• 1.1.2 电力系统持续工频过电压问题
• 1.1.3 风能发电技术
• 1.1.4 交流励磁的异步化同步发电机的应用前景
• 1.2 交流励磁发电机的原理及特点
• 1.3 交流励磁发电机的研究现状
• 1.4 本论文的主要工作
• 1.4.1 研究目的和研究内容
• 1.4.2 主要工作
• 2 交流励磁发电机的基本理论和数学模型
• 2.1 交流励磁发电机的基本方程和等效电路
• 2.2 交流励磁发电机的数学模型
• 2.3 交流励磁发电机励磁控制策略
• 2.4 小结
• 3 交流励磁发电机转子定子绕组单相接地保护
• 3.1 交流励磁发电机转子绕组单相接地保护
• 3.1.1 保护原理
• 3.1.2 外加直流电源对励磁系统的影响
• 3.1.3 算例
• 3.2 交流励磁发电机定子绕组单相接地保护
• 3.2.1 基波零序电压型定子接地保护
• 3.2.2 三次谐波电压型定子接地保护
• 3.3 小结
• 4 交流励磁发电机励磁绕组不对称故障的保护
• 4.1 励磁绕组不对称故障的特征及其判据
• 4.1.1 励磁绕组不对称故障的特征
• 4.1.2 励磁绕组不对称故障的判据
• 4.1.3 灵敏度验证
• 4.2 励磁绕组两点接地保护
• 4.3 励磁绕组匝间短路保护
• 4.4 小结
• 5 交流励磁发电机内部短路保护
• 5.1 定子侧相间短路的纵联差动保护
• 5.2 交流励磁发电机定子绕组匝间短路保护
• 5.2.1 横联差动保护原理
• 5.2.2 灵敏度分析
• 5.3 交流励磁发电机转子谐波电流保护
• 5.4 小结
• 6 结论与展望
• 6.1 结论
• 6.2 展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录