[发明专利]用于接地故障检测适配的方法

说明书

技术领域

本发明涉及电机中的接地故障检测领域。具体而言，本发明涉及针对机器工作状态改变进行的接地故障检测方法的适配。

背景技术

连接到电网络的电机中的接地故障可能给机器的连续工作带来明显危险。尽管接近中性点的单个接地故障可能未对机器引起任何立即危险，但是下一接地故障的出现将生成能够产生严重损坏的大循环电流。为了限制在端子附近的单个接地故障的接地电流，机器经常经由阻抗装置接地以限制机械和热应力，从而降低给机器带来的损坏。这样的接地系统经常用来提供用于检测机器内的接地故障的装置。

在原理上，用于检测电机中的接地故障的现有系统基于电气量的测量，例如测量的电流和／或电压值。针对电气量的测量值预定义参考值。基于测量值和预定义的参考值检测接地故障。可替换地，基于测量值能够估计其它电气值，并且基于估计的值和对应的预定义的参考值进行接地故障的检测。在检测到接地故障时可以启动报警或者跳闸信号。

US4,851,766公开这样的系统，其中基于测量的电流和电压计算阻抗值，并且通过比较阻抗值与预定义的参考值来检测接地故障。

然而，测量值可能在不同机器状态／状况之下明显不同。这意味着这样的方法仅可以在机器在特定状况中时应用于检测接地故障或者它可能由于不准确检测而作出错误报警或者跳闸信号。因此基于这一发明，系统的敏感度得以降低。

US6,172,509公开一种用于检测多相交流电机中的匝间和其它绕组故障的系统，其中归一化测量的电流值。测量的电流的归一化考虑固有机器不平衡和变化的负载。通过识别电流流量改变来确定故障检测，然而这要求同时测量若干独立电路。

发明内容

本发明的目的是实现电机中的准确接地故障检测，其中电机的机器状态可以从一个机器状态向另一机器状态转变。

这一目的由根据权利要求1的方法实现。接地故障检测在电机的绕组上进行，其中电机处于第一机器状态。针对电气量的测量值定义第一参考值。接地故障检测包括连续测量绕组中的电气量并且基于电气量的测量值和第一参考值检测接地故障。该方法包括：接收信号，基于接收的信号检测机器状态的改变，并且在检测到机器状态改变时，改变成针对电气量的测量值的第二参考值，该第二参考值不同于第一参考值。

通过基于接收的信号检测机器状态改变并且切换成与该特定机器状态对应的参考值，本发明能够针对机器状态改变来适配接地故障检测，并且实现更准确的接地故障检测。

在电机投入工作时，它可能经历不同机器状态。例如旋转电机可以从静止开始、加速、然后至全速、同步并且进一步经历全负载并且以减速至停止而告终。同时，接地故障检测旨在于在各种机器工作状态／状况期间工作，包括当机器静止时。为了获得准确检测，出于多种原因而必须考虑机器状态的改变。

原因之一是机器可以由单元变压器和电路断路器连接到电力系统。根据电路断路器状况，接地故障检测然后感测不同数量的设备。在断路器断开时，仅针对接地故障感测机器，而在断路器闭合时，感测整个断路器和单元变压器加上可能的附加设备。

原因中的另一原因是电机绝缘系统具有一定的电压依赖性，该电压依赖性可能引起10％级的电容改变。这主要归因于存在通常由非线性导电材料制成的定子绕组的端电晕保护。因此，当向定子施加电压时，定子有效地变得更大，被视为电容。

为了获得测量值，在测量电路中布置变压器。然而变压器可能受到施加其上的电压影响。这因而影响从变压器接收的测量值。例如，对于基于信号注入的接地故障检测，当机器处于静止时，供应至变压器的电压仅来自注入信号。而当机器处于全负载时，注入的信号叠加在系统电压上，这可能对测量值具有明显的影响。因此，与静止机器相对应的预定义的参考值不够准确以用于机器处于全负载时。

最后，可能有在接地故障检测系统的敏感区域内连接的辅助设备。如果这些设备的接地阻抗改变，这将影响接地故障检测系统。

接收的信号可以是内部信号。内部信号意味着在接地故障检测的测量中使用的信号。通过分析接收到的内部信号，基于分析的信号能够检测机器状态的改变。

可替换地，接收的信号可以是在接地故障检测外部的信号。该方法进一步包括基于外部信号检测机器状态的改变。外部信号可以是断路器状况、机器负载或者励磁。另外，外部信号可以是模拟或者数字形式。在模拟外部信号的情况下，该方法进一步包括分析模拟外部信号，并且基于分析的外部信号检测机器状态的改变。