一种应对断相故障的核电厂电气保护方法及装置与流程

本发明涉及核电厂电气保护，具体涉及一种应对断相故障的核电厂电气保护方法及装置。

背景技术：

1、随着现代社会的不断发展，人们对于电能质量和供电可靠性的要求也越来越严格。与常规电厂相同，核电厂中可能发生各类故障，例如短路、断路、断路器非同期合闸、过负荷、功率倒送等。其中短路故障为电力系统中最常见的一种故障，因其产生数倍的过电流，同时产生很大的电动力，破坏性较强，其继电保护的研究较多，应用也最为广泛。断相故障同为一种常见故障，但相比于短路故障而言，其发生的概率小，电气量变化不如短路故障剧烈，造成的危害相对较低，对其的深入研究相对较少。核电厂的继电保护设计与普通电厂存在一定的区别：目前国内其他类型电厂的保护配置十分全面，但是核电厂的保护更偏向于“减法原则”，即保护配置越精简越好，核电厂内的应急厂用母线甚至只配置了过流保护和低压保护这两种保护。因为每多一种保护，都会增加保护误动的几率。对于普通电厂，断相故障仅会在经济性和稳定性等方面造成一定的影响，但是对于核电厂，若不能及时检测出断相故障，可能造成反应堆冷却丧失，进而诱发十分严重的核安全问题。但现有的核电厂设计中并没有充分考虑到这类故障的检测方法和保护方案。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明提供了一种应对断相故障的核电厂电气保护方法及装置，以解决当核电厂断相故障时，如何对核电厂进行电气保护的问题。

2、第一方面，本发明提供了一种应对断相故障的核电厂电气保护方法，核电厂包括：主发电机、发电机出口断路器、主变压器、高压厂用变压器及辅助变压器，方法包括：通过检测主变压器及发电机出口断路器两侧的电气量，判断发电机出口断路器处是否断相故障，并基于电气量判断是否跳开断路器；通过检测主变压器的两侧电气量，判断主变压器是否断相故障，并基于电气量判断是否跳开断路器；通过检测高压厂用变压器的两侧电气量，判断高压厂用变压器是否断相故障，并基于电气量判断是否跳开断路器；通过检测辅助变压器的两侧电气量，判断辅助变压器是否断相故障，并基于电气量判断是否跳开断路器。

3、本发明所述设计方案可以消除断相故障对核电厂的潜在影响，提高核电厂的安全性和可用性，可以实现对核电厂断相故障的实时监测和快速、可靠动作，可以完全适用于国内各核电堆型设计以及后续的堆型设计，方案适用性和推广性较高。

4、在一种可选的实施方式中，判断发电机出口断路器处是否断相故障，并基于电气量判断是否跳开断路器的过程，包括：判断主变压器两侧三相电压有效值是否都大于或等于第一预设倍数的变压器正常工作时相电压有效值；判断断路器两侧零序电压有效值是否都大于或等于第二预设倍数的断路器动作整定值；判断断路器两侧零序电压相角差值是否大于或等于相角差整定值；当主变压器两侧三相电压有效值都大于或等于第一预设倍数的变压器正常工作时相电压有效值、断路器两侧零序电压有效值都大于或等于第二预设倍数的断路器动作整定值、断路器两侧零序电压相角差值是否大于或等于相角差整定值时，延迟第一预设时间后，跳开断路器；第一预设倍数按照最大不平衡电压整定；第二预设倍数按系统不平衡状态时，最大的零序电压整定；第一预设延迟时间用于避开正常运行时出现的最大零序电压。

5、在一种可选的实施方式中，判断主变压器是否断相故障，并基于电气量判断是否跳开断路器的过程，包括：判断主变压器的两侧任意一相电压有效值是否大于或等于第三预设倍数的该相正常工作时相电压有效值；判断主变压器低压侧负序电压幅值与正序电压幅值的比值的绝对值是否小于或等于序分量不平衡度的整定值；判断主变压器低压侧线电流有效值是否大于电流判据整定值；判断主变压器该相绕组的有功功率的绝对值是否大于系统正常运行时绕组的铜损功率整定值，以及判断主变压器该相绕组的无功功率的绝对值是否大于系统正常运行时绕组的铁损功率整定值；当主变压器的两侧任意一相电压有效值大于或等于第三预设倍数的该相正常工作时相电压有效值、低压侧线电流有效值大于电流判据整定值、该相绕组的有功功率的绝对值大于系统正常运行时绕组的铜损功率整定值、该相绕组的无功功率的绝对值大于系统正常运行时绕组的铁损功率整定值时，延迟第二预设时间后，跳开断路器；第三预设倍数按照最大不平衡电压整定。

6、在一种可选的实施方式中，判断高压厂用变压器是否断相故障，并基于电气量判断是否跳开断路器的过程，包括：判断高压厂用变压器的高压侧相邻相的相电流相角差是否都大于或等于相角差整定值；判断高压厂用变压器的高压侧三相电压有效值是否都大于或等于第四预设倍数的对应相的电压额定值；判断高压厂用变压器的低压侧三相电流有效值是否都小于或等于第五预设倍数的低压侧线电流额定值；当高压厂用变压器的高压侧相邻相的相电流相角差都大于或等于相角差整定值、高压侧三相电压有效值都大于或等于第四预设倍数的对应相的电压额定值、低压侧三相电流有效值都小于或等于第五预设倍数的低压侧线电流额定值，延迟第三预设时间后，跳开断路器；第四预设倍数按照最大不平衡电压整定。

7、在一种可选的实施方式中，判断辅助变压器是否断相故障，并基于电气量判断是否跳开断路器的过程，包括：判断辅助变压器两侧相电压有效值是否都大于或等于第六预设倍数的额定相电压有效值；判断辅助变压器的低压侧线电流有效值是否小于或等于第七预设倍数的低压侧线电流额定值；判断辅助变压器的低压侧负序电压与正序电压的比值的绝对值是否大于或等于负序电压与正序电压比值的整定值；当辅助变压器两侧相电压有效值都大于或等于第六预设倍数的额定相电压有效值、低压侧线电流有效值小于或等于第七预设倍数的低压侧线电流额定值、低压侧负序电压与正序电压的比值的绝对值大于或等于负序电压与正序电压比值的整定值时，延迟第四预设时间后，跳开断路器。

8、在一种可选的实施方式中，应对断相故障的核电厂电气保护方法还包括：当发电机处于起动、退出或检修状态，以及辅助变压器处于空载状态时，判断主变压器的两侧任意一相电压有效值是否大于或等于第三预设倍数的该相正常工作时相电压有效值；判断主变压器低压侧负序电压幅值与正序电压幅值的比值的绝对值是否小于或等于序分量不平衡度的整定值；判断主变压器低压侧线电流有效值是否大于电流判据整定值；判断主变压器该相绕组的有功功率的绝对值是否大于系统正常运行时绕组的铜损功率整定值，以及判断主变压器该相绕组的无功功率的绝对值是否大于系统正常运行时绕组的铁损功率整定值；当主变压器的两侧任意一相电压有效值大于或等于第三预设倍数的该相正常工作时相电压有效值、低压侧线电流有效值大于电流判据整定值、该相绕组的有功功率的绝对值大于系统正常运行时绕组的铜损功率整定值、该相绕组的无功功率的绝对值大于系统正常运行时绕组的铁损功率整定值时，延迟第五预设时间后，发出跳闸信号，跳闸信号用于控制断路器的继电器动作；当继电器未动作时，延迟第六预设时间后，解除断路器失灵保护复合电压闭锁；延迟第七预设时间后，启动断路器失灵保护。

9、在一种可选的实施方式中，应对断相故障的核电厂电气保护方法还包括：当发电机稳态运行和辅助变压器正常带载时，判断辅助变压器的低压侧负序电压与正序电压的比值的绝对值是否大于或等于辅助变压器正常带载时负序电压与正序电压比值的整定值；判断辅助变压器两侧相电压有效值是否都大于或等于第八预设倍数的额定相电压有效值；判断辅助变压器的低压侧三相电流有效值是否都小于第九预设倍数的低压侧线电流额定值；当辅助变压器的低压侧负序电压与正序电压的比值的绝对值大于或等于辅助变压器正常带载时负序电压与正序电压比值的整定值、辅助变压器两侧相电压有效值都大于或等于第八预设倍数的额定相电压有效值、辅助变压器的低压侧三相电流有效值都小于第九预设倍数的低压侧线电流额定值时，延迟第五预设时间后，发出跳闸信号，跳闸信号用于控制断路器的继电器动作；当继电器未动作时，延迟第六预设时间后，解除断路器失灵保护复合电压闭锁；延迟第七预设时间后，启动断路器失灵保护。

10、第二方面，本发明提供一种应对断相故障的核电厂电气保护装置，包括：第一控制模块，用于通过检测主变压器及发电机出口断路器两侧的电气量，判断发电机出口断路器处是否断相故障，并基于电气量判断是否跳开断路器；第二控制模块，用于通过检测主变压器的两侧电气量，判断主变压器是否断相故障，并基于电气量判断是否跳开断路器；第三控制模块，用于通过检测高压厂用变压器的两侧电气量，判断高压厂用变压器是否断相故障，并基于电气量判断是否跳开断路器；第四控制模块，用于通过检测辅助变压器的两侧电气量，判断辅助变压器是否断相故障，并基于电气量判断是否跳开断路器。

11、第三方面，本发明提供了一种计算机设备，包括：存储器和处理器，存储器和处理器之间互相通信连接，存储器中存储有计算机指令，处理器通过执行计算机指令，从而执行上述第一方面或其对应的任一实施方式的应对断相故障的核电厂电气保护方法。

12、第四方面，本发明提供了一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质上存储有计算机指令，计算机指令用于使计算机执行上述第一方面或其对应的任一实施方式的应对断相故障的核电厂电气保护方法。