一种静止变频器的本体差动保护方法及装置与流程

1.本发明涉及电力系统继电保护领域，具体涉及一种静止变频器的本体差动保护方法及装置。


背景技术：

2.静止变频器(static frequency converter，静止变频器)是大型抽水蓄能电站水泵工况运行下普遍采用的一种方式，具有软启动、可反复启动、调速范围宽等优点。静止变频器是一种由晶闸管构成的“交
‑
直
‑
交”电流型变频器，其输出为频率逐渐增大的电压信号，并施加在电机定子上，将电机拖动至额定频率直至并网。
3.目前大部分已投产的大型抽水蓄能机组静止变频器系统采用进口设备，仅有少数厂家(例如法国alstom)可以提供配套的差动保护功能。由于静止变频器的整流桥侧电流为工频电流，逆变桥侧电流为0
‑
50hz的变频电流，常规的差动保护方法不再适用。静止变频器设备存在缺失快速主保护、后备保护动作时间较慢等问题，而且静止变频器设备因技术难度高未配备差动保护。由于静止变频器差动保护技术难度较高且这一方面的研究资料较少，因此亟需研究静止变频器本体差动保护方法。
4.现有技术中，中国发明专利cn 103683195 a于2014年3月26日公布的《静止变频器系统输出变压器差动保护方法》，提出一种静止变频器系统输出变压器的差动保护方法，电流测量示意图如图1所示。从输出变压器的高、低压侧ct测量各侧三相电流，考虑输出变压器各侧二次额定电流不同，形成各侧差动电流值。
5.采用发电机保护中已成熟应用的启停机保护算法(过零点积分算法和电流峰值判别法，参见“陈德树.计算机继电保护原理与技术[m].北京：中国电力出版社，1992.”)，来计算电流幅值。
[0006]
采用比率制动差动特性，实现输出变压器变频比率差动保护，比率制动特性可以选择如图2所示的双折线方式(参见“高春如.大型发电机继电保护整定计算与运行技术(第二版)[m].北京：中国电力出版社，2010.”)
[0007]
该专利中记载的技术方案存在如下缺陷：
[0008]
仅适用静止变频器系统输出变压器的差动保护，无法实现静止变频器本体(包含整流桥、电抗器、逆变桥)的差动保护；
[0009]
该方法仅针对电流连续工况有效，对于静止变频器运行在5hz以下时的电流断续工况不再适用；
[0010]
由于静止变频器输出电流谐波较大，基于电流峰值判别算法和比率制动法会导致差动保护误动作。
[0011]
中国发明专利cn 107621564 a于2018年1月23日公布的《一种抽水蓄能静止变频器升压变差动保护幅值算法》，提出一种静止变频器系统升压变差动保护幅值算法，该算法执行步骤如图3所示。步骤1，通过变压器副边电压计算频率，并实时更新。步骤2，根据频率确定傅里叶计算点数和计算步长。步骤3，根据傅里叶计算步长和上一次参与傅里叶运输的
采样序列确定下一步参与运算的采样序列。步骤4，采用插值的方法计算下一个参与傅里叶运算的采样序列的电流值。步骤5，根据当前计算点数采用傅里叶公式计算电流幅值。
[0012]
该专利中记载的技术方案存在如下缺陷：
[0013]
仅适用静止变频器系统升压变压器的差动保护，无法实现静止变频器本体(包含整流桥、电抗器、逆变桥)的差动保护；
[0014]
该方法仅针对电流连续工况有效，对于静止变频器运行在5hz以下时的电流断续工况不再适用。


技术实现要素：

[0015]
针对现有技术的不足，本发明的目的是提供一种可以应用到抽水蓄能电站大型同步机组启动运行中的静止变频器的本体差动保护方法及装置，进一步完善抽蓄机组的保护功能配置，提高静止变频器设备投运的安全可靠性。
[0016]
本发明的目的是采用下述技术方案实现的：
[0017]
第一方面，提供了一种静止变频器的本体差动保护方法，所述方法包括：
[0018]
基于静止变频器的整流桥侧的三相电流采样值和逆变桥侧的三相电流采样值确定静止变频器的整流桥侧的三相电流有效值和逆变桥侧的三相电流有效值；
[0019]
利用所述静止变频器的整流桥侧的三相电流有效值和逆变桥侧的三相电流有效值确定静止变频器的差动电流值；
[0020]
基于所述静止变频器的差动电流值对静止变频器的本体进行差动保护。
[0021]
优选的，所述基于静止变频器的整流桥侧的三相电流采样值和逆变桥侧的三相电流采样值确定静止变频器的整流桥侧的三相电流有效值和逆变桥侧的三相电流有效值，包括：
[0022]
步骤a.基于当前采样时段中静止变频器的整流桥侧/逆变桥侧的三相电流采样频率和静止变频器的整流桥侧/逆变桥侧对应的系统运行频率，计算静止变频器的整流桥侧/逆变桥侧的当前采样时段中采样时刻的个数k；
[0023]
步骤b.基于静止变频器的整流桥侧/逆变桥侧的当前采样时段中第k个采样时刻的元素初值、所有采样时刻的元素值之和、采样时刻的个数k以及第k个采样时刻的元素调整值，更新静止变频器的整流桥侧/逆变桥侧的当前采样时段中所有采样时刻的元素值之和；
[0024]
步骤c.基于更新后的静止变频器的整流桥侧/逆变桥侧的当前采样时段中所有采样时刻的元素值之和，计算静止变频器的整流桥侧/逆变桥侧的三相电流有效值；
[0025]
其中，所述当前采样时段中第k个采样时刻的元素初值为0或者上一采样时段中第k个采样时刻的元素调整值，k∈[1，k]。
[0026]
进一步的，所述步骤a中，按下式计算所述静止变频器的整流桥侧/逆变桥侧的当前采样时段中采样时刻的个数k：
[0027]
k＝f
s
/f
m
[0028]
上式中，f
m
为当前采样时段中静止变频器的整流桥侧/逆变桥侧对应的系统运行频率，f
s
为采样频率。
[0029]
进一步的，当静止变频器的整流桥侧/逆变桥侧对应的系统运行频率发生变化时，
基于当前采样时段中静止变频器的整流桥侧/逆变桥侧的三相电流采样频率和静止变频器的整流桥侧/逆变桥侧对应的系统运行频率，重新计算静止变频器的整流桥侧/逆变桥侧的当前采样时段中采样时刻的个数k。
[0030]
进一步的，所述步骤b包括：
[0031]
步骤a.初始化k＝1，构建第一k维数组和第二k维数组；
[0032]
步骤b.更新p
k
＝p
k
‑
p(k)，q
k
＝q
k
‑
q(k)；
[0033]
步骤c.更新p(k)＝icos(2πkf
m
/f
s
)，q(k)＝isin(2πkf
m
/f
s
)；
[0034]
步骤d.更新p
k
＝p
k
p(k)，q
k
＝q
k
q(k)；
[0035]
步骤e.判断k＝k是否成立，若是，则令k＝1返回步骤b，若否，则令k＝k 1并返回步骤b；
[0036]
其中，所述第一k维数组和第二k维数组中各元素的初始值均为0，p(k)为第一k维数组中第k个元素值，q(k)为第二k维数组中第k个元素值，p
k
为第一k维数组的元素之和，q
k
第二k维数组的元素之和，i为当前静止变频器的整流桥侧的a/b/c相电流采样值或逆变桥侧的a/b/c相电流采样值，f
m
为当前采样时段中静止变频器的整流桥侧/逆变桥侧对应的系统运行频率，f
s
为采样频率。
[0037]
进一步的，当f
m
为当前采样时段中静止变频器的整流桥侧对应的系统运行频率时，所述f
m
＝50hz，当f
m
为当前采样时段中静止变频器的逆变桥侧对应的系统运行频率时，所述f
m
等于电机运行频率。
[0038]
进一步的，所述步骤c包括：按下式计算静止变频器的整流桥侧/逆变桥侧的三相电流有效值i：
[0039][0040]
优选的，所述利用所述当前时刻静止变频器的整流桥侧的三相电流有效值和逆变桥侧的三相电流有效值确定静止变频器的差动电流值，包括：
[0041]
按下式确定所述静止变频器的差动电流值i
diff
：
[0042]
i
diff
＝∣i
nx
‑
i
mx
∣
[0043]
上式中，i
nx
为静止变频器的整流桥侧的a/b/c相电流的有效值中的最大值，i
mx
为静止变频器的逆变桥侧的a/b/c相电流的有效值中的最大值。
[0044]
优选的，所述基于所述静止变频器的差动电流值对静止变频器的本体进行差动保护，包括：
[0045]
若所述静止变频器的差动电流值i
diff
满足：i
diff
＞i
t
，则对所述静止变频器启动差动保护，否则，不操作，其中，i
t
为差动保护电流阈值。
[0046]
进一步的，所述差动保护电流阈值i
t
等于所述静止变频器的额定电流的10％。
[0047]
第二方面，本发明还提供了一种静止变频器的本体差动保护装置，所述装置包括：
[0048]
第一确定模块，用于基于静止变频器的整流桥侧的三相电流采样值和逆变桥侧的三相电流采样值确定静止变频器的整流桥侧的三相电流有效值和逆变桥侧的三相电流有效值；
[0049]
第二确定模块，用于利用所述静止变频器的整流桥侧的三相电流有效值中的最大值和逆变桥侧的三相电流有效值中的最大值确定静止变频器的差动电流值；
[0050]
差动保护模块，用于基于所述静止变频器的差动电流值对静止变频器的本体进行差动保护。
[0051]
第三方面，提供了一种存储装置，其中存储有多条程序代码，所述程序代码适于由处理器加载并运行以执行上述任一项技术方案所述的静止变频器的本体差动保护方法。
[0052]
第四方面，提供了一种控制装置，该控制装置包括处理器和存储装置，所述存储装置适于存储多条程序代码，所述程序代码适于由所述处理器加载并运行以执行上述任一项技术方案所述的静止变频器的本体差动保护方法。
[0053]
与最接近的现有技术相比，本发明具有的有益效果：
[0054]
本发明提供的一种静止变频器的本体差动保护方法及装置，包括：基于静止变频器的整流桥侧的三相电流采样值和逆变桥侧的三相电流采样值确定静止变频器的整流桥侧的三相电流有效值和逆变桥侧的三相电流有效值；利用所述静止变频器的整流桥侧的三相电流有效值和逆变桥侧的三相电流有效值确定静止变频器的差动电流值；基于所述静止变频器的差动电流值对静止变频器的本体进行差动保护；本发明提供的技术方案可以应用到抽水蓄能电站大型同步机组启动运行中，进一步完善抽蓄机组的保护功能配置，提高静止变频器设备投运的安全可靠性；方案中采用了整流桥侧和逆变桥侧电流信息，可以实现静止变频系统本体的差动保护，包括整流桥、电抗器和逆变桥；
[0055]
其中，电流有效值的计算过程中，采用递推方式计算当前时刻静止变频器的整流桥侧的三相电流有效值和逆变桥侧的三相电流有效值，可以实现执行步骤少，运算量低，能够快速准确计算电流有效值，并且不受电机运行频率的影响，因而可以提高静止变频器变频差动保护的灵敏性；
[0056]
进一步的，频率参数k仅与基波相关，因而不受谐波影响，可以提高静止变频器变频差动保护的可靠性，最终通过分别选取整流桥、逆变桥侧三相电流有效值中的最大值，可以实现静止变频器电流断续和电流连续工况下的差动保护，也即0
‑
50hz全频段的差动保护。
附图说明
[0057]
图1是本发明提供的现有技术中静止变频器系统及输出变压器各侧电流测量示意图；
[0058]
图2是本发明的现有技术中双折线比率制动特性图；
[0059]
图3是本发明的现有技术中抽水蓄能静止变频器升压变差动保护幅值算法流程图；
[0060]
图4是本发明提供的应用场景中抽水蓄能静止变频器差动保护装置结构图；
[0061]
图5是本发明提供的应用场景中6
‑
6脉波静止变频器电气连接拓扑；
[0062]
图6是本发明提供的应用场景中电流闭环控制框图；
[0063]
图7是本发明提供的一种静止变频器的本体差动保护方法流程图；
[0064]
图8是本发明提供的一种静止变频器的本体差动保护装置的结构示意图。
具体实施方式
[0065]
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步的详细说明。
[0066]
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
[0067]
目前传统的静止变频器设备存在缺失快速主保护、后备保护动作时间较慢等问题；
[0068]
在本发明实施例中，基于静止变频器的整流桥侧的三相电流采样值和逆变桥侧的三相电流采样值确定静止变频器的整流桥侧的三相电流有效值和逆变桥侧的三相电流有效值；利用所述静止变频器的整流桥侧的三相电流有效值中的最大值和逆变桥侧的三相电流有效值中的最大值确定静止变频器的差动电流值；基于所述静止变频器的差动电流值对静止变频器的本体进行差动保护；本发明提供的技术方案可以应用到抽水蓄能电站大型同步机组启动运行中，进一步完善抽蓄机组的保护功能配置，提高静止变频器设备投运的安全可靠性；方案中采用了整流桥侧和逆变桥侧电流信息，可以实现静止变频系统本体的差动保护，包括整流桥、电抗器和逆变桥；
[0069]
其中，电流有效值的计算过程中，采用递推方式计算当前时刻静止变频器的整流桥侧的三相电流有效值和逆变桥侧的三相电流有效值，可以实现执行步骤少，运算量低，能够快速准确计算电流有效值，并且不受电机运行频率的影响，因而可以提高静止变频器变频差动保护的灵敏性；
[0070]
进一步的，频率参数k仅与基波相关，因而不受谐波影响，可以提高静止变频器变频差动保护的可靠性，最终通过分别选取整流桥、逆变桥侧三相电流有效值中的最大值，可以实现静止变频器电流断续和电流连续工况下的差动保护，也即0
‑
50hz全频段的差动保护。
[0071]
在本发明的一个应用场景中，如图4所示，包括：功率回路和控制回路两部分。功率回路由电网、隔离变压器tr、静止变频器、电压互感器pt、电流互感器ct、输入断路器icb和输出断路器ocb构成。其中，静止变频器由整流桥srn、逆变桥srm和电抗器构成。控制回路由电压互感器pt1采集整流桥侧输入电压u
ns
，pt2采集逆变桥侧输出电压u
ms
，由电流互感器ct1采集整流桥侧三相电流，并计算出电流瞬时最大值i
ns
进行闭环控制。电流调节器输出调制电压u
α
，与u
ns
比较后产生整流桥触发角αsrn；逆变桥侧通过给定触发角，其对应的调制电压u
β
与u
mx
比较后产生逆变桥侧触发角βsrm。
[0072]
图5为6
‑
6脉波静止变频器电气连接拓扑，其中srn和srm由三相桥式相控整流单元组成，每相桥臂串联两个晶闸管，三相桥臂分别接到a、b、c三相。其中整流桥a相上桥臂为晶闸管t
11
，下桥臂为晶闸管t
14
，b相上桥臂为晶闸管t
13
，下桥臂为晶闸管t
16
，c相上桥臂为晶闸管t
15
，下桥臂为晶闸管t
12
；逆变桥a相上桥臂为晶闸管t
24
，下桥臂为晶闸管t
21
，b相上桥臂为晶闸管t
26
，下桥臂为晶闸管t
23
，c相上桥臂为晶闸管t
22
，下桥臂为晶闸管t
25
，l
d
为平波电抗器的电感值。
[0073]
图6为本发明中电流闭环控制框图。采样网侧三相电流为i
an
、i
bn
、i
cn
，计算出三相瞬时最大值为i
nx
，电流给定值i
nref
与i
nx
的差值，经过电流调节器输出整流桥调制电压u
α
，调
制后产生整流桥触发角αsrn。
[0074]
参阅附图7，图7是根据本发明的一个实施例的静止变频器的本体差动保护方法的主要步骤流程示意图。如图7所示，本发明实施例中的静止变频器的本体差动保护方法主要包括以下步骤：
[0075]
步骤s101：基于静止变频器的整流桥侧的三相电流采样值和逆变桥侧的三相电流采样值确定静止变频器的整流桥侧的三相电流有效值和逆变桥侧的三相电流有效值；
[0076]
在本实施例中，所述基于静止变频器的整流桥侧的三相电流采样值和逆变桥侧的三相电流采样值确定静止变频器的整流桥侧的三相电流有效值和逆变桥侧的三相电流有效值，包括：
[0077]
步骤a.基于当前采样时段中静止变频器的整流桥侧/逆变桥侧的三相电流采样频率和静止变频器的整流桥侧/逆变桥侧对应的系统运行频率，计算静止变频器的整流桥侧/逆变桥侧的当前采样时段中采样时刻的个数k；
[0078]
步骤b.基于静止变频器的整流桥侧/逆变桥侧的当前采样时段中第k个采样时刻的元素初值、所有采样时刻的元素值之和、采样时刻的个数k以及第k个采样时刻的元素调整值，更新静止变频器的整流桥侧/逆变桥侧的当前采样时段中所有采样时刻的元素值之和；
[0079]
步骤c.基于更新后的静止变频器的整流桥侧/逆变桥侧的当前采样时段中所有采样时刻的元素值之和，计算静止变频器的整流桥侧/逆变桥侧的三相电流有效值；
[0080]
其中，所述当前采样时段中第k个采样时刻的元素初值为0或者上一采样时段中第k个采样时刻的元素调整值，k∈[1，k]，本实施例中，频率参数k仅与基波相关，因而不受谐波影响，可以提高静止变频器变频差动保护的可靠性。
[0081]
在一个实施方式中，所述步骤a中，按下式计算所述静止变频器的整流桥侧/逆变桥侧的当前采样时段中采样时刻的个数k：
[0082]
k＝f
s
/f
m
[0083]
上式中，f
m
为当前采样时段中静止变频器的整流桥侧/逆变桥侧对应的系统运行频率，f
s
为采样频率。
[0084]
其中，由于逆变桥侧的a/b/c相电流采样值对应的系统频率时，所述f
m
等于电机运行频率，在静止变频器的运行环境中，电机运行频率会发生变化，导致所述频率参数k会随着电机运行频率变化而改变，因此，本实施例中当静止变频器的整流桥侧/逆变桥侧对应的系统运行频率发生变化时，基于当前采样时段中静止变频器的整流桥侧/逆变桥侧的三相电流采样频率和静止变频器的整流桥侧/逆变桥侧对应的系统运行频率，重新计算静止变频器的整流桥侧/逆变桥侧的当前采样时段中采样时刻的个数k。
[0085]
在一个实施方式中，所述步骤b包括：
[0086]
步骤a.初始化k＝1，构建第一k维数组和第二k维数组；
[0087]
步骤b.更新p
k
＝p
k
‑
p(k)，q
k
＝q
k
‑
q(k)；
[0088]
步骤c.更新p(k)＝icos(2πkf
m
/f
s
)，q(k)＝isin(2πkf
m
/f
s
)；
[0089]
步骤d.更新p
k
＝p
k
p(k)，q
k
＝q
k
q(k)；
[0090]
步骤e.判断k＝k是否成立，若是，则令k＝1返回步骤b，若否，则令k＝k 1并返回步骤b；
[0091]
其中，所述第一k维数组和第二k维数组中各元素的初始值均为0，p(k)为第一k维数组中第k个元素值，q(k)为第二k维数组中第k个元素值，p
k
为第一k维数组的元素之和，q
k
第二k维数组的元素之和，i为当前静止变频器的整流桥侧的a/b/c相电流采样值或逆变桥侧的a/b/c相电流采样值，f
m
为当前采样时段中静止变频器的整流桥侧/逆变桥侧对应的系统运行频率，f
s
为采样频率。
[0092]
其中，上述步骤a和步骤b中，当f
m
为当前采样时段中静止变频器的整流桥侧对应的系统运行频率时，所述f
m
＝50hz，当f
m
为当前采样时段中静止变频器的逆变桥侧对应的系统运行频率时，所述f
m
等于电机运行频率。
[0093]
在一个实施方式中，所述步骤c包括：
[0094]
按下式计算静止变频器的整流桥侧/逆变桥侧的三相电流有效值i：
[0095][0096]
上述方式考虑到现有技术中无法实现静止变频器本体(包含整流桥、电抗器、逆变桥)的差动保护，提供的技术方案采用了整流桥侧和逆变桥侧电流信息，可以实现静止变频系统本体的差动保护，包括整流桥、电抗器和逆变桥；进一步的，采用上述递推方式计算当前时刻静止变频器的整流桥侧的三相电流有效值和逆变桥侧的三相电流有效值，可以实现执行步骤少，运算量低，能够快速准确计算电流有效值，并且不受电机运行频率的影响，因而可以提高静止变频器变频差动保护的灵敏性；
[0097]
一个例子，i可以为当前静止变频器的整流桥侧的a/b/c相电流采样值，也可以为逆变桥侧的a/b/c相电流采样值，以当前静止变频器的整流桥侧的a相电流采样值，计算静止变频器的整流桥侧的第a相电流有效值的过程如下：
[0098]
步骤a.初始化k＝1，计算频率参数k，构建第一k维数组和第二k维数组；
[0099]
步骤b.更新p
k
＝p
k
‑
p(k)，q
k
＝q
k
‑
q(k)；
[0100]
步骤c.更新p(k)＝i(k)cos(2πkf
m
/f
s
)，q(k)＝i(k)sin(2πkf
m
/f
s
)；
[0101]
步骤d.更新p
k
＝p
k
p(k)，q
k
＝q
k
q(k)；
[0102]
步骤e.根据p
k
和q
k
计算并输出变频器的整流桥侧的a相电流的有效值；
[0103]
步骤f.判断k＝k是否成立，若是，则令k＝1返回步骤b，若否，则令k＝k 1并返回步骤b；
[0104]
在本实施例中，通过分别选取整流桥、逆变桥侧三相电流有效值中的最大值确定静止变频器的差动电流值，可以实现静止变频器电流断续和电流连续工况下的差动保护，也即0
‑
50hz全频段的差动保护，具体包括：
[0105]
按下式确定所述静止变频器的差动电流值i
diff
：
[0106]
i
diff
＝∣i
nx
‑
i
mx
∣
[0107]
上式中，i
nx
为静止变频器的整流桥侧的a/b/c相电流的有效值中的最大值，i
mx
为静止变频器的逆变桥侧的a/b/c相电流的有效值中的最大值。
[0108]
一个实施方式中，若静止变频器的整流桥侧的a/b/c相电流的有效值中a相电流的有效值最大，则i
nx
等于静止变频器的整流桥侧的a相电流的有效值；
[0109]
步骤s103：基于所述静止变频器的差动电流值对静止变频器的本体进行差动保
护；
[0110]
在本实施例中，若所述静止变频器的差动电流值i
diff
满足：i
diff
＞i
t
，若是，则对所述静止变频器启动差动保护，否则，不操作，其中，i
t
为差动保护电流阈值，所述差动保护电流阈值i
t
等于所述静止变频器的额定电流的10％。
[0111]
该方案可以应用到抽水蓄能电站大型同步机组启动运行中，进一步完善抽蓄机组的保护功能配置，提高静止变频器设备投运的安全可靠性；
[0112]
基于同一技术方案，本发明还提供了一种静止变频器的本体差动保护装置，如图8所示，所述装置包括：
[0113]
第一确定模块，用于基于静止变频器的整流桥侧的三相电流采样值和逆变桥侧的三相电流采样值确定静止变频器的整流桥侧的三相电流有效值和逆变桥侧的三相电流有效值；
[0114]
第二确定模块，用于利用所述静止变频器的整流桥侧的三相电流有效值中的最大值和逆变桥侧的三相电流有效值中的最大值确定静止变频器的差动电流值；
[0115]
差动保护模块，用于基于所述静止变频器的差动电流值对静止变频器的本体进行差动保护。
[0116]
优选的，所述第一确定模块具体用于：
[0117]
步骤a.基于当前采样时段中静止变频器的整流桥侧/逆变桥侧的三相电流采样频率和静止变频器的整流桥侧/逆变桥侧对应的系统运行频率，计算静止变频器的整流桥侧/逆变桥侧的当前采样时段中采样时刻的个数k；
[0118]
步骤b.基于静止变频器的整流桥侧/逆变桥侧的当前采样时段中第k个采样时刻的元素初值、所有采样时刻的元素值之和、采样时刻的个数k以及第k个采样时刻的元素调整值，更新静止变频器的整流桥侧/逆变桥侧的当前采样时段中所有采样时刻的元素值之和；
[0119]
步骤c.基于更新后的静止变频器的整流桥侧/逆变桥侧的当前采样时段中所有采样时刻的元素值之和，计算静止变频器的整流桥侧/逆变桥侧的三相电流有效值；
[0120]
其中，所述当前采样时段中第k个采样时刻的元素初值为0或者上一采样时段中第k个采样时刻的元素调整值，k∈[1，k]。
[0121]
进一步的，所述步骤a中，按下式计算所述静止变频器的整流桥侧/逆变桥侧的当前采样时段中采样时刻的个数k：
[0122]
k＝f
s
/f
m
[0123]
上式中，f
m
为当前采样时段中静止变频器的整流桥侧/逆变桥侧对应的系统运行频率，f
s
为采样频率。
[0124]
进一步的，当静止变频器的整流桥侧/逆变桥侧对应的系统运行频率发生变化时，基于当前采样时段中静止变频器的整流桥侧/逆变桥侧的三相电流采样频率和静止变频器的整流桥侧/逆变桥侧对应的系统运行频率，重新计算静止变频器的整流桥侧/逆变桥侧的当前采样时段中采样时刻的个数k。
[0125]
进一步的，所述步骤b包括：
[0126]
步骤a.初始化k＝1，构建第一k维数组和第二k维数组；
[0127]
步骤b.更新p
k
＝p
k
‑
p(k)，q
k
＝q
k
‑
q(k)；
[0128]
步骤c.更新p(k)＝icos(2πkf
m
/f
s
)，q(k)＝isin(2πkf
m
/f
s
)；
[0129]
步骤d.更新p
k
＝p
k
p(k)，q
k
＝q
k
q(k)；
[0130]
步骤e.判断k＝k是否成立，若是，则令k＝1返回步骤b，若否，则令k＝k 1并返回步骤b；
[0131]
其中，所述第一k维数组和第二k维数组中各元素的初始值均为0，p(k)为第一k维数组中第k个元素值，q(k)为第二k维数组中第k个元素值，p
k
为第一k维数组的元素之和，q
k
第二k维数组的元素之和，i为当前静止变频器的整流桥侧的a/b/c相电流采样值或逆变桥侧的a/b/c相电流采样值，f
m
为当前采样时段中静止变频器的整流桥侧/逆变桥侧对应的系统运行频率，f
s
为采样频率。
[0132]
进一步的，当f
m
为当前采样时段中静止变频器的整流桥侧对应的系统运行频率时，所述f
m
＝50hz，当f
m
为当前采样时段中静止变频器的逆变桥侧对应的系统运行频率时，所述f
m
等于电机运行频率。
[0133]
进一步的，所述步骤c包括：按下式计算静止变频器的整流桥侧/逆变桥侧的三相电流有效值i：
[0134][0135]
优选的，所述第二确定模块具体用于：
[0136]
按下式确定所述静止变频器的差动电流值i
diff
：
[0137]
i
diff
＝∣i
nx
‑
i
mx
∣
[0138]
上式中，i
nx
为静止变频器的整流桥侧的a/b/c相电流的有效值中的最大值，i
mx
为静止变频器的逆变桥侧的a/b/c相电流的有效值中的最大值。
[0139]
优选的，所述差动保护模块具体用于：
[0140]
若所述静止变频器的差动电流值i
diff
满足：i
diff
＞i
t
，则对所述静止变频器启动差动保护，否则，不操作，其中，i
t
为差动保护电流阈值。
[0141]
进一步的，所述差动保护电流阈值i
t
等于所述静止变频器的额定电流的10％。
[0142]
进一步，本发明还提供了一种存储装置。在根据本发明的一个存储装置实施例中，存储装置可以被配置成存储执行上述方法实施例的静止变频器的本体差动保护方法的程序，该程序可以由处理器加载并运行以实现上述静止变频器的本体差动保护方法。为了便于说明，仅示出了与本发明实施例相关的部分，具体技术细节未揭示的，请参照本发明实施例方法部分。该存储装置可以是包括各种电子设备形成的存储装置设备，可选的，本发明实施例中存储是非暂时性的计算机可读存储介质。
[0143]
进一步，本发明还提供了一种控制装置。在根据本发明的一个控制装置实施例中，控制装置包括处理器和存储装置，存储装置可以被配置成存储执行上述方法实施例的静止变频器的本体差动保护方法的程序，处理器可以被配置成用于执行存储装置中的程序，该程序包括但不限于执行上述方法实施例的静止变频器的本体差动保护方法的程序。为了便于说明，仅示出了与本发明实施例相关的部分，具体技术细节未揭示的，请参照本发明实施例方法部分。该控制装置可以是包括各种电子设备形成的控制装置设备。
[0144]
本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、cd
‑
rom、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
[0145]
本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
[0146]
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
[0147]
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
[0148]
最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，而未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本发明的权利要求保护范围之内。

技术特征：
1.一种静止变频器的本体差动保护方法，其特征在于，所述方法包括：基于静止变频器的整流桥侧的三相电流采样值和逆变桥侧的三相电流采样值确定静止变频器的整流桥侧的三相电流有效值和逆变桥侧的三相电流有效值；利用所述静止变频器的整流桥侧的三相电流有效值和逆变桥侧的三相电流有效值确定静止变频器的差动电流值；基于所述静止变频器的差动电流值对静止变频器的本体进行差动保护。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于静止变频器的整流桥侧的三相电流采样值和逆变桥侧的三相电流采样值确定静止变频器的整流桥侧的三相电流有效值和逆变桥侧的三相电流有效值，包括：步骤a.基于当前采样时段中静止变频器的整流桥侧/逆变桥侧的三相电流采样频率和静止变频器的整流桥侧/逆变桥侧对应的系统运行频率，计算静止变频器的整流桥侧/逆变桥侧的当前采样时段中采样时刻的个数k；步骤b.基于静止变频器的整流桥侧/逆变桥侧的当前采样时段中第k个采样时刻的元素初值、所有采样时刻的元素值之和、采样时刻的个数k以及第k个采样时刻的元素调整值，更新静止变频器的整流桥侧/逆变桥侧的当前采样时段中所有采样时刻的元素值之和；步骤c.基于更新后的静止变频器的整流桥侧/逆变桥侧的当前采样时段中所有采样时刻的元素值之和，计算静止变频器的整流桥侧/逆变桥侧的三相电流有效值；其中，所述当前采样时段中第k个采样时刻的元素初值为0或者上一采样时段中第k个采样时刻的元素调整值，k∈[1，k]。3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述步骤a中，按下式计算所述静止变频器的整流桥侧/逆变桥侧的当前采样时段中采样时刻的个数k：k＝f
s
/f
m
上式中，f
m
为当前采样时段中静止变频器的整流桥侧/逆变桥侧对应的系统运行频率，f
s
为采样频率。4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，当静止变频器的整流桥侧/逆变桥侧对应的系统运行频率发生变化时，基于当前采样时段中静止变频器的整流桥侧/逆变桥侧的三相电流采样频率和静止变频器的整流桥侧/逆变桥侧对应的系统运行频率，重新计算静止变频器的整流桥侧/逆变桥侧的当前采样时段中采样时刻的个数k。5.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述步骤b包括：步骤a.初始化k＝1，构建第一k维数组和第二k维数组；步骤b.更新p
k
＝p
k
‑
p(k)，q
k
＝q
k
‑
q(k)；步骤c.更新p(k)＝icos(2πkf
m
/f
s
)，q(k)＝isin(2πkf
m
/f
s
)；步骤d.更新p
k
＝p
k
p(k)，q
k
＝q
k
q(k)；步骤e.判断k＝k是否成立，若是，则令k＝1返回步骤b，若否，则令k＝k 1并返回步骤b；其中，所述第一k维数组和第二k维数组中各元素的初始值均为0，p(k)为第一k维数组中第k个元素值，q(k)为第二k维数组中第k个元素值，p
k
为第一k维数组的元素之和，q
k
第二k维数组的元素之和，i为当前静止变频器的整流桥侧的a/b/c相电流采样值或逆变桥侧的a/b/c相电流采样值，f
m
为当前采样时段中静止变频器的整流桥侧/逆变桥侧对应的系统运行频率，f
s
为采样频率。
6.如权利要求3或5所述的方法，其特征在于，当f
m
为当前采样时段中静止变频器的整流桥侧对应的系统运行频率时，所述f
m
＝50hz，当f
m
为当前采样时段中静止变频器的逆变桥侧对应的系统运行频率时，所述f
m
等于电机运行频率。7.如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述步骤c包括：按下式计算静止变频器的整流桥侧/逆变桥侧的三相电流有效值i：8.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述利用所述当前时刻静止变频器的整流桥侧的三相电流有效值和逆变桥侧的三相电流有效值确定静止变频器的差动电流值，包括：按下式确定所述静止变频器的差动电流值i
diff
：i
diff
＝∣i
nx
‑
i
mx
∣上式中，i
nx
为静止变频器的整流桥侧的a/b/c相电流的有效值中的最大值，i
mx
为静止变频器的逆变桥侧的a/b/c相电流的有效值中的最大值。9.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于所述静止变频器的差动电流值对静止变频器的本体进行差动保护，包括：若所述静止变频器的差动电流值i
diff
满足：i
diff
＞i
t
，则对所述静止变频器启动差动保护，否则，不操作，其中，i
t
为差动保护电流阈值。10.如权利要求9所述的方法，其特征在于，所述差动保护电流阈值i
t
等于所述静止变频器的额定电流的10％。11.一种静止变频器的本体差动保护装置，其特征在于，所述装置包括：第一确定模块，用于基于静止变频器的整流桥侧的三相电流采样值和逆变桥侧的三相电流采样值确定静止变频器的整流桥侧的三相电流有效值和逆变桥侧的三相电流有效值；第二确定模块，用于利用所述静止变频器的整流桥侧的三相电流有效值和逆变桥侧的三相电流有效值确定静止变频器的差动电流值；差动保护模块，用于基于所述静止变频器的差动电流值对静止变频器的本体进行差动保护。12.一种存储装置，其中存储有多条程序代码，其特征在于，所述程序代码适于由处理器加载并运行以执行权利要求1至9中任一项所述的静止变频器的本体差动保护方法。13.一种控制装置，包括处理器和存储装置，所述存储装置适于存储多条程序代码，其特征在于，所述程序代码适于由所述处理器加载并运行以执行权利要求1至9中任一项所述的静止变频器的本体差动保护方法。
技术总结
本发明涉及一种静止变频器的本体差动保护方法及装置，包括：基于静止变频器的整流桥侧的三相电流采样值和逆变桥侧的三相电流采样值确定静止变频器的整流桥侧的三相电流有效值和逆变桥侧的三相电流有效值；利用所述静止变频器的整流桥侧的三相电流有效值和逆变桥侧的三相电流有效值确定静止变频器的差动电流值；基于所述静止变频器的差动电流值对静止变频器的本体进行差动保护；该方案可以应用到抽水蓄能电站大型同步机组启动运行中，进一步完善抽蓄机组的保护功能配置，提高静止变频器设备投运的安全可靠性。器设备投运的安全可靠性。器设备投运的安全可靠性。


技术研发人员：李浩源 李官军 吴福保 余豪杰 杨波 陶以彬 姬联涛
受保护的技术使用者：中国电力科学研究院有限公司
技术研发日：2021.03.03
技术公布日：2021/6/29