专利名称：发电机定子单相接地故障自适应判别方法
技术领域：
本发明涉及一种电学领域，更具体的说涉及一种发电机定子接地故障的判别方法。
背景技术：
电力系统中的发电机定子绕组单相接地时，通过接地故障点的电流为发电机所在系统中总的电容电流；此电流若太大，会将定子铁心烧一个大洞，难以修复，致使整个发电机报废。再者，大容量发电机定子绕组单相接地故障时还会产生弧光过电压，过电压太大也会危及发电机绝缘造成重大危害。大容量发电机为了降低单相接地故障时的弧光过电压，常采用发电机中性点经配电变压器的接地方式，但这种措施反而又加大了单相接地故障时的接地电流。因此要求在发电机定子绕组内部任一点单相接地故障时若接地电流大于规程规定的允许电流时，发电机定子接地保护装置能可靠地快速动作将发电机跳开，保证发电机安全，为了解决这一问题，目前多数保护方法是采用外加20Hz电源，提前设定发电机定子绕组单项接地故障点与发电机中性点之间的绕组匝数占该项总绕组匝数之比α，即α在保护过程中是固定不变的，而整定值 是假设α等于某一个值时，定子单相接地故障、接地电流I等于允许电流I允的条件下计算出来的。也就是说，这种保护的动作特性(水平直线)只能保证α为已知的这一个点单相接地故障的情况下当I≥I允时保护才动作，只在这一个点保护的动作特性才符合要求。而在α大于设定值的所有点发生单相接地故障时，I已经大于I允了，但Rg仍远大于Rg.ser，保护不动作，发电机不跳闸，换言之当α大于设定值情况下，发生单相接地故障时，传统外加20Hz电源定子接地保护不符合要求。
发明内容
针对上述现有技术的不足，本发明提供一种自适应调整Rg.set的发电机定子单项接地故障判别方法。
为达到上述目的，本发明发明发电机定子单项接地故障判别方法采用的总体技术方案包括如下步骤(1)、测量 ，Rg的值；(2)、将 ，Rg代入 中求得Rg.set；(3)、判别|Rg|-|Rg.set|≤0，若成立，则启动保护，否则返回步骤(1)。
由步骤(2)中的Rg.set关系式可知Rg.set的实时值自适应地自动跟随着Uod实时值的变化而变化，又因为Uod＝αU相，而在发电机单相接地故障时，三个相电压及三个线电压仍维持对称关系，只是三相对地电压及中性点对地电压与正常运行时的值不同，因此U相可视为常数，则Uod与α成正比关系，所以Rg.set随着α的增大而增大，提高了发电机定子单项接地故障判别的灵敏度。
图1传统外加20Hz定子接地保护动作特性；图2自适应外加20Hz发电机定子单项接地故障识别的方法的动作特性。
具体实施例方式
图1为假设发电机定子绕组单项接地故障点与发电机中性点之间的绕组匝数占该项总绕组匝数之比α为0.2时定子单相接地故障、接地电流(I)等于允许电流(I允)的条件下计算出来的，水平直线的阴影侧为保护的动作区，阴影侧表示不管接地点的位置α等于多少，定子单相接地故障时，传统外加20Hz定子接地保护测量的接地点的电阻Rg若小于整定值Rg.set，即绝缘强度降低，保护动作于跳闸。因此这种保护的动作特性呈水平直线，只能保证α＝0.2这一个点单相接地故障的情况下当I≥I允时保护才动作，只在这一个点保护的动作特性才符合要求。而在α＞0.2的所有点发生单相接地故障时，I已经大于I允了，但Rg仍远大于Rg.set，保护不动作，发电机不跳闸，大的接地电流会把定子铁心烧出一个大洞，无法修补，使整个发电机报废，换言之在α＞0.2单相接地故障时，传统的外加20Hz定子接地保护不符合要求，这是该传统保护的缺点。
图2为采用本发明的方案时保护动作特性图，本发明的整定值的数学模型为下式 式中U·J=3U·0]]>——保护端子测量的工频三倍零序电压互感器TV开口三角形侧，归算到TV一次侧的值为实时值，单位(伏)；I·J=3I·0.R]]>——保护端子测量的工频三倍零序电流，归算到发电机中性点配电变压器一次侧的值，为实时值，单位(安)；
Rg——保护端子测量的单相接地故障点的接地电阻，归算到发电机中性点配电变压器一次侧的值，为实时值，由20Hz系统中检测出，单位(欧)；又，同一个电阻在50Hz工频系统中及20Hz系统中具有同样的欧姆值；Uod——单相接地故障点的零序电压，一次系统的值，为实时值，单位(伏)；RN——发电机中性点配电变压器二次侧的电阻归算到一次侧的值，是一个已知的常数，单位(欧)；λ=RN1/3ωc0]]>——RN与发电机机压系统三相对地容抗1/3ωc0之比，c0为发电机机压系统每相对地电容，λ是一个已知的正实数，无单位；I允——国家有关规程规定的大容量发电机定子单相接地故障时允许的接地点电流，为一个已知常数，单位(安)；Kk——可靠系数，取Kk＝0.85～0.9，为一个已知的常数，无单位。
将λ、RN已知的常数及 Rg实时值代入到式1中，可得到实时值Uod。再将Uod实时值及Kk、I允、λ、RN各已知常数代入式2中可得到Rg.set的实时值。见(式2)，Rg.set的实时值自适应地自动跟随着Uod实时值的变化而变化，它们的关系见图2中的斜直线，图2中的阴影侧是本发明保护的动作区。
又Uod＝αU相(U相为相电压)，在发电机单相接地故障时，三个相电压及三个线电压仍维持对称关系，只是三相对地电压及中性点对地电压与正常运行时的值不同，因此U相可视为常数，则Uod与α成正比关系，所以图2中的横坐标Uod，也可以视横坐标为α。在发电机定子α＞0.2的各点发生单相接地故障时，Rg≤Rg.set，保护动作，它对应着接地点的电流大于或等于允许电流。由图2可见Rg若落于斜直线与水平线之间的M区域，这表示接地故障点的接地电流已大于允许电流，但传统外加20Hz保护不动作，而本发明保护能可靠地动作，所以本发明保护克服了传统20Hz保护的缺点。图2中本发明斜直线以下为保护的动作区，其物理意义是在发电机定子α＞0.2的各点发生单相接地故障时，Rg≤Rg.set，保护动作，它对应着接地点的电流大于或等于允许电流。由图2可见Rg若落于斜直线与水平线之间的M区域，这表示接地故障点的接地电流已大于允许电流，本发明保护能可靠地动作，所以本发明保护克服了传统20Hz保护的缺点。有此可知本保护方案保护的整定值Rg.set自适应地自动随单相接地故障点的位置α的变化而变化，不管定子绕组内部任一点单相接地故障时，即α为任意值，只要接地电流I≥I允，就对应着Rg≤Rg.set，保护都能立即动作于跳闸，保障了发电机的安全，消除了传统保护的缺点。
权利要求
1.一种发电机定子单相接地故障自适应判别方法，其特征在于，所述的发电机定子单相接地故障自适应判别方法包括如下步骤(1)、测量J， ，Rg的值；(2)、将J， Rg代入 中求得Rg.set；(3)、判别|Rg|-|Rg.set|≤0，若成立，则启动保护，否则返回步骤(1)。
全文摘要
本发明涉及一种发电机定子单相接地故障自适应判别方法，包括如下步骤(1)、测量
文档编号G01R31/34GK101093935SQ20061001798
公开日2007年12月26日 申请日期2006年6月20日 优先权日2006年6月20日
发明者赵斌, 姚晴林, 郭宝甫, 陈海龙 申请人:许继集团有限公司, 许继电气股份有限公司