专利名称：判断发电机定子绕组单相接地故障点位置的方法
技术领域：
本发明涉及电学领域，尤其涉及电学领域一种发电机定子绕组单相接地故障时如何判断接地故障点位置的方法，本发明主要适用于中性点经配电变压器接地的大容量发电机。
背景技术：
大容量发电机定子绕组内部单相接地故障时要求发电机定子单相接地保护能可靠的动作于跳闸，此外还希望保护装置包含有判断单相接地故障点位置的功能，使运行人员很快知道单相接地故障点的相别及位置，便于修复发电机。
单相接地故障点所在的相别(即故障相)很容易判断出，其判断方法早在五十年以前的电力系统已是众所周知了，即发电机定子单相接地保护主判据(如基波零序过电压)动作，就表明单相接地故障已发生，立即判别A、B、C三相对地电压有效值UAg、UBg、UCg，其中最小者的相别就是故障相。但故障点在故障相中的位置α(α为定子绕组单相接地故障点与发电机中性点之间的匝数占每相总匝数之比，0≤α≤1)如何求得在国内外文献中很少见，当前最常见的求α的方法见下述文献(以下称为传统的接地点定位方法) 毕大强等，发电机定子绕组单相接地故障的定位方法，《电力系统自动化》，2004，Vol28，No.22。
该文献
式中各参数均为发电机中性点配电变压器一次的值，含义如下
发电机机端的零序电压(即中性点的零序电压)，为保护测量的实时值； Rg单相接地故障点的过渡电阻，为20Hz保护测量计算出的实时值； 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，为常数； 1/(ωC∑)发电机机压网络三相对地总容抗，C∑为三相对地总电容，为常数；
故障相的相电势(
不能直接测量获得，该文献未提及
如何处理，可能假定为常数)。
该文献求α方法的特征是将保护测量的实时值
、Rg代入上式可求得单相接地点位置α。
该文献求α的上述方程是建立在电力系统三相对称运行的基础上，如果三相不对称，则误差增大。再者，这种求α的方法采用保护测量的实时值太少(只有
、Rg)，也是造成α准确度不高的原理上的原因。
发明内容
针对上述技术问题，本发明的任务是提供一种判断发电机定子绕组单相接地故障点位置的方法。
为完成上述任务，本发明的技术方案在于采用了一种判断发电机定子绕组单相接地故障点位置的方法，该方法包括如下步骤 (1)测量
实时值； (2)确定故障相，即UAg、UBg、UCg三值中的最小者对应的相别就是故障相； (3)将
以及Rg代入到下式中，求得单相接地故障点的零序电压实时值U0d，
式中
为发电机机端的三倍零序电压，保护测量的实时值；
为发电机中性点流入地中的电流，保护测量的实时值； Rg为单相接地故障点的过渡电阻，为20Hz保护测量计算出的实时值； RgRN为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，常数； λ为RN与1/(3ωC0)(发电机机压系统三相对地总容抗)之比，常数； (4)计算与故障相有关联的两个线电压U故； (5)将U0d、U故代入下式求得发电机定子单相接地故障点的位置α为 α＝U0d/U故。
本发明求得α的程序中，采用了保护的许多测量实时值，有
、
、Rg、UAg、UBg、UCg，比背景技术中所述的求α传统方法所采用的测量实时值多，本发明多的测量实时值为
、UAg、UBg、UCg；而且本发明求α程序中采用的故障相的相电压“U故”是经测量及计算而得的实时值，并不是假定“U故”为常数(传统方法中的
假定为常数)；再者，本发明求α程序中的重要参数
是在零序网络中推导出来的实时值，不管电力系统三相是否对称，计算出的
都是准确的。因此，本发明所求得的发电机定子单相接地故障点的位置α要比传统方法求出的α精确。
图1为本发明发电机定子回路单相接地故障50Hz基波零序等效电路； 图2为本发明发电机定子绕组内部A相单相接地故障电压相量图。
具体实施例方式 下面结合图1和图2，对本发明的原理及工作步骤予以详细说明和论证。以下各物理参数都是发电机中性点配电变压器一次侧的值。
本发明中，测量IJ、
、Rg、
实时值及确定故障相，即UAg、UBg、UCg三值中的最小者对应的相别就是故障相，为公知技术，在此不再赘述。
1、发电机定子单相接地故障点的零序电压U0d的求得 发电机定子回路单相接地50Hz基波零序网络见图1所示。图1中Rg为发电机定子回路单相接地故障点的过渡电阻，RN为发电机中性点配电变压器二次侧电阻归算到一次侧的值，-j/(ωC0)为发电机机压系统每相对地容抗，
为单相接地故障点对地的零序电流，
为发电机中性点流到地中的零序电流，
为发电机机压系统每相对地的电容电流，
为发电机机端的零序电压(即中性点的零序电压)。
保护测量的三倍零序电压
，取自发电机机端电压互感器TV的开口三角归算到TV一次侧的值。
保护测量的三倍零序电流
，即发电机中性点经配电变压器流入地中的电流。
λ＝RN/(1/3ωC0)，1/ωC0＝3RN/λ，λ为一个正实数。
见图1
上式中，λ、RN为常数，
为保护测量的实时值，Rg为20Hz保护测量计算出的实时值。将
Rg代入上式可计算出单相接地故障点的零序电压U0d的实时值。不管电力系统是否对称运行，以零序网络为基础所得的上式计算出来的U0d实时值都是准确的，其准确度不受电力系统三相是否对称的影响，这是采用U0d来计算α方法的优点。
2、故障相的相电势U故的求得 保护测量的线电压及相电压取自发电机机端的电压互感器TV，由于该TV一次侧的中性点是接地的，所以当发电机定子回路发生单相接地故障时，保护软件计算出的相电压实质上是各相的对地电压
。见图2，发电机定子绕组单相接地故障时，三个相电压及三个线电压都仍保持对称关系，只是中性点对地电压升高以及三相对地电压
严重不对称。故障相的相电压实时值“U故”可按下述方法算得。
假设A相单相接地，A相为故障相，三个线电压的相别中包含有故障相(例如A相)相别的两个线电压为
。按保护原来的软件计算出的
是正确的。则UAB及UCA的平均值除以
就可得到故障相的相电压UA的实时值，即
这样算得的U故实时值非常接近其真实值，误差极小。
将U0d、U故代入下式可求得发电机定子单相接地故障点的位置α α＝U0d/U故 需指出，中性点不接地的发电机定子绕组内部单相接地故障时U0d＝αU故。中性点经配电变压器接地的发电机定子绕组内部单相接地故障时，也采用U0d＝αU故，经计算其误差极小，误差仅为万分之二至千分之二，RN越大则误差越小。
权利要求
1、一种判断发电机定子绕组单相接地故障点位置的方法，其特征在于，该方法包括如下步骤
(1)测量
实时值；
(2)确定故障相，即UAg、UBg、UCg三值中的最小者对应的相别就是故障相；
(3)将
以及Rg代入到下式中，求得单相接地故障点的零序电压实时值U0d，
式中
为发电机机端的三倍零序电压，保护测量的实时值；
为发电机中性点流入地中的电流，保护测量的实时值；
Rg为单相接地故障点的过渡电阻，为20Hz保护测量计算出的实时值；
Rg RN为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，常数；
λ为RN与1/(3ωC0)(发电机机压系统三相对地总容抗)之比，常数；
(4)计算与故障相有关联的两个线电压U故；
(5)将U0d、U故代入下式求得发电机定子单相接地故障点的位置α为
α＝U0d/U故。
全文摘要
本发明涉及一种判断发电机定子绕组单相接地故障点位置的方法，其特征在于，该方法包括如下步骤(1)测量J、J、Rg、Ag、Bg、Cg实时值；(2)确定故障相，即UAg、UBg、UCg三值中的最小者对应的相别就是故障相；(3)将IJ、UJ以及Rg代入到UOd=│UJ/3+RgIJ+j(λU#=[J]Rg/3RN│式中，求得实时值U0d，(4)计算与故障相有关联的两个线电压U故；(5)将U0d、U故代入下式求得发电机定子单相接地故障点的位置α为α＝U0d/U故。本发明求α程序中的重要参数U0d是在零序网络中推导出来的实时值，不管电力系统三相是否对称，计算出的U0d都是准确的。因此，本发明所求得的发电机定子单相接地故障点的位置α要比传统方法求出的α精确。
文档编号G01R31/34GK101295004SQ20071005428
公开日2008年10月29日 申请日期2007年4月24日 优先权日2007年4月24日
发明者郭宝甫, 陈海龙, 唐云龙, 姚晴林, 沈燕华 申请人:许继集团有限公司, 许继电气股份有限公司