[发明专利]大型凸极发电机定子单相接地故障的定位方法

说明书

一种大型凸极发电机定子单相接地故障的定位方法，所述方法包括以下步骤：a.测量故障发电机的三相电压以及零序电压；b.比较三相电压的幅值，将电压最低相判别为故障相；c.利用发电机的三相电压计算故障相电势；d.计算零序电压突变量，并计算零序电压突变量和故障相电势间的相位角；e.计算故障点接地电阻；f.利用故障点接地电阻和零序电压突变量确定故障点位置。本发明利用零序电压的相位特征计算故障点接地电阻，进而确定故障点的位置，该方法能够在各种中性点接地方式下，实现大型凸极发电机定子单相接地故障的精确定位，可为故障的快速检修提供可靠的参考信息。此外，本发明对于未装设注入式保护的机组同样适用，无需增加设备投资，应用范围广。

技术领域

本发明涉及一种用于对大型凸极发电机定子单相接地故障点进行准确定位的方法，属于发电机技术领域。

背景技术

大型凸极发电机对地分布电容较大，定子绕组单相接地故障可能造成定子铁芯灼伤或发展成更严重故障。对定子单相接地故障进行精确定位有助于扩展保护功能，并为故障的快速检修提供参考信息。

目前，许多学者对大型凸极发电机定子单相接地故障的定位方法进行了研究，取得了一定的研究成果。比如基于零序电压幅值的故障定位方法，该方法受中性点运行方式和接地点过渡电阻的影响较大，不能实现故障的准确定位；党晓强、刘俊勇、杨可等利用行波信号实现定子单相接地故障的定位，但行波信号测量困难，且定位精度受故障时刻和故障点过渡电阻影响较大；毕大强、王祥珩、李德佳等利用注入式定子接地保护和零序电压幅值特征实现故障定位，该方法首先利用注入信号计算接地电阻，再根据零序电压幅值计算故障点位置，其缺点是仅适用于装设注入式定子接地保护的机组，应用范围受限。

总之，现有的大型凸极发电机定子单相接地故障定位方法大多只考虑零序电压幅值分量，忽略了故障后相位特征的变化，存在着定位精度低、适用范围窄等缺陷，还有待进一步进行研究。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术之弊端，提供一种大型凸极发电机定子单相接地故障的定位方法，以提高凸极发电机定子单相接地故障的定位精度，为故障的快速检修提供可靠的参考信息。

本发明所述问题是以下述技术方案实现的：

一种大型凸极发电机定子单相接地故障的定位方法，所述方法包括以下步骤：

a.测量故障发电机的机端三相电压和以及零序电压

b.比较三相电压的幅值，将电压最低相判别为故障相；

c.利用发电机的三相电压计算故障相电势

d.利用故障后的零序电压和正常运行时的零序电压计算零序电压突变量并计算零序电压突变量和故障相电势间的相位角φ_m；

e.根据零序电压突变量和故障相电势间的相位角φ_m与故障点接地电阻R_f的关系：

φ_m＝180°-arg(R_f/Z+1+jωC_GΣR_f)

计算出故障点接地电阻R_f，式中：Z为发电机中性点的接地阻抗，其数值与发电机中性点接地方式有关；C_GΣ为发电机三相对地的总电容；

f.利用故障点接地电阻R_f和零序电压突变量确定故障点位置，用α表示故障位置到中性点的定子绕组匝数占绕组总匝数的百分比，则：

上述大型凸极发电机定子单相接地故障的定位方法，利用发电机的三相电压计算故障相电势的方法如下：

若A相为故障相，则

若B相为故障相，则