[发明专利]一种发电机定子接地故障定位方法

说明书

本发明公开了一种发电机定子接地故障定位方法，包括：从故障录波器读取发电机机端三相电压向量；计算发电机的零序电压向量；确定故障相；计算发电机零序电压向量超前故障相电压向量的超前角度；计算发电机的特征向量角；超前角小于特征向量角时，接地故障发生于发电机外部；超前角等于特征向量角时，接地故障发生于机端；超前角大于特征向量角时，接地故障位于发电机内部，并可计算接地故障距机端的绕组数与距发电机中性点的绕组数之比。本发明的优点有：本发明方法对发电机定子接地故障的定位不需要测量接地过渡电阻；本发明方法对发电机定子接地故障的定位所需要的故障信息较少，并且计算过程比较简洁，计算量较少，易于在现场使用。

技术领域

本发明属于发电厂继电保护技术领域，具体涉及一种发电机定子接地故障定位方法。

背景技术

发电机定子单相接地故障是发电机比较常见的故障。如果定子接地发生于发电机内部，则可能进一步发展成定子绕组两相、三相接地短路或匝间短路，造成发电机严重损坏，因此目前根据DL/T684-2012《大型发电机变压器继电保护整定计算导则》，发电机定子绕组单相接地保护经较短延时0.3s～1.0s动作于停机。但是，实际中很多定子单相接地故障发生于发电机机端和发电机外部，比如发电机封闭母线受潮、发电机匝间保护专用PT中性点电缆绝缘破损、发电机封闭母线支撑绝缘子破损等。

目前的发电机定子接地保护方法仍无法区分定子单相接地故障发生于发电机内部或外部，无论是采用基波零序电压和3次谐波电压组成的100％定子接地保护，还是注入式定子接地保护。当发电机定子接地保护动作于停机后，电厂工作人员需要解开发电机与外部的连接，分别检查发电机内部和和外部的绝缘，工作量大，停机时间长。如果能够对发电机定子单相接地故障进行定位，则可以大大减小工作量，并能够短时间内发现和排除接地故障，缩短停电时间。

发明内容

本发明的目的是为了解决发电机定子接地故障的定位问题，提出了一种发电机定子接地故障定位方法。

本发明采用如下技术方案来实现的：

一种发电机定子接地故障定位方法，包括以下步骤：

1)发电机发生接地故障之后，从故障录波器读取发电机机端三相电压向量U_a∠A、U_b∠B和U_c∠C；

2)计算发电机的零序电压向量U₀∠N；

3)比较发电机机端三相电压U_a∠A、U_b∠B和U_c∠C的幅值大小，找出其中幅值最大的一相，则确定在相序上滞后此幅值最大相的下一相为发生接地故障的故障相；

4)计算发电机零序电压向量U₀∠N超前于发电机接地故障相电压向量的超前角度Δθ：

5)计算发电机的特征向量角α：

其中；ω为工频角频率，ω＝2×π×f＝100×π；C_∑为发电机定子及机端外接元件的三相对地电容之和；R_n为发电机中性点接地电阻通过中性点接地变压器折算到一次侧的电阻值；

6)比较Δθ和α的大小；

7)上一步中，如果判断发电机定子接地故障发生于发电机内部，则进一步确定发生定子接地故障的位置距离发电机机端的绕组数与距离发电机中性点的绕组数之比β。

本发明进一步的改进在于，步骤2)中，通过以下方法计算发电机的零序电压向量U₀∠N：

a)第一步计算发电机零序电压向量的横轴分量为

b)第二步计算发电机零序电压向量的纵轴分量为