[发明专利]一种海洋核动力平台发电机定子接地故障定位方法和系统

说明书

本发明公开了一种海洋核动力平台发电机定子接地故障定位方法和系统，属于发电机定子接地保护领域。方法包括：根据发电机定子绕组60°相带分布特点，建立故障绕组电势和故障相电动势间的几何关系式；结合主发电机和辅发电机的中性点接地方式，分别构建故障绕组电势和零序电压间的幅值相位关系式；进而得到主发电机接地故障定位解析方程组和辅发电机接地故障定位解析方程。当发生定子接地故障时，确定故障相，通过对故障定位解析方程或方程组进行数值解析计算即可定位故障点。本发明方法适用于海洋核动力平台发电机，可缩短接地故障检修排查时间，保证平台系统快速恢复正常运行。

技术领域

本发明属于发电机定子接地保护领域，更具体地，涉及一种海洋核动力平台发电机定子接地故障定位方法和系统。

背景技术

海洋核动力平台是海上移动式供电平台，可用于海上工程作业供电、远洋海岛供电、海水淡化等。发电机定子绕组单相接地故障在所有故障类型中占比最高，为保证平台内淡水的可靠供应及核反应堆敏感负荷的连续供电，海洋核动力平台发电机发生定子接地故障后应快速完成检修过程，恢复系统的正常运转。

现有文献提出的发电机接地故障定位方法多由注入式定子接地保护装置拓展实现。但海洋核动力平台空间紧凑，无法安装注入式保护装置，此类方法无法应用。陈俊等作者在电力系统自动化,2013,37(04):104-107“不依赖注入式原理的定子单相接地故障定位方法”一文中根据发电机机端三相电压偏移与接地过渡电阻间的关系，提出接地过渡电阻的计算方法及故障定位方案，可用于未安装注入式保护的发电机。但该方法未考虑发电机定子绕组电势分布的相位特征，定位结果存在理论误差。黄少锋等作者在电力系统保护与控制,2017,45(09):35-40“大型汽轮发电机定子单相接地故障定位新方法”中考虑了定子绕组电势分布的相位特征，但在模型求解的过程中采用一定的几何关系近似处理，定位结果存在误差。

现有发电机的定子接地故障定位方法难以在海洋核动力平台中有效推广，且定位精度受限，难以满足应用需求。为此，需要提出一种不依赖于注入式保护装置，且能够适应不同中性点接地方式的海洋核动力平台发电机定子接地故障定位方法。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种海洋核动力平台发电机定子接地故障定位方法和系统，其目的在于为海洋核动力平台发电机定子接地故障检修提供参考，缩短故障维修时间，保证核动力平台能够快速恢复正常运转。

为实现上述目的，本发明提供了一种海洋核动力平台发电机定子接地故障定位方法，包括：

S1.基于发电机定子绕组60°相带分布特点和绕组电势的分布特性，建立故障绕组电势和故障相电动势间的几何关系式；

S2.基于上述几何关系式和中性点接地方式，分别建立主发电机接地故障定位解析方程组、辅发电机接地故障定位解析方程；

S3.获取发电机定子接地故障时的中性点零序电压幅值故障相电动势以及故障相电动势与中性点零序电压间的相角差δ；

S4.当主发电机接地故障时，将步骤S3得到的变量代入主发电机接地故障定位解析方程组；当辅发电机接地故障时，将步骤S3得到的变量代入辅发电机接地故障定位解析方程；求解得到故障点与发电机中性点间包含的线圈占完整分支的匝比α，完成接地故障定位。

进一步地，故障绕组电势和故障相电动势间的几何关系式包括：

故障绕组电势和故障相电动势间的夹角：

θ为故障绕组电势和故障相电动势间的夹角，α为故障点与发电机中性点间包含的线圈占完整分支的匝比；

故障绕组电势和故障相电动势间满足的幅值关系：

为故障绕组的感应电动势，为故障相电动势。