專(zhuān)利名稱(chēng)：發(fā)電機(jī)定子單相接地故障自適應(yīng)判別方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種電學(xué)領(lǐng)域，更具體的說(shuō)涉及一種發(fā)電機(jī)定子接地故障的判別方法。
背景技術(shù)：
電力系統(tǒng)中的發(fā)電機(jī)定子繞組單相接地時(shí)，通過(guò)接地故障點(diǎn)的電流為發(fā)電機(jī)所在系統(tǒng)中總的電容電流；此電流若太大，會(huì)將定子鐵心燒一個(gè)大洞，難以修復(fù)，致使整個(gè)發(fā)電機(jī)報(bào)廢。再者，大容量發(fā)電機(jī)定子繞組單相接地故障時(shí)還會(huì)產(chǎn)生弧光過(guò)電壓，過(guò)電壓太大也會(huì)危及發(fā)電機(jī)絕緣造成重大危害。大容量發(fā)電機(jī)為了降低單相接地故障時(shí)的弧光過(guò)電壓，常采用發(fā)電機(jī)中性點(diǎn)經(jīng)配電變壓器的接地方式，但這種措施反而又加大了單相接地故障時(shí)的接地電流。因此要求在發(fā)電機(jī)定子繞組內(nèi)部任一點(diǎn)單相接地故障時(shí)若接地電流大于規(guī)程規(guī)定的允許電流時(shí)，發(fā)電機(jī)定子接地保護(hù)裝置能可靠地快速動(dòng)作將發(fā)電機(jī)跳開(kāi)，保證發(fā)電機(jī)安全，為了解決這一問(wèn)題，目前多數(shù)保護(hù)方法是采用外加20Hz電源，提前設(shè)定發(fā)電機(jī)定子繞組單項(xiàng)接地故障點(diǎn)與發(fā)電機(jī)中性點(diǎn)之間的繞組匝數(shù)占該項(xiàng)總繞組匝數(shù)之比α，即α在保護(hù)過(guò)程中是固定不變的，而整定值 是假設(shè)α等于某一個(gè)值時(shí)，定子單相接地故障、接地電流I等于允許電流I允的條件下計(jì)算出來(lái)的。也就是說(shuō)，這種保護(hù)的動(dòng)作特性(水平直線(xiàn))只能保證α為已知的這一個(gè)點(diǎn)單相接地故障的情況下當(dāng)I≥I允時(shí)保護(hù)才動(dòng)作，只在這一個(gè)點(diǎn)保護(hù)的動(dòng)作特性才符合要求。而在α大于設(shè)定值的所有點(diǎn)發(fā)生單相接地故障時(shí)，I已經(jīng)大于I允了，但Rg仍遠(yuǎn)大于Rg.ser，保護(hù)不動(dòng)作，發(fā)電機(jī)不跳閘，換言之當(dāng)α大于設(shè)定值情況下，發(fā)生單相接地故障時(shí)，傳統(tǒng)外加20Hz電源定子接地保護(hù)不符合要求。

發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供一種自適應(yīng)調(diào)整Rg.set的發(fā)電機(jī)定子單項(xiàng)接地故障判別方法。
為達(dá)到上述目的，本發(fā)明發(fā)明發(fā)電機(jī)定子單項(xiàng)接地故障判別方法采用的總體技術(shù)方案包括如下步驟(1)、測(cè)量 ，Rg的值；(2)、將 ，Rg代入 中求得Rg.set；(3)、判別|Rg|-|Rg.set|≤0，若成立，則啟動(dòng)保護(hù)，否則返回步驟(1)。
由步驟(2)中的Rg.set關(guān)系式可知Rg.set的實(shí)時(shí)值自適應(yīng)地自動(dòng)跟隨著Uod實(shí)時(shí)值的變化而變化，又因?yàn)閁od＝αU相，而在發(fā)電機(jī)單相接地故障時(shí)，三個(gè)相電壓及三個(gè)線(xiàn)電壓仍維持對(duì)稱(chēng)關(guān)系，只是三相對(duì)地電壓及中性點(diǎn)對(duì)地電壓與正常運(yùn)行時(shí)的值不同，因此U相可視為常數(shù)，則Uod與α成正比關(guān)系，所以Rg.set隨著α的增大而增大，提高了發(fā)電機(jī)定子單項(xiàng)接地故障判別的靈敏度。


圖1傳統(tǒng)外加20Hz定子接地保護(hù)動(dòng)作特性；圖2自適應(yīng)外加20Hz發(fā)電機(jī)定子單項(xiàng)接地故障識(shí)別的方法的動(dòng)作特性。
具體實(shí)施例方式
圖1為假設(shè)發(fā)電機(jī)定子繞組單項(xiàng)接地故障點(diǎn)與發(fā)電機(jī)中性點(diǎn)之間的繞組匝數(shù)占該項(xiàng)總繞組匝數(shù)之比α為0.2時(shí)定子單相接地故障、接地電流(I)等于允許電流(I允)的條件下計(jì)算出來(lái)的，水平直線(xiàn)的陰影側(cè)為保護(hù)的動(dòng)作區(qū)，陰影側(cè)表示不管接地點(diǎn)的位置α等于多少，定子單相接地故障時(shí)，傳統(tǒng)外加20Hz定子接地保護(hù)測(cè)量的接地點(diǎn)的電阻Rg若小于整定值Rg.set，即絕緣強(qiáng)度降低，保護(hù)動(dòng)作于跳閘。因此這種保護(hù)的動(dòng)作特性呈水平直線(xiàn)，只能保證α＝0.2這一個(gè)點(diǎn)單相接地故障的情況下當(dāng)I≥I允時(shí)保護(hù)才動(dòng)作，只在這一個(gè)點(diǎn)保護(hù)的動(dòng)作特性才符合要求。而在α＞0.2的所有點(diǎn)發(fā)生單相接地故障時(shí)，I已經(jīng)大于I允了，但Rg仍遠(yuǎn)大于Rg.set，保護(hù)不動(dòng)作，發(fā)電機(jī)不跳閘，大的接地電流會(huì)把定子鐵心燒出一個(gè)大洞，無(wú)法修補(bǔ)，使整個(gè)發(fā)電機(jī)報(bào)廢，換言之在α＞0.2單相接地故障時(shí)，傳統(tǒng)的外加20Hz定子接地保護(hù)不符合要求，這是該傳統(tǒng)保護(hù)的缺點(diǎn)。
圖2為采用本發(fā)明的方案時(shí)保護(hù)動(dòng)作特性圖，本發(fā)明的整定值的數(shù)學(xué)模型為下式 式中U·J=3U·0]]>——保護(hù)端子測(cè)量的工頻三倍零序電壓互感器TV開(kāi)口三角形側(cè)，歸算到TV一次側(cè)的值為實(shí)時(shí)值，單位(伏)；I·J=3I·0.R]]>——保護(hù)端子測(cè)量的工頻三倍零序電流，歸算到發(fā)電機(jī)中性點(diǎn)配電變壓器一次側(cè)的值，為實(shí)時(shí)值，單位(安)；
Rg——保護(hù)端子測(cè)量的單相接地故障點(diǎn)的接地電阻，歸算到發(fā)電機(jī)中性點(diǎn)配電變壓器一次側(cè)的值，為實(shí)時(shí)值，由20Hz系統(tǒng)中檢測(cè)出，單位(歐)；又，同一個(gè)電阻在50Hz工頻系統(tǒng)中及20Hz系統(tǒng)中具有同樣的歐姆值；Uod——單相接地故障點(diǎn)的零序電壓，一次系統(tǒng)的值，為實(shí)時(shí)值，單位(伏)；RN——發(fā)電機(jī)中性點(diǎn)配電變壓器二次側(cè)的電阻歸算到一次側(cè)的值，是一個(gè)已知的常數(shù)，單位(歐)；λ=RN1/3ωc0]]>——RN與發(fā)電機(jī)機(jī)壓系統(tǒng)三相對(duì)地容抗1/3ωc0之比，c0為發(fā)電機(jī)機(jī)壓系統(tǒng)每相對(duì)地電容，λ是一個(gè)已知的正實(shí)數(shù)，無(wú)單位；I允——國(guó)家有關(guān)規(guī)程規(guī)定的大容量發(fā)電機(jī)定子單相接地故障時(shí)允許的接地點(diǎn)電流，為一個(gè)已知常數(shù)，單位(安)；Kk——可靠系數(shù)，取Kk＝0.85～0.9，為一個(gè)已知的常數(shù)，無(wú)單位。
將λ、RN已知的常數(shù)及 Rg實(shí)時(shí)值代入到式1中，可得到實(shí)時(shí)值Uod。再將Uod實(shí)時(shí)值及Kk、I允、λ、RN各已知常數(shù)代入式2中可得到Rg.set的實(shí)時(shí)值。見(jiàn)(式2)，Rg.set的實(shí)時(shí)值自適應(yīng)地自動(dòng)跟隨著Uod實(shí)時(shí)值的變化而變化，它們的關(guān)系見(jiàn)圖2中的斜直線(xiàn)，圖2中的陰影側(cè)是本發(fā)明保護(hù)的動(dòng)作區(qū)。
又Uod＝αU相(U相為相電壓)，在發(fā)電機(jī)單相接地故障時(shí)，三個(gè)相電壓及三個(gè)線(xiàn)電壓仍維持對(duì)稱(chēng)關(guān)系，只是三相對(duì)地電壓及中性點(diǎn)對(duì)地電壓與正常運(yùn)行時(shí)的值不同，因此U相可視為常數(shù)，則Uod與α成正比關(guān)系，所以圖2中的橫坐標(biāo)Uod，也可以視橫坐標(biāo)為α。在發(fā)電機(jī)定子α＞0.2的各點(diǎn)發(fā)生單相接地故障時(shí)，Rg≤Rg.set，保護(hù)動(dòng)作，它對(duì)應(yīng)著接地點(diǎn)的電流大于或等于允許電流。由圖2可見(jiàn)Rg若落于斜直線(xiàn)與水平線(xiàn)之間的M區(qū)域，這表示接地故障點(diǎn)的接地電流已大于允許電流，但傳統(tǒng)外加20Hz保護(hù)不動(dòng)作，而本發(fā)明保護(hù)能可靠地動(dòng)作，所以本發(fā)明保護(hù)克服了傳統(tǒng)20Hz保護(hù)的缺點(diǎn)。圖2中本發(fā)明斜直線(xiàn)以下為保護(hù)的動(dòng)作區(qū)，其物理意義是在發(fā)電機(jī)定子α＞0.2的各點(diǎn)發(fā)生單相接地故障時(shí)，Rg≤Rg.set，保護(hù)動(dòng)作，它對(duì)應(yīng)著接地點(diǎn)的電流大于或等于允許電流。由圖2可見(jiàn)Rg若落于斜直線(xiàn)與水平線(xiàn)之間的M區(qū)域，這表示接地故障點(diǎn)的接地電流已大于允許電流，本發(fā)明保護(hù)能可靠地動(dòng)作，所以本發(fā)明保護(hù)克服了傳統(tǒng)20Hz保護(hù)的缺點(diǎn)。有此可知本保護(hù)方案保護(hù)的整定值Rg.set自適應(yīng)地自動(dòng)隨單相接地故障點(diǎn)的位置α的變化而變化，不管定子繞組內(nèi)部任一點(diǎn)單相接地故障時(shí)，即α為任意值，只要接地電流I≥I允，就對(duì)應(yīng)著Rg≤Rg.set，保護(hù)都能立即動(dòng)作于跳閘，保障了發(fā)電機(jī)的安全，消除了傳統(tǒng)保護(hù)的缺點(diǎn)。
權(quán)利要求
1.一種發(fā)電機(jī)定子單相接地故障自適應(yīng)判別方法，其特征在于，所述的發(fā)電機(jī)定子單相接地故障自適應(yīng)判別方法包括如下步驟(1)、測(cè)量J， ，Rg的值；(2)、將J， Rg代入 中求得Rg.set；(3)、判別|Rg|-|Rg.set|≤0，若成立，則啟動(dòng)保護(hù)，否則返回步驟(1)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種發(fā)電機(jī)定子單相接地故障自適應(yīng)判別方法，包括如下步驟(1)、測(cè)量
文檔編號(hào)G01R31/34GK101093935SQ20061001798
公開(kāi)日2007年12月26日 申請(qǐng)日期2006年6月20日 優(yōu)先權(quán)日2006年6月20日
發(fā)明者趙斌, 姚晴林, 郭寶甫, 陳海龍 申請(qǐng)人:許繼集團(tuán)有限公司, 許繼電氣股份有限公司