專利名稱：判斷發電機定子繞組單相接地故障點位置的方法
技術領域：
本發明涉及電學領域，尤其涉及電學領域一種發電機定子繞組單相接地故障時如何判斷接地故障點位置的方法，本發明主要適用于中性點經配電變壓器接地的大容量發電機。
背景技術：
大容量發電機定子繞組內部單相接地故障時要求發電機定子單相接地保護能可靠的動作于跳閘，此外還希望保護裝置包含有判斷單相接地故障點位置的功能，使運行人員很快知道單相接地故障點的相別及位置，便于修復發電機。
單相接地故障點所在的相別(即故障相)很容易判斷出，其判斷方法早在五十年以前的電力系統已是眾所周知了，即發電機定子單相接地保護主判據(如基波零序過電壓)動作，就表明單相接地故障已發生，立即判別A、B、C三相對地電壓有效值UAg、UBg、UCg，其中最小者的相別就是故障相。但故障點在故障相中的位置α(α為定子繞組單相接地故障點與發電機中性點之間的匝數占每相總匝數之比，0≤α≤1)如何求得在國內外文獻中很少見，當前最常見的求α的方法見下述文獻(以下稱為傳統的接地點定位方法) 畢大強等，發電機定子繞組單相接地故障的定位方法，《電力系統自動化》，2004，Vol28，No.22。
該文獻
式中各參數均為發電機中性點配電變壓器一次的值，含義如下
發電機機端的零序電壓(即中性點的零序電壓)，為保護測量的實時值； Rg單相接地故障點的過渡電阻，為20Hz保護測量計算出的實時值； RN發電機中性點配電變壓器二次側的電阻歸算到一次側的值，為常數； 1/(ωC∑)發電機機壓網絡三相對地總容抗，C∑為三相對地總電容，為常數；
故障相的相電勢(
不能直接測量獲得，該文獻未提及
如何處理，可能假定為常數)。
該文獻求α方法的特征是將保護測量的實時值
、Rg代入上式可求得單相接地點位置α。
該文獻求α的上述方程是建立在電力系統三相對稱運行的基礎上，如果三相不對稱，則誤差增大。再者，這種求α的方法采用保護測量的實時值太少(只有
、Rg)，也是造成α準確度不高的原理上的原因。
發明內容
針對上述技術問題，本發明的任務是提供一種判斷發電機定子繞組單相接地故障點位置的方法。
為完成上述任務，本發明的技術方案在于采用了一種判斷發電機定子繞組單相接地故障點位置的方法，該方法包括如下步驟 (1)測量
實時值； (2)確定故障相，即UAg、UBg、UCg三值中的最小者對應的相別就是故障相； (3)將
以及Rg代入到下式中，求得單相接地故障點的零序電壓實時值U0d，
式中
為發電機機端的三倍零序電壓，保護測量的實時值；
為發電機中性點流入地中的電流，保護測量的實時值； Rg為單相接地故障點的過渡電阻，為20Hz保護測量計算出的實時值； RgRN為發電機中性點配電變壓器二次側的電阻歸算到一次側的值，常數； λ為RN與1/(3ωC0)(發電機機壓系統三相對地總容抗)之比，常數； (4)計算與故障相有關聯的兩個線電壓U故； (5)將U0d、U故代入下式求得發電機定子單相接地故障點的位置α為 α＝U0d/U故。
本發明求得α的程序中，采用了保護的許多測量實時值，有
、
、Rg、UAg、UBg、UCg，比背景技術中所述的求α傳統方法所采用的測量實時值多，本發明多的測量實時值為
、UAg、UBg、UCg；而且本發明求α程序中采用的故障相的相電壓“U故”是經測量及計算而得的實時值，并不是假定“U故”為常數(傳統方法中的
假定為常數)；再者，本發明求α程序中的重要參數
是在零序網絡中推導出來的實時值，不管電力系統三相是否對稱，計算出的
都是準確的。因此，本發明所求得的發電機定子單相接地故障點的位置α要比傳統方法求出的α精確。
圖1為本發明發電機定子回路單相接地故障50Hz基波零序等效電路； 圖2為本發明發電機定子繞組內部A相單相接地故障電壓相量圖。
具體實施例方式 下面結合圖1和圖2，對本發明的原理及工作步驟予以詳細說明和論證。以下各物理參數都是發電機中性點配電變壓器一次側的值。
本發明中，測量IJ、
、Rg、
實時值及確定故障相，即UAg、UBg、UCg三值中的最小者對應的相別就是故障相，為公知技術，在此不再贅述。
1、發電機定子單相接地故障點的零序電壓U0d的求得 發電機定子回路單相接地50Hz基波零序網絡見圖1所示。圖1中Rg為發電機定子回路單相接地故障點的過渡電阻，RN為發電機中性點配電變壓器二次側電阻歸算到一次側的值，-j/(ωC0)為發電機機壓系統每相對地容抗，
為單相接地故障點對地的零序電流，
為發電機中性點流到地中的零序電流，
為發電機機壓系統每相對地的電容電流，
為發電機機端的零序電壓(即中性點的零序電壓)。
保護測量的三倍零序電壓
，取自發電機機端電壓互感器TV的開口三角歸算到TV一次側的值。
保護測量的三倍零序電流
，即發電機中性點經配電變壓器流入地中的電流。
λ＝RN/(1/3ωC0)，1/ωC0＝3RN/λ，λ為一個正實數。
見圖1
上式中，λ、RN為常數，
為保護測量的實時值，Rg為20Hz保護測量計算出的實時值。將
Rg代入上式可計算出單相接地故障點的零序電壓U0d的實時值。不管電力系統是否對稱運行，以零序網絡為基礎所得的上式計算出來的U0d實時值都是準確的，其準確度不受電力系統三相是否對稱的影響，這是采用U0d來計算α方法的優點。
2、故障相的相電勢U故的求得 保護測量的線電壓及相電壓取自發電機機端的電壓互感器TV，由于該TV一次側的中性點是接地的，所以當發電機定子回路發生單相接地故障時，保護軟件計算出的相電壓實質上是各相的對地電壓
。見圖2，發電機定子繞組單相接地故障時，三個相電壓及三個線電壓都仍保持對稱關系，只是中性點對地電壓升高以及三相對地電壓
嚴重不對稱。故障相的相電壓實時值“U故”可按下述方法算得。
假設A相單相接地，A相為故障相，三個線電壓的相別中包含有故障相(例如A相)相別的兩個線電壓為
。按保護原來的軟件計算出的
是正確的。則UAB及UCA的平均值除以
就可得到故障相的相電壓UA的實時值，即
這樣算得的U故實時值非常接近其真實值，誤差極小。
將U0d、U故代入下式可求得發電機定子單相接地故障點的位置α α＝U0d/U故 需指出，中性點不接地的發電機定子繞組內部單相接地故障時U0d＝αU故。中性點經配電變壓器接地的發電機定子繞組內部單相接地故障時，也采用U0d＝αU故，經計算其誤差極小，誤差僅為萬分之二至千分之二，RN越大則誤差越小。
權利要求
1、一種判斷發電機定子繞組單相接地故障點位置的方法，其特征在于，該方法包括如下步驟
(1)測量
實時值；
(2)確定故障相，即UAg、UBg、UCg三值中的最小者對應的相別就是故障相；
(3)將
以及Rg代入到下式中，求得單相接地故障點的零序電壓實時值U0d，
式中
為發電機機端的三倍零序電壓，保護測量的實時值；
為發電機中性點流入地中的電流，保護測量的實時值；
Rg為單相接地故障點的過渡電阻，為20Hz保護測量計算出的實時值；
Rg RN為發電機中性點配電變壓器二次側的電阻歸算到一次側的值，常數；
λ為RN與1/(3ωC0)(發電機機壓系統三相對地總容抗)之比，常數；
(4)計算與故障相有關聯的兩個線電壓U故；
(5)將U0d、U故代入下式求得發電機定子單相接地故障點的位置α為
α＝U0d/U故。
全文摘要
本發明涉及一種判斷發電機定子繞組單相接地故障點位置的方法，其特征在于，該方法包括如下步驟(1)測量J、J、Rg、Ag、Bg、Cg實時值；(2)確定故障相，即UAg、UBg、UCg三值中的最小者對應的相別就是故障相；(3)將IJ、UJ以及Rg代入到UOd=│UJ/3+RgIJ+j(λU#=[J]Rg/3RN│式中，求得實時值U0d，(4)計算與故障相有關聯的兩個線電壓U故；(5)將U0d、U故代入下式求得發電機定子單相接地故障點的位置α為α＝U0d/U故。本發明求α程序中的重要參數U0d是在零序網絡中推導出來的實時值，不管電力系統三相是否對稱，計算出的U0d都是準確的。因此，本發明所求得的發電機定子單相接地故障點的位置α要比傳統方法求出的α精確。
文檔編號G01R31/34GK101295004SQ20071005428
公開日2008年10月29日 申請日期2007年4月24日 優先權日2007年4月24日
發明者郭寶甫, 陳海龍, 唐云龍, 姚晴林, 沈燕華 申請人:許繼集團有限公司, 許繼電氣股份有限公司