[发明专利]一种发电机定子单相接地故障消弧方法及系统

说明书

本发明公开了一种发电机定子单相接地故障消弧方法及系统，属于发电机领域，方法包括：监测发电机的工作状态是否正常，并在工作状态为单相接地故障时，通过在线故障定位得到故障点至中性点的绕组电动势；计算令中性点电压与绕组电动势大小相等方向相反时需要注入中性点的注入电流，启动零序电压有源调控装置向中性点注入该注入电流以消弧；消弧预设时间后，根据发电机中性点零序电压的基频变化量和中性点零序电流的基频变化量计算故障电流；根据故障电流与设定阈值之间的关系辨识发电机单相接地故障的类型，并选取与类型对应的保护策略进行发电机保护。对发电机定子瞬时性接地故障进行有效消弧，提高供电可靠性。

技术领域

本发明属于发电机领域，更具体地，涉及一种发电机定子单相接地故障消弧方法及系统。

背景技术

大型发电机容易发生弧光接地故障，是发电机保护的一大难题。国内外大型发电机组普遍采用中性点经消弧线圈或配电变压等非有效接地方式，从而限制单相接地故障电流。此类无源消弧方式仅能补偿故障点工频无功残流，无法补偿有功电流，且无法适应各种复杂的发电机定子接地故障情况，消弧能力有限。间歇性弧光接地故障易形成过电压，如不及时消除故障电流，可能烧毁发电机定子绕组。然而，若定子接地保护在瞬时性接地故障情况下动作并切除发电机，将引发长时间机组停电事故，影响供电可靠性，造成巨大经济损失。随着新能源并网比例增大，主力机组的重要性逐渐提升，瞬时性故障时轻易切机不利于电网的稳定运行。目前针对发电机定子接地故障消弧方面的研究存在一定缺陷，达到消弧效果的搜索时间过长，可能加剧故障后果，且在工程上无法判断是否消弧成功，没有考虑对定子接地保护的影响。

针对发电机定子接地故障，现有保护可分为传统保护和新型保护。传统的发电机定子接地保护为基波零序电压保护和三次谐波保护共同构成的100％定子接地保护，以及低频注入式保护。此类保护均已在工程上得到广泛应用并已有大量研究对其进行修正和改进。上述保护方法均无法独立分辨瞬时性定子接地故障，在此情况下无法与零序电压有源调控装置配合，无法灵活满足发电机可持续供电需求。

发明内容

针对现有技术的缺陷和改进需求，本发明提供了一种发电机定子单相接地故障消弧方法及系统，其目的在于对发电机定子瞬时性接地故障进行有效消弧，提高供电可靠性。

为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种发电机定子单相接地故障消弧方法，包括：S1，监测发电机的工作状态是否正常，并在所述工作状态为单相接地故障时，通过在线故障定位得到故障点至中性点的绕组电动势；S2，计算令中性点电压与所述绕组电动势大小相等方向相反时需要注入中性点的注入电流，启动零序电压有源调控装置向中性点注入所述注入电流以消弧；S3，消弧预设时间后，根据发电机中性点零序电压的基频变化量和中性点零序电流的基频变化量计算故障电流；S4，根据所述故障电流与设定阈值之间的关系辨识发电机单相接地故障的类型，并选取与所述类型对应的保护策略进行发电机保护。

更进一步地，所述S1中监测发电机的工作状态是否正常包括：监测发电机中性点基波零序电压、发电机中性点三次谐波电压和注入式定子接地保护装置的接地过渡电阻，当所述发电机中性点基波零序电压、发电机中性点三次谐波电压或接地过渡电阻中的任一项大于相应整定值时，发电机的工作状态为单相接地故障。

更进一步地，所述S2中计算得到的注入电流为：

其中，为所述注入电流，为所述绕组电动势，Y_A、Y_B、Y_C分别为A、B、C相绕组对地导纳，Z_T为中性点接地变压器的短路阻抗和短路损耗所对应的阻抗，Y_N为中性点对地导纳。

更进一步地，所述S3中计算得到的故障电流为：