【技术实现步骤摘要】
本申请属于发电机故障，尤其涉及发电机定子单相接地故障消弧方法及装置。
技术介绍
1、发电机定子单相接地故障是发电机常见的故障类型之一，其产生的故障接地电流会持续损伤故障相绕组绝缘和定子铁芯，电弧的间歇性重燃会引起非故障相过电压，可能引发短路，发展为连锁故障。
2、国内外大中型的发电机通常采用不同的中性点接地方式进行接地故障消弧。陆地大型发电机普遍采用经高阻接地方式，虽有利于防止中性点过电压，但不能有效限制接地故障电流和消弧。部分机组采用消弧线圈接地方式，利用消弧线圈提供感性电流补偿容性电流以限制接地故障电流，但不能完全补偿工频容性接地电流，也不能补偿阻性(有功)电流和谐波容性电流，仍无法实现有效消弧和限制接地故障电流至安全值。考虑到高阻接地方式的普遍性，近年来国内部分水电机组尝试在接地电阻上并联电感的组合型接地方式，其限流和消弧效果较高阻接地方式得到改善，有利于减轻铁心灼伤从而减少检修困难，但故障限流和消弧问题仍然存在。由于接地故障瞬变工况的复杂性导致故障电流的不确定性，使得这类基于电流补偿式的无源消弧和限流方法的效果难以改善。
3、近年来出现发电机中性点有源接地方式来消弧，其特点是通过外加注入源控制接地故障点对地电压低于燃弧电压，实现故障消弧和限流。然而，对于大型发电机而言，电压等级高，对地电容电流大，这将导致逆变电源容量过大，使得有源消弧装置的体积及造价过高。
技术实现思路
1、本申请实施例提供了发电机定子单相接地故障消弧方法及装置，以对大型发电机定子接
2、本申请是通过如下技术方案实现的：
3、第一方面，本申请实施例提供了一种发电机定子单相接地故障消弧方法方法，包括：
4、监测发电机的工作状态，当工作状态为单相接地故障时，获取故障相相电势和中性点电压。
5、基于故障相相电势和中性点电压，计算故障电势。
6、基于故障电势，计算令中性点电压与故障电势大小相等方向相反时需要注入中性点的基波电流和三次谐波电流。
7、将发电机的中性点采用混合柔性接地方式进行接地；其中，混合柔性接地方式为：中性点通过消弧线圈接地，以及向中性点注入基波电流和三次谐波电流。
8、注入基波电流和三次谐波电流预设时间后，调节三次谐波电流与第一目标电流相等，使接地故障三次谐波电流等于安全电流，获取中性点的三次谐波电压幅值的测量值，通过测量值辨识故障性质；其中，接地故障三次谐波电流表征注入基波电流和三次谐波电流预设时间后此时还存在的故障电流的三次谐波分量。
9、结合第一方面，在一些可能的实现方式中，基于故障相相电势和中性点电压，计算故障电势，包括：
10、基于故障相相电势和中性点电压，计算故障匝数比。
11、基于故障匝数比，计算故障位置。
12、基于故障位置，计算故障电势。
13、结合第一方面，在一些可能的实现方式中，基于故障相相电势和中性点电压，计算故障匝数比，包括：
14、基于故障相相电势和中性点电压，结合第一公式，求故障匝数比的取值在[0,1]的范围内的第一公式最接近0的全部解，得到故障匝数比的全部取值。
15、第一公式为：
16、
17、其中，表示故障相相电势基波分量，表示中性点基波电压，δ表示故障相相电势基波分量与中性点基波电压的夹角，α表示故障匝数比。
18、结合第一方面，在一些可能的实现方式中，基于故障匝数比，计算故障位置，包括：
19、针对故障匝数比的任一取值，基于该故障匝数比的取值，结合第二公式，计算该故障匝数比下的接地过渡电阻值；基于该故障匝数比的取值和该故障匝数比下的接地过渡电阻值，结合第三公式，计算该故障匝数比下的第三公式结果。
20、将全部的第三公式结果中最接近0的值对应的故障匝数比，作为故障位置。
21、第二公式为：
22、
23、其中，rg(α)表示该故障匝数比下的接地过渡电阻值，c∑表示定子绕组和外接直连系统三相对地电容之和，ln表示消弧线圈等值电感，ω表示基波功率。
24、第三公式为：
25、
26、其中，表示故障相相电势三次谐波分量，表示接地故障后中性点三次谐波对地电压，表示接地故障前后中性点三次谐波电压变化量，ω3表示三次谐波功率。
27、结合第一方面，在一些可能的实现方式中，故障电势包括故障电势基波分量和故障电势三次谐波分量；基于故障位置，计算故障电势，包括：
28、基于故障位置，结合第四公式，计算故障电势基波分量和故障电势基波分量相位。
29、第四公式为：
30、
31、
32、其中，表示故障电势基波分量，表示故障电势基波分量相位，α表示故障位置，表示故障相相电势基波分量幅值。
33、基于故障位置，结合第五公式，计算故障电势三次谐波分量和故障电势三次谐波分量相位。
34、第五公式为：
35、
36、
37、其中，表示故障电势三次谐波分量，表示故障电势三次谐波分量相位，表示故障相相电势三次谐波分量幅值。
38、结合第一方面，在一些可能的实现方式中，基于故障电势，计算令中性点电压与故障电势大小相等方向相反时需要注入中性点的基波电流和三次谐波电流，包括：
39、基于故障电势基波分量，结合第六公式，计算基波电流。
40、基于故障电势三次谐波分量，结合第七公式，计算三次谐波电流。
41、第六公式为：
42、
43、其中，表示基波电流。
44、第七公式为：
45、
46、其中，表示三次谐波电流，n表示a相定子绕组总匝数，表示a相第i匝线圈中点对中性点三次谐波电势，ca表示发电机三相定子绕组对地电容，ct表示外接直连系统每相对地电容。
47、结合第一方面，在一些可能的实现方式中，第一目标电流的计算公式为：
48、
49、其中，rf表示接地过渡电阻，is表示安全电流幅值，is的方向与的方向相同。
50、结合第一方面，在一些可能的实现方式中，通过测量值辨识故障性质，包括：
51、若测量值与第一预设阈值相等时，则判定故障性质为永久性接地故障。
52、若测量值与第二预设阈值相等时，则判定故障性质为瞬时性接地故障。
53、第一预设阈值的计算公式为：
54、
55、其中，un3y表示第一预设阈值。
56、第二预设阈值的计算公式为：
57、
58、其中，un3s表示第二预设阈值。
59、结合第一方面，在一些可能的实现方式中，发电机定子单相接地故障消弧方法，还包括：
60、当故本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种发电机定子单相接地故障消弧方法，其特征在于，包括：
2.如权利要求1所述的发电机定子单相接地故障消弧方法，其特征在于，所述基于所述故障相相电势和所述中性点电压，计算故障电势，包括：
3.如权利要求2所述的发电机定子单相接地故障消弧方法，其特征在于，所述基于所述故障相相电势和所述中性点电压，计算故障匝数比，包括：
4.如权利要求3所述的发电机定子单相接地故障消弧方法，其特征在于，所述基于所述故障匝数比，计算故障位置，包括：
5.如权利要求4所述的发电机定子单相接地故障消弧方法，其特征在于，所述故障电势包括故障电势基波分量和故障电势三次谐波分量；所述基于所述故障位置，计算所述故障电势，包括：
6.如权利要求5所述的发电机定子单相接地故障消弧方法，其特征在于，所述基于所述故障电势，计算令中性点电压与故障电势大小相等方向相反时需要注入中性点的基波电流和三次谐波电流，包括：
7.如权利要求6所述的发电机定子单相接地故障消弧方法，其特征在于，所述第一目标电流的计算公式为：
8.如权利要求7所述的发电机
9.如权利要求1所述的发电机定子单相接地故障消弧方法，其特征在于，所述发电机定子单相接地故障消弧方法，还包括：
10.一种发电机定子单相接地故障消弧装置，其特征在于，包括：
...【技术特征摘要】
1.一种发电机定子单相接地故障消弧方法，其特征在于，包括：
2.如权利要求1所述的发电机定子单相接地故障消弧方法，其特征在于，所述基于所述故障相相电势和所述中性点电压，计算故障电势，包括：
3.如权利要求2所述的发电机定子单相接地故障消弧方法，其特征在于，所述基于所述故障相相电势和所述中性点电压，计算故障匝数比，包括：
4.如权利要求3所述的发电机定子单相接地故障消弧方法，其特征在于，所述基于所述故障匝数比，计算故障位置，包括：
5.如权利要求4所述的发电机定子单相接地故障消弧方法，其特征在于，所述故障电势包括故障电势基波分量和故障电势三次谐波分量；所述基于所述故障位置，计算所述...
【专利技术属性】
技术研发人员：王义凯，郑海然，徐朝政，张珂，汤宸骁，欧洁，
申请(专利权)人：华北电力大学保定，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。