CN109030958B - 一种发电机定子绕组对地电容实时测量方法 - Google Patents

一种发电机定子绕组对地电容实时测量方法 Download PDF

Info

Publication number
CN109030958B
CN109030958B CN201811017369.8A CN201811017369A CN109030958B CN 109030958 B CN109030958 B CN 109030958B CN 201811017369 A CN201811017369 A CN 201811017369A CN 109030958 B CN109030958 B CN 109030958B
Authority
CN
China
Prior art keywords
voltage
low
generator
stator winding
capacitance
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201811017369.8A
Other languages
English (en)
Other versions
CN109030958A (zh
Inventor
王媛媛
黄路明
陈小桥
林成
殷惠
陈桥山
宋勤
黄显成
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Changsha University of Science and Technology
Original Assignee
Changsha University of Science and Technology
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Changsha University of Science and Technology filed Critical Changsha University of Science and Technology
Priority to CN201811017369.8A priority Critical patent/CN109030958B/zh
Publication of CN109030958A publication Critical patent/CN109030958A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN109030958B publication Critical patent/CN109030958B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R27/00—Arrangements for measuring resistance, reactance, impedance, or electric characteristics derived therefrom
    • G01R27/02—Measuring real or complex resistance, reactance, impedance, or other two-pole characteristics derived therefrom, e.g. time constant
    • G01R27/26—Measuring inductance or capacitance; Measuring quality factor, e.g. by using the resonance method; Measuring loss factor; Measuring dielectric constants ; Measuring impedance or related variables
    • G01R27/2605—Measuring capacitance

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Tests Of Circuit Breakers, Generators, And Electric Motors (AREA)
  • Testing Of Short-Circuits, Discontinuities, Leakage, Or Incorrect Line Connections (AREA)

Abstract

本发明公开了一种发电机定子绕组对地电容实时测量方法，包括以下步骤：通过安装在发电机中性点侧的电压互感器低压开口三角侧注入一个变频电流信号，测量低压开口三角侧返回电压和低压星型侧感应电压；改变信号注入频率，再次测量低压开口三角侧返回电压和低压星型侧感应电压；根据注入的电流信号和测得的电压信号计算出发电机定子绕组对地电容大小。本发明方法避免了测量过程中电压互感器短路阻抗对测量结果的影响，测量过程安全、接线简单、结果准确，解决了发电机定子绕组对地电容实时测量难度大、结果精度低的问题。

Description

一种发电机定子绕组对地电容实时测量方法
技术领域
本发明涉及一种发电机定子绕组对地电容实时测量方法。
背景技术
定子绕组的单相接地故障是发电机最常见的一种故障。当发电机发生定子单相接地故障时，若不及时处理，故障电流将危及定子铁心，甚至进一步扩大为相间或匝间短路等更为严重的故障，潜在危险巨大。因此，针对发电机定子绕组单相接地故障的保护方案设计变得尤为关键。
当发电机定子单相接地故障电流大于安全值时，定子接地保护必须及时动作，防止故障危害进一步扩大。故障点接地电流计算的准确度主要取决于定子绕组对地电容参数计算的准确性，准确快速地测量定子绕组对地电容能为发电机定子接地保护方案的设计提供重要依据。目前国内外针对发电机定子绕组对地电容的实时测量技术鲜有研究。因此，研究适用于发电机定子绕组对地电容的实时测量技术对于发电机稳定运行及其故障保护具有重要的现实意义。
本发明提出了一种发电机定子绕组对地电容实时测量方法，测得对地电容参数可用于设计准确有效的定子接地保护方案，对保证发电机的安全稳定运行具有深远的意义和广阔的应用前景。
发明内容
为了解决由于发电机定子绕组故障点位置随机导致的发电机定子绕组对地电容测量困难这一问题，本发明提供了一种发电机定子绕组对地电容实时测量方法。本发明方法在测量过程中不受电压互感器短路阻抗的影响，具备较强的适应性和较高的可靠性，有效解决了发电机定子绕组对地电容测量困难的问题。
本发明所采用的技术方案包括以下步骤：
1、一种发电机定子绕组对地电容实时测量方法，其特征是，包括如下步骤：
1)如图1所示，从安装在发电机中性点侧的电压互感器低压开口三角侧3注入一个角频率为ω1的电流信号
Figure GDA0002776828420000011
2)测量对应于
Figure GDA0002776828420000021
的电压互感器低压开口三角侧3返回电压
Figure GDA0002776828420000022
及低压星型侧2感应电压
Figure GDA0002776828420000023
3)改变注入信号频率，再从电压互感器低压开口三角侧3注入一个角频率为ω2的电流信号
Figure GDA0002776828420000024
4)测量对应于
Figure GDA0002776828420000025
的电压互感器低压开口三角侧3返回电压
Figure GDA0002776828420000026
及低压星型侧感应电压
Figure GDA0002776828420000027
5)利用下述公式计算发电机发生定子接地故障后的定子绕组对地电容值Cf：
Figure GDA0002776828420000028
Figure GDA0002776828420000029
其中，Ln为发电机中性点所接消弧线圈的电感；Rf为接地故障过渡电阻；k1为电压互感器高压侧与低压开口三角侧的变比；k2为电压互感器高压侧与低压星型侧的变比；
Figure GDA00027768284200000210
分别为复数
Figure GDA00027768284200000211
的虚部；
Figure GDA00027768284200000212
Figure GDA00027768284200000213
为复数
Figure GDA00027768284200000214
的虚部。
上述步骤1)中注入电流信号
Figure GDA00027768284200000215
的频率和步骤3)中注入电流信号
Figure GDA00027768284200000216
的频率取值范围为20～60Hz。
本发明的技术效果在于：本方法通过从安装在发电机中性点处的电压互感器低压开口三角侧向定子绕组注入两个频率不同的电流信号，在电压互感器低压开口三角侧和低压星型侧分别测得返回电压和感应电压，根据注入的电流信号和测得的电压信号计算出发电机定子绕组对地电容值。本发明方法在测量过程中消除了发电机中性点处的电压互感器短路阻抗对测量结果的影响，测量过程简单，能准确快速地测量定子绕组对地电容。
下面结合附图对本发明作进一步的说明。
附图说明
图1是发电机定子绕组对地电容测量的接线原理图。
图2是发电机定子绕组对地电容测量的等效简化图。
具体实施方式
下面根据说明书附图对本发明的技术方案做进一步详细表述。
参见图1，图1为本发明的接线原理图。利用安装在发电机中性点侧的电压互感器和配电网电容电流测量仪4实施本发明，包括一台2kV三相五柱式电压互感器，一台容量为10kW的三相同步发电机6，其中电压互感器高压侧与低压开口三角侧变比为
Figure GDA0002776828420000031
高压侧与低压星型侧变比为k2＝100，配电网对地电容电流测量仪4可实现注入电流信号和测量低压开口三角侧返回电压及低压星型侧感应电压的功能。
为了验证本发明所描述的一种发电机定子绕组对地电容实时测量方法的可行性，按图1所示的接线原理图搭建了实验模型，进行实验验证。发电机中性点电压互感器由高压绕组1、低压星型绕组2和低压开口三角绕组3组成，高压侧首端三个端子分别连接发电机的A、B、C相，尾端接地；低压星型侧a相绕组首尾两个端子连接于测量仪4，尾端接地；低压开口三角侧首尾两个端子δ1、δ2连接于测量仪4作为电流信号的注入端以及返回信号的采集端。图中采用发电机定子绕组的集中参数模型代替实验所用发电机，中性点经消弧线圈5接地。假设发电机A相发生定子单相接地故障，其中Cf为发电机A相故障分支接地点到中性点的定子绕组对地电容，Rf为接地故障过渡电阻，Cg为发电机A相故障分支接地点到机端的定子绕组对地电容，Ch为发电机A相非故障分支定子绕组等效对地电容，Cb、Cc分别为健全相B、C定子绕组等效对地电容，Ce为发电机外部设备等效电容。实际测量时，利用测量仪4从电压互感器低压开口三角侧绕组3注入两个角频率分别为ω1、ω2的电流信号
Figure GDA0002776828420000032
分别测量对应于注入电流
Figure GDA0002776828420000033
的电压互感器低压开口三角侧绕组3的返回电压
Figure GDA0002776828420000034
和低压星型绕组2的感应电压
Figure GDA0002776828420000035
折算到高压侧后分别为
Figure GDA0002776828420000036
Figure GDA0002776828420000041
将给定的电流信号以及测得的电压信号代入后文经过推算得到的公式(9)、(10)中，即可计算出发电机故障相接地点到中性点的定子绕组对地电容值。
图2为本发明的等效简化图。其中R1为高压侧漏阻，R3′为低压开口三角侧漏阻归算到高压侧后的值；L1为电压互感器高压侧漏感，L3′为低压开口三角侧漏感归算到高压侧后的值。由电压互感器高低压侧阻抗归算关系及图2中电路可得低压开口三角侧绕组输入阻抗为：
Figure GDA0002776828420000042
Figure GDA0002776828420000043
低压星型侧绕组输入阻抗为：
Figure GDA0002776828420000044
Figure GDA0002776828420000045
由于高压侧和低压开口三角侧漏磁导近似相等，所以有高压侧和低压开口三角侧漏感归算到同一侧时近似相等，即L1≈L3′。
对上述得到的
Figure GDA0002776828420000046
分别取虚部有：
Figure GDA0002776828420000047
Figure GDA0002776828420000048
Figure GDA0002776828420000049
Figure GDA00027768284200000410
联立上述公式可得发电机定子绕组对地电容计算公式为：
Figure GDA0002776828420000051
Figure GDA0002776828420000052
由式(9)、(10)可求出故障电阻Rf和定子对地电容Cf。在实际测量过程中，除了Rf、Cf为未知数之外，其余数据均为已知或测量所得，即Rf、Cf分别可求。
表1为具体实施实例所测得的定子绕组对地电容值和实际电容值。
表1
Figure GDA0002776828420000053
由表1可得当测量频率为20/40Hz时，测量误差最大不超过1.6％，测量精度高，适用于发电机定子绕组对地电容的测量。由上述公式中可以看出，本发明定子绕组对地电容测量方法中对地电容的计算与电压互感器漏阻和漏感无关，消除了电压互感器短路阻抗对测量结果的影响，且接线简单，提高了测量的准确度和简便性。

Claims (2)

1.一种发电机定子绕组对地电容实时测量方法，其特征是，包括如下步骤：
1)从安装在发电机中性点侧的电压互感器低压开口三角侧3注入一个角频率为ω1的电流信号
Figure FDA0002776828410000011
2)测量对应于
Figure FDA0002776828410000012
的电压互感器低压开口三角侧3返回电压
Figure FDA0002776828410000013
及低压星型侧2感应电压
Figure FDA0002776828410000014
3)改变注入信号频率，再从电压互感器低压开口三角侧3注入一个角频率为ω2的电流信号
Figure FDA0002776828410000015
4)测量对应于
Figure FDA0002776828410000016
的电压互感器低压开口三角侧3返回电压
Figure FDA0002776828410000017
及低压星型侧感应电压
Figure FDA0002776828410000018
5)利用下述公式计算发电机发生定子接地故障后的定子绕组对地电容值Cf：
Figure FDA0002776828410000019
Figure FDA00027768284100000110
其中，Ln为发电机中性点所接消弧线圈的电感；Rf为接地故障过渡电阻；k1为电压互感器高压侧与低压开口三角侧的变比；k2为电压互感器高压侧与低压星型侧的变比；
Figure FDA00027768284100000111
分别为复数
Figure FDA00027768284100000112
的虚部；
Figure FDA00027768284100000113
Figure FDA00027768284100000114
为复数
Figure FDA00027768284100000115
的虚部。
2.根据权利要求1所述的一种发电机定子绕组对地电容实时测量方法，其特征在于：所述步骤1)中注入电流信号
Figure FDA00027768284100000116
的频率和步骤3)中注入电流信号
Figure FDA00027768284100000117
的频率取值范围为20～60Hz。
CN201811017369.8A 2018-09-01 2018-09-01 一种发电机定子绕组对地电容实时测量方法 Active CN109030958B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201811017369.8A CN109030958B (zh) 2018-09-01 2018-09-01 一种发电机定子绕组对地电容实时测量方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201811017369.8A CN109030958B (zh) 2018-09-01 2018-09-01 一种发电机定子绕组对地电容实时测量方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN109030958A CN109030958A (zh) 2018-12-18
CN109030958B true CN109030958B (zh) 2021-01-08

Family

ID=64623505

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201811017369.8A Active CN109030958B (zh) 2018-09-01 2018-09-01 一种发电机定子绕组对地电容实时测量方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN109030958B (zh)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113589048A (zh) * 2021-06-25 2021-11-02 国网河南省电力公司灵宝市供电公司 利用反伴电容定理计算三角形接线中任一相电容的方法

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1265532A (zh) * 2000-03-30 2000-09-06 华中理工大学 发电机定子接地保护方法
CN101034119A (zh) * 2007-02-15 2007-09-12 长沙理工大学 配电网对地电容的测量方法
CN101937024A (zh) * 2010-08-04 2011-01-05 济南奥诺数控设备有限公司 中性点经消弧线圈接地配电网的电容测量方法及测量装置
CN107796989A (zh) * 2017-10-23 2018-03-13 国网山东省电力公司济宁供电公司 一种配电网电容电流在线测量方法

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN100501418C (zh) * 2007-03-15 2009-06-17 长沙理工大学 配电网接地故障电流测量方法
CN100501419C (zh) * 2007-03-16 2009-06-17 长沙理工大学 中性点不接地配电网对地电容电流测量方法
CN103675464A (zh) * 2013-11-13 2014-03-26 国家电网公司 一种配电系统等值对地分布电容测量方法
CN106771648A (zh) * 2016-12-30 2017-05-31 国网天津市电力公司 一种基于改进信号注入法的配电网电容电流测量方法
CN107390032B (zh) * 2017-07-06 2020-03-24 重庆大学 线路对地电容参数测量系统及测量方法

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1265532A (zh) * 2000-03-30 2000-09-06 华中理工大学 发电机定子接地保护方法
CN1595751A (zh) * 2000-03-30 2005-03-16 华中科技大学 中性点经消弧线圈接地发电机定子接地保护方法
CN101034119A (zh) * 2007-02-15 2007-09-12 长沙理工大学 配电网对地电容的测量方法
CN101937024A (zh) * 2010-08-04 2011-01-05 济南奥诺数控设备有限公司 中性点经消弧线圈接地配电网的电容测量方法及测量装置
CN107796989A (zh) * 2017-10-23 2018-03-13 国网山东省电力公司济宁供电公司 一种配电网电容电流在线测量方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN109030958A (zh) 2018-12-18

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN108490304B (zh) 发电机定子绕组单相接地故障位置定位方法
Ha et al. Novel scheme of travelling wave based differential protection for bipolar HVDC transmission lines
Bo et al. A new technique for transformer protection based on transient detection
CN106918783A (zh) 大型凸极发电机定子单相接地故障的定位方法
CN103197202A (zh) 一种基于三相突变电流分量特征频带内小波系数相关分析的配网故障选线方法
CN111103501B (zh) 一种中性点不接地配电网对地绝缘参数测量方法及系统
CN103207354A (zh) 基于选线系数最大原理的配电网单相接地故障选线方法
CN114720904A (zh) 一种发电机定子绕组单相接地故障位置定位方法及装置
Guo et al. Reignition overvoltages induced by vacuum circuit breakers and its suppression in offshore wind farms
CN109239513A (zh) 一种发电机定子绕组单相接地故障的选相方法
CN109030958B (zh) 一种发电机定子绕组对地电容实时测量方法
CN112234579B (zh) 大型水轮发电机的注入式定子接地保护方法及系统
CN100501418C (zh) 配电网接地故障电流测量方法
Qiao et al. A rotor ground fault protection method based on injection principle for variable speed pumped storage generator-motor
CN110967597B (zh) 一种对地电容电流检测方法
CN108646134A (zh) 基于相量分析的发电机定子绕组单相接地故障定位方法
CN106158335A (zh) 一种三相消谐式电压互感器
CN115144687A (zh) 发电机中性点接地系统参数模拟试验方法
Nan et al. A new method of measuring capacitance current in non-effective grounding power system
CN112769116B (zh) 一种发电厂厂用电系统接地故障有源消弧方法及其装置
CN112234578B (zh) 从消弧线圈串接电阻注入式定子接地保护方法及系统
Nagaopitakkul et al. Discrimination between external short circuits and internal faults in transformer windings using discrete wavelet transforms
CN112269064A (zh) 配电网对地泄漏电阻测量系统和方法
Chen et al. Measurement technology of ground parameters based on tap adjustment of grounding transformer winding for distribution networks
CN206040418U (zh) 一种三相消谐式电压互感器

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant