一种水轮发电机定子接地故障定位系统技术方案

本技术公开一种水轮发电机定子接地故障定位系统，光学电流互感器连接在发电机定子绕组各分支靠近中性点处；电压采集单元连接在发电机出口开关发电机侧；模型识别单元通过发电机和接地变压器参数计算定子绕组不同故障点经不同阻值接地时的理论模型；所述光学电流互感器、电压采集单元和模型识别单元的输出端通过通讯总线与逻辑判断单元连接；接地故障发生时，逻辑判断单元根据机端三相电压和模型判断故障相和接地点距中性点距离，根据中性点各分支电流判断接地点所在分支，从而确定接地点精确位置并发出报警信号。此种系统可有效准确定位接地点所在位置，定位精度更高，不受导体空间布置以及磁场不平衡影响，系统性能更加可靠。

【技术实现步骤摘要】

本技术属于发电机故障检测，特别涉及一种水轮发电机定子接地故障定位系统。

技术介绍

1、定子单相接地故障是发电机最常见的故障之一。对中性点不接地或经高阻接地的大中型发电机而言，定子单相接地故障本身通常不产生大的故障电流，但往往是相间或匝间短路的先兆。发生定子单相接地时，应及时停机检修，避免故障进一步发展成相间或匝间短路，导致发电机铁芯的严重烧损。

2、近年来，相关研究提出结合接地过渡电阻值和中性点零序电压进行接地故障定位的方法。然而大型水轮发电机定子体积大且接线复杂，每相定子绕组通常由多个分支并联构成，当定子绕组某一分支发生接地故障时，使用上述方法仅能定位接地故障相，无法准确定位接地点位置。

技术实现思路

1、本技术的目的，在于提供一种水轮发电机定子接地故障定位系统，其可有效准确定位接地点所在位置，定位精度更高，不受导体空间布置以及磁场不平衡影响，系统性能更加可靠。

2、为了达成上述目的，本技术的解决方案是：

3、一种水轮发电机定子接地故障定位系统，包括光学电流互感器、电压采集单元、模型识别单元和逻辑判断单元，其中，所述光学电流互感器连接在发电机定子绕组各分支靠近中性点处；所述电压采集单元连接在发电机出口开关发电机侧；所述模型识别单元通过发电机和接地变压器参数计算定子绕组不同故障点经不同阻值接地时的理论模型；所述光学电流互感器、电压采集单元和模型识别单元的输出端通过通讯总线与逻辑判断单元连接；接地故障发生时，逻辑判断单元根据机端三相电压和模型判断故障相和接地点距中性点距离，根据中性点各分支电流判断接地点所在分支，从而确定接地点精确位置并发出报警信号。

4、上述光学电流互感器包括依次连接的光纤传感环、传输光缆和采集单元，其中，光纤传感环用于将一次电流转化为光信号，传输光缆用于连接光纤传感环和采集单元，采集单元用于提供光源、计算得到一次电流并将其传送给逻辑判断单元进行处理。

5、上述采集单元包括光源、分束器、相位调制器、探测器和信号处理电路，其中，所述光源用于产生符合要求的光信号；所述分束器将光源产生的光信号传输至相位调制器，并将从光纤传感环经由传输光缆返回的光信号传到探测器中；所述相位调制器对系统中的光信号进行调制；所述探测器接收分束器传过来的光信号，并转换为电信号送入信号处理电路进行运算；所述信号处理电路对相位调制器施加调制信号并进行解调运算，计算出一次电流后送入逻辑判断单元。

6、上述光纤传感环包括波片、传感光纤、反光镜、绝缘骨架和光纤固定件，所述绝缘骨架环套在被测分支电路的外部，传感光纤盘绕在绝缘骨架上并形成同心的传感光纤环；所述波片的一端连接传感光纤，另一端连接传输光缆，从传输光缆过来的两束线偏光经过波片后变成两束正交圆偏光；所述反光镜位于传感光纤的末端，反射两正交圆偏光，使其返回并沿传感光纤传输；所述光纤固定件用于固定传感光纤的始端和尾端，使其位置重合。

7、上述传感光纤盘绕在绝缘骨架上并形成n个同心的传感光纤环，n的取值范围为4～24。

8、上述电压采集单元采集检测发电机机端三相电压，该电压取自发电机出口开关发电机侧。

9、上述通讯总线采用can总线、rs485总线或网络总线，

10、上述光学电流互感器、电压采集单元和模型识别单元通过iec103协议、modbus协议或iec61850协议与逻辑判断单元建立通信连接。

11、采用上述方案后，本技术具有以下特点：

12、(1)本技术采用光学电流互感器检测水轮发电机中性点各分支电流，能有效准确测量小电流，不受导体空间布置以及磁场不平衡影响，实现分支电流的直接采集，减少了中间环节，提高了精度；

13、(2)本技术采用发电机机端三相电压和根据发电机、接地变参数计算出的理论模型判断接地故障相和接地点距中性点距离，采用中性点各分支电流判断接地点所在分支，可以精确定位接地点位置，减少电厂工作人员检查定子绕组绝缘的工作量，缩短机组停电时间。

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【技术保护点】

1.一种水轮发电机定子接地故障定位系统，其特征在于：包括光学电流互感器、电压采集单元、模型识别单元和逻辑判断单元，其中，所述光学电流互感器连接在发电机定子绕组各分支靠近中性点处；所述电压采集单元连接在发电机出口开关发电机侧；所述模型识别单元通过发电机和接地变压器参数计算定子绕组不同故障点经不同阻值接地时的理论模型；所述光学电流互感器、电压采集单元和模型识别单元的输出端通过通讯总线与逻辑判断单元连接；接地故障发生时，逻辑判断单元根据机端三相电压和模型判断故障相和接地点距中性点距离，根据中性点各分支电流判断接地点所在分支，从而确定接地点精确位置并发出报警信号。

2.如权利要求1所述的一种水轮发电机定子接地故障定位系统，其特征在于：所述光学电流互感器包括依次连接的光纤传感环、传输光缆和采集单元，其中，光纤传感环用于将一次电流转化为光信号，传输光缆用于连接光纤传感环和采集单元，采集单元用于提供光源、计算得到一次电流并将其传送给逻辑判断单元进行处理。

3.如权利要求2所述的一种水轮发电机定子接地故障定位系统，其特征在于：所述采集单元包括光源、分束器、相位调制器、探测器和信号处理电路，其中，所述光源用于产生符合要求的光信号；所述分束器将光源产生的光信号传输至相位调制器，并将从光纤传感环经由传输光缆返回的光信号传到探测器中；所述相位调制器对系统中的光信号进行调制；所述探测器接收分束器传过来的光信号，并转换为电信号送入信号处理电路进行运算；所述信号处理电路对相位调制器施加调制信号并进行解调运算，计算出一次电流后送入逻辑判断单元。

4.如权利要求2所述的一种水轮发电机定子接地故障定位系统，其特征在于：所述光纤传感环包括波片、传感光纤、反光镜、绝缘骨架和光纤固定件，所述绝缘骨架环套在被测分支电路的外部，传感光纤盘绕在绝缘骨架上并形成同心的传感光纤环；所述波片的一端连接传感光纤，另一端连接传输光缆，从传输光缆过来的两束线偏光经过波片后变成两束正交圆偏光；所述反光镜位于传感光纤的末端，反射两正交圆偏光，使其返回并沿传感光纤传输；所述光纤固定件用于固定传感光纤的始端和尾端，使其位置重合。

5.如权利要求4所述的一种水轮发电机定子接地故障定位系统，其特征在于：所述传感光纤盘绕在绝缘骨架上并形成N个同心的传感光纤环，N的取值范围为4～24。

6.如权利要求1所述的一种水轮发电机定子接地故障定位系统，其特征在于：所述电压采集单元采集检测发电机机端三相电压，该电压取自发电机出口开关发电机侧。

7.如权利要求1所述的一种水轮发电机定子接地故障定位系统，其特征在于：所述通讯总线采用CAN总线、RS485总线或网络总线。

8.如权利要求1所述的一种水轮发电机定子接地故障定位系统，其特征在于：所述光学电流互感器、电压采集单元和模型识别单元通过IEC103协议、MODBUS协议或IEC61850协议与逻辑判断单元建立通信连接。

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【技术特征摘要】

1.一种水轮发电机定子接地故障定位系统，其特征在于：包括光学电流互感器、电压采集单元、模型识别单元和逻辑判断单元，其中，所述光学电流互感器连接在发电机定子绕组各分支靠近中性点处；所述电压采集单元连接在发电机出口开关发电机侧；所述模型识别单元通过发电机和接地变压器参数计算定子绕组不同故障点经不同阻值接地时的理论模型；所述光学电流互感器、电压采集单元和模型识别单元的输出端通过通讯总线与逻辑判断单元连接；接地故障发生时，逻辑判断单元根据机端三相电压和模型判断故障相和接地点距中性点距离，根据中性点各分支电流判断接地点所在分支，从而确定接地点精确位置并发出报警信号。

2.如权利要求1所述的一种水轮发电机定子接地故障定位系统，其特征在于：所述光学电流互感器包括依次连接的光纤传感环、传输光缆和采集单元，其中，光纤传感环用于将一次电流转化为光信号，传输光缆用于连接光纤传感环和采集单元，采集单元用于提供光源、计算得到一次电流并将其传送给逻辑判断单元进行处理。

3.如权利要求2所述的一种水轮发电机定子接地故障定位系统，其特征在于：所述采集单元包括光源、分束器、相位调制器、探测器和信号处理电路，其中，所述光源用于产生符合要求的光信号；所述分束器将光源产生的光信号传输至相位调制器，并将从光纤传感环经由传输光缆返回的光信号传到探测器中；所述相位调制器对系统中的光信号进行调制；所述探测器接收分束器传过来的光信号，并转换为电信号送入信号处理电...

【专利技术属性】
技术研发人员：郗发刚，马皋，何信林，郑智燊，柳宏斌，孙卫，付吉烨，李华忠，李创，倪继文，刘冲，张文斌，李春丽，
申请(专利权)人：华能澜沧江水电股份有限公司，
类型：新型
国别省市：