设计开题报告电气.pdfVIP

缺点：现行的20Hz电源注入式保护方案中,接地阻值整定值是不能根据发电机发

生单相接地所允许的接地电流限值和接地位置的变化而自动改变,使这一保护方案性

能得不到充分发挥[02][04][09]。

2

○自适应20Hz电源注入式定子接地保护方案

原理：能随发电机运行工况、故障时接地位置的不同以及定子接地电流所允许限

值的大小,自适应地调整接地阻值整定值大小,无需人为整定。

优点：能保证在任何故障接地位置,只要接地点故障电流大于允许安全电流,新方

案都能快速动作,提高了发电机的安全运行,拓宽了20Hz电源注入式保护方案的灵活

性,具有很高的理论和工程应用价值[06][10][16]。

由以上可知，基波零序电压保护可以实现定子绕组85%~95%的保护，它与三次谐

波电压型接地保护一起使用，可以共同实现100%定子绕组的接地保护。但是，对扩大

单元接线的发电机，这些方案都不具备选择性，也不能区分接地故障位于机内或机外。

外加电源注入式定子接地保护具有灵敏度高，能正确反映绕组绝缘下降的优点。如

Pope等人研制的注入脉冲电压的保护装置、ABB公司采用外加12.5Hz编码信号电

源以及西门子采用的20Hz低频电源构成的定子接地保护等。但由于其价格昂贵，该

方案的实际应用不如零序电压方案普遍，并且同样存在无选择性的缺点[10][13][15]。

目前发电机定子接地保护获得选择性的办法主要有：①将发电机中性点采用经电

阻接地，适当增大接地故障电流，然后利用零序方向保护取得动作的选择性。但是人

为增大接地故障电流对发电机定子铁芯不利，使本来轻微的定子接地故障了，保

护出口也由发信号改为故障跳闸，因而不是上策。②将行波原理用于发电机定子绕组

单相接地保护，但目前要提高它的可靠性尚需克服许多[13][14][16]。

小波变换作为一种时频分析工具，具有平移和伸缩功能，在时域和频域同时具有

良好的局部化特性。因此，小波分析将以其在时域和频域优良局部化特性，成为研究

发电机继电保护强有力的工具。信号的奇异检测理论描述了具有突变的信号在任何时

发生突变以及变化程度，小波变换用模极大值的形式来刻画这一奇异性[11][13][17]。

在工程应用中，离散正交小波变换把信号按正交的小波基分解为紧支撑的小波序

列，它没有冗余信息，避免了因小波变换之间的关联造成分析交换结果的。同时，

由于具有高阶矩的正交小波基函数对奇异信号有很好的敏感性，并且频带间的相

干性较小，因此用于提取故障信息的理想选择，基于上述信号奇异检测理论原理可以

得到：通过比较发电机点和机端零序电压和零序电流模极大值得极性来分辨故障

机和非故障机[13][15][18]。

在保护原理的应用上，由发电机三次谐波和基波零序电压构成的100%定子接地

保护方案在国内、外已获得广泛应用。近十几年微机保护的飞速发展，为新保护原理

的开发提供了强大的硬件平台和广阔的软件空间。其中基于自适应技术、故障分量原

[13][17][20]

理和小波变换的保护比较突出，它们有力地推动了单相接地保护技术的发展。

三、设计（研究）的重点与难点，拟采用的途径（研究）：

1、本课题的重点与难点如下：

(1)重点：深入研究三次谐波电压定子接地保护的工作原理，在熟悉所有基础理论

的前提下，进行三次谐波电压定子接地保护的仿真及软件的开发与设计。

(2)难点：三次谐波电压定子接地保护Matlab仿真及软件流程的设计；源程序的

调试。

2、拟采用的途径（研究