大型发电机定子单相接地保护和整定计算的研究
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摘要
大型发电机对定子单相接地保护的灵敏性和可靠性提出了更高的要求。为此，
本文第一部分深入分析研究了发电机保护的研究现状和方向、定子单相接地故障电
气量变化规律；提出了发电机定子单相接地保护模糊模式识别法的综合判据；应用
EMTP 仿真分析了发电机定子单相接地故障；提出了确定综合判据权系数的遗传算
法；验证了该综合判据的高灵敏性和高可靠性。
发电机继电保护整定计算是一项繁杂的工作，研究发电机继电保护整定计算软
件是十分必要的。为此，本文第二部分提出了发电机继电保护整定计算软件的总体
方案；研究了软件的通用性和实用性、用户界面的编程原则和技术；用 Java 语言实
现了整定计算软件的用户界面和定子单相接地保护整定。
The first part of this paper is about protection of stator ground fault in generator. To
begin with, this part introduces the research achievements and research orientation on
generator protection, then, makes thorough analyses on the fault law of generator stator
ground fault. Secondly, a new integrated criterion of generator stator ground protection
based on pattern recognition, which subjection coefficient is determined by genetic
algorithm, is proposed. Thirdly, digital simulation of generator stator ground fault by
Electromagnetic Transient Program (EMTP) is used to test the performance of protection
scheme. The following part in the dissertation is concerned about the software design of
relay protection setting calculation and management system of generator protection. This
intricate system is decomposed into different subsystems with relatively independent
functions. The subsystem of the UI and winding ground fault setting calculation are
accomplished by Java program language.
Jin Weijun (electric power system and its automation)
Directed by prof. Liu Jianfei
本文第一部分深入分析研究了发电机保护的研究现状和方向、定子单相接地故障电
气量变化规律；提出了发电机定子单相接地保护模糊模式识别法的综合判据；应用
EMTP 仿真分析了发电机定子单相接地故障；提出了确定综合判据权系数的遗传算
法；验证了该综合判据的高灵敏性和高可靠性。
发电机继电保护整定计算是一项繁杂的工作，研究发电机继电保护整定计算软
件是十分必要的。为此，本文第二部分提出了发电机继电保护整定计算软件的总体
方案；研究了软件的通用性和实用性、用户界面的编程原则和技术；用 Java 语言实
现了整定计算软件的用户界面和定子单相接地保护整定。
The first part of this paper is about protection of stator ground fault in generator. To
begin with, this part introduces the research achievements and research orientation on
generator protection, then, makes thorough analyses on the fault law of generator stator
ground fault. Secondly, a new integrated criterion of generator stator ground protection
based on pattern recognition, which subjection coefficient is determined by genetic
algorithm, is proposed. Thirdly, digital simulation of generator stator ground fault by
Electromagnetic Transient Program (EMTP) is used to test the performance of protection
scheme. The following part in the dissertation is concerned about the software design of
relay protection setting calculation and management system of generator protection. This
intricate system is decomposed into different subsystems with relatively independent
functions. The subsystem of the UI and winding ground fault setting calculation are
accomplished by Java program language.
Jin Weijun (electric power system and its automation)
Directed by prof. Liu Jianfei
引文
[1] 吴敬儒，中国电网的发展与改革展望，电网技术，2001，25（11）：6～9
[2] 赵希才，2002 年国际大电网会议系列报道——电力系统保护与自动化，电
力系统自动化，2003，29(3)：1～5
[3] 周泽昕，邱宇峰，从动模试验情况看微机型发电机变压器保护的现状及存
在的问题，继电器，2000，28(7)：45～49
[4] 魏玉生，不同型号的发电机应配置不同的主保护，电力自动化设备，2002，
22（12）：1～5
[5] 王维俭，孙宇光，王祥珩，等，规范大中型发电机主保护设计的方法，继
电器，2003，31（1）：1～11
[6] 苏洪波，尹相根，微机自适应式发电机定子接地保护的研究，电网技术，
1996，第 9 期
[7] 邰能灵，侯志俭，尹项根，等，新型发电机 100％定子单相接地保护方案，
电力系统自动化，2002，26（3）：41～45
[8] 杨经超，尹项根，陈德树，等，基于自回归模型的自适应的发电机定子接
地保护，全国高等学校电力系统及其自动化专业第十八届学术年会论文集，武汉：
海军工程大学，2002：850~855
[9] 甘 忠，董新洲，薄志谦，输电线路自适应无通道保护（一）故障分析与保
护原理，电力系统自动化，2002，26（7）：33～37
[10] 甘 忠，董新洲，薄志谦，输电线路自适应无通道保护（二）构成方案与
仿真试验，电力系统自动化，2002，26（8）：29～32
[11] A．I．Taalab，H．A．Darwish，T．A．Kawady，ANN-based novel fault detector
for generator windings protection，Power Engineering Society 1999 Winter Meeting,
IEEE , Volume: 2 , 31 Jan-4 Feb 1999 ，Page(s): 963 vol.2
[12] Chakravarthy, S.K.; Nayar, C.V.; Achuthan, N.R.，Applying pattern recognition
in distance relaying. I. Concept ， IEE Proceedings-Generation, Transmission and
Distribution, IEE Proceedings C , Volume 139 Issue: 4 , Jul 1992，Page(s): 301 –305
[13] Chakravarthy, S.K.; Nayar, C.V.; Achuthan, N.R. ， Applying pattern
recognition in distance relaying. II. Feasibility ， IEE Proceedings-Generation,
Transmission and Distribution, IEE Proceedings C , Volume 139 Issue: 4 , Jul 1992，
Page(s): 306 –314
[14] 任 震，黄群古，黄雯莹，等，4 种新的小波变换及其在发电机故障信号分
析中的应用，电力系统自动化，2001，25（1）：50～54
- 46 -
华北电力大学(北京)硕士学位论文
[15] 邰能灵，尹项根，正交小波在发电机定子单相接地保护中的应用，电力系
统自动化，2001，25（1）：34～37
[16] 王维俭，董新洲，苏鹏声，等，在主设备保护中应用小波变换的几点商榷，
电力系统自动化，2001，25（19）：53～54
[17] 王维俭，侯炳蕴，大型机组继电保护理论基础，第 2 版．北京：水利电力
出版社，1989
[18] 王维俭，电气主设备继电保护原理与应用，第 2 版，北京：中国电力出版
社，2002
[19] 陆于平，吴济安，袁宇波，数字主设备保护技术的讨论，全国高等学校电
力系统及其自动化专业第十八届学术年会论文集，2002：713～717
[20] 邰能灵，尹项根，大型水轮发电机定子接地保护方案及灵敏度分析，电力
系统自动化，2000，24（7）：41～45
[21] 王慧芳，李阳春，赵舫，发电厂短路电流及继电保护整定计算系统，继电
器，2000，28(11)：30～32
[22] 蔡泽祥，刘桂喜，孔华东，等，发电厂继电保护可视化整定计算与定值管
理系统，继电器，2000，28(6)：1～3
[23] 吕霞，曾克娥，李银红，等，基于组件技术的继电保护整定软件研究，继
电器，2003，31(2)：31～33
[24] 陈青，面向对象的继电保护计算及管理系统的研究，博士学位论文，济南，
山东大学，2002
[25] 田有文，朴在林，基于客户/服务器的继电保护整定及电气设备选择管理信
息系统，电网技术，1999，23（7）
[26] 黄文虎，夏松波，刘瑞岩，等，设备故障诊断原理、技术及应，北京：科
学出版社，1996
[27] 孙即祥 等编著，现代模式识别，长沙：国防科技大学出版社，2002
[28] 毕大强，王祥珩，王善铭，等，大型水轮发电机定子单相接地故障的暂态
仿真，电力系统自动化，2002，26（15）：39～44
[29] 水电部 EMTP 工作组，EMTP 使用说明(上)，1987
[30] 水电部 EMTP 工作组，EMTP 使用说明(下)，1987
[31] 徐章遂，房立清，王希武，等，故障信息诊断原理及应用，北京：国防工
业出版社，2000
[32] 王小平，曹立明 著，遗传算法──理论、应用与软件实现，西安：西安
交通大学出版社，2002
[33] 杨庚，王汝传，面向对象程序设计与 C++语言，北京：人民邮电出版社，
- 47 -
华北电力大学(北京)硕士学位论文
2002
[34] [加]Scott W．Ambler 著，车皓阳，刘锐 译，面向对象软件开发教程（原
书第 2 版），北京：机械工业出版社，2003
[35] [美]Ivor Horton 著，马树奇，孙坦 等译，Java 2 编程指南（JDK 1.3 版），
北京：电子工业出版社，2001
[36] 网冠科技 编著，JBuilder 6.0 时尚编程百例，北京：机械工业出版社，2002
[37] CSG-300A 数字式发电机变压器组保护装置技术说明书，北京四方继保自
动化有限公司，2002
[38] RCS－985 发电机变压器成套保护装置技术使用说明书，南京南瑞继保电
气有限公司，2002
[39] 王维俭，发电机变压器继电保护整定算例，北京：中国电力出版社，2000
[2] 赵希才，2002 年国际大电网会议系列报道——电力系统保护与自动化，电
力系统自动化，2003，29(3)：1～5
[3] 周泽昕，邱宇峰，从动模试验情况看微机型发电机变压器保护的现状及存
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[4] 魏玉生，不同型号的发电机应配置不同的主保护，电力自动化设备，2002，
22（12）：1～5
[5] 王维俭，孙宇光，王祥珩，等，规范大中型发电机主保护设计的方法，继
电器，2003，31（1）：1～11
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1996，第 9 期
[7] 邰能灵，侯志俭，尹项根，等，新型发电机 100％定子单相接地保护方案，
电力系统自动化，2002，26（3）：41～45
[8] 杨经超，尹项根，陈德树，等，基于自回归模型的自适应的发电机定子接
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[10] 甘 忠，董新洲，薄志谦，输电线路自适应无通道保护（二）构成方案与
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[11] A．I．Taalab，H．A．Darwish，T．A．Kawady，ANN-based novel fault detector
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IEEE , Volume: 2 , 31 Jan-4 Feb 1999 ，Page(s): 963 vol.2
[12] Chakravarthy, S.K.; Nayar, C.V.; Achuthan, N.R.，Applying pattern recognition
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Distribution, IEE Proceedings C , Volume 139 Issue: 4 , Jul 1992，Page(s): 301 –305
[13] Chakravarthy, S.K.; Nayar, C.V.; Achuthan, N.R. ， Applying pattern
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Transmission and Distribution, IEE Proceedings C , Volume 139 Issue: 4 , Jul 1992，
Page(s): 306 –314
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[17] 王维俭，侯炳蕴，大型机组继电保护理论基础，第 2 版．北京：水利电力
出版社，1989
[18] 王维俭，电气主设备继电保护原理与应用，第 2 版，北京：中国电力出版
社，2002
[19] 陆于平，吴济安，袁宇波，数字主设备保护技术的讨论，全国高等学校电
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[22] 蔡泽祥，刘桂喜，孔华东，等，发电厂继电保护可视化整定计算与定值管
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电器，2003，31(2)：31～33
[24] 陈青，面向对象的继电保护计算及管理系统的研究，博士学位论文，济南，
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[25] 田有文，朴在林，基于客户/服务器的继电保护整定及电气设备选择管理信
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[26] 黄文虎，夏松波，刘瑞岩，等，设备故障诊断原理、技术及应，北京：科
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[27] 孙即祥 等编著，现代模式识别，长沙：国防科技大学出版社，2002
[28] 毕大强，王祥珩，王善铭，等，大型水轮发电机定子单相接地故障的暂态
仿真，电力系统自动化，2002，26（15）：39～44
[29] 水电部 EMTP 工作组，EMTP 使用说明(上)，1987
[30] 水电部 EMTP 工作组，EMTP 使用说明(下)，1987
[31] 徐章遂，房立清，王希武，等，故障信息诊断原理及应用，北京：国防工
业出版社，2000
[32] 王小平，曹立明 著，遗传算法──理论、应用与软件实现，西安：西安
交通大学出版社，2002
[33] 杨庚，王汝传，面向对象程序设计与 C++语言，北京：人民邮电出版社，
- 47 -
华北电力大学(北京)硕士学位论文
2002
[34] [加]Scott W．Ambler 著，车皓阳，刘锐 译，面向对象软件开发教程（原
书第 2 版），北京：机械工业出版社，2003
[35] [美]Ivor Horton 著，马树奇，孙坦 等译，Java 2 编程指南（JDK 1.3 版），
北京：电子工业出版社，2001
[36] 网冠科技 编著，JBuilder 6.0 时尚编程百例，北京：机械工业出版社，2002
[37] CSG-300A 数字式发电机变压器组保护装置技术说明书，北京四方继保自
动化有限公司，2002
[38] RCS－985 发电机变压器成套保护装置技术使用说明书，南京南瑞继保电
气有限公司，2002
[39] 王维俭，发电机变压器继电保护整定算例，北京：中国电力出版社，2000
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