本发明涉及电力系统监测，具体为一种发电机定子接地故障在线监测保护方法及系统。
背景技术：
1、在电力系统中，发电机定子的健康状态对整个电网的稳定性和效率至关重要。近年来，随着电力系统的复杂性增加和老化基础设施的问题日益突出，对于发电机定子接地故障的监测与保护技术需求日益增加。接地故障是最常见的电力设备故障类型之一，其发生可能导致严重的电力系统损害和长时间的服务中断。传统的故障监测方法主要依赖于定期的人工检测或简单的电气保护系统，这些方法不仅响应时间长，而且难以实时反映设备的即时状态，因此难以满足现代电力系统对于可靠性和实时性的高要求。
2、尽管目前已经开发了一些基于传感器的监测系统来实现故障的实时监测，但这些系统大多集中在通用的故障检测上，对特定类型的故障，如定子接地故障的预测和诊断，尚缺乏有效的监测方法。现有技术在处理复杂数据、实时性分析和动态调整预警阈值方面还存在不足，无法充分利用收集到的数据进行深入分析，以预测和防止潜在的接地故障。
3、针对现有技术的不足，我方发明提供了一种全新的发电机定子接地故障在线监测保护方法及系统。此方法包括通过高精度传感器实时采集包括中性点和机端的三次谐波电压和电流以及绝缘电阻等关键电气参数。利用先进的数据预处理技术，如滤波器去除异常频率成分和应用指数平滑方法平滑数据，有效消除数据中的噪声和瞬时峰值，保证了数据的质量和分析的准确性。监测模块进一步对预处理后的数据进行深入分析，采用创新的故障识别算法，不仅能够实时识别接地故障信号，还能根据动态阈值和环境因素调整判定标准，极大地提高了故障检测的灵敏度和准确度。
4、当系统识别到接地故障信号时，能够立即发出异常信号并自动采取预设的保护措施，如隔离故障区域、调整运行参数或紧急停机，以防止故障的进一步扩展。此外，通过实时数据监测和分析，本发明还能帮助运维人员更好地理解设备的运行状况，实施更有效的维护策略，从而延长设备的使用寿命，减少维护成本。
技术实现思路
1、鉴于上述存在的问题，提出了本发明。
2、因此，本发明解决的技术问题是：如何实时、准确地监测和诊断发电机定子的接地故障，同时自动实施有效的保护措施。
3、为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：一种发电机定子接地故障在线监测保护方法，其包括如下步骤，
4、通过传感器采集定子绕组数据；通过数据采集单元将定子绕组数据传输到监测模块并进行预处理；监测模块对采集的数据进行分析；当识别接地故障信号时，发出异常信号，并采取预设的保护措施。
5、作为本发明所述的一种发电机定子接地故障在线监测保护方法的一种优选方案，其中：所述定子绕组数据包括中性点三次谐波电压、机端三次谐波电压、中性点三次谐波电流、机端三次谐波电流以及绝缘电阻。
6、作为本发明所述的一种发电机定子接地故障在线监测保护方法的一种优选方案，其中：所述监测模块通过滤波器去除电气信号中的异常频率成分，应用指数平滑方法平滑数据，消除瞬时峰值或波动。
7、作为本发明所述的一种发电机定子接地故障在线监测保护方法的一种优选方案，其中：所述监测模块对采集的数据进行分析包括利用故障识别算法识别故障信号，通过故障信号判定是否存在接地故障信号。
8、作为本发明所述的一种发电机定子接地故障在线监测保护方法的一种优选方案，其中：所述识别接地故障信号中对接地故障的判定表示为，
9、接地故障判定
10、
11、其中，rins(t)表示在时间t的绝缘电阻，rthreshold(t)表示动态阈值，v3n(t)表示故障时刻的中性点三次谐波电压，v3n(t-δt)表示故障前δt时间的中性点三次谐波电压，v3e(t)表示故障时刻的机端三次谐波电压，ksetv表示电压制动系数，kadjv表示机端三次谐波电压调整系数，v3e(t-δt)表示故障前δt时刻的机端三次谐波电压，i3n(t)表示故障时刻的中性点三次谐波电流，i3e(t)表示故障时刻的机端三次谐波电流，i3n(t-δt)表示故障前δt时间的中性点三次谐波电流，i3e(t-δt)表示故障前δt时间的机端三次谐波电流。
12、所述rins(t)表示为，
13、rins(t)＝r0e-αt+βδt(t)+γδh(t)
14、其中，r0表示基准绝缘电阻，α表示时间衰减系数，δt(t)表示时间t时刻与基准温度相比的温度变化量，δh(t)表示在时间t时刻与基准湿度相比的湿度变化量，β、γ表示温度和湿度的影响系数。
15、所述rthreshold(t)表示为，
16、rthreshold(t)＝rbase-t(t)·kt-h(t)·kh
17、其中，rbase表示基线阈值，kt、kh表示温度和湿度对阈值的调整系数，t(t)、h(t)表示基准的温度以及湿度。
18、作为本发明所述的一种发电机定子接地故障在线监测保护方法的一种优选方案，其中：所述发出异常信号包括基于接地故障判定中的条件1、条件2、条件3，若满足条件大于等于2，则判定为发生接地故障。
19、作为本发明所述的一种发电机定子接地故障在线监测保护方法的一种优选方案，其中：所述采取预设的保护措施包括当条件1满足时，记录详细的电压异常数据，包括时间、电压值和持续时间，通过系统界面或发送邮件/短信通知运维人员进行检查。
20、当条件2满足时，记录电流异常数据，检查电流异常的具体部位，确定是否有明显的设备损耗或配置错误，对相关电路进行预防性维护。
21、当条件3满足时，记录绝缘电阻的读数变化，包括时间和环境条件，对受影响的电路进行隔离检查，确定绝缘损耗的具体位置和原因，对存在问题的部分加强绝缘措施。
22、当任意两个条件满足时，立即在控制中心触发接地故障报警，并通知维护团队和关键人员，对检测到故障的区域执行局部隔离，限制故障扩散的风险，自动记录故障发生时的详细操作数据，进行初步分析，诊断接地故障原因。
23、当条件1、条件2、条件3均满足时，执行紧急停机操作，并对整个系统进行隔离，系统完全安全后，进行全面的系统检查，包括所有电气设备和连接的检查，查找并修复接地故障原因。
24、本发明的另外一个目的是提供一种发电机定子接地故障在线监测保护系统，其能通过实时分析和综合处理包括三次谐波电压、电流及绝缘电阻等关键指标，解决了现有技术在接地故障发生初期无法即时响应和有效预防的问题。
25、为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：一种发电机定子接地故障在线监测保护系统，包括数据采集模块、数据预处理模块、监测与分析模块以及报警与响应模块。
26、所述数据采集模块负责实时监测和采集关键电气参数。
27、所述数据预处理模块对从传感器获得的原始数据进行初步处理。
28、所述监测与分析模块负责分析预处理后的数据，并利用故障识别算法进行故障诊断。
29、所述报警与响应模块当监测模块检测到接地故障时，报警系统将被激活，执行预设措施。
30、一种计算机设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现如上所述一种发电机定子接地故障在线监测保护方法的步骤。
31、一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如上所述一种发电机定子接地故障在线监测保护方法的步骤。
32、本发明的有益效果：本发明通过引入高精度的传感器和先进的数据分析技术，能够实时准确地监测和诊断发电机定子的接地故障。本发明方法不仅增强了对故障早期识别的能力，还通过自动执行预设保护措施，有效地防止故障扩散，从而显著提高了电力系统的运行稳定性和安全性。
1.一种发电机定子接地故障在线监测保护方法，其特征在于，包括：
2.如权利要求1所述的一种发电机定子接地故障在线监测保护方法，其特征在于：所述定子绕组数据包括中性点三次谐波电压、机端三次谐波电压、中性点三次谐波电流、机端三次谐波电流以及绝缘电阻。
3.如权利要求2所述的一种发电机定子接地故障在线监测保护方法，其特征在于：所述监测模块通过滤波器去除电气信号中的异常频率成分，应用指数平滑方法平滑数据，消除瞬时峰值或波动。
4.如权利要求3所述的一种发电机定子接地故障在线监测保护方法，其特征在于：所述监测模块对采集的数据进行分析包括利用故障识别算法识别故障信号，通过故障信号判定是否存在接地故障信号。
5.如权利要求4所述的一种发电机定子接地故障在线监测保护方法，其特征在于：所述识别接地故障信号中对接地故障的判定表示为，
6.如权利要求5所述的一种发电机定子接地故障在线监测保护方法，其特征在于：所述发出异常信号包括基于接地故障判定中的条件1、条件2、条件3，若满足条件大于等于2，则判定为发生接地故障。
7.如权利要求6所述的一种发电机定子接地故障在线监测保护方法，其特征在于：所述采取预设的保护措施包括当条件1满足时，记录详细的电压异常数据，包括时间、电压值和持续时间，通过系统界面或发送邮件/短信通知运维人员进行检查；
8.一种采用如权利要求1～7任一所述的一种发电机定子接地故障在线监测保护方法的系统，其特征在于：包括数据采集模块、数据预处理模块、监测与分析模块以及报警与响应模块；
9.一种计算机设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现权利要求1至7中任一项所述的一种发电机定子接地故障在线监测保护方法的步骤。
10.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求1至7中任一项所述一种发电机定子接地故障在线监测保护方法的步骤。
