发电机定子接地保护所利用的信号来源可分为发电机本身固有信号与外加电源信号。基于发电机固有信号的保护方案主要有：基波零序电压定子单相接地保护、三次谐波电压定子单相接地保护；外加电源信号定子单相接地保护，分为：外加直流信号定子单相接地保护、外加交流信号定子单相接地保护。下面分别介绍其保护原理：
1.基波零序电压型定子接地保护
发电机定子绕组中某点发生单相接地故障时，通过检测机端或中性点处基波零序电压可以判别接地故障。这种接地保护优点：简单易行。缺点：由于发电机三相绕组对地电容不完全对称，正常时中性点存在位移电压，该方案在中性点附近存在保护死区，并且在保护区内经过渡电阻接地时灵敏度不高，高压侧系统或高压厂用变低压系统发生单相接地故障可能引起保护误动。
2.三次谐波电压型定子接地保护
三次谐波电压定子接地保护利用单相接地故障前后发电机中性点与机端处三次谐波电压变化特点不同构成。正常运行时，中性点三次谐波电压幅值与机端三次谐波电压幅值之比大于1；而在中性点附近发生单相接地故障时，中性点三次谐波电压幅值与机端三次谐波电压幅值之比小于1。基于稳态量的三次谐波电压定子接地保护主要是为了消除基波零序电压定子接地保护在中性点附近的保护死区。目前三次谐波电压定子接地保护通常采用机端和中性点双侧三次谐波电压构成保护判据，由于能够综合考虑三次谐波电压的大小和相位变化，因而具有更高的灵敏度和可靠性。两张保护结合在一起，被称为“定子100﹪接地保护”可以反映定子全部的接地故障。缺点：由于该保护利用的是稳态量，所以当接地过渡电阻较大，故障位置在发电机绕组中部附近时，机端和中性点三次谐波电压变化量很小，保护的灵敏度较低。
3.外加电源式定子接地保护
这一类保护是在发电机定子回路与大地之间外加一个信号电源。发电机正常运行时，这个信号电源不产生电流或产生很小的电流。只有发生接地故障时，这个电源才产生相应频率的较大接地电流，使保护动作。因为信号是外加的，不受接地位置的限制，能完成100%定子绕组保护的目的。根据外加信号的不同分为外加直流电压源方案和外加二次谐波电压方案、外加12.5H，或15Hz信号源方案等。这些方案各有优劣，但总的来说，外加电源式定子接地保护方案均需外加信号电源，对电源的可靠性和性能有较高要求，现场调试也较复杂，这些问题限制了外加电源式定子接地保护的应用范围。
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