發(fā)電機(jī)變壓器組保護(hù)介紹.ppt

RCS-985發(fā)電機(jī)變壓器組保護(hù)介紹 南瑞繼保：陳 俊 TelE-mail:,RCS-985 發(fā)電機(jī)變壓器組保護(hù),發(fā)電機(jī)、變壓器保護(hù)基本原理 項目來源 裝置的總體方案 裝置的關(guān)鍵技術(shù) 試驗(yàn)與運(yùn)行 總結(jié),發(fā)電機(jī)變壓器保護(hù)基本原理,發(fā)電機(jī)內(nèi)部圖示,大機(jī)組的特點(diǎn)及其對保護(hù)的影響 1）大型機(jī)組有效材料利用率提高 機(jī)組慣性常數(shù)明顯下降，使發(fā)電機(jī)易于失步； 發(fā)電機(jī)熱容量與銅損和鐵損之比顯著下降，機(jī)組的過負(fù)荷能力下降，定子轉(zhuǎn)子過負(fù)荷需采取反時限特性。 2）電機(jī)參數(shù)的變化 電抗增大，定子、轉(zhuǎn)子繞組電阻普遍減小 短路比減小，短路電流水平下降，要求保護(hù)更加靈敏； 時間常數(shù)增大，非周期分量電流衰減慢，非周期分量的長期存在，使暫態(tài)短路電流在若干個周期內(nèi)不通過零點(diǎn)，使斷路器斷流條件惡化，同時也易使TA飽和； 平均異步轉(zhuǎn)距降低，失磁后滑差增大，從系統(tǒng)中吸取更多的無功，對系統(tǒng)不利。,發(fā)電機(jī)、變壓器保護(hù)基本原理,大機(jī)組與小機(jī)組保護(hù)配置的差異 小機(jī)組保護(hù)配置 差動保護(hù)、匝間保護(hù)、復(fù)壓過流保護(hù)、95% （50MW以上100%）定子接地保護(hù)、轉(zhuǎn)子一點(diǎn)、兩點(diǎn)接地保護(hù)、失磁保護(hù)、過電壓保護(hù)、過負(fù)荷保護(hù)（50MW以上機(jī)組反時限）、負(fù)序過負(fù)荷保護(hù)（50MW以上機(jī)組反時限）等。 大機(jī)組保護(hù)配置 除了配置以上保護(hù)外，還需配置：過勵磁保護(hù)、失步保護(hù)、逆功率保護(hù)、程序逆功率保護(hù)、頻率保護(hù)、啟停機(jī)保護(hù)、誤上電保護(hù)、勵磁繞組過負(fù)荷等。,發(fā)電機(jī)、變壓器保護(hù)基本原理,水輪發(fā)電機(jī)與汽輪發(fā)電機(jī)保護(hù)配置的差異 1）水輪機(jī)只配轉(zhuǎn)子一點(diǎn)接地保護(hù)，無兩點(diǎn)接地保護(hù)； 2）失磁保護(hù)：水輪機(jī)動作于解列滅磁，汽輪機(jī)可先減出力，后動作于解列滅磁； 3）水輪機(jī)一般不裝設(shè)低頻保護(hù)、反時限負(fù)序電流保護(hù)； 4）水輪機(jī)的三次諧波匝電勢分布不同于汽輪機(jī)，其三次諧波電壓定子接地保護(hù)靈敏度較低。,發(fā)電機(jī)、變壓器保護(hù)基本原理,發(fā)電機(jī)、變壓器保護(hù)基本原理,發(fā)電機(jī)的故障形式,發(fā)電機(jī)、變壓器保護(hù)基本原理,發(fā)電機(jī)的不正常運(yùn)行狀態(tài) 發(fā)電機(jī)本體并未發(fā)生故障，由于其他設(shè)備故障或誤操作等引起的發(fā)電機(jī)不正常運(yùn)行狀態(tài)。這些狀態(tài)不被發(fā)現(xiàn)和清除將可能引起發(fā)電機(jī)本體的故障。,發(fā)電機(jī)、變壓器保護(hù)基本原理,變壓器的故障形式,發(fā)電機(jī)、變壓器保護(hù)基本原理,發(fā)電機(jī)內(nèi)部故障保護(hù),發(fā)電機(jī)、變壓器保護(hù)基本原理,發(fā)電機(jī)其他保護(hù),失磁保護(hù) 失磁對系統(tǒng)的危害： （1）吸收無功，導(dǎo)致母線電壓降低，易使系統(tǒng)電壓崩潰； （2）引起其他發(fā)電機(jī)過載； （3）由于有功擺動，可能導(dǎo)致振蕩。 失磁對發(fā)電機(jī)的危害： （1）出現(xiàn)滑差，使轉(zhuǎn)子過熱； （2）電流增大，定子過熱，定子端部漏磁增強(qiáng)，使端部的部件等過熱； （3）有功無功劇烈擺動，發(fā)電機(jī)周期性超速，威脅機(jī)組安全。,發(fā)電機(jī)、變壓器保護(hù)基本原理,一次典型的失磁過程機(jī)端電壓、電流波形,失磁時的功率、轉(zhuǎn)子電壓變化波形,t0: 正常運(yùn)行 t1: 進(jìn)入靜穩(wěn)圓 t2:進(jìn)入異步圓,失磁時的機(jī)端阻抗軌跡,常用失磁保護(hù)判據(jù) 定子阻抗判據(jù)：靜穩(wěn)圓 或異步圓 轉(zhuǎn)子電壓判據(jù)：低電壓判據(jù)、變勵磁低電壓判據(jù) 低電壓判據(jù)：母線電壓或機(jī)端電壓 減出力有功判據(jù) 無功反向輔助判據(jù),失磁保護(hù)判據(jù),發(fā)電機(jī)、變壓器保護(hù)基本原理,變壓器內(nèi)部故障保護(hù),發(fā)電機(jī)、變壓器保護(hù)基本原理,變壓器其他保護(hù),變壓器縱差與發(fā)電機(jī)縱差的不同 1）變壓器各側(cè)電流互感器型號、飽和特性不同，各側(cè)相電流的相位也可能不同，導(dǎo)致外部短路時，不平衡電流大； 2）變壓器高壓繞組常有調(diào)壓分接頭，有時還帶負(fù)荷調(diào)節(jié)，導(dǎo)致不平衡電流增大； 3）發(fā)電機(jī)縱差無法反映匝間短路，而變壓器縱差對匝間短路有作用； 4）對變壓器繞組和發(fā)電機(jī)定子繞組的開焊故障，縱差均不能反映，變壓器依靠瓦斯保護(hù)或壓力保護(hù)； 5）變壓器縱差保護(hù)范圍內(nèi)，除包括各側(cè)繞組外，還包括變壓器的鐵芯，存在勵磁涌流問題。,發(fā)電機(jī)、變壓器保護(hù)基本原理,構(gòu)成變壓器縱差保護(hù)需解決的問題 a. 兩側(cè)電流相位問題； b. 兩側(cè)電流不相等問題； c. 零序電流問題； d. 勵磁涌流問題； e. 不平衡電流大的問題。,發(fā)電機(jī)、變壓器保護(hù)基本原理,勵磁涌流的識別 涌流的波形特征: 幅值大衰減慢、波形嚴(yán)重畸變、波形存在間斷、偶次諧波含量大（以二次諧波為主）。 a. 二次諧波制動原理 b. 波形對稱原理 本質(zhì)：偶次諧波/奇次諧波 c. 間斷角原理 d. 利用其他數(shù)學(xué)工具 （目前限于理論分析）,發(fā)電機(jī)、變壓器保護(hù)基本原理,變壓器零序比率差動保護(hù),針對主變高壓側(cè)接地故障，裝置設(shè)有零序比率差動保護(hù)，作為縱差的補(bǔ)充。 零序差動保護(hù)原理接線圖,變壓器零序比率差動保護(hù),其動作方程如下 ： 其中I01、I02、I0n分別為主變高壓I側(cè)、II側(cè)自產(chǎn)零序電流和中性點(diǎn)側(cè)零序電流，I0cdqd為零序比率差動起動定值，I0d為零序差動電流，I0r為零序差動制動電流，K0bl為零序差動比率制動系數(shù)整定值，In為TA二次額定電流。推薦K0bl整定為0.5。,RCS-985 發(fā)電機(jī)變壓器組保護(hù),發(fā)電機(jī)、變壓器保護(hù)基本原理 RCS-985發(fā)變組保護(hù)立項來源 裝置的總體方案 裝置的關(guān)鍵技術(shù) 試驗(yàn)與運(yùn)行 總結(jié),項目來源,根據(jù)國家電力公司科學(xué)技術(shù)項目合同SPKJ010-02，于1999年1月開始研制RCS-985微機(jī)發(fā)電機(jī)變壓器組成套保護(hù)裝置。,項目要求： 解決現(xiàn)有四統(tǒng)一方案及分體式保護(hù)存在的問題，提出全新的發(fā)變組保護(hù)完全雙重化方案。 解決發(fā)變組保護(hù)差動，匝間保護(hù)、定子接地保護(hù)、TA飽和，重負(fù)荷下輕微故障靈敏度不夠等一系列問題。,項目來源,RCS-985 發(fā)電機(jī)變壓器組保護(hù),發(fā)電機(jī)、變壓器保護(hù)基本原理 立項來源 裝置的總體方案 裝置的關(guān)鍵技術(shù) 試驗(yàn)與運(yùn)行 總結(jié),國電調(diào)【2002】138號文件中防止電力生產(chǎn)重大事故的二十五項重點(diǎn)要求繼電保護(hù)實(shí)施細(xì)則中明確指出： 100兆瓦及以上容量的發(fā)電機(jī)變壓器組微機(jī)保護(hù)應(yīng)按雙重化配置（非電量保護(hù)除外），每套保護(hù)均應(yīng)含完整的差動及后備保護(hù)。（反措第6.3條） 保護(hù)裝置雙重化配置還應(yīng)充分考慮到運(yùn)行和檢修時的安全性，當(dāng)運(yùn)行中的一套保護(hù)因異常需要退出或需要檢修時，應(yīng)不影響另一套正常運(yùn)行。（反措第2.11條）,最新二十五點(diǎn)反措重點(diǎn)要求,總體方案為雙主雙后，即雙套主保護(hù)、雙套后備保護(hù)、雙套異常運(yùn)行保護(hù)的配置方案。其思想是將一個發(fā)變組單元的全套電量保護(hù)集成在一套裝置中。 對于一個發(fā)變組單元，配置兩套完整的電氣量保護(hù)，每套保護(hù)裝置采用不同組TA，均有獨(dú)立的出口跳閘回路。 非電量保護(hù)出口跳閘回路完全獨(dú)立，和操作回路獨(dú)立組屏。,保護(hù)總體方案設(shè)計思想,雙重化最優(yōu)組屏方案,適用范圍,發(fā)電機(jī)變壓器組類型 汽輪發(fā)電機(jī)變壓器組 水輪發(fā)電機(jī)變壓器組 燃?xì)廨啓C(jī)組 抽水蓄能機(jī)組 調(diào)相機(jī) 機(jī)組容量 100MW以上發(fā)電機(jī)變壓器機(jī)組 200MW以上發(fā)變組單元機(jī)組,300MW-500KV機(jī)組TA、TV配置方案,300MW-220KV機(jī)組TA、TV配置方案,100MW-220KV機(jī)組TA、TV配置方案,內(nèi)部故障保護(hù)方案,配置機(jī)組內(nèi)部故障多重主保護(hù)： 1.發(fā)電機(jī)差動保護(hù)（包括工頻變化量差動保護(hù)） 2.發(fā)電機(jī)裂相橫差保護(hù)或不完全差動保護(hù) 3.發(fā)電機(jī)高靈敏橫差保護(hù) 4.發(fā)電機(jī)縱向零序電壓匝間保護(hù) 5.發(fā)變組差動保護(hù) 6.主變差動保護(hù)（包括工頻變化量差動保護(hù)） 7.主變零序差動保護(hù) 8.高廠變差動保護(hù) 9.勵磁變差動保護(hù) 10.勵磁機(jī)差動保護(hù),其他保護(hù)配置方案,雙主雙后的優(yōu)點(diǎn) 運(yùn)行方便，安全可靠； 設(shè)計簡潔，二次回路清晰，由于主后共用 一組TA，TA總數(shù)沒有增加或有所下降； 整定、調(diào)試和維護(hù)方便。,保護(hù)方案設(shè)計思想,主后一體化的優(yōu)點(diǎn) 共用一組TA，TA總數(shù)稍有減少，TA斷線幾率大大下降； 裝置數(shù)量少，誤動幾率降低； 信息共享，判據(jù)更加靈活實(shí)用； 可一次錄下所有模擬量，便于故障分析。,保護(hù)方案設(shè)計思想,保護(hù)方案設(shè)計思想,拒動問題的解決 雙套保護(hù)防拒動，回路、電源、裝置雙重化； 除差動外，發(fā)電機(jī)專用保護(hù)均實(shí)現(xiàn)了雙重配置，降低了拒動幾率。,保護(hù)方案設(shè)計思想,誤動問題的解決 單套裝置采用雙CPU結(jié)構(gòu)，防硬件導(dǎo)致的誤動； 原理缺陷導(dǎo)致的誤動與雙重化配置無關(guān)系。,RCS-985 發(fā)電機(jī)變壓器組保護(hù),總體方案 裝置性能 裝置的關(guān)鍵技術(shù) 試驗(yàn)與運(yùn)行 總結(jié),裝置面板和背面布置圖,走出工業(yè)裝置和商業(yè)裝置的誤區(qū)。 利用最先進(jìn)的DSP技術(shù)和微機(jī)技術(shù)，提供可靠、完善的數(shù)字式保護(hù)硬件平臺。 提供方便、可靠、安全性高的人機(jī)界面，所有操作后臺機(jī)和面板操作均應(yīng)獨(dú)立完成。,高性能硬件平臺發(fā)展方向,先進(jìn)的硬件核心,高速數(shù)字信號處理器DSP 大規(guī)模邏輯門陣列FPGA 可編程邏輯門陣列CPLD 并行高精度A/D 32位微處理器CPU 獨(dú)立的CPU處理顯示、鍵盤等人機(jī)對話 大屏幕漢字液晶顯示,先進(jìn)的硬件核心,高速數(shù)字信號處理器DSP32位微處理器CPU 雙CPU系統(tǒng)：低通、AD采樣、保護(hù)計算、邏輯輸出 1、CPU2作用于啟動繼電器，CPU1作用于跳閘矩陣2、啟動一致性，CPU1和CPU2的啟動元件相同，保護(hù)才出口 3、兩個CPU系統(tǒng)之間均進(jìn)行完善的自檢和互檢，任一CPU板故障，閉鎖裝置并發(fā)報警信號,RCS-985硬件配置示意圖,可靠的軟件技術(shù),每個周波24點(diǎn)高速采樣率，計算精度高 并行實(shí)時計算：故障全過程對所有保護(hù)繼電器進(jìn)行實(shí)時計算。即在每一個采樣間隔內(nèi)（0.833ms）對所有保護(hù)完成計算，并留有裕度。因此，裝置中各保護(hù)功能的計算互不影響，均能正確反應(yīng)。 多種啟動元件：不同的保護(hù)功能均有對應(yīng)的啟動元件,獨(dú)立的故障錄波,CPU錄波：記錄保護(hù)的各種原始模擬量、保護(hù)用的中間模擬量、保護(hù)的出口狀態(tài)等。 MON錄波：設(shè)有完整的故障錄波功能，可以連續(xù)記錄長達(dá)4S的發(fā)變組單元所有模擬量、開入量、保護(hù)動作量波形，記錄采用COMTRADE格式，是針對發(fā)變組的故障錄波器。 完善的波形分析軟件,波形分析軟件,友好的用戶界面,全中文菜單 全中文打印 大屏幕液晶顯示，主接線及運(yùn)行方式一目了然 不進(jìn)行任何操作即可顯示所有模擬量及差電流,后臺管理軟件與通訊功能 開發(fā)了相應(yīng)的PC機(jī)軟件，利用通訊的方式，提供方便與易用的手段設(shè)定裝置、觀察裝置狀態(tài)以及了解記錄的信息。例如整定定值，獲得模擬量實(shí)時值，開入量狀態(tài)以及獲得錄波數(shù)據(jù)等 四個RS-485通信接口，其中有兩個可以復(fù)用為光纖接口 支持電力行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)DL/T667-1999（IEC60870-5-103標(biāo)準(zhǔn)）的通訊規(guī)約,靈活的后臺通訊方式,方便的調(diào)試手段,設(shè)有調(diào)試輸入接口，用HELP-90A方便地進(jìn)行調(diào)試 裝置面板設(shè)置調(diào)試串口 所有保護(hù)信息可通過調(diào)試串口傳至PC機(jī)，便于保護(hù)狀態(tài)和性能的二次分析 所有定值可通過PC機(jī)進(jìn)行整定、存盤、打印,調(diào)試界面例1：發(fā)電機(jī)差動定值整定,調(diào)試界面例3：發(fā)電機(jī)差動保護(hù)相關(guān)量顯示,跳閘控制字整定,RCS-985 發(fā)電機(jī)變壓器組保護(hù),總體方案 裝置性能 裝置的關(guān)鍵技術(shù) 試驗(yàn)與運(yùn)行 總結(jié),RCS985保護(hù)裝置的關(guān)鍵技術(shù),1、采用了工頻變化量原理、變斜率比率差動保護(hù)新原理; 2、全新的異步法TA飽和判據(jù)； 3、首次提出并實(shí)現(xiàn)了浮動門檻和電流比率制動相結(jié)合的縱向零序電 壓匝間保護(hù)、高靈敏橫差保護(hù)新原理； 4、采用三次諧波電壓差動新原理的100定子接地保護(hù)； 5、新型外加電源定子、轉(zhuǎn)子接地保護(hù)； 6、靈敏的TV、TA回路自檢功能； 7、其他先進(jìn)技術(shù),發(fā)電機(jī)差動保護(hù)現(xiàn)狀,大型發(fā)電機(jī)造價昂貴，內(nèi)部故障造成的損失巨大，內(nèi)部相間故障由于故障點(diǎn)電勢可能較低，故障時受過渡電阻影響較大，如何采用新原理，不受過渡電阻影響，提高內(nèi)部故障時保護(hù)靈敏度已成為重要課題。 發(fā)電機(jī)差動保護(hù)普遍采用P級TA，區(qū)外故障TA不平衡電流大（尤其在非同期合閘時），固定斜率的比率差動保護(hù)，不能很好的與TA不平衡電流變化配合。,分體式保護(hù)之間的TA串接 變壓器的過激磁引起 傳統(tǒng)比率差動原理的缺陷，區(qū)外故障發(fā)生后，在切除時，由于TA特性不一致或TA飽和導(dǎo)致的誤動。,發(fā)變組差動誤動原因,差動保護(hù)的關(guān)鍵技術(shù),工頻變化量比率差動 變斜率比率差動 高值比率差動 差動速斷,差動保護(hù)的功能特點(diǎn),靈敏的工頻變化量比例差動 :差電流工頻變化量 :制動電流工頻變化量,差動保護(hù)的功能特點(diǎn),工頻變化量比例差動的優(yōu)點(diǎn) 只反映故障分量，不受發(fā)電機(jī)、變壓器正常運(yùn)行時負(fù)荷電流的影響 過渡電阻影響很小 采用高比率制動系數(shù)抗TA飽和 提高了發(fā)電機(jī)、變壓器內(nèi)部輕微故障時保護(hù)的靈敏度，區(qū)外故障不會誤動,差動保護(hù)的功能特點(diǎn),滿負(fù)荷運(yùn)行時發(fā)電機(jī)內(nèi)部A、B相2.5%經(jīng)過渡電阻短路,差動保護(hù)的關(guān)鍵技術(shù),工頻變化量比率差動 變斜率比率差動 高值比率差動 差動速斷,變斜率比例差動 不設(shè)拐點(diǎn)，一開始就帶制動特性,差動保護(hù)的功能特點(diǎn),差動保護(hù)的功能特點(diǎn),動作區(qū)域上多了兩塊靈敏動作區(qū)，少了一塊易誤動區(qū)，在區(qū)內(nèi)故障時保證較高的靈敏度，在區(qū)外故障時可以躲過暫態(tài)不平衡電流，提高了差動保護(hù)的可靠性。,變斜率比例差動的優(yōu)點(diǎn) 由于一開始就帶制動，差動保護(hù)動作特性較好地與差流不平衡電流配合，因此差動起始定值可以安全地降低； 提高了發(fā)電機(jī)、變壓器內(nèi)部輕微故障時保護(hù)的靈敏度，尤其是機(jī)組起停過程中（4555Hz）內(nèi)部輕微故障差動保護(hù)的靈敏度； 可以防止區(qū)外故障TA不一致造成的誤動。,差動保護(hù)的功能特點(diǎn),主變內(nèi)部C相1.5%匝間故障,變斜率比率差動保護(hù)的功能特點(diǎn),差動保護(hù)的關(guān)鍵技術(shù),工頻變化量比率差動 變斜率比率差動 高值比率差動 差動速斷,差動保護(hù)的功能特點(diǎn),可靠的高值比例差動 由高比率制動系數(shù)抗TA飽和 區(qū)內(nèi)嚴(yán)重故障快速動作,差動保護(hù)的功能特點(diǎn),區(qū)內(nèi)輕微： t0:正常運(yùn)行 t1:故障時,差動保護(hù)的功能特點(diǎn),區(qū)內(nèi)較嚴(yán)重： t0:正常運(yùn)行 t1:故障時,差動保護(hù)的功能特點(diǎn),區(qū)內(nèi)嚴(yán)重故障： t0:正常運(yùn)行 t1:故障時,差動保護(hù)的功能特點(diǎn),RCS985保護(hù)裝置的關(guān)鍵技術(shù),1、采用了工頻變化量原理、變斜率比率差動保護(hù)新原理; 2、全新的異步法TA飽和判據(jù)； 3、首次提出并實(shí)現(xiàn)了浮動門檻和電流比率制動相結(jié)合的縱向零序電 壓匝間保護(hù)、高靈敏橫差保護(hù)新原理； 4、采用三次諧波電壓差動新原理的100定子接地保護(hù)； 5、新型外加電源定子、轉(zhuǎn)子接地保護(hù)； 6、靈敏的TV、TA回路自檢功能； 7、其他先進(jìn)技術(shù),發(fā)電機(jī)差動TA飽和問題,以往認(rèn)為： 發(fā)電機(jī)差動采用保護(hù)級TA，并且TA同型； 區(qū)外故障電流倍數(shù)小，一次電流完全相同，二次不平衡差流 ??； 因此，為提高內(nèi)部故障靈敏度，降低差動起始定值、比率制動系數(shù)。 實(shí)際情況： 發(fā)電機(jī)差動TA盡管同型，但兩側(cè)電纜長度可能不一致，部分 機(jī)組TA不是真正同型TA； 區(qū)外故障電流倍數(shù)盡管小，但非周期分量衰減慢； 結(jié)果，導(dǎo)致TA飽和，不平衡差流增大，差動保護(hù)屢有誤動發(fā)生；,現(xiàn)有防TA飽和措施,提高差動啟動定值： 缺點(diǎn)：降低了內(nèi)部故障靈敏度，不可取。 采用流出電流判據(jù)的標(biāo)積制動式差動保護(hù)： 缺點(diǎn)1：理論計算表明，在發(fā)電機(jī)內(nèi)部故障時，也有流出電流，存在拒動可能。 缺點(diǎn)2：區(qū)外轉(zhuǎn)區(qū)內(nèi)故障時，拒動可能性增加。,TA飽和判據(jù)的特點(diǎn),全新的“異步法” TA飽和判據(jù) 抗TA飽和算法：利用變壓器、發(fā)電機(jī)差電流中諧波含量和波形特征來識別電流互感器的飽和 關(guān)鍵判據(jù)：如何準(zhǔn)確判出區(qū)外故障，投入抗TA飽和算法： 制動電流工頻變化量： 差電流工頻變化量：,區(qū)內(nèi)故障時，制動電流和差電流工頻變化量同步出現(xiàn),TA飽和判據(jù)的特點(diǎn),區(qū)外故障時，制動電流與差電流工頻變化量異步先后出現(xiàn),TA飽和判據(jù)的特點(diǎn),發(fā)電機(jī)區(qū)外故障并伴隨TA飽和,發(fā)電機(jī)區(qū)內(nèi)故障,發(fā)電機(jī)區(qū)內(nèi)故障并伴隨TA飽和,區(qū)外TA飽和： t0:正常運(yùn)行 t1:判出區(qū)外 t2:開始飽和 t3:進(jìn)入動作區(qū) t1-t05ms,TA飽和： t0:正常運(yùn)行 t1:判出區(qū)外 t2:開始飽和 t3:進(jìn)入動作區(qū) t1-t05ms,TA飽和判據(jù)的特點(diǎn),“異步法” TA飽和判據(jù)優(yōu)點(diǎn) 區(qū)內(nèi)故障、區(qū)內(nèi)故障TA飽和，差動保護(hù)快速動作 區(qū)外故障，投入TA抗飽和判據(jù)，差動保護(hù)不會誤動 允許TA飽和最快時間：5ms。,RCS985保護(hù)裝置的關(guān)鍵技術(shù),1、采用了工頻變化量原理、變斜率比率差動保護(hù)新原理; 2、全新的異步法TA飽和判據(jù)； 3、首次提出并實(shí)現(xiàn)了浮動門檻和電流比率制動相結(jié)合的縱向零序電 壓匝間保護(hù)、高靈敏橫差保護(hù)新原理； 4、采用三次諧波電壓差動新原理的100定子接地保護(hù)； 5、新型外加電源定子、轉(zhuǎn)子接地保護(hù)； 6、靈敏的TV、TA回路自檢功能； 7、其他先進(jìn)技術(shù),現(xiàn)有縱向零序電壓匝間保護(hù)方案,1、負(fù)序方向閉鎖的縱向零序電壓匝間保護(hù) 負(fù)序方向元件在外部三相短路暫態(tài)過程中和頻率偏離額定值時 可能會誤動； 當(dāng)采用負(fù)序功率方向作為動作元件時，靈敏度不高； 2、負(fù)序方向閉鎖的二次諧波式匝間短路保護(hù) 對于發(fā)電機(jī)組，外部不對稱故障，也會產(chǎn)生二次諧波電流，需 負(fù)序方向閉鎖，因此也存在上述缺點(diǎn)； 3、三次諧波分量閉鎖縱向零序電壓匝間保護(hù) 動模和實(shí)際機(jī)組故障并未證實(shí)區(qū)外故障時縱向零序電壓中三次諧 波分量一定會增大。,零序電壓匝間保護(hù)的功能特點(diǎn),高定值段匝間保護(hù) 按躲過各種情況下最大不平衡零序電壓整定； 靈敏段匝間保護(hù)：電流比率制動原理 綜合電流：采用電流增加量和負(fù)序電流加權(quán)值,零序電壓匝間保護(hù)的功能特點(diǎn),浮動門檻技術(shù) 對其他工況下（不同負(fù)載、電壓升高、失磁故障等） ，零序 電壓不平衡值的增大，采用浮動門檻躲過不平衡電壓。 頻率跟蹤與數(shù)字濾波器結(jié)合，頻率偏移時，三次諧波濾過比仍大于100 由于采取了以上措施，縱向零序電壓匝間保護(hù)只需按躲過正常運(yùn)行時不平衡基波電壓整定，區(qū)內(nèi)故障靈敏動作，區(qū)外故障可靠制動,零序電壓匝間保護(hù)的功能特點(diǎn),零序電壓匝間保護(hù)的功能特點(diǎn),媽灣電廠主變高壓側(cè)C0故障縱向零序電壓波形，零序電壓基波分量比故障前增大，電流、負(fù)序電流增加較大,電流比率制動原理的匝間保護(hù)沒有誤動,發(fā)電機(jī)區(qū)內(nèi)A3-A4匝間故障縱向零序電壓波形，零序電壓增加, 而相電流變化不大, 保護(hù)靈敏動作。,零序電壓匝間保護(hù)的功能特點(diǎn),工頻變化量匝間方向判據(jù)形成： U 0.5V+1.25du I 0.02In+1.25di 上述三個判據(jù)同時滿足，保護(hù)置方向標(biāo)志； 經(jīng)負(fù)序電壓、負(fù)序電流展寬 。,工頻變化量方向匝間保護(hù)功能特點(diǎn),優(yōu)點(diǎn) 直接取機(jī)端電壓電流計算，不需專用TV 方向明確，區(qū)內(nèi)故障正確動作，靈敏度約為3V； 采用浮動門檻技術(shù)，區(qū)外故障不會誤動； 缺點(diǎn) 發(fā)電機(jī)并網(wǎng)前，不能反映匝間保護(hù)。,工頻變化量方向匝間保護(hù)功能特點(diǎn),高靈敏橫差保護(hù)的功能特點(diǎn),高定值段橫差保護(hù)：相當(dāng)于一般的單元件橫差保護(hù)，按躲過最大不平衡電流整定 靈敏段橫差保護(hù)：相電流比率制動原理 取最大相電流增加值作制動,高靈敏橫差保護(hù)的功能特點(diǎn),浮動門檻技術(shù) 對其他工況下（不同負(fù)載、電壓升高、失磁故障等），橫差電 流不平衡電流的增大，采用浮動門檻躲過不平衡電流電壓。 頻率跟蹤與數(shù)字濾波器結(jié)合，頻率偏移時，三次諧波濾過比仍大于100 由于采取了以上措施，橫差電流定值只需按躲過正常運(yùn)行時不平衡基波電流整定，區(qū)內(nèi)故障靈敏動作，區(qū)外故障可靠制動,發(fā)電機(jī)變壓器區(qū)外AB兩相故障橫差電流波形，橫差電流增加，由于相電流也增加, 因此能可靠制動。,高靈敏橫差保護(hù)的功能特點(diǎn),發(fā)電機(jī)區(qū)內(nèi)B1-B3匝間故障橫差電流波形，橫差電流增加, 而相電流變化不大, 橫差保護(hù)靈敏動作。,高靈敏橫差保護(hù)的功能特點(diǎn),RCS985保護(hù)裝置的關(guān)鍵技術(shù),1、采用了工頻變化量原理、變斜率比率差動保護(hù)新原理; 2、全新的異步法TA飽和判據(jù)； 3、首次提出并實(shí)現(xiàn)了浮動門檻和電流比率制動相結(jié)合的縱向零序電 壓匝間保護(hù)、高靈敏橫差保護(hù)新原理； 4、采用三次諧波電壓差動新原理的100定子接地保護(hù)； 5、新型外加電源定子、轉(zhuǎn)子接地保護(hù)； 6、靈敏的TV、TA回路自檢功能； 7、其他先進(jìn)技術(shù),現(xiàn)有定子接地保護(hù)存在問題,三次諧波電壓比率判據(jù) 啟停機(jī)過程中易誤動 正常運(yùn)行機(jī)組頻率變化時，三次諧波濾過比下降，易 導(dǎo)致誤動 調(diào)整型三次諧波電壓判據(jù) 啟停機(jī)過程中易誤動 正常運(yùn)行機(jī)組頻率變化時，三次諧波濾過比下降，易導(dǎo)致誤動 運(yùn)行方式變化時，易誤動,自適應(yīng)三次諧波電壓比率判據(jù)： 發(fā)變組并網(wǎng)前后機(jī)端等效電容變化較大，并網(wǎng)前、后各設(shè)一個定值，根據(jù)各自狀態(tài)下裝置實(shí)時顯示的最大三次諧波電壓比率值整定，裝置根據(jù)斷路器位置接點(diǎn)和負(fù)荷電流自動適應(yīng)狀態(tài)變化 頻率跟蹤和數(shù)字濾波器相結(jié)合，在頻率4555Hz范圍內(nèi)三次諧波電壓濾過比不受影響 在系統(tǒng)頻率嚴(yán)重偏離50HZ時，采用按頻率比率制動原理,定子接地保護(hù)的功能特點(diǎn),自適應(yīng)三次諧波電壓比率判據(jù)優(yōu)點(diǎn)： 頻率變化不會誤動 解決了機(jī)組啟停機(jī)過程中三次諧波電壓比率判據(jù)誤動的問題。,定子接地保護(hù)的功能特點(diǎn),三次諧波電壓差動判據(jù)： 正常運(yùn)行時，機(jī)端、中性點(diǎn)三次諧波電壓幅值、相位在一定范圍內(nèi)波動，實(shí)時自動調(diào)整系數(shù)kt使正常運(yùn)行時差電壓接近為0； 可以保護(hù)100的定子接地,定子接地保護(hù)的功能特點(diǎn),三次諧波電壓差動可靠性： 頻率跟蹤和數(shù)字濾波器相結(jié)合，在頻率49.550.5Hz范圍內(nèi)保護(hù)功能不受影響； 在機(jī)組頻率超出49.550.5Hz范圍時，閉鎖本判據(jù)； 機(jī)組并網(wǎng)后負(fù)荷電流大于0.2In時，自動投入本判據(jù)； 當(dāng)TV斷線時閉鎖本判據(jù)。 由于采用了以上輔助判據(jù)，盡管三次諧波電壓差動判據(jù)在定子接地時靈敏度很高，但是在啟停機(jī)過程中、區(qū)外故障及其他工況下均不會誤動。,定子接地保護(hù)的功能特點(diǎn),媽灣電廠正常運(yùn)行三次諧波差動波形：,定子接地保護(hù)的功能特點(diǎn),發(fā)電機(jī)中性點(diǎn)5%定子接地電壓波形(動模試驗(yàn)),定子接地保護(hù)的功能特點(diǎn),發(fā)電機(jī)中性點(diǎn)40%定子接地電壓波形圖(動模試驗(yàn)),定子接地保護(hù)的功能特點(diǎn),發(fā)電機(jī)中性點(diǎn)經(jīng)10k 定子接地電壓波形(電科院動模試驗(yàn)),定子接地保護(hù)的功能特點(diǎn),望亭電廠11機(jī)組發(fā)電機(jī)中性點(diǎn)定子接地試驗(yàn)： 試驗(yàn)方法，用絕緣棒將短路試驗(yàn)電阻一端與發(fā)電機(jī)中性點(diǎn)短接，試驗(yàn)電阻另一端接地。 試驗(yàn)電阻阻值：5.1K，7.5 K。,定子接地保護(hù)的功能特點(diǎn),定子接地試驗(yàn)記錄：,定子接地保護(hù)的功能特點(diǎn),RCS985保護(hù)裝置的關(guān)鍵技術(shù),1、采用了工頻變化量原理、變斜率比率差動保護(hù)新原理; 2、全新的異步法TA飽和判據(jù)； 3、首次提出并實(shí)現(xiàn)了浮動門檻和電流比率制動相結(jié)合的縱向零序電 壓匝間保護(hù)、高靈敏橫差保護(hù)新原理； 4、采用三次諧波電壓差動新原理的100定子接地保護(hù)； 5、新型外加電源定子、轉(zhuǎn)子接地保護(hù)； 6、靈敏的TV、TA回路自檢功能； 7、其他先進(jìn)技術(shù),新型外加電源定子、轉(zhuǎn)子接地保護(hù),新型外加20 HZ電源定子接地保護(hù),外加20Hz低頻電源定子接地保護(hù)的特點(diǎn)： 1）在發(fā)電機(jī)啟停、運(yùn)行的全過程中，都可以提供靈敏的定子接地保護(hù)：可檢測定子絕緣的緩慢老化； 2）保護(hù)范圍不僅包括整個定子繞組，還包括發(fā)電機(jī)中性點(diǎn)。保護(hù)的靈敏度一致，不受接地位置影響。 3）20Hz信號和工頻、分次諧波、整數(shù)次諧波相差較大，機(jī)組正常運(yùn)行或振蕩時不會影響外加20Hz電阻的計算。 4）注入一次繞組電壓僅為13的額定相電壓，不會損壞定子繞組絕緣。,發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子（勵磁回路）接地種類和后果 1）各種原因造成的轉(zhuǎn)子繞組絕緣下降 轉(zhuǎn)子繞組匝間短路； 勵磁回路一點(diǎn)接地； 勵磁回路兩點(diǎn)接地。 2）轉(zhuǎn)子一點(diǎn)接地對發(fā)電機(jī)并未造成危害，但如再發(fā)生兩點(diǎn)接地，威脅機(jī)組安全： 故障點(diǎn)流過電流，燒傷轉(zhuǎn)子本體； 勵磁繞組過流，導(dǎo)致過熱而燒傷； 氣隙磁通失去平衡，引起振動； 兩點(diǎn)接地使軸系和汽機(jī)磁化。,RCS-985 轉(zhuǎn)子接地保護(hù)原理,RCS-985 轉(zhuǎn)子接地保護(hù)原理,RCS-985提供兩種轉(zhuǎn)子接地保護(hù)原理供選擇，分別為乒乓（切換采樣） 原理和外加電源原理。,乒乓式轉(zhuǎn)子接地保護(hù)原理示意圖,新型有源轉(zhuǎn)子一點(diǎn)接地保護(hù)的基本原理： 在轉(zhuǎn)子繞組的一端與大軸之間注入偏移方波電源，通過計算接地電阻的阻值，構(gòu)成轉(zhuǎn)子一點(diǎn)接地保護(hù)。,新型有源轉(zhuǎn)子一點(diǎn)接地保護(hù),新型有源轉(zhuǎn)子一點(diǎn)接地保護(hù)的特點(diǎn)： 1、不受轉(zhuǎn)子繞組對地電容的影響，不受高次諧波分量的影響，接地電阻測量精度高； 2、保護(hù)靈敏度與轉(zhuǎn)子接地位置無關(guān)，保護(hù)無死區(qū)，在轉(zhuǎn)子繞組上任一點(diǎn)接地都有很高的靈敏度； 3、可在未加勵磁電壓的情況下，監(jiān)視轉(zhuǎn)子絕緣情況，并能滿足無刷勵磁機(jī)組轉(zhuǎn)子接地保護(hù)的要求。,新型有源轉(zhuǎn)子一點(diǎn)接地保護(hù),RCS985保護(hù)裝置的關(guān)鍵技術(shù),1、采用了工頻變化量原理、變斜率比率差動保護(hù)新原理; 2、全新的異步法TA飽和判據(jù)； 3、首次提出并實(shí)現(xiàn)了浮動門檻和電流比率制動相結(jié)合的縱向零序電 壓匝間保護(hù)、高靈敏橫差保護(hù)新原理； 4、采用三次諧波電壓差動新原理的100定子接地保護(hù)； 5、新型外加電源定子、轉(zhuǎn)子接地保護(hù)； 6、靈敏的TV、TA回路自檢功能； 7、其他先進(jìn)技術(shù),TA斷線判據(jù) 差動TA斷線，采用比率制動判據(jù) 發(fā)電機(jī)差動TA差流報警 Id 0.01Ie Id 0.03Ir,差動保護(hù)TA斷線的功能特點(diǎn),TA異常判據(jù) 可靠的比率制動判據(jù)： I2 0.04In + 0.25Imax 延時發(fā)出TA異常報警信號 橫差零序電流TA異常判據(jù)： I0.1Ie Ihc30.1A 延時發(fā)出橫差TA異常報警信號,TA斷線的功能特點(diǎn),TV斷線 發(fā)電機(jī)中性點(diǎn)、開口三角零序TV斷線判據(jù) U10.Un U030.10V 延時發(fā)TV斷線報警信號 勵磁電壓斷線閉鎖功能 斷路器位置接點(diǎn)檢測功能,TV斷線的功能特點(diǎn),RCS985保護(hù)裝置的關(guān)鍵技術(shù),1、采用了工頻變化量原理、變斜率比率差動保護(hù)新原理; 2、全新的異步法TA飽和判據(jù)； 3、首次提出并實(shí)現(xiàn)了浮動門檻和電流比率制動相結(jié)合的縱向零序電 壓匝間保護(hù)、高靈敏橫差保護(hù)新原理； 4、采用三次諧波電壓差動新原理的100定子接地保護(hù)； 5、新型外加電源定子、轉(zhuǎn)子接地保護(hù)； 6、靈敏的TV、TA回路自檢功能； 7、其他先進(jìn)技術(shù),RCS985保護(hù)裝置的關(guān)鍵技術(shù),1、開放式失磁保護(hù)，可以組合成多種方案，供用戶選擇； 2、失步保護(hù)采用正序電壓、正序電流計算阻抗軌跡，可以可靠區(qū)分故障與振蕩，區(qū)分振蕩中心在發(fā)變組區(qū)內(nèi)、區(qū)外，并分別動作于跳閘和信號； 3、綜合考慮的誤上電保護(hù)方案等,RCS-985 發(fā)電機(jī)變壓器組保護(hù),總體方案 裝置性能 裝置的關(guān)鍵技術(shù) 試驗(yàn)與運(yùn)行 總結(jié),試驗(yàn)與運(yùn)行,裝置分別在電力自動化研究院、中國電力科學(xué)研究院、四川電力科學(xué)研究院、華東電力試驗(yàn)研究院進(jìn)行了詳細(xì)的動模試驗(yàn)。試驗(yàn)結(jié)果表明裝置達(dá)到了方案設(shè)定的目標(biāo)。,媽灣電廠300MW機(jī)組內(nèi)部故障保護(hù)動作分析 南京熱電廠5號發(fā)電機(jī)內(nèi)部故障保護(hù)動作分析 綏中電廠800MW機(jī)組保護(hù)動作分析 異步法TA飽和判別新原理,運(yùn)行總結(jié),2001年4月18日以來，RCS-985裝置已在100MW-800MW的300多臺機(jī)組上投入運(yùn)行，所有裝置運(yùn)行正常，經(jīng)受住了各種故障的考驗(yàn)。,運(yùn)行總結(jié),運(yùn)行總結(jié),運(yùn)行總結(jié),運(yùn)行總結(jié),RCS-985 發(fā)電機(jī)變壓器組保護(hù),總體方案 裝置性能 裝置的關(guān)鍵