1、RCS-985發電機變壓器組保護介紹 RCS-985 發電機變壓器組保護 發電機、變壓器保護基本原理 項目來源 裝置的總體方案 裝置的關鍵技術 試驗與運行 總結ABC3U0UURUnINIF勵磁系統3UzUzTV1TV287G發電機變壓器保護基本原理發電機內部圖示 大機組的特點及其對保護的影響1大型機組有效材料利用率提高機組慣性常數明顯下降，使發電機易于失步；發電機熱容量與銅損和鐵損之比顯著下降，機組的過負荷能力下降，定子轉子過負荷需采取反時限特性。2電機參數的變化電抗增大，定子、轉子繞組電阻普遍減小 短路比減小，短路電流水平下降，要求保護更加靈敏；時間常數增大，非周期分量電流衰減慢，非周期分

2、量的長期存在，使暫態短路電流在若干個周期內不通過零點，使斷路器斷流條件惡化，同時也易使TA飽和；平均異步轉距降低，失磁后滑差增大，從系統中吸取更多的無功，對系統不利。發電機、變壓器保護基本原理 大機組與小機組保護配置的差異 小機組保護配置差動保護、匝間保護、復壓過流保護、95% （50MW以上100%）定子接地保護、轉子一點、兩點接地保護、失磁保護、過電壓保護、過負荷保護50MW以上機組反時限）、負序過負荷保護50MW以上機組反時限等。 大機組保護配置除了配置以上保護外，還需配置：過勵磁保護、失步保護、逆功率保護、程序逆功率保護、頻率保護、啟停機保護、誤上電保護、勵磁繞組過負荷等。發電機、變壓

3、器保護基本原理 水輪發電機與汽輪發電機保護配置的差異 1水輪機只配轉子一點接地保護，無兩點接地保護； 2失磁保護：水輪機動作于解列滅磁，汽輪機可先減出力，后動作于解列滅磁； 3水輪機一般不裝設低頻保護、反時限負序電流保護； 4水輪機的三次諧波匝電勢分布不同于汽輪機，其三次諧波電壓定子接地保護靈敏度較低。發電機、變壓器保護基本原理發電機、變壓器保護基本原理發電機的故障形式故障類型故障名稱備注定子側故障定子單相接地故障相間故障匝間故障轉子側故障轉子一點接地故障轉子兩點接地故障失磁故障發電機、變壓器保護基本原理 發電機的不正常運行狀態發電機本體并未發生故障，由于其他設備故障或誤操作等引起的發電機不正

4、常運行狀態。這些狀態不被發現和清除將可能引起發電機本體的故障。類型故障名稱備注區外短路引起的不正常運行狀態對稱過流定子過熱負序過流轉子過熱系統問題引起的不正常狀態失步低頻、過頻過負荷過勵磁誤操作等問題引起的不正常狀態過電壓誤強勵或甩負荷過勵磁逆功率誤關主汽門誤上電配合電廠正常操作的運行狀態程序逆功率發電機、變壓器保護基本原理 變壓器的故障形式類型故障名稱備注變壓器內部故障相間短路接地短路高壓側接地匝間短路變壓器不正常運行狀態過流過負荷過勵磁油位降低油溫過高壓力過大通風系統故障配合變壓器冷卻系統正常工作的運行狀態啟動通風發電機、變壓器保護基本原理發電機內部故障保護發電機故障類型保護功能備注內部短

5、路故障保護縱向差動保護定子側不完全縱差保護單元件橫差保護裂相橫差保護縱向零序電壓匝間保護轉子兩點接地保護轉子側內部非短路性故障保護定子接地保護定子側啟停機保護轉子一點接地保護轉子側勵磁系統故障保護失磁保護汽輪機、鍋爐熱工系統故障和誤操作保護逆功率保護熱工保護失磁保護發電機、變壓器保護基本原理 發電機其他保護故障類型保護功能備注發電機外部短路故障不正常運行保護發電機對稱過流保護定、反時限發電機負序過流保護定、反時限發電機復壓過流保護發電機阻抗保護由于系統問題引起的不正常運行保護過負荷保護失步保護發電機過勵磁保護低頻、過頻保護誤操作等不正常運行保護過電壓保護誤上電保護發電機正常停機保護程序逆功率保

6、護 失磁保護 失磁對系統的危害： （1吸收無功，導致母線電壓降低，易使系統電壓崩潰； （2引起其他發電機過載； （3由于有功擺動，可能導致振蕩。 失磁對發電機的危害： （1出現滑差，使轉子過熱； （2電流增大，定子過熱，定子端部漏磁增強，使端部的部件等過熱； （3有功無功劇烈擺動，發電機周期性超速，威脅機組安全。發電機、變壓器保護基本原理一次典型的失磁過程機端電壓、電流波形失磁時的功率、轉子電壓變化波形t0: 正常運行t1: 進入靜穩圓t2:進入異步圓失磁時的機端阻抗軌跡 常用失磁保護判據 定子阻抗判據：靜穩圓 或異步圓 轉子電壓判據：低電壓判據、變勵磁低電壓判據 低電壓判據：母線電壓或機端電

7、壓 減出力有功判據 無功反向輔助判據失磁保護判據發電機、變壓器保護基本原理 變壓器內部故障保護故障類型保護功能備注變壓器內部短路故障保護變壓器縱差保護零序差動保護瓦斯保護發電機、變壓器保護基本原理 變壓器其他保護故障類型保護功能備注變壓器外部短路故障不正常運行保護復壓過流保護阻抗保護零序電流保護零序電壓保護間隙零序電流保護變壓器本體不正常運行保護壓力保護繞組溫度保護油溫溫度保護油位保護通風故障保護變壓器正常運行啟動通風啟動通風 變壓器縱差與發電機縱差的不同 1變壓器各側電流互感器型號、飽和特性不同，各側相電流的相位也可能不同，導致外部短路時，不平衡電流大； 2變壓器高壓繞組常有調壓分接頭，有時

8、還帶負荷調節，導致不平衡電流增大； 3發電機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對變壓器繞組和發電機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或壓力保護； 5變壓器縱差保護范圍內，除包括各側繞組外，還包括變壓器的鐵芯，存在勵磁涌流問題。發電機、變壓器保護基本原理 構成變壓器縱差保護需解決的問題a. 兩側電流相位問題；b. 兩側電流不相等問題；c. 零序電流問題；d. 勵磁涌流問題；e. 不平衡電流大的問題。發電機、變壓器保護基本原理 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

9、. 波形對稱原理本質：偶次諧波/奇次諧波c. 間斷角原理d. 利用其他數學工具（目前限于理論分析）發電機、變壓器保護基本原理變壓器零序比率差動保護 針對主變高壓側接地故障，裝置設有零序比率差動保護，作為縱差的補充。 零序差動保護原理接線圖變壓器零序比率差動保護ndnrrbldcdqddIIIIIIIIIKIII00201000201000000,max其動作方程如下 ： 其中I01、I02、I0n分別為主變高壓I側、II側自產零序電流和中性點側零序電流，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整定值，In為TA二次額定電

10、流。推薦K0bl整定為0.5。RCS-985 發電機變壓器組保護 發電機、變壓器保護基本原理 RCS-985發變組保護立項來源 裝置的總體方案 裝置的關鍵技術 試驗與運行 總結項目來源 根據國家電力公司科學技術項目合同SPKJ010-02，于2019年1月開始研制RCS-985微機發電機變壓器組成套保護裝置。項目要求：解決現有四統一方案及分體式保護存在的問題，提出全新的發變組保護完全雙重化方案。解決發變組保護差動，匝間保護、定子接地保護、TA飽和，重負荷下輕微故障靈敏度不夠等一系列問題。項目來源RCS-985 發電機變壓器組保護 發電機、變壓器保護基本原理 立項來源 裝置的總體方案 裝置的關鍵

11、技術 試驗與運行 總結 國電調【2019】138號文件中繼電保護實施細則中明確指出：100兆瓦及以上容量的發電機變壓器組微機保護應按雙重化配置非電量保護除外），每套保護均應含完整的差動及后備保護。（反措第6.3條）保護裝置雙重化配置還應充分考慮到運行和檢修時的安全性，當運行中的一套保護因異常需要退出或需要檢修時，應不影響另一套正常運行。（反措第2.11條）最新二十五點反措重點要求 總體方案為雙主雙后，即雙套主保護、雙套后備保護、雙套異常運行保護的配置方案。其思想是將一個發變組單元的全套電量保護集成在一套裝置中。 對于一個發變組單元，配置兩套完整的電氣量保護，每套保護裝置采用不同組TA，均有獨立

12、的出口跳閘回路。 非電量保護出口跳閘回路完全獨立，和操作回路獨立組屏。保護總體方案設計思想PRC85APRC85BPRC85C南 瑞 繼 保 電 氣 有 限 公 司RST運報跳警ESC行閘ENTRCS-985發 電 機 變 壓 器 保 護 裝 置 南 瑞 繼 保 電 氣 有 限 公 司RST運報跳警ESC行閘ENTRCS-985發 電 機 變 壓 器 保 護 裝 置 RCS-974ACZX-12AR雙重化最優組屏方案適用范圍 發電機變壓器組類型發電機變壓器組類型 汽輪發電機變壓器組汽輪發電機變壓器組 水輪發電機變壓器組水輪發電機變壓器組 燃氣輪機組燃氣輪機組 抽水蓄能機組抽水蓄能機組 調相機調

13、相機 機組容量機組容量 100MW100MW以上發電機變壓器機組以上發電機變壓器機組 200MW200MW以上發變組單元機組以上發變組單元機組300MW-500KV機組TA、TV配置方案500kVRCS-985A屏RCS-974AC屏CZX-12RRCS-985B屏主變壓器發電機勵磁變高廠變300MW-220KV機組TA、TV配置方案100MW-220KV機組TA、TV配置方案CZX-12AC屏RCS-974GRCS-985A屏220kV110kVTV5RCS-985B屏BBBBBBBBB高廠變主變壓器發電機勵磁變內部故障保護方案配置機組內部故障多重主保護： 1.發電機差動保護包括工頻變化量差

14、動保護） 2.發電機裂相橫差保護或不完全差動保護 3.發電機高靈敏橫差保護 4.發電機縱向零序電壓匝間保護 5.發變組差動保護 6.主變差動保護包括工頻變化量差動保護） 7.主變零序差動保護 8.高廠變差動保護 9.勵磁變差動保護 10.勵磁機差動保護其他保護配置方案1 主變低阻抗保護17 過電壓保護2 復合電壓(方向）過流保護18 發電機定、反時限過勵磁保護 3 零序（方向）過流保護19 逆功率保護4 間隙零序電壓保護20 程序跳閘逆功率5 間隙零序電流保護21 頻率保護6 主變定、反時限過勵磁保護22 起停機保護7 發電機低阻抗保護23 誤上電保護8 發電機復合電壓過流保護24 軸電流保護

15、9 發電機95定子接地保護25 高廠變兩段復壓過流保護10 發電機100定子接地保護26 A分支兩段過流保護11 轉子一點接地保護27 A分支兩段零序過流保12 轉子兩點接地保護28 B分支兩段過流保護13 定、反時限定子過負荷保護29 B分支兩段零序過流保護14 定、反時限轉子表層負序過負荷保護30 勵磁變過流保護15 失磁保護31 定、反時限勵磁過負荷保護16 失步保護32 電壓平衡保護 雙主雙后的優點 運行方便，安全可靠； 設計簡潔，二次回路清晰，由于主后共用 一組TA，TA總數沒有增加或有所下降； 整定、調試和維護方便。保護方案設計思想 主后一體化的優點 共用一組TA，TA總數稍有減少

16、，TA斷線幾率大大下降； 裝置數量少，誤動幾率降低； 信息共享，判據更加靈活實用； 可一次錄下所有模擬量，便于故障分析。保護方案設計思想保護方案設計思想 拒動問題的解決 雙套保護防拒動，回路、電源、裝置雙重化； 除差動外，發電機專用保護均實現了雙重配置，降低了拒動幾率。 保護方案設計思想 誤動問題的解決 單套裝置采用雙CPU結構，防硬件導致的誤動； 原理缺陷導致的誤動與雙重化配置無關系。 RCS-985 發電機變壓器組保護 總體方案 裝置性能 裝置的關鍵技術 試驗與運行 總結6B7B8B9C10B10C11B12B11C12C9B發電機變壓器組保護裝置南瑞繼保電氣有限公司RCS-985運 行報

17、 警跳 閘確認區號取消33鍵盤調試接口1A1B3A3B4A4B5B5A2A2B裝置面板和背面布置圖 走出工業裝置和商業裝置的誤區。 利用最先進的DSP技術和微機技術，提供可靠、完善的數字式保護硬件平臺。 提供方便、可靠、安全性高的人機界面，所有操作后臺機和面板操作均應獨立完成。高性能硬件平臺發展方向 先進的硬件核心 高速數字信號處理器DSP 大規模邏輯門陣列FPGA 可編程邏輯門陣列CPLD 并行高精度A/D 32位微處理器CPU 獨立的CPU處理顯示、鍵盤等人機對話 大屏幕漢字液晶顯示先進的硬件核心 高速數字信號處理器高速數字信號處理器DSPDSP3232位微處理器位微處理器CPUCPU 雙

18、雙CPUCPU系統：低通、系統：低通、ADAD采樣、保護計算、邏采樣、保護計算、邏輯輸出輯輸出1 1、CPU2CPU2作用于啟動繼電器，作用于啟動繼電器，CPU1CPU1作用于作用于跳閘矩陣跳閘矩陣2 2、啟動一致性，、啟動一致性，CPU1CPU1和和CPU2CPU2的啟的啟動元件相同，保護才出口動元件相同，保護才出口3 3、兩個、兩個CPUCPU系統之間均進行完善的自檢系統之間均進行完善的自檢和互檢，任一和互檢，任一CPUCPU板故障，閉鎖裝置并發報板故障，閉鎖裝置并發報警信號警信號RCS-985硬件配置示意圖交流信號低通濾波A/DDSP1DSP2CPU1外部開入串口打印出口繼電器CPU板低

19、通濾波A/DDSP3DSP4CPU2管理板串口打印+E光隔光隔外部開入QDJ可靠的軟件技術 每個周波24點高速采樣率，計算精度高 并行實時計算：故障全過程對所有保護繼電器進行實時計算。即在每一個采樣間隔內0.833ms對所有保護完成計算，并留有裕度。因此，裝置中各保護功能的計算互不影響，均能正確反應。 多種啟動元件：不同的保護功能均有對應的啟動元件獨立的故障錄波 CPU錄波：記錄保護的各種原始模擬量、保護用的中間模擬量、保護的出口狀態等。 MON錄波：設有完整的故障錄波功能，可以連續記錄長達4S的發變組單元所有模擬量、開入量、保護動作量波形，記錄采用COMTRADE格式，是針對發變組的故障錄波

20、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，主接線及運行方式一目了然 不進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 開發了相應的PC機軟件，利用通訊的方式，提供方便與易用的手段設定裝置、觀察裝置狀態以及了解記錄的信息。例如整定定值，獲得模擬量實時值，開入量狀態以及獲得錄波數據等 四個RS-485通信接口，其中有兩個可以復用為光纖接口 支持電力行業標準DL/T667-2019IEC60870-5-103標準的通訊規約靈活的后臺通訊方式方便的調試手段 設有調試輸入接口，用HELP-90A方便地進行調試 裝置面板設置調試串口 所有保

21、護信息可通過調試串口傳至PC機，便于保護狀態和性能的二次分析 所有定值可通過PC機進行整定、存盤、打印調試界面例1：發電機差動定值整定調試界面例3：發電機差動保護相關量顯示跳閘控制字整定RCS-985 發電機變壓器組保護 總體方案 裝置性能 裝置的關鍵技術 試驗與運行 總結RCS985保護裝置的關鍵技術1、采用了工頻變化量原理、變斜率比率差動保護新原理;2、全新的異步法TA飽和判據；3、首次提出并實現了浮動門檻和電流比率制動相結合的縱向零序電 壓匝間保護、高靈敏橫差保護新原理；4、采用三次諧波電壓差動新原理的100定子接地保護；5、新型外加電源定子、轉子接地保護；6、靈敏的TV、TA回路自檢功

22、能；7、其他先進技術發電機差動保護現狀 大型發電機造價昂貴，內部故障造成的損失巨大，內部相間故障由于故障點電勢可能較低，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，提高內部故障時保護靈敏度已成為重要課題。 發電機差動保護普遍采用P級TA，區外故障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，不能很好的與TA不平衡電流變化配合。 分體式保護之間的TA串接 變壓器的過激磁引起 傳統比率差動原理的缺陷，區外故障發生后，在切除時，由于TA特性不一致或TA飽和導致的誤動。發變組差動誤動原因差動保護的關鍵技術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的功能

23、特點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ererderrddthdtdIIIIIIIIIIII23 . 075. 026 . 025. 121IIIdmax21ppIIIr差動保護的功能特點 工頻變化量比例差動的優點 只反映故障分量，不受發電機、變壓器正常運行時負荷電流的影響 過渡電阻影響很小 采用高比率制動系數抗TA飽和 提高了發電機、變壓器內部輕微故障時保護的靈敏度，區外故障不會誤動差動保護的功能特點滿負荷運行時發電機內部A、B相2.5%經過渡電阻短路差動保護的關鍵技術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 不設拐點，一開始就帶制

24、動特性)/(1erblrblblcdqdrbldIIKKKIIKI差動保護的功能特點差動保護的功能特點 動作區域上多了兩塊靈敏動作區，少了一塊易誤動區，在區內故障時保證較高的靈敏度，在區外故障時可以躲過暫態不平衡電流，提高了差動保護的可靠性。 變斜率比例差動的優點 由于一開始就帶制動，差動保護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； 提高了發電機、變壓器內部輕微故障時保護的靈敏度，尤其是機組起停過程中4555Hz內部輕微故障差動保護的靈敏度； 可以防止區外故障TA不一致造成的誤動。差動保護的功能特點主變內部C相1.5%匝間故障變斜率比率差動保護的功能特點差動保護的關

25、鍵技術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的功能特點 可靠的高值比例差動 由高比率制動系數抗TA飽和 區內嚴重故障快速動作rdedIIII70.02.1差動保護的功能特點區內輕微：t0:正常運行t1:故障時差動保護的功能特點區內較嚴重：t0:正常運行t1:故障時差動保護的功能特點區內嚴重故障：t0:正常運行t1:故障時差動保護的功能特點RCS985保護裝置的關鍵技術1、采用了工頻變化量原理、變斜率比率差動保護新原理;2、全新的異步法TA飽和判據；3、首次提出并實現了浮動門檻和電流比率制動相結合的縱向零序電 壓匝間保護、高靈敏橫差保護新原理；4、采用三次諧波電壓差動新原理

26、的100定子接地保護；5、新型外加電源定子、轉子接地保護；6、靈敏的TV、TA回路自檢功能；7、其他先進技術發電機差動TA飽和問題以往認為： 發電機差動采用保護級TA，并且TA同型； 區外故障電流倍數小，一次電流完全相同，二次不平衡差流 小； 因此，為提高內部故障靈敏度，降低差動起始定值、比率制動系數。實際情況： 發電機差動TA盡管同型，但兩側電纜長度可能不一致，部分 機組TA不是真正同型TA； 區外故障電流倍數盡管小，但非周期分量衰減慢； 結果，導致TA飽和，不平衡差流增大，差動保護屢有誤動發生；現有防TA飽和措施提高差動啟動定值：缺陷：降低了內部故障靈敏度，不可取。采用流出電流判據的標積制

27、動式差動保護：缺點1：理論計算表明，在發電機內部故障時，也有流出電流，存在拒動可能。缺點2：區外轉區內故障時，拒動可能性增加。TA飽和判據的特點全新的“異步法” TA飽和判據抗TA飽和算法：利用變壓器、發電機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鍵判據：如何準確判出區外故障，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：21ththrIdIII區內故障時，制動電流和差電流工頻變化量同步出現TA飽和判據的特點區外故障時，制動電流與差電流工頻變化量異步先后出現TA飽和判據的特點發電機區外故障并伴隨TA飽和發電機區內故障發電機區內故障并伴隨TA飽和區外TA飽和：t0:正常

28、運行t1:判出區外t2:開始飽和t3:進入動作區t1-t05msTA飽和：t0:正常運行t1:判出區外t2:開始飽和t3:進入動作區t1-t05msTA飽和判據的特點 “異步法” TA飽和判據優點 區內故障、區內故障TA飽和，差動保護快速動作 區外故障，投入TA抗飽和判據，差動保護不會誤動 允許TA飽和最快時間：5ms。RCS985保護裝置的關鍵技術1、采用了工頻變化量原理、變斜率比率差動保護新原理;2、全新的異步法TA飽和判據；3、首次提出并實現了浮動門檻和電流比率制動相結合的縱向零序電 壓匝間保護、高靈敏橫差保護新原理；4、采用三次諧波電壓差動新原理的100定子接地保護；5、新型外加電源定

29、子、轉子接地保護；6、靈敏的TV、TA回路自檢功能；7、其他先進技術現有縱向零序電壓匝間保護方案1、負序方向閉鎖的縱向零序電壓匝間保護 負序方向元件在外部三相短路暫態過程中和頻率偏離額定值時 可能會誤動； 當采用負序功率方向作為動作元件時，靈敏度不高；2、負序方向閉鎖的二次諧波式匝間短路保護 對于發電機組，外部不對稱故障，也會產生二次諧波電流，需 負序方向閉鎖，因此也存在上述缺點；3、三次諧波分量閉鎖縱向零序電壓匝間保護 動模和實際機組故障并未證實區外故障時縱向零序電壓中三次諧 波分量一定會增大。零序電壓匝間保護的功能特點 高定值段匝間保護 按躲過各種情況下最大不平衡零序電壓整定； 靈敏段匝間

30、保護：電流比率制動原理 綜合電流：采用電流增加量和負序電流加權值OzdezdOUIIdIkU)/1 (20）（零序電壓匝間保護的功能特點浮動門檻技術 對其他工況下不同負載、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。 頻率跟蹤與數字濾波器結合，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只需按躲過正常運行時不平衡基波電壓整定，區內故障靈敏動作，區外故障可靠制動零序電壓匝間保護的功能特點零序電壓匝間保護的功能特點媽灣電廠主變高壓側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、負序電流增加較大,電流比率制動原理的

31、匝間保護沒有誤動發電機區內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, 保護靈敏動作。零序電壓匝間保護的功能特點工頻變化量匝間方向判據形成： U 0.5V+1.25du I 0.02In+1.25di上述三個判據同時滿足，保護置方向標志；經負序電壓、負序電流展寬 。工頻變化量方向匝間保護功能特點dFeIUFj25. 1Re22 優點 直接取機端電壓電流計算，不需專用TV 方向明確，區內故障正確動作，靈敏度約為3V； 采用浮動門檻技術，區外故障不會誤動； 缺陷 發電機并網前，不能反映匝間保護。工頻變化量方向匝間保護功能特點高靈敏橫差保護的功能特點 高定值段橫差保護：相當

32、于一般的單元件橫差保護，按躲過最大不平衡電流整定 靈敏段橫差保護：相電流比率制動原理 取最大相電流增加值作制動hczdezdhchcIIdIkI)/1 (高靈敏橫差保護的功能特點浮動門檻技術 對其他工況下不同負載、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。 頻率跟蹤與數字濾波器結合，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行時不平衡基波電流整定，區內故障靈敏動作，區外故障可靠制動發電機變壓器區外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。高靈敏橫差保護的功能特點發電機區內B1

33、-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, 橫差保護靈敏動作。高靈敏橫差保護的功能特點RCS985保護裝置的關鍵技術1、采用了工頻變化量原理、變斜率比率差動保護新原理;2、全新的異步法TA飽和判據；3、首次提出并實現了浮動門檻和電流比率制動相結合的縱向零序電 壓匝間保護、高靈敏橫差保護新原理；4、采用三次諧波電壓差動新原理的100定子接地保護；5、新型外加電源定子、轉子接地保護；6、靈敏的TV、TA回路自檢功能；7、其他先進技術現有定子接地保護存在問題 三次諧波電壓比率判據 啟停機過程中易誤動 正常運行機組頻率變化時，三次諧波濾過比下降，易 導致誤動 調整型三次諧波電壓判據

34、 啟停機過程中易誤動 正常運行機組頻率變化時，三次諧波濾過比下降，易導致誤動 運行方式變化時，易誤動自適應三次諧波電壓比率判據：發變組并網前后機端等效電容變化較大，并網前、后各設一個定值，根據各自狀態下裝置實時顯示的最大三次諧波電壓比率值整定，裝置根據斷路器位置接點和負荷電流自動適應狀態變化 頻率跟蹤和數字濾波器相結合，在頻率4555Hz范圍內三次諧波電壓濾過比不受影響在系統頻率嚴重偏離50HZ時，采用按頻率比率制動原理wzdNTKUU333定子接地保護的功能特點 自適應三次諧波電壓比率判據優點： 頻率變化不會誤動 解決了機組啟停機過程中三次諧波電壓比率判據誤動的問題。定子接地保護的功能特點

35、三次諧波電壓差動判據： 正常運行時，機端、中性點三次諧波電壓幅值、相位在一定范圍內波動，實時自動調整系數kt使正常運行時差電壓接近為0； 可以保護100的定子接地NNtTUkreUkU333定子接地保護的功能特點 三次諧波電壓差動可靠性： 頻率跟蹤和數字濾波器相結合，在頻率49.550.5Hz范圍內保護功能不受影響； 在機組頻率超出49.550.5Hz范圍時，閉鎖本判據； 機組并網后負荷電流大于0.2In時，自動投入本判據； 當TV斷線時閉鎖本判據。 由于采用了以上輔助判據，盡管三次諧波電壓差動判據在定子接地時靈敏度很高，但是在啟停機過程中、區外故障及其他工況下均不會誤動。定子接地保護的功能特

36、點 媽灣電廠正常運行三次諧波差動波形：定子接地保護的功能特點發電機中性點5%定子接地電壓波形(動模試驗)定子接地保護的功能特點發電機中性點40%定子接地電壓波形圖(動模試驗)定子接地保護的功能特點發電機中性點經10k 定子接地電壓波形(電科院動模試驗)定子接地保護的功能特點望亭電廠11機組發電機中性點定子接地試驗：試驗方法，用絕緣棒將短路試驗電阻一端與發電機中性點短接，試驗電阻另一端接地。試驗電阻阻值：5.1K，7.5 K。定子接地保護的功能特點 定子接地試驗記錄：定子接地保護的功能特點RCS985保護裝置的關鍵技術1、采用了工頻變化量原理、變斜率比率差動保護新原理;2、全新的異步法TA飽和判

37、據；3、首次提出并實現了浮動門檻和電流比率制動相結合的縱向零序電 壓匝間保護、高靈敏橫差保護新原理；4、采用三次諧波電壓差動新原理的100定子接地保護；5、新型外加電源定子、轉子接地保護；6、靈敏的TV、TA回路自檢功能；7、其他先進技術LCRRCS-985IsefUsef20HZ帶通濾波器20HZ電源負載電阻主變發電機TAlnRCS-985外加20HZ電源式定子接地保護配置圖新型外加電源定子、轉子接地保護新型外加20HZ電源定子接地保護外加20Hz低頻電源定子接地保護的特點：1在發電機啟停、運行的全過程中，都可以提供靈敏的定子接地保護：可檢測定子絕緣的緩慢老化； 2保護范圍不僅包括整個定子繞

38、組，還包括發電機中性點。保護的靈敏度一致，不受接地位置影響。320Hz信號和工頻、分次諧波、整數次諧波相差較大，機組正常運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。發電機轉子勵磁回路接地種類和后果1各種原因造成的轉子繞組絕緣下降轉子繞組匝間短路；勵磁回路一點接地；勵磁回路兩點接地。2轉子一點接地對發電機并未造成危害，但如再發生兩點接地，威脅機組安全：故障點流過電流，燒傷轉子本體；勵磁繞組過流，導致過熱而燒傷；氣隙磁通失去平衡，引起振動；兩點接地使軸系和汽機磁化。RCS-985 轉子接地保護原理RRS1S2RRUU發電機轉子+-RgR

39、CS-985 轉子接地保護原理RCS-985提供兩種轉子接地保護原理供選擇，分別為乒乓切換采樣）原理和外加電源原理。乒乓式轉子接地保護原理示意圖新型有源轉子一點接地保護的基本原理：在轉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，構成轉子一點接地保護。新型有源轉子一點接地保護gRxRyRrUrUU轉子大軸xisqU新型有源轉子一點接地保護的特點：1、不受轉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、保護靈敏度與轉子接地位置無關，保護無死區，在轉子繞組上任一點接地都有很高的靈敏度；3、可在未加勵磁電壓的情況下，監視轉子絕緣情況，并能滿足無刷勵磁機組轉子

40、接地保護的要求。新型有源轉子一點接地保護RCS985保護裝置的關鍵技術1、采用了工頻變化量原理、變斜率比率差動保護新原理;2、全新的異步法TA飽和判據；3、首次提出并實現了浮動門檻和電流比率制動相結合的縱向零序電 壓匝間保護、高靈敏橫差保護新原理；4、采用三次諧波電壓差動新原理的100定子接地保護；5、新型外加電源定子、轉子接地保護；6、靈敏的TV、TA回路自檢功能；7、其他先進技術 TA斷線判據 差動TA斷線，采用比率制動判據 發電機差動TA差流報警 Id 0.01Ie Id 0.03Ir 差動保護TA斷線的功能特點 TA異常判據 可靠的比率制動判據： I2 0.04In + 0.25Ima

41、x 延時發出TA異常報警信號 橫差零序電流TA異常判據： I0.1Ie Ihc30.1A 延時發出橫差TA異常報警信號TA斷線的功能特點TV斷線發電機中性點、開口三角零序TV斷線判據 U10.UnU030.10V 延時發TV斷線報警信號 勵磁電壓斷線閉鎖功能斷路器位置接點檢測功能TV斷線的功能特點RCS985保護裝置的關鍵技術1、采用了工頻變化量原理、變斜率比率差動保護新原理;2、全新的異步法TA飽和判據；3、首次提出并實現了浮動門檻和電流比率制動相結合的縱向零序電 壓匝間保護、高靈敏橫差保護新原理；4、采用三次諧波電壓差動新原理的100定子接地保護；5、新型外加電源定子、轉子接地保護；6、靈

42、敏的TV、TA回路自檢功能；7、其他先進技術RCS985保護裝置的關鍵技術1、開放式失磁保護，可以組合成多種方案，供用戶選擇；2、失步保護采用正序電壓、正序電流計算阻抗軌跡，可以可靠區分故障與振蕩，區分振蕩中心在發變組區內、區外，并分別動作于跳閘和信號；3、綜合考慮的誤上電保護方案等RCS-985 發電機變壓器組保護 總體方案 裝置性能 裝置的關鍵技術 試驗與運行 總結試驗與運行 裝置分別在電力自動化研究院、中國電力科學研究院、四川電力科學研究院、華東電力試驗研究院進行了詳細的動模試驗。試驗結果表明裝置達到了方案設定的目標。 媽灣電廠300MW機組內部故障保護動作分析 南京熱電廠5號發電機內部

43、故障保護動作分析 綏中電廠800MW機組保護動作分析 異步法TA飽和判別新原理運行總結2019年4月18日以來，RCS-985裝置已在100MW-800MW的300多臺機組上投入運行，所有裝置運行正常，經受住了各種故障的考驗。 運行總結序號序號用戶名稱用戶名稱時間時間動作情況動作情況1 1深圳媽灣電廠深圳媽灣電廠300MW300MW機組機組201920196 61111主變高壓側區內主變高壓側區內C0C0故障故障差動速斷、比率差動、間隙零序電差動速斷、比率差動、間隙零序電流保護均正確動作流保護均正確動作2 2深圳媽灣電廠深圳媽灣電廠300MW300MW機組機組201920199 93030逆功

44、率保護正確動作逆功率保護正確動作3 3華能威海電廠華能威海電廠125MW125MW機組機組2019201910102828勵磁繞組過負荷信號、發電機過負勵磁繞組過負荷信號、發電機過負荷信號、主變過負荷信號、荷信號、主變過負荷信號、失磁保護正確動作失磁保護正確動作運行總結序號序號用戶名稱用戶名稱時間時間動作情況動作情況4 4蘇州望亭電廠蘇州望亭電廠300MW300MW機組機組2019.1.172019.1.17程序逆功率正確動作程序逆功率正確動作5 5內蒙華能伊敏電廠內蒙華能伊敏電廠500MW500MW機組機組2019.9.152019.9.15程序逆功率正確動作程序逆功率正確動作6 6華中華能

45、陽邏電廠華中華能陽邏電廠300MW300MW機組機組2019.2.72019.2.7TV1TV1斷線，裝置發出斷線，裝置發出TVTV斷線信號并將相應保斷線信號并將相應保護切換至護切換至TV2TV2。7 7鎮江高資電廠鎮江高資電廠140MW140MW機組機組2019.42019.4廠變分支電纜三相短路，廠變分支電纜三相短路，RCS-985RCS-985裝置電纜裝置電纜差動正確動作。差動正確動作。8 8貴州納雍電廠貴州納雍電廠#1#1機機300MW300MW機組機組201920193 3失磁保護正確動作。失磁保護正確動作。9 9河南洛陽新安電廠河南洛陽新安電廠#2#2機機135MW135MW機組機

46、組2019.7.242019.7.24主變低壓側主變低壓側ACAC兩相故障，發變組差動速斷、兩相故障，發變組差動速斷、主變差動速斷、發變組比率差動、主變主變差動速斷、發變組比率差動、主變比率差動、主變工頻變化量差動均正確比率差動、主變工頻變化量差動均正確動作，最快動作時間為動作，最快動作時間為13ms13ms。運行總結序號序號用戶名稱用戶名稱時間時間動作情況動作情況1010河南洛陽新安電廠河南洛陽新安電廠#1#1機機135MW135MW機組機組2019.92019.9發電機機端封母故障接地，基波零序發電機機端封母故障接地，基波零序電壓定子接地保護正確動作。電壓定子接地保護正確動作。1111江蘇

47、淮陰電廠江蘇淮陰電廠220MW220MW機組機組2019.9.152019.9.15發電機機端發電機機端TV1TV1一次斷線，裝置正確一次斷線，裝置正確發出發出TVTV斷線信號，閉鎖相關保護斷線信號，閉鎖相關保護1212山東運河電廠山東運河電廠135MW135MW機組機組2019.92019.9勵磁回路一點接地保護正確動作。勵磁回路一點接地保護正確動作。1313山東德州電廠山東德州電廠300MW300MW機組機組2019.9.182019.9.18機組解列后，機組解列后，500KV500KV中開關中開關B B相發生斷相發生斷路器閃絡故障，誤上電保護、斷路器路器閃絡故障，誤上電保護、斷路器閃絡保

48、護正確動作。閃絡保護正確動作。1414貴州納雍電廠貴州納雍電廠300MW300MW機組機組2019.10 2019.10 貴州納雍電廠貴州納雍電廠#2#2機勵磁回路一點、兩機勵磁回路一點、兩點接地保護正確動作。點接地保護正確動作。1515遼寧綏中電廠遼寧綏中電廠800MW800MW機組機組2019.102019.10振動引起飛錘動作，關閉主汽門，程振動引起飛錘動作，關閉主汽門，程序逆功率保護正確動作。序逆功率保護正確動作。運行總結序號序號用戶名稱用戶名稱時間時間動作情況動作情況1616南京熱電廠南京熱電廠130MW130MW機組機組2019.122019.122 2發電機內部發電機內部ABAB

49、兩相接地故障，兩相接地故障，RCS-985RCS-985裝置裝置發電機比率差動、工頻變化量差動、差動速發電機比率差動、工頻變化量差動、差動速斷正確動作，最快動作時間斷正確動作，最快動作時間7ms7ms。1717河南洛陽新安電廠河南洛陽新安電廠1 1號號機機135MW135MW機組機組201920199 928281111時時2424分分1111秒秒（與（與20192019年故障年故障的為的為#1#1機組的變機組的變壓器類似，但故壓器類似，但故障電流較大）障電流較大）主變內部主變內部ACAC相故障，發變組差動速斷、主變相故障，發變組差動速斷、主變差動速斷、發變組比率差動、主變比率差動、差動速斷、發變組比率差動、主變比率差動、主變工頻變化量差動均正確動作，最快動作主變工頻變化量差動均正確動作，最快動作時間為時間為11ms11ms。1818唐山電廠唐山電廠#1#1300MW300MW機組機組20192019年年1010月月9 9日日1515時時5050分分1818秒秒廠變低壓側發生三相故障，廠變比率差動、廠變低壓側發生三相故障，廠變比率差動、發變組比率差正確動作發變組比率差正確動作1919江蘇