1、华北电网发变组保护研讨会 百万机组保护技术交流,百万机组的特点及其对保护的影响 百万机组保护技术难点及解决方案 百万机组保护配置 RCS-985在大机组上的业绩及成绩,主要内容,百万机组的特点及其对保护的影响（一）,发电机中性点和出线侧通常只能引出3个端子不可能安装横差保护、不完全差动保护和裂相横差保护，只能安装纵差动保护和纵向零序电压匝间保护。 主变通常为3个单相变压器随着单相变压器的应用，相间短路的几率大为降低，接地短路的几率相对增加，有必要加强这方面的保护。零差保护对于高压绕组的接地故障表现出很高的灵敏度，受涌流的影响也小。在纵差保护对高压绕组单相接地灵敏度不够时可配置零差保护。,百万机
2、组的特点及其对保护的影响（二）,通常为自并励静态励磁方式Xd增大，静稳储备降低，失磁故障增多，失磁对特大机组的影响增大，失磁后需跳闸，因此，对失磁保护可靠性要求提高。自并励励磁方式，快速励磁易导致过励磁，过励磁保护需完善，如配置反时限功能、采用合适算法。转子电压较高转子电压通常大于500V，强励时会更高，直接取出比较危险，电缆也不好选择，建议失磁保护不采用转子电压判据，转子接地保护安装在励磁系统屏柜内。,百万机组的特点及其对保护的影响（三）,Xd”电抗较大、定子回路时间常数增大机组容量增大，短路电流减小，非周期电流衰减变慢，一般差动灵敏度降低。 惯性时间常数较小时间常数小，机组易于发生振荡，失
3、步保护需要投入跳闸。 热容量较小机组的热容量变小，定子过负荷保护、转子过负荷保护、转子表层负序过负荷保护需要投入反时限功能。定子、转子热容量变小，内部故障差动保护动作速度要快，否则，由于转子励磁电流衰减时间的影响，导致过热损坏定子绕组、转子绕组、转子表层。,百万机组的特点及其对保护的影响（四）,静态检测定子和转子绝缘要求能在发电机未加励磁或静止的状态下检测定子、转子的绝缘情况。,百万机组的特点及其对保护的影响 百万机组保护技术难点及解决方案 百万机组保护配置 RCS-985在大机组上的业绩及成绩,主要内容,百万机组保护的技术难点（一）,(1)内部故障的快速性和可靠性问题:RCS-985保护装置
4、解决保护动作快速性和可靠性的措施：（1）采用具有专利技术的变斜率比例差动保护原理提高了稳态差动的灵敏度，并对CT暂态不一致有很好的制动作用；（2）采用工频变化量差动保护原理，提高了重负荷情况下内部轻微故障的灵敏度。（3）采用电流比率制动和浮动门槛相结合的匝间保护，提高轻微匝间故障的灵敏度。,内部故障快速性和可靠性问题的解决方案（1）,灵敏的工频变化量比例差动:差电流工频变化量:制动电流工频变化量,内部故障快速性和可靠性问题的解决方案（2）,工频变化量比例差动的优点：a.只反映故障分量，不受发电机、变压器正常运行时负荷电流的影响； b.过渡电阻影响很小； c.采用高比率制动系数抗TA饱和。提高了
5、发电机、变压器内部轻微故障时保护的灵敏度，区外故障不会误动。,内部故障快速性和可靠性问题的解决方案(3),变斜率比例差动保护原理不设拐点，一开始就带有制动特性,内部故障快速性和可靠性问题解决方案（4）,满负荷运行时发电机内部A、B相2.5%经过渡电阻短路,内部故障快速性和可靠性问题解决方案（5）,变斜率比例差动的优点 由于一开始就带制动，差动保护动作特性较好地与差流不平衡电流配合，因此差动起始定值可以安全地降低； 提高了发电机、变压器内部轻微故障时保护的灵敏度，尤其是机组起停过程中（4555Hz）内部轻微故障差动保护的灵敏度； 可以防止区外故障TA不一致造成的误动。,主变内部C相1.5%匝间故
6、障,内部故障快速性和可靠性问题解决方案（6）,高定值段匝间保护按躲过各种情况下最大不平衡零序电压整定； 灵敏段匝间保护：电流比率制动原理综合电流：采用电流增加量和负序电流加权值,内部故障快速性和可靠性问题的解决方案(7),浮动门槛技术对其他工况下（不同负载、电压升高、失磁故障等） ，零序 电压不平衡值的增大，采用浮动门槛躲过不平衡电压。频率跟踪与数字滤波器结合，频率偏移时，三次谐波滤过比仍大于100 由于采取了以上措施，纵向零序电压匝间保护只需按躲过正常运行时不平衡基波电压整定，区内故障灵敏动作，区外故障可靠制动,内部故障快速性和可靠性问题的解决方案(8),妈湾电厂主变高压侧C0故障纵向零序电
7、压波形，零序电压基波分量比故障前增大，电流、负序电流增加较大,电流比率制动原理的匝间保护没有误动,内部故障快速性和可靠性问题的解决方案(9),发电机区内A3-A4匝间故障纵向零序电压波形，零序电压增加, 而相电流变化不大, 保护灵敏动作。,内部故障快速性和可靠性问题的解决方案(10),百万机组保护的难点（二）,(2)CT饱和对保护的影响问题a.短路过程中非周期分量可能导致CT饱和，影响差动保护的动作性能；b.机组容量增大，而单个厂变容量不一定增加，厂变差动高压侧TA变比较小，而厂变高压侧内部故障电流大大增加，最大可达80倍额定电流。因此，厂变高压侧故障电流增加，高压侧TA饱和情况更加严重，差动
8、保护需考虑TA严重饱和时保护的动作特性。RCS-985保护装置的解决措施：采用具有专利技术的异步法CT饱和判据，区内故障时即使CT严重饱和，差动保护仍快速动作；区外故障时，准确判出区外故障，可靠制动。,CT饱和对保护影响的解决方案,全新的“异步法” CT饱和判据 抗CT饱和算法：利用变压器、发电机差电流中谐波含量和波形特征来识别电流互感器的饱和。 关键判据：如何准确判出区外故障，投入抗CT饱和算法。,CT饱和对保护影响的解决方案,区内故障时，制动电流和差电流工频变化量同步出现,CT饱和对保护影响的解决方案,区外故障时，制动电流与差电流工频变化量异步先后出现,CT保护对保护影响的解决方案,“异步
9、法” CT饱和判据优点 区内故障、区内故障CT饱和，差动保护快速动作 区外故障，投入CT抗饱和判据，差动保护不会误动 允许TA饱和最快时间：5ms。,发电机区外故障并伴随TA饱和,发电机区内故障并伴随TA饱和,区外TA饱和： t0:正常运行 t1:判出区外 t2:开始饱和 t3:进入动作区 t1-t05ms,TA饱和： t0:正常运行 t1:判出区外 t2:开始饱和 t3:进入动作区 t1-t05ms,百万机组保护的难点（三）,（3）发电机静止情况下定、转子的绝缘检测外加电源定子接地保护外加电源转子接地保护,外加电源定子接地保护（1）,RCS-985保护装置通过辅助电源装置（RCS-985U）
10、将低频电压加在负载电阻Rn上，并通过接地变压器，将低频电压信号注入到发电机定子绕组对地的零序回路中。,RCS-985发电机保护装置测量二次回路的零序电压UG0、零序电流IG0，滤出低频分量后，计算出定子绕组侧接地故障电阻阻值，与零序电流判据组合，实现100%定子接地保护。,外加电源定子接地保护（2）,外加20Hz低频电源定子接地保护的特点： 1）与发电机运行工况无关，在发电机启停、运行的全过程中，都可以提供灵敏的定子接地保护：可检测定子绝缘的缓慢老化； 2）保护范围不仅包括整个定子绕组，还包括发电机中性点。采用精确的等值模型，接地电阻的计算精度高，不受接地位置影响，保护的灵敏度一致。 3）20
11、Hz信号和工频、分次谐波、整数次谐波相差较大，机组正常运行或振荡时不会影响外加20Hz电阻的计算。 4）注入一次绕组电压仅为13的额定相电压，不会损坏定子绕组绝缘。,外加电源定子接地保护（3）,和国外产品相比，有以下特点： 1）电源、滤波器一体化设计，回路简洁、可靠性更高、维护方便； 2）保护计算测量采用精细化模型，采用南瑞继保专有技术的保护算法，通过适当补偿环节，在发电机各种工况下，可准确、可靠的计算出接地故障电阻值； 3）测量回路的线性化设计; 4)现场调试方便，只需相位校正、短路试验、模拟故障试验，即可完成保护参数的整定。,外加电源定子接地保护（4）,外加电源定子接地保护部分应用业绩：1
12、.哈尔滨热电厂2300MW机组（已投运）2.广西龙滩水电工程7700MW机组（已供货）3.淮阴华能2300MW机组（已投运）4.云南澜沧江漫湾水电站2期1300MW机组（已供货）5.大唐国际彭水水电站5350MW机组6.广西岩滩水电站2300MW机组（已投运）7.浙江滩坑水电站2220MW机组8.连云港新海电厂1220MW机组,外加电源转子接地保护（1）,大机组励磁电压很高，引入发变组保护装置比较危险，转子接地保护宜采用单装置，直接安装在励磁系统屏柜内。 百万机组转子接地保护通常采用注入式原理，在未加励磁电压的情况下，也能监测转子绝缘情况。 RCS-985RE转子接地保护单装置，采用双端注入式
13、转子接地保护原理，满足大机组转子接地保护的要求。,外加电源转子接地保护（2）,RCS-985RE转子接地保护原理：在转子绕组的一端（或两端）与大轴之间注入偏移方波电源，通过计算接地电阻的阻值，构成转子一点接地保护。,外加电源转子接地保护（3）,RCS-985RE转子接地保护的特点：1、在不改变硬件的前提下，可通过软件控制字选择单端注入或双端注入，双端注入原理可实时计算转子接地位置，进而通过接地位置的变化实现转子两点接地保护；2、不受转子绕组对地电容的影响，不受高次谐波分量的影响，接地电阻测量精度高；3、保护灵敏度与转子接地位置无关，保护无死区，在转子绕组上任一点接地都有很高的灵敏度；4、可在未
14、加励磁电压的情况下，也能监视转子绝缘情况，具有定时和手动举刷功能，能满足无刷励磁机组转子接地保护的要求。,外加电源转子接地保护（4）,和国外产品相比，有以下特点：1、注入电源模块采用内嵌式模块，更加可靠，故障概率低，组屏方便；2、方案更加灵活，单端、双端注入均可实现；3、双端注入时，可准确测量接地位置。4、可在励磁系统屏柜内就地安装。,外加电源转子接地保护（5）,注入式转子接地保护部分应用业绩1.龙滩水电站7700MW机组2.国华太仓电厂2600MW机组3.张家港沙洲电厂2600MW机组4.苏州望亭电厂1300MW机组5.山东济三兖矿电厂2135MW机组6.北京安定变电站1160MVar调相机
15、,百万机组保护其他先进技术,国际首创的新原理 灵敏的工频变化量差动原理 灵敏的变斜率比率差动保护原理 异步法TA饱和判据 电流制动和浮动门槛相结合的高灵敏横差原理 电流制动和浮动门槛相结合的零序电压匝间保护 有源切换式转子接地保护的方法 发电机复合零序电压匝间保护的方法 变压器反时限过激磁保护方法 基于励磁阻抗变化的变压器励磁涌流判别方法 以上原理已申请国家专利，部分已获得证书。,百万机组保护的难点（四）,（4）硬件平台的先进性及可靠性采用DSP技术的双CPU系统结构，完善的自检及互检技术。 硬件平台统一，我公司发变组保护，变压器保护、母差保护均基于此平台，便于维护、性能可靠。,RCS-985
16、硬件配置示意图,百万机组的特点及其对保护的影响 百万机组保护技术难点及解决方案 百万机组保护配置 RCS-985在大机组上的业绩及成绩,主要内容,百万机组保护典型配置方案,2RCS-985G：完成发电机的所有电量保护功能 2RCS-985B：完成主变和厂变的所有电量保护功能,百万机组的特点及其对保护的影响 百万机组保护技术难点及解决方案 百万机组保护配置 RCS-985在大机组上的业绩及成绩,主要内容,RCS-985在600MW及以上机组上的业绩,截至06年9月，RCS-985的业绩在600MW及以上机组上的业绩已超过80台机组，投运超过30台，正确动作率100：,RCS-985在600MW及
17、以上机组上的业绩,RCS-985在600MW及以上机组上的业绩,鉴定结论,装置已2002年1月27日通过了国家电力公司组织的鉴定，鉴定结论：RCS985微机发电机变压器组成套保护装置采用主后备保护一体化方案，设计合理，原理先进，性能优越，调试维护方便。首次综合应用工频变化量原理、变斜率比率差动保护原理、异步法TA饱和判据、电流制动和浮动门槛相结合的高灵敏横差、零序电压匝间保护原理于发电机变压器组装置，属国际首创。装置的主要技术性能指标处于国际领先水平。,RCS-985获奖情况,2003年度国家电网公司科技进步奖二等奖。2004年度江苏省科技进步一等奖。2007年度国家科学技术进步二等奖。 （国务院颁发的主设备保护的最高奖项）,谢 谢！,
