RCS-985微机发电机保护PPT课件.ppt

RCS-985微机发电机保护,一 保护功能配置,RCS985型号及功能配置,RCS-985装置分四个程序版本，分别适用于不同的主接线： RCS-985A适用于标准的发变组单元主接线方式：两圈主变（220KV或500KV出线）、发电机容量100MW及以上、一台高厂变（三圈变或分裂变）、励磁变或励磁机； RCS-985B适用于两台高厂变的发变组主接线方式：两圈主变（220KV或500KV出线）、发电机容量100MW及以上、两台高厂变、励磁变或励磁机； RCS-985C适用于多种发变组主接线方式：两圈或三圈主变、发电机容量小于300MW、一台高厂变（三圈变或分裂变）、分支电缆、励磁变或励磁机； RCS-985G 适用于大型发电机保护，可以满足汽轮发电机、水轮发电机、燃气轮发电机、抽水蓄能机组的保护要求1.1 发变组保护相关的技术规定条文摘录,1.1.1电压在3kV及以上，容量在600MW及以下的发电机，应按本条的规定，对下列故障及异常运行方式，装设相应的保护容量在600MW以上的发电机可参照执行： (a) 定子绕组相间短路； (b) 定子绕组接地； (c) 定子绕组匝间短路； (e) 发电机外部相间短路； (f) 定子绕组过电压； (g) 定子绕组过负荷； (h) 转子表层（负序）过负荷； (i) 励磁绕组过负荷； (j) 励磁回路接地； (k) 励磁电流异常下降或消失； (l) 定子铁芯过励磁； (m) 发电机逆功率； (n) 低频； (o) 失步； (p) 发电机突然加电压； (q) 发电机起停机； (r) 其他故障和异常运行。

1.1.2 对发电机定子绕组及其引出线的相间短路故障，应按下列规定配置相应的保护作为发电机的主保护： (a) 1MW以上的发电机，应装设纵联差动保护 (b)对发电机变压器组，当发电机与变压器之间有断路器时，发电机与主要变压器宜分别装设单独的纵联差动保护；当发电机与变压器之间没有断路器时，100MW及以下发电机，可只装设发电机变压器组共用纵联差动保护，100MW以上发电机，除发电机变压器组共用纵联差动保护外，发电机还应装设单独的纵联差动保护 (c) 对200MW及以上发电机变压器组，应装设双重快速保护，即装设发电机纵联差动保护、变压器纵联差动保护，发电机变压器组共用纵联差动保护，当发电机与变压器之间有断路器时，宜分别装设双重发电机纵联和差动保护、双重变压器纵联差动保护，不再装设发电机变压器组共用纵联差动保护 (d) 应对纵联差动保护采取措施，在穿越性短路及自同步或非同步合闸过程中，减轻不平衡电流所产生的影响，以尽量降低动作电流整定值 (e)纵联差动保护，应装设电流回路断线监视装置，断线后动作于信号电流回路断线允许差动保护跳闸 (f) 本条中规定装设的过电流保护、电流速断保护、低电压保护、低压过流和差动保护均应动作于停机。

1.1.3 各项保护装置，宜根据故障和异常运行方式的性质及热力系统具体条件，按各条的规定分别动作于： a停机: 断开发电机断路器、灭磁，对汽轮发电机，还要关闭主汽门；对水轮发电机还要关闭导水翼； b. 解列灭磁: 断开发电机断路器，灭磁，汽轮机甩负荷； c. 解列: 断开发电机断路器，汽轮机甩负荷； d减出力: 将原动机出力减到给定值； e缩小故障影响范围: 例如双母线系统断开母线联络断路器等； f. 程序跳闸: 对汽轮发电机首先关闭主汽门，待逆功率继电器动作后，再跳发电机断路器并灭磁对水轮发电机，首先将导水翼关到空载位置，再跳开发电机断路器并灭磁； g减励磁: 将发电机励磁电流减至给定值； h励磁切换: 将励磁电源由工作励磁电源系统切换到备用励磁电源系统； i厂用电源切换: 由厂用工作电源供电切换到备用电源供电； j分出口: 动作于单独回路； k信号: 发出声光信号二 硬件平台,装置面板和背面布置图,,2.1 机箱结构,2.2 先进的硬件核心 一,高速数字信号处理器DSP 大规模逻辑门阵列FPGA 可编程逻辑门阵列CPLD 并行高精度A/D 32位微处理器CPU 独立的CPU处理显示、键盘等人机对话 大屏幕汉字液晶显示,高速数字信号处理器DSP32位微处理器CPU 双CPU系统：低通、AD采样、保护计算、逻辑输出 1、CPU2作用于启动继电器，CPU1作用于跳闸矩阵 2、启动一致性，CPU1和CPU2的启动元件相同，保护才出口 3、两个CPU系统之间均进行完善的自检和互检，任一CPU板故障，闭锁装置并发报警信号,2.3先进的硬件核心二,2.4 RCS-985硬件配置示意图,灵活的跳闸矩阵：每一种保护均可经跳闸矩阵整定出口方式,2.5 跳闸矩阵的功能特点,2.6 保护功能压板,三 差动保护,3.1发电机完全纵差保护,,发电机完全纵差方程：,电流参考方向： 规定由发电机机端流向中性点为正，如图所示,保护范围,,假设定值单中：,差动方程变换为：,由上式可以看出，差动方程分两段，第一段为抛物线，第二段为直线，在平面图上如下图所示：,发电机变斜率比率差动方程分析,比率差动的动作特性,保护动作分析,区内故障时：如图所示，机端侧短路电流I1由机端流向中性点，为正值。

中性点侧电流I2由中性点流向机端，为负值，由差动电流和制动电流公式可以看出： 此时差流很大而制动电流很小，差动方程很容易满足，差动保护动作保护动作分析,区外故障时：如图所示，机端侧短路电流I1由机端流向中性点，为正值中性点侧电流I2也是由机端流向中性点，为正值，并且两电流大小相等，由差动电流和制动电流公式可以看出： 此时差流为0而制动电流很大，差动方程不满足，差动保护不动作发电机差动各侧电流的折算,发电机差动所用电流为发电机机端电流、发电机中性点电流，两侧电流TA变比可能不一至，所以在差动运算前，要对各侧电流进行折算，折算到同一变比在RCS985中，电流的折算方法是采用标么值 标么值定义：电流的实际值和基准值的比值，一般选取各侧的额定电流做为基准电流 对于发电机两侧额定电流的计算公式如下： 1）发电机机端侧： 2）发电机中性点侧： 各参数定义如下： SGN： 发电机视在功率 PGN： 发电机额定有功功率 COS：发电机额定功率因数 UGN： 发电机机端额定线电压 N1：发电机机端侧TA变比 N2： 发电机中性点侧TA变比,发电机差动定值,发电机差动逻辑框图,差动试验,3.2TA饱和对差动保护的影响,,1）由磁化曲线，知道一次电流的波形，可以画出磁通的波形。

2）由电磁感应定理： 可由磁通画出e2波形 3）由于电流互感器二次侧相当于一个纯电阻回路，由：e2=R2i2 可得二次电流i2波形发电机差动保护所用的TA饱和问题,以往认为： 发电机差动采用保护级TA，并且TA同型； 区外故障电流倍数小，一次电流完全相同，二次 不平衡差流小； 因此，发电机差动保护不存在TA饱和问题，为提高内部故障灵敏度，可降低差动起始定值和比率制动系数 实际情况： 发电机差动TA尽管同型，但两侧电缆长度可能不 一致，TA二次负载不同部分机组TA不是真正同 型TA； 区外故障电流倍数尽管小，但非周期分量衰减慢； 结果，导致TA饱和，不平衡差流增大，差动保护 屡有误动发生；,TA饱和判据的特点,全新的“异步法” TA饱和判据 抗TA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是否饱和 关键判据：根据TA饱和也是在短路过了一段时间后才饱和的理论先初步判出是区外故障时，再投入抗TA饱和算法初步判出区外故障的判据为： 制动电流工频变化量 差动电流工频变化量 满足上两判据时间大于一定值初步判为区外故障TA保护判据的特点,区内故障时，无论TA是否饱和，制动电流和差电流的工频变化量电流同步出现。

TA保护判据的特点,区外故障时，如果TA饱和，制动电流与差电流的工频变化量电流先后异步出现,,TA饱和时波形,TA严重饱和时的主要特征,1）二次电流波形有严重缺损，显著非正弦 2）在短路后TA很快进入深饱和，以致二次绕组的感应电动势降为零在相应的一段时间内二次电流为零，此时一次电流全部成为励磁电流 3）当一次电流全部成为励磁电流后其瞬时值下降时TA逐渐退出饱和，当它下降到零继而改变极性时铁心安全退出饱和，二次绕组的感应电动势增大，二次电流又几乎与一次电流相等，但这时铁心中有相当大的剩磁存在 4）当一次电流恢复初始的极性又上升时，由于有剩磁存在铁心又很快饱和，二次电流又降为零 5）在短路开始时铁心要维持磁通不变，或者说励磁回路的电感不允许其电流突变，一次电流全部变换为二次电流，TA无误差这段时间虽短，一般为38ms ,但可以被差动保护所利用TA饱和处理方法(1),,,,,为防止在区外故障时TA的暂态与稳态饱和时可能引起的稳态比率差动保护误动作，装置采用各相差电流的综合谐波作为TA饱和的判据，其表达式如下： In Knxb*I1 其中In为某相差电流中的综合谐波，I1为对应相差电流的基波，Knxb为某一比例常数。

故障发生时，保护装置利用差电流工频变化量和制动电流工频变化量是否同步出现，先判出是区内故障还是区外故障，如区外故障，投入TA饱和闭锁判据，可靠防止TA饱和引起的比率差动保护误动TA饱和处理方法(2)：高值比率差动,为避免区内严重故障时TA饱和等因素引起的比率差动延时动作，装置设有一高比率和高起动值的比率差动保护，利用其比率制动特性抗区外故障时TA的暂态和稳态饱和，而在区内故障TA饱和时能可靠正确动作高值比率差动不判TA饱和稳态高值比率差动的动作方程如下：,,,,,高值和低值差动的配合,1）区内轻微故障，短路电流小，TA不饱和： 低值比率差动灵敏动作 2）区内严重故障，短路电流大，TA饱和： 低值闭锁，高值动作 3）区外轻微故障，短路电流小，TA不饱和： 差流为0，低值和高值都不动作 4）区外严重故障，短路电流大， TA饱和： 低值闭锁，高值差动由于定值比较高，差流进入不到动作区，也不会动作3.3 差动保护TA断线报警或闭锁,内部故障时，至少满足以下条件中一个： （1）任一侧负序相电压大于2V （2）起动后任一侧任一相电流比起动前增加 （3）起动后最大相电流大于1.2 Ie （4）同时有三路电流比启动前减小 因此，差动保护启动后40ms内，以上条件均不满足，判为TA断线。

如此时“TA断线闭锁比率差动投入”置1，则闭锁差动保护，并发差动TA断线报警信号，如控制字置0，差动保护动作于出口，同时发差动TA断线报警信号3.3 TA断线报警功能,3.3.1 各侧三相电流回路TA断线报警 动作判据：I2 0.04 Ie + 0.25Imax 式中，Ie：二次额定电流（1A或5A），I2：负序电流，Imax：最大相电流； 满足条件，延时10s后发相应TA异常报警信号，异常消失，延时10S自动返回 3.3.2 差动保护差流报警 只有在相关差动保护控制字投入时（与压板投入无关），差流报警功能投入，满足判据，延时10S报相应差动保护差流报警，不闭锁差动保护，差流消失，延时10S返回 为提高差流报警的灵敏度，采用比率制动差流报警判据： dI di_bjzd 及 dI kbj Ires 式中 dI为差电流，di_bjzd为差流报警门槛，kbj为差流报警比率制动系数，Ires为制动电流 3.3.3 差动保护TA断线报警或闭锁 对于正常运行中TA瞬时断线，差动保护设有瞬时TA断线判别功能只有在相关差动保护控制字及压板均投入时，差动保护TA断线报警或闭锁功能投入 内部故障时，至少满足以下条件中一个： （1）任一侧负序相电压大于2V （2）起动后任一侧任一相电流比起动前增加 （3）起动后最大相电流大于1.2 Ie （4）同时有三路电流比启动前减小 而TA断线时，以上条件均不符合。

因此，差动保护启动后40ms内，以上条件均不满足，判为TA断线如此时“TA断线闭锁比率差动投入”置1，则闭锁差动保护，并发差动TA断线报警信号，如控制字置0，差动保护动作于出口，同。