发电机微机保护配置

发电机微机保护配置（精选6篇）

发电机微机保护配置 第1篇

1 传统发电机配置方案

在某变电站其变压器的容量为120MW, 变化为220KV~35KV。其中35KV一侧是双开关, 接地变挂在变压器35kv一侧。其保护装置如下。首先, 220kv后备保护回路SEL351过流保护, 零序保护经过2BCJ跳到各侧的开关中;其次, 35kv的第一段的后备保护回路为SEL351速断, 过流以及零序保护经过5BCJ跳到35kv第一段开关;最后, 35kv第二段后备宝保护回路, SEL351速断, 过流, 零流保护经过7BCJ跳会到35kv第二段的开关中。

2 方案缺点分析

首先, 整体的保护性不高。在整个方案中继电保护回路比较简单, 可靠性不高。如果一条线路中出现了跳闸, 那么在出口回路中由于干扰情况的存在就会出现了误操作原因而出现误动。那么在就在220kv开关的跳闸回路中就达到了14路。开关误跳的概率就会持续上升, 这就大大降低了保护装置整体的可靠性;其次, 增加了维护工作的难度。在电力系统中。保护屏幕上的每一个继电器每一个回路都都是需要工人进行校验和维护的。在对继电器进行检查和维护过程中, 如此多的继电器, 给维护人员的工作带来了极大的麻烦, 同时每一个回路的输入和输出都是相对独立的, 工作人员在度继电器进行校验过程中需要不断的拆卸和装配, 虽然在系统中已经安装了微机保护, 但是校验人员的工作量依然没有减少;再次, 增加了运行操作的工作难度和工作量。设备的运行人员需要在同样的压板中迅速的选中本次操作过程中对象, 因此在选择过程中需要精神高度集中。很多设备运行人员都是在深夜或者连续工作, 因为压力巨大, 很容易导致操作过程中失误操作。同时, 在操作过程中, 由于需要势操作数量众多的的设备, 势必会增加运行人员的操作步骤, 长时间的操作很容易导致人员疲劳, 从而可能会引发更大的事故;最后, 增加了费用的支出。一个完善的保护装置, 包括了装置的购买的支出费用、设计费用以及相关安装人员培训和维修的费用等几过程。这些流程不仅大大增加了企业费用支出, 而且在后期建设还需要继续投入必要的费用。

3 发电机微机保护配置优化方案研究

3.1 取消跳闸重新制动继电器

在现代的微机保护装置中的抗干扰性都已经能够满足相应标准的要求。其中SEL387和SEL351等微机保护装置的跳闸接点的电气参数能够长期保持在6A, 而30A能够持续一秒钟。而且在操作过程中, 都包括了回路自我保持继电器, 因此, 在设备运行过程中不需要考虑保护接点的断弧能力。因此, 在装置设备中可以取跳闸重新制动的继电器。在装置中可以将SEL387等保护装置的的动作接点直接接入到开关跳闸的回路中运行。在装置运行过程中, 就接点数目进行分析, 通过在装置中增加I/O板, SEL387装置中的输出接点可以大大的得到提升。

3.2 各侧后备保护在主保护设备中实现

在装置中, SEL387装置主要是为了针对变压器实际运行情况而设计的, 在设备运行过程中除了差动保护之外, 在装置的每一侧电流的回路中海还有其他很多元件, 以及相应的时间元件, 这些设备和元件能够基本满足各侧后备保护装置的运行需求。在本次研究的变电站中, 2220kv的过流保护、35kv的过流保护以及后备保护都可以在主要保护装置中得以实现, 这就大大减少了了其他装置的配置, 不仅有效的简化了回路的设备和元件, 同时还在很大程度上降低了费用的支出。

3.3 本体保护装置接入SEL378

在整个保护装置中, 本体保护装置十分的特殊, 其动作元件多数都是在变压器的本体内, 其主要通过长线电缆接入到保护屏中, 而在运行过程中很容易产生干扰, 作者认为在微机保护配置过程中可以将本体保护装置接入到SEL387装置中, 通过对内部运行逻辑进行有效的设计和改变, 通过SEL387实现对信号的输出和输入。SEL387装置中的光耦动作电压在本次研究的变电站实际测量为78~85V左右, 对于此, 防抖时间可以设置成0.5ms和20ms。在装置中只有当干扰的电压超过了78v之后, 且防抖的时间大于设定的防抖时间之后, 才有可能会引起微机保护装置子的光耦输入出现失误。在这样的干扰情况下, 电磁型的继电保护装置一般也都会发生误动现象。因此, 在实际的操作和应用过程中, 还可以在光耦输入回路中并联上一个抗干扰的阻抗器, 对干扰源进行抵御。

3.4 220kv的零序保护

220kv的零序保护电流来自于变压器中性点电流互感器中。在我国目前的变压器系统中还没有一种变压器在进行差动保护过程中有独立的零相电流输出回路。在本次研究的变电站中, 其变压器双配置的方案中, 220kv零序电流保护在SEL351中实现, 而在优化改进过程中其实只需要一两段的时限的单相过流继电器就可以满足需求, 因此, 在选择220kv零序电流保护装置过程中建议选取SEL551装置。

3.5 接地变保护

接地变保护对于变压器来说是一个独立和一次性的设备, 对接地变保护要求电流的输入要接成三角形。其保护功能也比较多, 因此, 在保护装置配置过程中还是配置那些独立的保护装置比较好。但是综合支持费用考虑使用电压输入式的SEL551要比使用SEL351要便宜的多。

摘要：本次研究以某变电站电压保护配置方案为例, 对其中存在的缺点进行了必要的分析, 从全面体现微机在电力系统中的作用和保护功能出发, 为了有效的降低操作的流程, 对发电机的微机保护配置问题进行分析和研究, 希望通过本次研究对更好提高电力系统运行的效率有一定的帮助。

关键词：发电机,微机保护,配置研究

参考文献

[1]冯巧玲, 牛月兰.不同接法变压器保护灵敏度分析[J].继电器, 2013 (09) .

[2]李嵘.一起变压器保护动作的分析及保护配合的改进[J].广西电力, 2010 (04) .

[3]贺勋, 束洪春, 李立新.变压器和应涌流现象分析及应对措施[J].电气应用, 2010 (04) .

发电机微机保护配置 第2篇

发电机的误上电分为两种情况:第一种是发电机在盘车或升速过程中(未加励磁)突然接入电网,即发电机磁路开关未合时误上电,而汽轮机起机过程的绝大部分时间是花在磁路开关未合时;第二种是非同期合闸,即磁路开关合上后误上电。

发电机在盘车或升速过程中突然并入电网,将产生很大的定子电流,损害发电机。另外,当发电机转速很低时,定子旋转磁场将切割转子绕组,造成转子过热,损伤转子,特别是机组容量越大,相对承受过热的能力越弱。目前500kV系统中广泛采用的3/2断路器接线也增加了误上电的几率。

发电机非同期合闸,将产生很大的冲击电流及转矩,可能损坏发电机或汽轮机大轴及引起系统振荡。

因此,对大型发电机应装设误上电保护。发电机误上电保护具有鉴别同期并网和误合闸的功能,正常并网后自动退出运行,解列后投入保护功能。

1.1 保护构成原理

在DGT801系列装置中,利用磁路开关、断路器辅助触点、定子电流、低阻抗判据来判别发电机正常并网或是误上电。另外,利用定子负序电流判别并网前断路器某相断口闪络。

将误上电保护分成两个阶段。第一个阶段:开机到合磁路开关期间,由于无励磁,发电机不可能进行并网操作,因此只要发现发电机断路器合闸和定子有电流,则可判断为误上电。第二阶段:合上磁路开关到并网期间,用阻抗元件来区分正常并网或误上电。

误上电保护在发电机并网后自动退出运行,解列后自动投入运行。根据现场多年运行经验,谨慎的运行方法是在并网后退出误上电保护的出口压板,手动退出此保护。

保护的输入量有:发电机或主变高压侧TA二次三相电流及主变系统母线TV二次三相电压。

1.2 逻辑框图

发电机误上电及断路器闪络保护的逻辑框图如图1所示(断路器辅助触点为常闭触点)。

当断路器开关断开时,如果发电机中出现负序电流,则判断为断路器断口闪络。此时,经延时t21出口去启动失灵保护。

1.2.1 第一种误上电:发电机在盘车或升速过程中(未加励磁)突然并入电网

在发电机盘车或升速过程中,磁路开关在断开位置,若发电机中有电流,则判断为误合断路器开关造成误上电。此时,经“与门3”、“或门”、“与门2”及延时t11发出跳闸指令。动作逻辑为:

(1)加三相电流大于门槛电流,则“I>”输出为1。

(2)断路器在断开时其常闭触点输出为1。

(3)磁路开关断开时其常闭触点输出为1。

(4)当断路器误上电时,其常闭触点输出为0,但断路器常闭触点会将其输出的1保持t12s。

(5)这三个条件均满足时经过“与门3”到“或门”,再到“与门2”,经t11s延时出口。

1.2.2 第二种误上电:非同期合闸

当发电机磁路开关合上误上电后,用阻抗Z判据来区分正常并网或是误上电合闸,经“与门4”、“或门”、“与门2”及延时t11作用于出口。此时一般可分为无励磁情况误上电;或发电机电势电压没有达到系统电压时误上电(使得系统与发电机之间发生不稳定振荡)。而对于系统可强拉发电机同步的非同期合闸情况,仅有稳定的振荡,阻抗判据不应动作,即此时相当于提前并网,不应动作出口。无励磁情况误上电动作逻辑为:

(1)加三相电压和三相电流,使阻抗可以落在阻抗圆的动作区内,则“Z<”输出为1,并且电流应大于门槛电流,则“I>”输出为1。

(2)断路器在断开时其常闭触点输出为1。

(3)磁路开关闭合时其常闭触点输出为0,再经一个“非门”后输出为1。

(4)当断路器误上电时,其常闭触点输出为0,但断路器常闭触点会将其输出的1保持t12s。

(5)以上条件均满足时经“与门4”到“或门”,再到“与门2”,经t11s延时出口。

1.3 定值整定原则

1.3.1 动作电流Ig整定值

整定原则:定值应为误上电最小电流的50%,即误上电时应可靠启动。也可以以误上电电流长期存在不损坏发电机为条件。由于发电机负序电流的长期允许值为5%～10%IN,因此误上电电流不得大于10%～20%IN。

1.3.2 正向阻抗Z1F和反向阻抗Z1B的整定

在阻抗复平面上,阻抗判据动作特性为一阻抗圆,阻抗方向以看向机组为正,如图2所示。

由于阻抗判据需引入主变高压侧TA二次电流和主变高压侧母线TV二次电压,因此,为确保误上电后的不稳定振荡过程中阻抗判据能可靠动作,正向及反向整定阻抗可近似按下式整定:

Z1F=Krel(XT+X′d)

Z1B=(5-15)%Z1F

式中,XT为变压器阻抗二次值。

X′d为发电机暂态电抗二次值。

Krel为可靠系数,取1.2～1.3。

若阻抗判据中引入的是机端电压和电流,则不考虑变压器阻抗,即:

Z1F=KrelX′d

1.3.3 误上电保护动作出口延时t11的整定

应按躲过断路器三相动作不同期来整定,一般取1秒。

1.3.4 断路器合闸后延时返回时间t12的整定

当发电机误上电时,为确保误上电保护能可靠出口,其返回延时

t12=t11+ts

式中,ts为时间裕度,一般可取3～5秒,通常t12取5秒。

1.3.5 t13/t14的整定

防止正常同期合闸所需要的延时,一般t13/t14和振荡测量阻抗有关。

t13应满足:t11+t13小于t12。

t14应按阻抗判据在振荡时误返回的条件来整定,可取0.5～1秒。

2 测试过程

2.1 输入TA/TV定义

将微机保护测试仪与发变组保护柜端子排端子按表1进行连接。

2.2 定值整定

保护整定值及测试值如表2所示。

2.3 测试过程

2.3.1 发电机误上电保护测试的具体操作步骤

第一种误上电保护测试的操作步骤:

(1)按要求接线。

(2)开启液晶屏的背光电源,在人机界面的主画面中观察此保护是否已投入。(注:该保护投时其运行指示灯是亮的。)如果该保护的运行指示灯是暗的,在“投退保护”的子画面点击投入该保护。

(3)将表格中的定值写入保护装置。

(4)将保护屏后的4x∶19与4x∶11短接(模拟发电机误上电断路器闭合,这两个端子短接就是将断路器的常开触点闭合)。

(5)在t12s内电流输出(即测试仪开始运行)。

(6)电流大于门槛电流时误上电保护出口。

第二种误上电保护测试的操作步骤:

(1)按要求接线。

(2)将保护屏后的4x∶20与4x∶11短接。

(3)开启液晶屏的背光电源,在人机界面的主画面中观察此保护是否已投入。如果该保护的运行指示灯是暗的,在“投退保护”的子画面点击投入该保护。

(4)将表格中的定值写入保护装置。

(5)将保护屏后的4x:19与4x:11短接。

(6)t12s内在相应的端子输入三相电压、三相电流,使阻抗可以落在阻抗圆内,且电流大于门槛电流,误上电保护出口。

2.3.2 阻抗值的具体算法如下:

如图3所示,说明阻抗值的具体计算方法。

注:非同期合闸阻抗圆以看向机组为正,正向阻抗指向第三象限。

已知:

则阻抗圆半径

圆心坐标为

由圆心坐标和半径可得阻抗圆的方程为(x+0.13)2+(y+1.49)2=2.5

根据阻抗圆的方程

求出阻抗圆与x轴的交点:x1=1.8775,x2=-2.1375

求出阻抗圆与y轴的交点:y1=1.005,y2=-3.985

则阻抗圆与坐标轴的各交点坐标为:(1)(0,1.005);(2)(1.8775,0);(3)(0,-3.985);(4)(-2.1375,0)

(1)以30°的阻抗角为例求OB(PB、PC为半径)

在△OBP中,∠POB=125°

R2=OB2+1.52-21.5OBcos125°

OB1=1.32,OB2=-2.677(舍去)(2)以120°的阻抗角为例求OC,

在△OPC中,∠COP=145°

R2=OC2+1.52-21.5OCcos145°

OC1=1.1165,OC2=-3.574(舍去)

根据上述计算,以30°阻抗角为例,三相电压应为OB1IN=1.324=5.28V,则实验时保持三相电流IN=4A不变,将三相电压从6V开始,以Uabc为变量,以0.05为步长降低,保护动作时记录此时的电压值,用实验得到的动作电压值再除以IN,便可以得知动作阻抗与计算阻抗的误差。保护的整定阻抗值及电压测试值如表3所示。

2.3.3 误上电过程测试

断路器未合,励磁未给,无电流,误上电保护无动作信号,误合断路器,励磁未给,无电流,误上电保护无动作信号;断路器已合,励磁未合,有电流达定值,发误上电出口信号;延时t1(t12)返回。

断路器未合,励磁已给,阻抗圆不满足,误上电保护无动作信号;误合断路器,励磁已给,阻抗圆不满足,无动作信号;断路器已合,励磁已给,阻抗圆满足,发误上电出口信号;延时t1(t12)返回。

摘要：针对大型发电机误上电的两种情况,以微机保护实训室的国电南京自动化股份有限公司生产的DGT801系列数字式发电机变压器组保护装置为例,通过测试仪为微机保护装置送入相应的电流量和电压量,说明发电机误上电保护的测试方法。

关键词：发电机,误上电保护,测试

参考文献

[1]王海波,王宏伟.电力系统继电保护[M].北京:中国电力出版社,2010.

发电机微机保护配置 第3篇

1 常规继电保护在水电厂应用中的不足

常规继电保护是采用继电器组合而成的, 比如:过流继电器、时间继电器、中间继电器等, 通过复杂的组合, 来实现保护功能。因而, 常规继电保护在水电厂的应用中存在着诸多不足。主要包括以下几点:

1.1 调试时间长

常规继电保护装置的调试工作量很大, 一般需要一周, 甚至更长的时间。同时调试一般要停电才能进行。常规继电保护调试时间长, 影响水电厂作为微机保护装置, 经过几十年的不断更新、发展, 微机保护装置运行状态已经相当稳定、可靠, 是无需干预。因此, 我们必须对微机保护运行观念进行转变, 对微机保护的态度应该是信任的, 既然我们采用了微机保护, 就要用好微机保护的正常生产。

1.2 可靠性较低

常规继电保护很难办到自动纠错, 即自动识别和排除干扰, 自动化水平低, 往往由于干扰而造成操作失误, 造成事故发生。同时由于常规继电保护设备性能水平比较低, 二次设备不能有效的发现故障, 采用的继电器触点又多, 排除故障的操作相当复杂, 因而大大降低了常规继电保护的可靠性。此外, 由于使用寿命太短, 由于常规继电器的线圈容易老化, 也直接影响继电保护的灵敏度与可靠性。1970至1990年间, 我国年均发生电网稳定破坏和大面积停电事故14次, 其中一半以上由于继电保护原理性缺陷所导致。在当时, 由于电力保护控制的安全性与快速性难以兼顾, 不仅给国民经济蒙受了巨大损失, 同时也是威胁电网安全的世界性技术难题。

1.3 功能较单一

常规继电器保护功能单一, 要安装各种表计才能观察实时负荷。当CT变比改动后, 保护定值修改要在继电器上调节, 有时候还要更换;数据不能远方监控, 无法实现远程控制;继电器自身不具备监控功能, 当继电器线圈短路后, 不到现场是不能发现的。常规继电器保护功能单一, 要通过安装各种设备才能满足水电厂的功能需求, 才能保证水电厂的正常运行。安装繁杂的各种功能设备, 既占用了水电厂的空间, 又增加了排查故障与检修的难度, 会浪费水电厂工作人员大量的时间与精力。

1.4 综合费用高

常规继电保护从单套价来说比微机保护约便宜, 但使用的电缆数量多、屏柜多、特别是装置寿命短、运行费用 (管理费用、维护费用等) 比微机保护高出60%。所以, 常规继电保护用于水电厂的综合费用还是比微机保护多的。

2 微机继电保护在水电厂应用中的优势

随着继电保护技术的飞速发展, 微机保护装置逐渐投入使用, 微机继电保护技术的成熟和发展是近三十年来继电保护领域最显著的进展。经过长期的研究和时间, 人们已经普遍认可了微机保护技术在电网中无可替代的优势。由于生产厂家的不同、开发时间的先后, 微机保护呈现丰富多彩、各显神通的局面, 但基本原理及要达到的目的基本一致。从而使微机继电保护的研究向更高的层次发展, 继电保护技术未来趋势是向计算机化, 网络化, 智能化, 保护、控制、测量和数据通信-体化发展。其在水电厂应用中的优越主要表现在以下几方面:

2.1 调试与维护方便

在水电厂中, 微机继电保护利用数字信号处理技术, 使得各种保护和测控功能都可由程序软件来实现。简易操作就可以完成微机保护的软硬件调试, 使得继电保护的调试工作简单易行, 排查故障和硬件维护的环节也大大减少, 从而减轻维护的工作量。可见, 微机继电保护在水电厂应用使得继电保护的调试与维护更加方便。

2.2 可靠性高

微机继电保护利用微机高速的运算能力和存贮能力, 在电脑程序指挥下, 它可以实现常规保护很难办到自动识别和排除干扰, 从而提高了继电保护的正确动作率;微机继电保护具有自诊功能, 自动检测出本身硬件的异常部分, 有效的防止拒动, 具有很高的可靠性和抗干扰能力;同时微机继电保护充分利用了计算机高速的运算能力, 可引进自动控制、新的数学理论和技术运行正确率都很高;微机继电保护使用的是数字元件, 不易受温度变化、电源波动、使用年限、元件更换的影响。

总之, 微机继电保护在水电厂应用大大提高了继电保护的可靠性。

2.3 灵活性大

微机继电保护的灵活性大还在于它可以方便地附加各种功能。微机继电保护在水电厂应用中的灵活性大, 从而灵活地适应小型电站运行方式的变化。

2.4 可远方监控

具有很强的数据通讯能力, 可实现网络连接, 实现信息共享、集中管理和远程操作维护。因此, 微机继电保护在水电厂应用提高设备管理水平, 确保水电厂安全稳定运行。

随着计算机硬件的迅猛发展, 微机保护硬件也在不断发展。电力系统对微机保护的要求不断提高, 除了保护的基本功能外, 还应具有大容量故障信息和数据的长期存放空间, 快速的数据处理功能, 强大的通信能力, 与其它保护、控制装置和调度联网以共享全系统数据、信息和网络资源的能力, 高级语言编程等。这就要求微机保护装置具有相当于一台pc机的功能。继电保护装置的微机化、计算机化是不可逆转的发展趋势。

3 总结

微机继电保护在我国微型水电厂的使用已有接近20年的历史, 且运用相当广泛, 其优越性无可比拟, 深受电厂技术人员的喜爱。作为微机保护装置, 经过几十年的不断更新、发展, 微机保护装置运行状态已经相当稳定、可靠, 是无需干预。因此, 我们必须对微机保护运行观念进行转变, 对微机保护的态度应该是信任的, 既然我们采用了微机保护, 就要用好微机保护。微机继电保护代替常规继电保护是水电厂继电保护的必然趋势。

摘要：常规继电保护在发电厂中的应用存在许多的不足。与常规继电保护相比, 微机继电保护技术的优点突出, 微机型继电保护取代常规保护已成为必然的趋势。本文对微机继电保护在发电厂中的应用进行了探讨。

关键词：微机继电保护,发电厂,应用

参考文献

[1]吴斌.刘沛.陈德树.继电保护中的人工智能及其应用[J].1995 (08) .

微机继电保护在水力发电中的应用 第4篇

关键词：微机,继电保护,水力发电,问题,应用

在微机继电保护的良好应用中, 不仅促进了水力发电的良好发展, 还促进了资源的节约利用, 在与常规的继电保护相比, 其在系统上进行了改革, 在安装及调试等过程中都进行了加强与完善, 相比以前来看, 在应用中更便捷, 操作更简单;在微机继电保护的发展中, 将会良好的改善其不足之处, 并建立新的管理办法, 促进微机继电保护的良好运用。水力发电是我国的基础性建设, 在社会的发展中有着很重要的作用。微机继电保护是水力发电系统的核心, 所以一定要将微机继电保护系统的功能进行良好的优化, 这样才会减少甚至避免其在水力发电中出现问题。促进水力发电的基础建设越来越好。

1 微机继电保护的主要特点

研究和实践证明, 与传统的继电保护相比较, 微机保护有许多优点, 其主要特点如下:改善和提高继电保护的动作特征和性能, 动作正确率高。主要表现在能得到常规保护不易获得的特性;其很强的记忆力能更好地实现故障分量保护可引进自动控制、新的数学理论和技术如自适应、状态预测、模糊控制及人工神经网络等, 其运行正确率很高也已在运行实践中得到证明。可以方便地扩充其他辅助功能。体现在数字元件的特性不易受温度变化、电源波动、使用年限的影响, 不易受元件更换的影响, 且自检和巡检能力强可用软件方法检测主要元件、部件的工况以及功能软件本身。使用灵活方便, 人机界面越来越友好。其维护调试也更方便, 从而缩短维修时间;同时依据运行经验, 在现场可通过软件方法改变特性、结构。微机保护装置具有串行通信功能, 与变电所微机监控系统的通信联络使微机保护具有远方监控特性。

2 常规继电保护在水电厂应用中的不足

在水力发电的发展中, 常规的继电保护也进行了应用, 但是在应用中还存在许多的不足之处, 并且在其工作时, 机器调试的时间较长, 延误工作时间, 在对水力发电系统的安全保护上也不够完善, 不能对其安全性有良好的保证。并且其使用中功能不够多, 只有简单的几个功能, 这样不能扩大工作的范围, 降低了工作的效率, 在常规的继电保护应用中, 其综合收费的费用较高, 这样就提高了成本。综合这些不足之处, 下文将进一步的详细阐述。

2.1 调试时间长。

常规的电磁型、整流型或晶体管型继电保护装置的调试工作量很大, 尤其是一些复杂的保护, 例如超高压线路的保护设备, 调试一套保护常需要一周, 甚至更长的时间。同时调试一般要停电才能进行。常规继电保护调试时间长, 影响水电厂的正常生产。

2.2 安全可靠性低。

常规继电器在使用中, 很难对出现的问题进行良好的纠正, 在对数据的采集和处理中, 有一定的不准确性, 并且在出现问题使不能进行自我纠正, 在有外界的干扰时, 对干扰信号不能进行良好的抵抗, 根据这些存在的问题, 使其在工作中, 常常造成工作的失误, 并且对出现的问题不能良好的处理, 往往造成了不可挽回的损失。由于其科技的含量不够先进, 造成其对出现的故障不能良好的排除, 这样不仅仅降低水力发电的工作效率。还将工作的时间进行了延误。并且, 在常规继电保护的使用中, 如果应用的时间稍长一些就会导致操作较慢, 对于问题的识别和数据的采集都较慢。

2.3 功能较单一。

常规继电器保护功能单一, 要安装各种表计才能观察实时负荷。当CT变比改动后, 保护定值修改要在继电器上调节, 有时候还要更换;数据不能远方监控, 无法实现远程控制;继电器自身不具备监控功能, 当继电器线圈短路后, 不到现场是不能发现的。安装繁杂的各种功能设备, 既占用了水电厂的空间, 又增加了排查故障与检修的难度, 会浪费水电厂工作人员大量的时间与精力。

2.4 综合费用高。

常规继电保护从单套价来说比微机保护约便宜, 但使用的电缆数量多、屏柜多、特别是装置寿命短、运行费用比微机保护高出60%。所以, 常规继电保护用于水电厂的综合费用还是比微机保护多的。

3 微机继电保护在水电厂应用中的优势

微机继电保护的应用促进我国水力发电系统的良好发展, 虽然其应用的时间还不是很长, 但却发挥着重要的作用, 其利用了先进的科学技术, 运用微机系统进行良好的操作。对数据的采集非常全面, 并且对采集的数据能更快速的进行处理, 应用更加的灵活。在安全的操作上也比常规继电保护更可靠, 在设备的功能上也不在是单一化了, 而是开展多功能的智能化操作, 在其综合的收费上也进行了良好的调整, 这样, 不仅降低了成本, 还提高了工作的效率, 促进微机继电保护在水力发电中的良好运用。

3.1 调试与维护方便。

在水电厂中, 微机继电保护利用数字信号处理技术, 使得常规继电保护的复杂硬件功能可由大规模的集成电路代替, 各种保护和测控功能都可由程序软件来实现。只要简单的操作就可以完成微机保护的软硬件调试, 使得继电保护的调试工作简单易行, 排查故障和硬件维护的环节也大大减少, 从而减轻维护的工作量。

3.2 可靠性高。

微机继电保护充分利用了计算机高速的运算能力和完备的存贮记忆能力, 在电脑程序指挥下, 它可以实现常规保护很难办到自动识别和排除干扰, 从而提高了继电保护的正确动作率, 防止由于干扰而造成误动作;微机继电保护使用的是数字元件, 不易受温度变化、电源波动、使用年限、元件更换的影响。

3.3 灵活性大。

在水电厂中, 微机继电保护的功能特性主要由软件决定, 不同原理的保护可以采用通用的硬件, 只要改变相应的功能软件, 就可以改变保护的特性和功能, 因此工作人员依据运行经验, 在现场就可以通过软件方法改变特性、结构。

3.4 智能化的远方监控。

在微机继电保护的应用中, 还可进行远方的监控, 这一功能能良好的对数据进行采集, 并准确无误的进行分析处理, 在应用中, 智能化技术的应用, 使其操作更加的便利。并且还能进行远程的操控。保证水利发电的工作良好的进行。

4 结论

微机继电保护的应用, 促进了我国水力发电的良好发展, 与常规的继电保护相比, 可以说不仅在功能上进行了增加, 在其安全的可靠性也得到了保证, 微机继电保护的应用, 不仅促进了资源的节约利用, 还带动了生态化的良好发展, 在科技的支持下, 继电保护装置将会不断的进行完善, 使其在工作中发挥的越来越好。微机继电保护不仅仅在功能上进行完善, 在其应用的范围也应进一步的开发, 这样才能良好的保证在工作中的有效用, 促进我国水力发电的综合良好发展。

参考文献

发电机微机保护配置 第5篇

关键词：保护,配置,监控系统

1 工程概述

右江水力发电厂是郁江综合利用规划的二梯级水电厂,位于郁江干流右江中段,距广西百色市22 km。电厂装机容量为4135 MW,最大出力580 MW,年利用小时数3 150 h,多年平均发电量1 701 GWh,枯水期保证出力123 MW,电厂承担广西电网的部分调峰任务,枯水年调峰电量占年发电量的64%以上。电厂选用4台立轴混流式机组,2台双绕组变压器和两台三绕组变压器,机组发出功率经三回220 kV线路送至广西电网。电站按“无人值班,少人值守”的运行管理方式进行综合自动化设计。

2 发电机保护的配置

2.1 保护的组成

发电机保护为微机型保护装置,电量保护为双重配置。保护设有三面保护柜,分A、B、C柜,A柜和B柜各自配有电量保护箱和打印机,构成双套相同配置的主后备保护;C柜则配有非电量保护箱、断路器操作箱和打印机。A、B、C三面保护柜的直流工作电源和保护出口跳闸回路是独立的,分别设置引入引出,出口跳闸回路各自设置有投退连接片(压板),各保护都设有投退连接片(压板);保护柜各自提供2组RS-485通信接口,A、B两电量保护柜的输入交流电流电压分别取自不同的CT、PT。C柜的断路器操作箱可提供完善的跳合闸控制操作、防跳闭锁回路、跳合闸位置及相关功能闭锁和其有关的信号接点。继电保护装置在发电机发生故障或不正常运行状态时,它能自动、迅速、有选择性地将发电机从系统中切除,并根据运行维护的条件动作发出信号,减负荷或跳闸,保证安全。

2.2 保护配置

发电机三面保护柜与机组现地控制柜、励磁柜、电调柜都安装在发电机层,以便于维护操作。对于发电机来说,电气上可能出现的故障有短路、接地和失磁。

2.2.1 短路故障

针对短路故障,设置不完全纵差保护和双元件横差保护结合作为主保护。该保护配置具有较高的灵敏度,在发电机定子绕组及其引出线相间短路故障,定子绕组匝间短路及支路开焊故障时,保护快速动作作用于停机(跳发电机断路器、跳灭磁开关、关闭导水叶)。不完全纵差原理为比率制动式差动原理,电流取自机端CT和中性点侧分支CT。双元件横差原理为发电机中性点连线上的零序过电流,保护对三次谐波分量电流具有较高的滤过比,大大减小了三次谐波分量对保护灵敏度的影响。电流取自中性点连线。同时,设置负序过电流和低压记忆过流作为短路故障的后备保护。后备保护采用电流与过电流与低电压结合的方式,经两段延时动作出口。其一段延时动作作用于跳220 kV母线分段断路器和110 kV母线分段断路器,二段延时动作作用于停机。电流取自中性点侧CT。

2.2.2 接地故障

针对接地故障,设置定子单相接地(100%)保护和转子(励磁回路)一点接地保护。其中定子单相接地(100%)保护采用双频式零序电压原理,是由基波零序电压元件(保护范围95%)和三次谐波电压比元件(保护范围25%)相叠加而构成100%定子接地保护。基波零序电压元件经延时动作作用于停机,三次谐波电压比元件延时动作作用于停机。基波零序电压元件的零序电压取自中性点侧接地变压器二次侧电压,三次谐波电压比元件取机端PT开口三角绕组电压和自中性点侧接地变压器二次侧电压。转子(励磁回路)一点接地保护采用乒乓式原理,可以在线实时进行转子对地绝缘电阻的检测,保护经延时动作作用于预告信号或停机。保护设2段定值,高定值作用于预告信号,低定值作用于跳闸停机。

2.2.3 失磁故障

针对失磁故障,设置有发电机失磁保护。当发电机励磁系统出现故障时,励磁电流会下降(低励)或全部消失(失磁),从而导致发电机与系统间失步,对机组本身和系统安全运行造成危害。为了避免发电机失磁时产生危害,在发电机励磁系统出现故障时,失磁保护动作于解列,断开发电机与系统的连接。失磁保护由静稳极限励磁低电压、静稳边界阻抗和机端三相低电压(与)三个判据,辅与过电流启动和PT断线闭锁构成。当发电机发生失磁后,机端电压不低于三相低电压(与)元件整定值时,静稳极限励磁低电压和静稳边界阻抗同时动作经一时限动作于减出力,三时限(长延时)动作于解列;若机端电压低于三相低电压(与)元件整定值时,静稳极限励磁低电压和静稳边界阻抗同时与三相低电压(与)元件相“与”后,经二时限动作于解列。电流取自机端CT,电压取自机端PT-三相电压。

2.2.4 其他故障

针对发电机其他电量故障,设置有发电机过电压保护、励磁变压器过流保护、励磁变过负荷保护、励磁绕组过负荷保护以及发电机转子表层过负荷保护。

2.2.5 非电量故障

发电机非电量保护集中于C柜,发电机非电量保护设置有火灾保护、轴电流保护和水力机械保护。另外,灭磁开关联跳、励磁变温度过高、励磁装置事故与电量无关的事故也分别设置为一种保护,并集中在C柜里。非电量保护的动作后果是相同的,都是作用于停机。

3 保护与监控的配合

当发电机故障发生时,为了能迅速、有选择性地将故障从系统中切除,并自动地记录保护装置动作的情况,发电机会发出故障报警信息,让运行人员及时处理,保证设备运行的安全。发电机保护设置在某一保护装置动作之后,信号由以下4个回路输出:①保护出口动作回路。此回路信号直接作用于发电机出口开关、灭磁开关跳闸线圈和停机,或者作用调速器系统减出力和励磁系统减励磁,电量后备保护一时限作用于高、中压分段断路器跳闸线圈。②故障录波信号回路。此回路信号由保护装置输出送至故障录波器,作为故障记录和分析之用。③事故信号回路(DCS)。该回路信号瞬动输出微机监控系统,启动保护柜面板的信号、跳闸指示灯。当电量保护动作时,此信号经保护A、B柜的“停机”“解列灭磁”“解列”硬压板回路被送至机组LCU-A3柜的监控系统(如图1),然后经机组LCU-A3的硬压板YB1、YB2、YB3启动1K、1KAUX、2K、3K继电器,使机组停机、解列或者灭磁。其中,经“保护总出口”硬压板,启动保护装置面板的信号、跳闸指示灯。④事故信号回路(SOE)。当保护装置动作时,此回路信号保持输出作遥信或远动用。对于发电机电量保护,此回路信号送至监控系统报警站;对于非电量保护,此回路信号除送至监控系统报警站外,还特设置了一个“保护总出口2”信号,此信号从保护装置输出至机组LCU-A3柜的监控系统(如图1、图2“非电量保护停机”信号),启动1K继电器再次给发电机出口开关跳闸令。对发电机保护来说,不管是电量保护或者是非电量保护,当保护动作时,首先由保护装置本身发信号出口至开关跳闸线圈,然后根据微机保护装置判断的动作后果,再发相应信号至机组LCU-A3柜的监控系统,由机组LCU-A3柜的监控系统二次发启动信号。监控系统的启动信号作为保护装置信号的一种后备功能,确保在保护装置出口信号回路出现故障时能保证设备安全动作。

监控系统还设置有非电量保护的功能。在以下几种机械事故情况下监控系统启动9K、9KAUX1、9KAUX2继电器,不经过保护装置而直接作用跳发电机出口开关、跳灭磁开关、联动调速器停机:在机组LCU-A3柜面板上按下事故停机按钮(AN2)时当调速器油压装置事故时,当机组达到一级过速115%ne时,当机组温度(定子温度)过高时,当轴电流过高时,当发电机上导、下导、推力、水导油槽油位过高或者过低时,当发电机冷却水流量过低时。当发生的机械事故可能导致不能正常停机时,由机组监控系统启动10K、10KAUX1、10KAUX2继电器,出口快速关闭进水塔对应机组的快速闸门。包括以下几种情况:机组转速达到二级过速转速159%ne时,当调速器电源故障或者调速器PLC故障与组达到一级过速115%ne同时发生时,当有上述机械事故发生或者按下“事故停机”按钮(AN2)与剪断销剪断同时发生时,在机组LCU-A3柜面板上按下“紧急停机”按钮(AN1)时,在水轮机调速器油泵控制箱面板上按下“紧急停机”按钮。

4 结论

右江水电厂发电机电量采用双重保护配置,当一套保护因装置故障而不能正确动作时,另一套保护可以切除故障,提高了保护动作的可靠性。采用继电保护与监控系统配合,当运行中的发电机设备出现故障时增加了出口路径;在非电量故障产生时,测量装置同时把故障信号传送给保护装置和监控系统,经程序判别后同时出口,动作于停机。对非电量保护来说,与监控系统的配合实现了双重保护的功能。另外,在调速器故障或者剪断销剪断引起发电机失控时,可以通过监控系统来使进水口快速闸门快速关闭,弥补了继电保护的不足。在现代水电厂运行人员越来越精简的情况下,采用继电保护与监控系统配合,可最终实现水电厂的“无人值班,少人值守”的运行管理要求。

参考文献

[1]贺家礼．电力系统继电保护原理[M]．北京：中国电力出版社，1994．

发电厂继电保护的配置研究 第6篇

关键词：发电机,继电保护装置,告警信号,发电厂

发电厂继电保护的配置直接关系着各个设备的正常、可靠运行, 它与电厂运行的安全性和稳定性息息相关。因此, 相关单位必须配置功能完善的继电保护装置, 一旦发生故障, 继电保护装置能够快速切除故障。例如, 当发电机发生故障时, 应立即停运, 并灭磁。虽然发电机没有出现严重故障, 但是, 一旦其出现了部分安全隐患, 处于不正常运行状态, 继电保护装置就会及时发出告警信号, 以提醒工作人员及时处理。为了保证继电保护方案的科学性, 还应考虑到发电厂自身的特点。本文主要研究了几种发电厂内重要一次设备的继电保护, 这对实现发电厂继电保护配置的优化有重要的参考价值。

1 电厂发电机的继电保护配置

1.1 发电机的故障类型

发电机故障主要包括以下几类: (1) 定子绕组相间短路。这种故障会产生巨大的热量和电应力, 会严重破坏绕组的绝缘, 严重时还会烧毁铁芯和绕组。 (2) 定子绕组匝间短路。这种故障发生时间过长可能会引发接地故障或相间短路故障。 (3) 定子绕组单相接地短路故障。一般情况下, 这种故障是绕组与铁芯发生短路, 接地处的短路电流产生的高温会使得铁芯部分熔化, 修复起来非常困难。 (4) 励磁回路故障。励磁回路一点接地故障不会造成直接的破坏, 但是, 如果不及时处理, 发展成两点接地或多点接地, 形成电流通路, 将会破坏转子绕组和铁芯。同时, 如果不再满足转子磁通的对称性, 电动机将会发生振动, 产生更加严重的后果。

发电机不正常运行状态有以下几种: (1) 低励磁或失磁。在这种状态下, 发电机吸取不功功率, 容易引起定子过电流, 发电机失去同步状态, 严重时还可能导致电压下降。 (2) 定子过负荷。当发电机定子电流过大时, 温度可能过高, 从而加快绝缘老化的速度, 缩短发电机的使用寿命。 (3) 定子过电压。当发电机负荷突然变小时, 发电机输出电压会变大, 可能就会将定子绕组的绝缘击穿, 引发事故。 (4) 发电机失步。这种状态会导致系统震荡, 导致定子绕组过热, 或受到机械损伤。 (5) 频率降低。当负荷过高或者发电机动力突然消失, 但发电机断路器没有跳闸时, 发电机将从发电状态过渡到电动机状态, 形成逆功率。

1.2 发电机继电保护的配置

从发电机的故障类型来看, 发电机需配置以下继电保护:纵联差动保护、过流保护、过负荷保护、定子绕组匝间短路保护、定子绕组接地保护、励磁回路接地保护和失磁保护。

纵联差动保护是发电机的主保护, 一般采用比率制动方式。当发电机内部发生故障时, 第一时间停机, 即断开发电机的断路器, 并灭磁, 同时, 关闭原动机。比率制动差动纵联差动保护的保护动作电流不是固定的, 当外部短路电流越大时, 其动作电流越大, 以确保外部故障时保护不误动而内部故障时可靠动作。过流保护反映的是发电机内的电流故障, 按照躲过发电机额定电流来整定。一般情况下, 电流采用复合电压进行闭锁。其中, 低电压按照躲过发电机失磁运行或者电动机自启动出现的低电压整定, 负序电压按照躲过相邻线路末端发生故障时的负序电压整定, 动作时间按照躲过相邻元件后备保护最长一级时间来整定。定时限过负荷保护动作电流按照发电机允许长期运行的负荷电流来整定, 而反时限过电流保护是为了防止发电机定子过热。发电机定子接地保护反映发电机零序电压的大小, 可发信或者跳闸。发电机过电压保护反映发电机机端电压的大小, 按照发电机允许最大过电压和允许时间来整定。发电机的失磁保护使用无功和过电流判据, 将失磁与短路、系统震荡、TV断线区分开来。当出现逆无功和定子过电流时, 判断发电机失磁, 保护自动降低发电机有功功率。

2 电厂其他主设备的继电保护配置

2.1 变压器保护

变压器的保护包括电流速断保护、纵联差动保护、过流保护、单相接地零序电流保护和中性点零序电流保护等。变压器的电流速断保护是为了在保护范围内发生单相或多相短路故障时迅速切除故障点。其整定值应同时考虑外部发生故障时的最大短路电流和变压器的励磁涌流, 保护动作值取这两个值的最大值。为了与其他保护配合, 一般采用速断保护。变压器的纵联差动保护主要针对变压器绕组内部以及引出线上发生的故障, 动作值按照躲过外部故障时最大不平衡电流整定, 保护动作时将变压器各侧断路器跳开。过流保护、单相接地零序电流保护、中性点零序电流保护等属于变压器的后备保护, 使得变压器的保护更加完善、可靠。

2.2 电动机保护

对于高压电动机或者大容量的低压电动机, 要求采用较为完善的保护, 一般配置纵联差动保护、电流速断保护、过流保护、过热保护、单相接地保护、堵转保护、过负荷保护和欠电压保护等。其中, 堵转保护属于电动机的特殊保护。电动机发生堵转, 是指电动机长时间没有达到额定转速, 流过电流变大。当单独传情况严重时, 很容易使得电动机被烧坏, 因此, 设置堵转保护。堵转保护需要躲过电动机的正常启动, 因此, 在整定的启动时间内, 需暂时退出堵转保护。堵转保护的动作电流和延时整定是由电动机的启动特性和耐受过电流决定的。一般情况下, 可将堵转电流整定为2.5~3倍的额定电流。

3 总结

发电厂内设备种类比较多, 保护配置复杂, 对继电保护配置的研究任重而道远, 还有大量繁重的工作需要开展。本文简要分析了发电厂内主要设备配置的保护类型, 希望为发电厂继电保护更深入的研究提供参考。

参考文献

[1]蔡泽祥, 刘桂喜, 孔华东, 等.发电厂继电保护可视化整定计算与定值管理系统[J].继电器, 2000, 28 (6) :1-3.

[2]余伟权, 黄震宇, 蔡泽祥, 等.发电厂继电保护综合分析管理系统的研究[J].继电器, 2006, 34 (23) :15-19.

[3]王玉忠, 毕睿华, 谢文涛, 等.基于J2EE和Matlab的发电厂继电保护综合管理系统[J].继电器, 2007, 35 (18) :12-15, 24.