RCS985系列保護邏輯功能介紹綜述

1、RCS985系列保護邏輯功能介紹內(nèi)部故障保護功能 配置機組內(nèi)部故障多重主保護： 1.發(fā)電機差動保護（包括工頻變化量差動保護） 2.發(fā)電機裂相橫差保護或不完全差動保護 3.發(fā)電機高靈敏橫差保護 4.發(fā)電機縱向零序電壓匝間保護 5.發(fā)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.高廠變差動保護 8.勵磁變差動保護 9.勵磁機差動保護其他保護功能1 主變低阻抗保護17 過電壓保護2 復(fù)合電壓過流保護18 發(fā)電機定、反時限過勵磁保護 3 零序過流保護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

2、發(fā)電機低阻抗保護23 誤上電保護8 發(fā)電機復(fù)合電壓過流保護24 軸電流保護9 發(fā)電機95定子接地保護25 高廠變兩段復(fù)壓過流保護10 發(fā)電機100定子接地保護26 A分支兩段過流保護11 轉(zhuǎn)子一點接地保護27 A分支兩段零序過流保護12 轉(zhuǎn)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(zhuǎn)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 TV、TA斷線功能RCS985保護裝置的關(guān)鍵技術(shù)1、采用了工頻變化量新原理,變斜率比率差動保護新原理；2、全新的異步法TA飽和判據(jù)；3、首次提

3、出并實現(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、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、其他保護功能的特點6、靈敏的TV、TA回路自檢功能；發(fā)電機差動保護現(xiàn)狀 大型發(fā)電機造價昂貴，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)部故障時保護靈敏度已成為重要課題。 發(fā)電機差動保護普遍采用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，不能很好的與TA不平衡電流變化配合。差動保護的功能特點靈敏的工頻變化量比例差動 :差電流工頻變化量

4、:制動電流工頻變化量ererderrddthdtdIIIIIIIIIIII23 . 075. 026 . 025. 121IIIdmax21ppIIIr差動保護的功能特點滿負荷運行時發(fā)電機內(nèi)部A、B相2.5%經(jīng)過渡電阻短路 變斜率比例差動不設(shè)拐點，一開始就帶制動特性)/(1erblrblblcdqdrbldIIKKKIIKI差動保護的功能特點差動保護的功能特點主變內(nèi)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功能特點 可靠的高值比例差動由高比率制動系數(shù)抗TA飽和由高定值門檻躲過TA斷線rdedIIII70.02.1差動保護的功能特點RCS985保護裝置的關(guān)鍵技術(shù)1、采用了工頻變

5、化量新原理,變斜率比率差動保護新原理；2、全新的異步法TA飽和判據(jù)；3、首次提出并實現(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、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、其他保護功能的特點6、靈敏的TV、TA回路自檢功能；發(fā)電機差動TA飽和問題以往認為： 發(fā)電機差動采用保護級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)。實際情況： 發(fā)電機差動TA盡管同型，但兩側(cè)電纜長度可能不一致，部分 機組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

6、衰減慢； 結(jié)果，導(dǎo)致TA飽和，不平衡差流增大，差動保護屢有誤動發(fā)生；現(xiàn)有防TA飽和措施提高定值： 缺點：降低了內(nèi)部故障靈敏度。采用流出電流判據(jù)的標積制動式差動保護： 當IH/INB I1/INB I2/INB時差動保護動作電流為無窮大 缺點1：理論計算表明，在發(fā)電機內(nèi)部故障時，也有流出電流，存在拒動可能。 缺點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：21ththrIdIII區(qū)

7、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)的特點發(fā)電機區(qū)外故障并伴隨CT飽和發(fā)電機區(qū)內(nèi)故障發(fā)電機區(qū)內(nèi)故障并伴隨CT飽和區(qū)內(nèi)輕微：t0:正常運行t1:故障時差動保護的功能特點區(qū)內(nèi)較嚴重：t0:正常運行t1:故障時差動保護的功能特點區(qū)內(nèi)嚴重故障：t0:正常運行t1:故障時差動保護的功能特點區(qū)外TA飽和：t0:正常運行t1:判出區(qū)外t2:開始飽和t3:進入動作區(qū)t1-t05msTA飽和：t0:正常運行t1:判出區(qū)外t2:開始飽和t3:進入動作區(qū)t1-t05ms發(fā)變組差動保護的功能 變斜率比率差動保護二次諧波原理或波形識

8、別TA飽和判據(jù) 高值比率差動保護二次諧波原理或波形識別 差動速斷保護 TA斷線閉鎖主變差動保護的功能 變斜率比率差動保護二次諧波原理或波形識別TA飽和判據(jù) 高值比率差動保護二次諧波原理或波形識別 工頻變化量比率差動保護二次諧波原理或波形識別 差動速斷保護 TA斷線閉鎖高廠變差動保護的功能變斜率比率差動保護二次諧波原理或波形識別TA飽和判別高值比率差動保護二次諧波原理或波形識別差動速斷保護TA斷線閉鎖高壓側(cè)電流速斷：高廠變高壓側(cè)內(nèi)部故障時，小變比TA嚴重飽和（300-600Ie），高廠變差動可能拒動，增加大變比TA速斷保護，能正確動作勵磁變差動保護的功能 變斜率比率差動保護二次諧波原理或波形判別

9、TA飽和判據(jù) 高值比率差動保護二次諧波原理或波形判別 差動速斷保護 TA斷線閉鎖發(fā)電機差動保護的功能 變斜率比率差動保護TA飽和判據(jù) 高值比率差動保護 工頻變化量比率差動保護 差動速斷保護 TA斷線閉鎖發(fā)電機裂相橫差保護的功能 變斜率比率差動保護TA飽和判據(jù) 高值比率差動保護 差動速斷保護 TA斷線閉鎖勵磁機差動保護的功能 變斜率比率差動保護TA飽和判據(jù) 高值比率差動保護 差動速斷保護 TA斷線閉鎖 滿足50Hz、100Hz兩種勵磁機頻率的需要RCS985保護裝置的關(guān)鍵技術(shù)1、采用了工頻變化量新原理,變斜率比率差動保護新原理；2、全新的異步法TA飽和判據(jù)；3、首次提出并實現(xiàn)了浮動門檻和電流比率

10、制動相結(jié)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、其他保護功能的特點6、靈敏的TV、TA回路自檢功能；現(xiàn)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(tài)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(fā)電機組，外部不對稱故障，也會產(chǎn)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未證實區(qū)外故障時縱向零序電壓中三次諧 波分量會增大零序電壓

11、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(quán)值OzdezdOUIIdIkU)/1 (20）（ 在47.5HZ和52.5HZ頻率時，三次諧波的濾波有兩個陷波點零序電壓匝間保護的功能特點 正常運行發(fā)電機縱向零序電壓波形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(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、負序電流增加較大,電流比率制動原理的匝間保護沒有誤動發(fā)電機區(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, 保護靈敏動作。

12、零序電壓匝間保護的功能特點浮動門檻技術(shù) 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(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只需按躲過正常運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的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 (發(fā)電機變壓器區(qū)外AB兩相故障橫差電流波形，橫差電流

13、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(fā)電機區(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, 橫差保護靈敏動作。高靈敏橫差保護的功能特點高靈敏橫差保護的功能特點浮動門檻技術(shù) 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(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RCS985保護裝置的關(guān)鍵技術(shù)1、采用了工頻變化量新原理,變斜率比率差動保護新原理；2、全新的異

14、步法TA飽和判據(jù)；3、首次提出并實現(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、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、其他保護功能的特點6、靈敏的TV、TA回路自檢功能；定子接地保護的功能特點 高性能濾波算法高性能數(shù)字濾波器頻率跟蹤全波傅氏算法每周24點采樣率保證了三次諧波率過比大于100 在基波左右個有一個陷波點，陷波點頻率為29.4Hz和63.5Hz，可以分理出三次諧波分量定子接地保護的功能特點正常運行時發(fā)電機中性點零序電壓波形(媽灣電廠)定子接地保護的功能特點 95%定子接地保護靈敏段： 動作于出口時中性點零序電壓經(jīng)機端開口三角零序電壓

15、閉鎖，動作于信號時只判中性點零序電壓高定值段：躲過各種情況下最大不平衡電壓定子接地保護的功能特點 發(fā)電機中性點40%接地電壓波形(動模試驗)定子接地保護的功能特點現(xiàn)有定子接地保護存在問題 三次諧波電壓比率判據(jù) 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(dǎo)致誤動 調(diào)整型三次諧波電壓判據(jù)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(dǎo)致誤動運行方式變化時，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)斷路器位置接點和負荷電流自動適應(yīng)狀態(tài)變化

16、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(yīng)三次諧波電壓比率判據(jù)優(yōu)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(jù)誤動的問題。定子接地保護的功能特點 三次諧波電壓差動判據(jù)：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(nèi)波動，實時自動調(diào)整系數(shù)kt使正常運行時差電壓接近為0；可以保護100的定子接地2)3T333（NNtTUUkreUkU定子接地保護的功能特點 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(fā)電機中性點5%

17、定子接地電壓波形(動模試驗)定子接地保護的功能特點發(fā)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(fā)電機中性點經(jīng)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 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)保護功能不受影響；在機組頻率超出49.550.5Hz范圍時，閉鎖本判據(jù)；機組并網(wǎng)后負荷電流大于0.2In時，自動投入本判據(jù)；當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。定子接地保護的功能特點RCS985保護裝置

18、的關(guān)鍵技術(shù)1、采用了工頻變化量新原理,變斜率比率差動保護新原理；2、全新的異步法TA飽和判據(jù)；3、首次提出并實現(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、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、其他保護功能的特點；6、靈敏的TV、TA回路自檢功能。 一點接地設(shè)兩段 靈敏I段動作于信號 II段動作于信號或跳閘 轉(zhuǎn)子兩點接地保護 一點接地II段動作于信號，自動延時投入轉(zhuǎn)子兩點接地保護轉(zhuǎn)子接地保護的功能特點 實時顯示轉(zhuǎn)子繞組對大軸絕緣電阻 轉(zhuǎn)子一點接地后顯示接地位置 高精度隔離放大器 隔離電壓2500V 光耦繼電器切換開關(guān)轉(zhuǎn)子接地保護的功能特點RR

19、S1S2RRUU發(fā)電機轉(zhuǎn)子+-Rg Rg：轉(zhuǎn)子接地電阻 ：轉(zhuǎn)子接地位置 U：勵磁電壓 R：標準電阻 S1、S2：切換開關(guān) 開放式失磁保護方案 失磁判據(jù)減出力有功判據(jù)低電壓判據(jù)轉(zhuǎn)子電壓判據(jù) 定子阻抗判據(jù)輔助判據(jù) 失磁保護的功能特點 減出力采用有功功率判據(jù)P Pzd失磁導(dǎo)致發(fā)電機失步后，發(fā)電機輸出功率在一定范圍內(nèi)波動，P取一個振蕩周期內(nèi)的平均值。失磁保護的功能特點 高壓側(cè)母線低電壓判據(jù)Upp Ulezd高壓側(cè)PT斷線時閉鎖此判據(jù) TV斷線時閉鎖本判據(jù)，并發(fā)出TV斷線信號。失磁保護的功能特點 轉(zhuǎn)子電壓判據(jù)轉(zhuǎn)子低電壓判據(jù)： Ur Ur1zd變勵磁電壓判據(jù)： Ur Kr*Xdz* ( P Pt ) *

20、Uf0發(fā)變組并網(wǎng)后延時投入失磁后異步運行時經(jīng)定子判據(jù)閉鎖自保持失磁保護的功能特點 失磁保護時功率、轉(zhuǎn)子電壓變化（動模試驗）失磁保護的功能特點 低勵失磁時功率、轉(zhuǎn)子電壓變化（動模試驗）失磁保護的功能特點 定子判據(jù)異步阻抗圓、靜穩(wěn)邊界圓可選正序電壓、正序電流計算阻抗可選擇無功反向元件閉鎖無功反向值可整定失磁保護的功能特點 輔助判據(jù)TV斷線切換：正常時用TV1正序電壓計算，如TV1斷線，自動切換至TV2負序電壓閉鎖：不對稱故障時可閉鎖失磁保護電流范圍失磁保護的功能特點t0: 正常運行t1: 進入靜穩(wěn)圓t2:進入異步圓失磁保護的功能特點t0: 正常運行t1: 低勵t2: 異步運行失磁保護的功能特點失磁

21、保護的功能特點曲線1:區(qū)外振蕩曲線2:區(qū)內(nèi)振蕩一次典型的失磁過程阻抗軌跡 開放式的失磁保護方案段：動作于減出力 可選：減出力判據(jù)定子阻抗判據(jù)轉(zhuǎn)子判據(jù)段：跳閘（母線低電壓） 可選：低電壓判據(jù)，定子阻抗判據(jù)、轉(zhuǎn)子判據(jù)段：跳閘或報警段 可選：定子阻抗判據(jù)、轉(zhuǎn)子判據(jù)段：長延時跳閘（與減出力段配合） 定子阻抗判據(jù)失磁保護的功能特點 功能能區(qū)分振蕩中心在發(fā)變組內(nèi)部或外部，并滑極次數(shù)可分別整定能記錄滑極次數(shù)采用正序電壓、正序電流計算阻抗，能區(qū)分短路和失步能區(qū)分穩(wěn)定振蕩和失步能檢測加速失步或減速失步振蕩頻率0.1- 8 Hz當電流小于出口斷路器跳閘允許電流時出口 失步保護功能失步保護的功能特點1.左右邊界2.

22、中心線3.電抗線失步保護功能失步保護的功能特點失步繼電器分析區(qū)外失步失步保護的功能特點失步繼電器分析區(qū)內(nèi)失步失步保護的功能特點失步繼電器分析加速失步失步保護的功能特點失步繼電器分析減速失步失步保護的功能特點失步過程分析t0:正常運行t1:區(qū)外故障t2:故障切除失步保護的功能特點失步過程分析t0:正常運行t1:區(qū)外故障t2:故障切除t3:振蕩失步保護的功能特點失步保護的功能特點失步過程分析t0:正常運行t1:功率超調(diào)t2:失步振蕩失步過程分析一次典型的失步振蕩過程過負荷保護的功能特點 定子過負荷、負序過負荷、勵磁過負荷 兩段定時限和一段報警 反時限上限采用最小動作時間定值過勵磁保護的功能特點 高

23、精度的測量采用軟件測量頻率用三相電壓瞬時值均方根測量電壓幅值，使得過激磁倍數(shù)的測量值不受系統(tǒng)頻率變化的影響，其測量精度在1%以內(nèi)適用頻率范圍25-65Hz過勵磁保護的功能特點 靈活的過激磁保護方案 兩段定時限跳閘段和一段定時限報警段 采用了過勵磁特性曲線可設(shè)定的反時限過激磁保護；反時限動作特性曲線由輸入的八組定值得到，通過曲線擬合技術(shù)得到更加精確的反時限動作特性 具有累積功能過勵磁保護的功能特點 過勵磁保護曲線電壓保護的功能特點 過電壓保護兩段過電壓不受頻率影響，在20-90Hz內(nèi)正常工作 低電壓保護經(jīng)控制接點閉鎖功率保護的功能特點 逆功率保護按發(fā)電機容量的%整定，定值最小0.5%Pn采用三相電流電壓計算，測量精度高，誤差5%或0.2%Pn 過功率保護 程序逆功率經(jīng)斷路器位置接點閉鎖經(jīng)主汽門熱工接點閉鎖頻率保護的功能特點 四段低頻保護、兩段為累計運行低頻保護、段為持續(xù)運行低頻保護經(jīng)斷路器位置接點和無流標志閉鎖測量精度高，誤差 0.2A + 0.25Imax 延時10秒發(fā)出TA異常報警信號橫差零序電流報警判據(jù)： 橫差電流三次諧波 Ihc30.1Ie 延時10秒發(fā)出橫差TA異常報警信號TA斷線的功能特點 TA斷線判據(jù)發(fā)電機差電流報警比率