1、第一節(jié)發(fā)電機(jī)縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)1概述發(fā)電機(jī)定子繞組內(nèi)部故障是一種常見的、破壞性很強(qiáng)的故障，對電廠發(fā)電機(jī)乃至電網(wǎng)的安全運(yùn)行帶來一系列嚴(yán)重影響，為此對發(fā)電機(jī)定子繞組及引出線的相間短路故障，應(yīng)裝設(shè)相應(yīng)的保護(hù)裝置作為發(fā)電機(jī)的主保護(hù)，保護(hù)裝置應(yīng)動(dòng)作于停機(jī)，并應(yīng)符合下列規(guī)定：1MW及以下單獨(dú)運(yùn)行的發(fā)電機(jī)，如中性點(diǎn)側(cè)有引出線，應(yīng)在中性點(diǎn)側(cè)裝設(shè)過電流保護(hù)；如中性點(diǎn)側(cè)無引出線，應(yīng)在發(fā)電機(jī)機(jī)端裝設(shè)低電壓保護(hù)。1MW及以下與其它發(fā)電機(jī)或與電力系統(tǒng)并列運(yùn)行的發(fā)電機(jī)，應(yīng)在發(fā)電機(jī)機(jī)端裝設(shè)電流速斷保護(hù)。如電流速斷保護(hù)靈敏系數(shù)不符合要求，可裝設(shè)縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)；對中性點(diǎn)沒有引出線的發(fā)電機(jī)，可裝設(shè)低壓過流保護(hù)。對1MW以上的發(fā)電機(jī)，應(yīng)裝

2、設(shè)縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)。對發(fā)電機(jī)變壓器組，當(dāng)發(fā)電機(jī)與變壓器之間有斷路器時(shí)，發(fā)電機(jī)裝設(shè)單獨(dú)的縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)；當(dāng)發(fā)電機(jī)與變壓器之間沒有斷路器時(shí)，100MW及以下發(fā)電機(jī)，可只裝設(shè)發(fā)電機(jī)變壓器組共用縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)，100MW以上發(fā)電機(jī)，除發(fā)電機(jī)變壓器組共用縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)外，發(fā)電機(jī)還應(yīng)裝設(shè)單獨(dú)的縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)，對200300MW的發(fā)電機(jī)變壓器組亦可在變壓器上增設(shè)單獨(dú)的縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)，即采用雙重快速保護(hù)。發(fā)電機(jī)縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)應(yīng)能達(dá)到下面的性能指標(biāo):差動(dòng)保護(hù)應(yīng)具有防止區(qū)外故障誤動(dòng)的制動(dòng)特性；可以具有電流互感器(TA)斷線判別功能，并能選擇閉鎖差動(dòng)或報(bào)警，當(dāng)電流大于額定電流的1.21.5倍時(shí)可自動(dòng)解除閉鎖；動(dòng)作時(shí)間(2倍整定電流

3、時(shí))不大于30ms：整定值允差5%。1995年，國家電力調(diào)度中心、原電力部安生司、電力機(jī)械局聯(lián)合組建了發(fā)電機(jī)、變壓器保護(hù)協(xié)調(diào)小組，對大型發(fā)電機(jī)、變壓器保護(hù)的運(yùn)行情況進(jìn)行了調(diào)查，在所函調(diào)的100MW200MW機(jī)組75臺(tái)、300MW及以上機(jī)組82臺(tái)和22OKV及以上變壓器15臺(tái)中，19901995年間發(fā)變組(或變壓器)差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作121次，其中正確動(dòng)作68次，正確動(dòng)作率僅為56.2%。2.IEEE導(dǎo)則中的相關(guān)內(nèi)容2.0概述通常配置某種動(dòng)作特性的差動(dòng)保護(hù)來反應(yīng)發(fā)電機(jī)定子繞組相間短路，包括三和對稱短路、兩相短路和兩相接地短路。對發(fā)電機(jī)中性點(diǎn)某些接地方式，差動(dòng)保護(hù)還能反應(yīng)定子繞組單相接地故障。對中性點(diǎn)經(jīng)

4、高阻(配電變壓器或消弧線圈)接地的發(fā)電機(jī)，差動(dòng)保護(hù)不能反應(yīng)定子接地故障，因?yàn)閱蜗嘟拥毓收想娏餍∮诓顒?dòng)保護(hù)的靈敏度。2.1變比率差動(dòng)保護(hù)變比率差動(dòng)保護(hù)是應(yīng)用最廣泛的發(fā)電機(jī)差動(dòng)保護(hù)，它的動(dòng)作特性如圖1所示。曲線的斜率可從0.05（穿越電流最小時(shí)）變到0.5（穿越電流最大時(shí)）。保護(hù)對內(nèi)部故障靈敏動(dòng)作，對外部故障和CT斷線。2.2高阻抗差動(dòng)保護(hù)如圖2所示，在差回路中接入了一只高阻抗繼電器。繼電器根據(jù)加在其上的電壓來區(qū)分內(nèi)部故障和外部故障，外部故障時(shí)，加在繼電器上的電壓比較低；內(nèi)部故障時(shí)，加在繼電器上的電壓相對較高。動(dòng)作區(qū)不動(dòng)作區(qū)圖1在差動(dòng)保護(hù)中，要求兩側(cè)的電流互感器具有相同的傳變特性。在故障情況下，要

5、保證電流互感器的傳變特性不惡化。要保證兩側(cè)的電流互感器回路具有大致相等的負(fù)荷。3原理及其微機(jī)實(shí)現(xiàn)3.1四方3.1.1保護(hù)原理比例制動(dòng)式原理僅反應(yīng)相間短路故障，即反應(yīng)發(fā)電機(jī)中性點(diǎn)電流和機(jī)端電流,動(dòng)作判據(jù)如下：如果/刃I.Q如剰八/込式中：Id.、I:d一為動(dòng)作電流和制動(dòng)電流，且有Id.=IT-IN/do、4差動(dòng)電流起始值和制動(dòng)特性的拐點(diǎn)電流值;Kd制動(dòng)系數(shù)。圖2帶比率制動(dòng)特性的發(fā)電機(jī)縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作特性3.1.2邏輯框圖保護(hù)可投入差分加半周付氏算法。為了提高保護(hù)的動(dòng)作速度，先釆用半周付氏算法，此時(shí)，差動(dòng)保護(hù)的速斷電流、最小動(dòng)作電流匚。和制動(dòng)系數(shù)Kd都自動(dòng)提高18%。如果半周算法得到的結(jié)果不能動(dòng)作

6、，保護(hù)自動(dòng)切換成差分加全周付氏算法。保護(hù)設(shè)有TA斷線判別功能，用戶可根據(jù)實(shí)際情況選擇投入或退出TA斷線判別功能。在投入TA斷線判別功能時(shí)，還可以選擇TA斷線是否閉鎖差動(dòng)保護(hù)。判別7X斷線的方法如下：僅有一相電流小于判別TA斷線的低門檻值；該相另一側(cè)電流大于判別TA斷線的高門檻值。TA斷線低門檻定值要躲過可能出現(xiàn)的最大零漂值，TA斷線的高門檻定值為低門檻定值的2倍。當(dāng)電流較大時(shí)(可整定為額定電流的1.21.5倍)，即使斷線，也不閉鎖比率差動(dòng)保護(hù)。為了防止一點(diǎn)在區(qū)內(nèi)、另外一點(diǎn)在區(qū)外的兩點(diǎn)接地故障的發(fā)生，還設(shè)有發(fā)電機(jī)定子一點(diǎn)接地保護(hù)開放差動(dòng)保護(hù)的功能，此功能由用戶通過控制字選擇。當(dāng)選擇此功能時(shí)，為了

7、提高保護(hù)的可靠性，在差動(dòng)保護(hù)僅有一相滿足動(dòng)作條件時(shí)，除增加計(jì)算次數(shù)和加斷線判斷次數(shù)外，同時(shí)乂有發(fā)電機(jī)定子一點(diǎn)接地保護(hù)動(dòng)作的開入量時(shí)，保護(hù)才可發(fā)出跳閘命令。該保護(hù)經(jīng)啟動(dòng)CPU的差動(dòng)啟動(dòng)元件開放跳閘出口，保護(hù)的邏輯方框圖如圖3所示。圖3發(fā)電機(jī)縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作邏輯圖3.1.3模入、開入及開出量信息3.13.1模入發(fā)電機(jī)機(jī)端三相電流發(fā)電機(jī)中性點(diǎn)側(cè)三相電流開入定子接地動(dòng)作開出發(fā)差跳閘故障錄波遠(yuǎn)動(dòng)信號(hào)CT斷線信號(hào)3.1.4整定內(nèi)容差動(dòng)速斷電流5差動(dòng)電流起始值匚。制動(dòng)系數(shù)Kd差動(dòng)電流制動(dòng)特性拐點(diǎn)電流值廠。差流越限定值/C厶CT斷線解除閉鎖比例差動(dòng)保護(hù)電流定值3.1.5保護(hù)的整定計(jì)算保護(hù)啟動(dòng)差動(dòng)保護(hù)釆用突變量

8、起動(dòng)和輔助起動(dòng)兩種方式。差動(dòng)保護(hù)主要釆用突變量起動(dòng)元件，其特點(diǎn)是快速靈敏，判別每相電流采樣值的突變量，判據(jù)為：，QD=|F(f)-%-門-t-T)Z(/-2T)|-JQD當(dāng)任一相電流突變量大于起動(dòng)定值/0D時(shí)，保護(hù)起動(dòng)進(jìn)入故障處理程序進(jìn)行故障計(jì)算判別；若有故障且跳閘后故障電流消失，保護(hù)快速返回。若無區(qū)內(nèi)故障，保護(hù)最多延時(shí)6秒后整組復(fù)歸。電流突變量啟動(dòng)電流一般設(shè)定為20%/。保護(hù)還采用每相差動(dòng)電流的有效值作為輔助起動(dòng)判別量，以便在沒有明顯突變量情況下保護(hù)能可靠起動(dòng)，其判據(jù)為：】dA/o式中：匚為差動(dòng)電流，匚。為差動(dòng)電流動(dòng)作起始值，/陽為差動(dòng)速斷電流定值。差動(dòng)速斷電流若要求整定為倍發(fā)電機(jī)額定電流，

9、貝嘰5XI也xlJ式中：/心一電流互感器二次額定電流。一般人d取(312)Ieo差動(dòng)電流起始值匚。差動(dòng)電流起始值匚。的整定原則是保證最大負(fù)荷狀態(tài)下保護(hù)不誤動(dòng)，為：A/O=Krel20.03人或IdQ=Krel-ItmhQ式中：/誠。為發(fā)電機(jī)額定負(fù)荷狀態(tài)下，實(shí)測差動(dòng)保護(hù)中的不平衡電流。實(shí)際可取/必=(0.10.3)4,一般宜選用/JO=(0.1-0.2)/eo如果實(shí)測幾。較大，則應(yīng)盡快查清/沁。增大的原因，并予消除，避免因匚。過大而掩蓋一、二次設(shè)備的缺陷或隱患。發(fā)電機(jī)內(nèi)部短路時(shí)，特別是靠近中性點(diǎn)經(jīng)過渡電阻短路時(shí)，機(jī)端或中性點(diǎn)側(cè)的三相電流可能不大，為保證內(nèi)部短路時(shí)的靈敏度，最小動(dòng)作電流匚。不應(yīng)無根

10、據(jù)地增大。(4)差動(dòng)電流制動(dòng)特性的拐點(diǎn)電流值的整定定子電流等于或小于額定電流時(shí)，差動(dòng)保護(hù)不必具有制動(dòng)特性，因此4=(0.81.0“,制動(dòng)系數(shù)的整定KTp_Yrel1w/ifrmax1kmax二0式中：=其中：Kp為非周期分量系數(shù)，取1.52.0；K“為互感器同型系數(shù)，取0.5；K”為互感器比誤差系數(shù)，取0.1；/豊贏為最大外部三相短路電流周期分量。差流越限定值ICL可整定為80%/JO(差動(dòng)電流起始值)。TA斷線解除閉鎖比例差動(dòng)保護(hù)電流定值1FH可整定為額定電流的1.21.5倍。3.2南自廠321保護(hù)原理提供兩種保護(hù)原理和兩種動(dòng)作邏輯方式供選擇。它們是變數(shù)據(jù)窗式標(biāo)積制動(dòng)原理和變數(shù)據(jù)窗式比率制動(dòng)

11、原理，循環(huán)閉鎖邏輯方式和單差動(dòng)邏輯方式。分別介紹如下：變數(shù)據(jù)窗式標(biāo)積制動(dòng)原理iT-iNKbiTiNcQs(p其中：iT一發(fā)電機(jī)機(jī)端電流/.V發(fā)電機(jī)中性點(diǎn)電流0人、b之間的相角差標(biāo)積制動(dòng)原理的動(dòng)作量和比例差動(dòng)保護(hù)一樣。在區(qū)外發(fā)生故障時(shí)，該原理的表現(xiàn)行為和比率制動(dòng)原理也完全一樣。但在區(qū)內(nèi)發(fā)生故障時(shí)，由于標(biāo)積制動(dòng)原理的制動(dòng)量反應(yīng)電流之間相位的余弦，當(dāng)相位大于90度時(shí)，制動(dòng)量就為負(fù)值，負(fù)值的制動(dòng)量從概念上講即為動(dòng)作量，因此可以極大地提高內(nèi)部故障發(fā)生時(shí)保護(hù)反應(yīng)的靈敏度。而比率制動(dòng)原理的制動(dòng)量總是大于0的。變數(shù)據(jù)窗式比率制動(dòng)原理iT-iNK/2iT+iN比率制動(dòng)原理同傳統(tǒng)保護(hù)原理。變數(shù)據(jù)窗算法原理變數(shù)據(jù)窗

12、算法是指差動(dòng)保護(hù)能夠在故障剛開始發(fā)生且故障釆樣數(shù)據(jù)量較少時(shí)自適應(yīng)地提高保護(hù)地制動(dòng)曲線，隨著故障的進(jìn)一步發(fā)展，以及數(shù)據(jù)窗的增加計(jì)算精度的進(jìn)一步提高，能自動(dòng)降低制動(dòng)特性曲線，以期與算法精度完全配套。這種自適應(yīng)的制動(dòng)曲線，最終與用戶整定的特性精確吻合。采用這一算法可以大大提高嚴(yán)重內(nèi)部故障時(shí)的動(dòng)作速度，同時(shí)絲毫不會(huì)降低輕微故障時(shí)的靈敏度。電流取自發(fā)電機(jī)機(jī)端和中性點(diǎn)側(cè)的三相電流。3.2.2保護(hù)動(dòng)作邏輯動(dòng)作邏輯方式I:循環(huán)閉鎖方式原理：當(dāng)發(fā)電機(jī)內(nèi)部發(fā)生相間短路時(shí)，兩相或三相差動(dòng)同時(shí)動(dòng)作。根據(jù)這一特點(diǎn)，在保護(hù)跳閘邏輯上設(shè)計(jì)了循環(huán)閉鎖方式。為了防止一點(diǎn)在區(qū)內(nèi)另外一點(diǎn)在區(qū)外的兩點(diǎn)接地故障的發(fā)生，當(dāng)有一相差動(dòng)動(dòng)作

13、且同時(shí)有負(fù)序電壓時(shí)也出口跳閘，保護(hù)的邏輯圖如下：圖4發(fā)電機(jī)差動(dòng)出口邏輯：循環(huán)閉鎖方式此時(shí)若僅一相差動(dòng)動(dòng)作而無負(fù)序電壓時(shí)即認(rèn)為TA斷線。負(fù)序電壓長時(shí)間存在而同時(shí)無差流時(shí)，為7V斷線。動(dòng)作邏輯方式II：單相差動(dòng)方式原理：任一相差動(dòng)保護(hù)即出口跳閘。這種方式另外配有TA斷線檢測功能。在7M斷線時(shí)瞬時(shí)閉鎖差動(dòng)保護(hù)，且延時(shí)發(fā)7M斷線信號(hào)。保護(hù)的邏輯圖如下：圖5發(fā)電機(jī)差動(dòng)出口邏輯：單差動(dòng)方式圖6比例制動(dòng)特性曲線3.2.3整定內(nèi)容(1)比率制動(dòng)系數(shù)K整定差動(dòng)保護(hù)的比例制動(dòng)系數(shù)。標(biāo)積制動(dòng)原理的心和K有一理論上的對應(yīng)關(guān)系，裝置自動(dòng)完成它們之間的轉(zhuǎn)換，對用戶仍整定Ko無單位。一般：K=0.30.5啟動(dòng)電流人整定差動(dòng)

14、保護(hù)的啟動(dòng)電流。單位(A)。一般：/“=0.62.0(A)7M斷線解閉鎖電流定值(僅保護(hù)方式II有效匚當(dāng)發(fā)電機(jī)差電流大于該定值時(shí)，TA斷線閉鎖功能自動(dòng)退出。單位：(倍)。它是以電流互感器的二次額定電流為基準(zhǔn)的。一般：Ict=0.81.2(倍)差動(dòng)速斷倍數(shù)/詔當(dāng)發(fā)電機(jī)差電流大于該定值時(shí)，無論制動(dòng)量多大，差動(dòng)均動(dòng)作。單位：(倍)它是以電流互感器的二次額定電流為基準(zhǔn)的。一般：人=38(倍)。負(fù)序電壓定值(僅保護(hù)方式1有效)匕&當(dāng)負(fù)序電壓達(dá)該定值，允許一相差動(dòng)動(dòng)作出口跳閘。單位(V)。一般：U2dz=410(V)TA斷線延時(shí)定值心/經(jīng)該定值延時(shí)發(fā)加斷線信號(hào)。單位：秒。324保護(hù)的整定計(jì)算(1)比率制動(dòng)

15、系數(shù)請參見條例和規(guī)程。啟動(dòng)電流參見條例和規(guī)程。TA斷線解閉鎖電流定值（僅出口方式II有效）ict按躲開發(fā)電機(jī)最大負(fù)荷電流整定。人產(chǎn)（1.21.3兒皿心嚴(yán)/曲）式中：發(fā)電機(jī)最大負(fù)荷電流/“一電流互感器二次額定電流（4）差動(dòng)速斷倍數(shù)人可參考變壓器差動(dòng)速斷電流倍數(shù)的整定方法整定。計(jì)算方法如下：若要求整定為倍發(fā)電機(jī)額定電流，則:SXIe/（如XIcte）值一般取38倍的發(fā)電機(jī)額定電流。式中：匚一發(fā)電機(jī)額定電流/“一電流互感器二次額定電流（5）負(fù)序電壓定值（僅出口方式1有效）匕必即：U2d:=（0.060.12）Ufe/nY（7）7X斷線延時(shí)定值（僅出口方式II有效）無配合要求，一般取0.5秒。3.3南

16、自院3.3.1比率差動(dòng)原理3.3.1.1比率差動(dòng)動(dòng)作特性入圖7。圖7比率差動(dòng)保護(hù)的動(dòng)作特性比例差動(dòng)保護(hù)的動(dòng)作方程如下：la3厶+厶如（人WA）心2x（人-nle）+b+lc（lqd（/rnle）心r=（心2一心J/（2x）b=（K/,“+心式中匚為差動(dòng)電流，/為制動(dòng)電流，人如為差動(dòng)電流起始值，/為發(fā)電機(jī)額定電流。兩側(cè)電流定義：對于發(fā)電機(jī)差動(dòng)、勵(lì)磁機(jī)差動(dòng)，其中人、人分別為機(jī)端、中性點(diǎn)側(cè)電流；對于裂相橫差，其中人、人分別為中性點(diǎn)側(cè)兩分支組電流；比例制動(dòng)系數(shù)定義：為比例差動(dòng)制動(dòng)系數(shù)，K祐為比率差動(dòng)制動(dòng)系數(shù)增量；K業(yè)為起始比率差動(dòng)斜率，定值范圍為00.10,般取0.05;K比為最大比率差動(dòng)斜率，定值范

17、圍為0.300.70,般取0.5;/為最大比率制動(dòng)系數(shù)時(shí)的制動(dòng)電流倍數(shù)，裝置內(nèi)部固定取4o3.3.1.2高性能TA飽和閉鎖原理為防止在區(qū)外故障時(shí)TA的暫態(tài)與穩(wěn)態(tài)飽和時(shí)可能引起的穩(wěn)態(tài)比率差動(dòng)保護(hù)誤動(dòng)作，裝置釆用各側(cè)相電流的波形判別作為TA飽和的判據(jù)。故障發(fā)生時(shí)，保護(hù)裝置先判出是區(qū)內(nèi)故障還是區(qū)外故障，如區(qū)外故障，投入TA飽和閉鎖判據(jù)，當(dāng)與某相差動(dòng)電流有關(guān)的任意一個(gè)電流滿足以上表達(dá)式即認(rèn)為此相差流為7X飽和引起，閉鎖此差動(dòng)保護(hù)。33.1.3高值比率差動(dòng)原理為避免區(qū)內(nèi)嚴(yán)重故障時(shí)7X飽和等因素引起的比率差動(dòng)延時(shí)動(dòng)作，裝置設(shè)有一高比例和高起動(dòng)值的比率差動(dòng)保護(hù)，利用其比率制動(dòng)特性抗區(qū)外故障時(shí)加的暫態(tài)和穩(wěn)態(tài)飽

18、和，而區(qū)內(nèi)故障加飽和時(shí)能可靠動(dòng)作。穩(wěn)態(tài)高值比率差動(dòng)的動(dòng)作方程如下：其中：差動(dòng)電流和制動(dòng)電流的選取同上。圖8穩(wěn)態(tài)高值比率差動(dòng)保護(hù)的動(dòng)作特性程序中依次按每相判別，當(dāng)滿足以上條件時(shí)，比率差動(dòng)動(dòng)作。33.1.4差動(dòng)速斷保護(hù)當(dāng)任一相差動(dòng)電流大于差動(dòng)速斷整定值時(shí)瞬時(shí)動(dòng)作于出口繼電器。3.3.1.5差流異常報(bào)警與TA斷線閉鎖裝置設(shè)有帶比率制動(dòng)的差流報(bào)警功能，開放式瞬時(shí)TA斷線、短路閉鎖功能。通過“TA斷線閉鎖差動(dòng)控制字”整定選擇，瞬時(shí)TA斷線和短路判別動(dòng)作后可只發(fā)報(bào)警信號(hào)或閉鎖全部差動(dòng)保護(hù)。當(dāng)“TA斷線閉鎖比率差動(dòng)控制字”整定為“1”時(shí)，閉鎖比率差動(dòng)保護(hù)。33.1.6比率差動(dòng)的邏輯框圖圖9比例差動(dòng)的邏輯框圖

19、3.3.2工頻變化量比率差動(dòng)保護(hù)配置發(fā)電機(jī)、變壓器內(nèi)部輕微故障時(shí)，穩(wěn)態(tài)差動(dòng)保護(hù)由于負(fù)荷電流的影響，不能靈敏反應(yīng)。為此配置了變壓器工頻變化量比率差動(dòng)保護(hù)、發(fā)電機(jī)工頻變化量差動(dòng)保護(hù)，并設(shè)有控制字方便投退。3.322工頻變化量比率差動(dòng)原理工頻變化量比率差動(dòng)動(dòng)作特性如圖10o圖10工頻變化量比率差動(dòng)保護(hù)的動(dòng)作特性工頻變化量比率差動(dòng)保護(hù)的動(dòng)作方程如下：1.25A/rf/+1前10.6A/,.(A/r0.75M,-0.3厶(/,2/.)M=maxA/妙I(lǐng)，|“2，N3I，N紳|z&=+a/2+a/3+a/4|其中：為浮動(dòng)門坎，隨著變化量輸出增大而逐步自動(dòng)提高。取125倍可保證門檻電壓始終略高于不平衡輸出，

20、保證在系統(tǒng)振蕩和頻率偏移情況下，保護(hù)不誤動(dòng)。對于主變壓器差動(dòng)，蟲、人分別為主變高壓I側(cè)、II側(cè)、發(fā)電機(jī)出口、高廠變高壓側(cè)電流的工頻變化量。對于發(fā)電機(jī)差動(dòng)，人、/,分別為發(fā)電機(jī)出口、發(fā)電機(jī)中性點(diǎn)的工頻變化量，人、人未定義。仃為差動(dòng)電流的工頻變化量。/伽為固定門坎。為制動(dòng)電流的工頻變化量，它取最大相制動(dòng)。程序中依次按每相判別，當(dāng)滿足以上條件時(shí)，比率差動(dòng)動(dòng)作。對于變壓器工頻變化量比率差動(dòng)保護(hù)，還需經(jīng)過二次諧波涌流閉鎖判據(jù)或波形判別涌流閉鎖判據(jù)閉鎖，同時(shí)經(jīng)過五次諧波過激磁閉鎖判據(jù)閉鎖，利用本身的比率制動(dòng)特性抗區(qū)外故障時(shí)TA的暫態(tài)和穩(wěn)態(tài)飽和。工頻變化量比率差動(dòng)元件的引入提高了變壓器、發(fā)電機(jī)內(nèi)部小電流故障

21、檢測的靈敏度。3.3.2.3工頻變化量比率差動(dòng)的邏輯框圖圖11工頻變化量比率差動(dòng)的邏輯框圖3.324差流異常報(bào)警與TA斷線閉鎖裝置設(shè)有帶比率制動(dòng)的差流報(bào)警功能、開放式瞬時(shí)7X斷線、短路閉鎖功能。通過“加斷線閉鎖差動(dòng)控制字”整定選擇，瞬時(shí)TA斷線和短路判別動(dòng)作后可只發(fā)報(bào)警信號(hào)或閉鎖差動(dòng)保護(hù)。當(dāng)“7X斷線閉鎖比率差動(dòng)控制字”整定為“1”時(shí)，閉鎖比率差動(dòng)保護(hù)。3.4許繼3.4.1縱差保護(hù)原理差動(dòng)動(dòng)作方程如下：【。p【。p.QAIg+5（/心一.0）滿足上述兩個(gè)方程差動(dòng)元件動(dòng)作，式中：打?yàn)椴顒?dòng)電流，打.。為差動(dòng)最小動(dòng)作電流整定值，/心為制動(dòng)電流，/心。為最小制動(dòng)電流整定值，s為比率制動(dòng)特性的斜率。各側(cè)

22、電流的方向都以指向發(fā)電機(jī)為正方向。動(dòng)作電流:制動(dòng)電流:式中：人、分別為機(jī)端、中性點(diǎn)電流互感器（加）二次側(cè)的電流。3.4.1.2差流越限告警正常情況下監(jiān)視各相差流，如果任一相差流大于越限啟動(dòng)門檻（一般為最小動(dòng)作電流的1/2）,發(fā)燈光告警信號(hào)。3.4.13TA斷線判別當(dāng)任一相差動(dòng)電流大于O.lln啟動(dòng)TA斷線判別程序，滿足下列條件時(shí)認(rèn)為是加斷線：（1）本側(cè)三相電流中一相無電流；（2）其他兩相與啟動(dòng)前電流相等。341.4保護(hù)邏輯框圖圖12發(fā)電機(jī)差動(dòng)保護(hù)邏輯框圖n1恥+$（/心一/心.0）1.5主要技術(shù)指標(biāo)動(dòng)作電流整定范圍：0.10.8In,誤差不超過5%；制動(dòng)電流整定范圍：0.1l.OIn,誤差不超

23、過5%；比例制動(dòng)特性斜率范圍：0.10.9差動(dòng)動(dòng)作時(shí)間：不大于20ms（2倍動(dòng)作電流下）1.6定值整定計(jì)算最小動(dòng)作電流一般取發(fā)電機(jī)額定電流（In）的0.10.3倍；比例制動(dòng)特性斜率一般可取0.30.5：電流回路斷線的整定：羽斷線保護(hù)投退控制整定為“1”時(shí)，保護(hù)投入；羽斷線保護(hù)投退控制整定為“1”時(shí)，保護(hù)退出。4.2不完全縱差保護(hù)不完全縱差保護(hù)是發(fā)電機(jī)（或發(fā)變組）內(nèi)部故障的主保護(hù)，既能反應(yīng)發(fā)電機(jī)（或發(fā)變組）內(nèi)部各種相間斷路，也能反應(yīng)匝間短路和分之繞組的開焊故障。4.2.1原理差動(dòng)動(dòng)作方程如下：p時(shí)）滿足上述兩個(gè)方程差動(dòng)元件動(dòng)作，式中：打?yàn)椴顒?dòng)電流，4.。為差動(dòng)最小動(dòng)作電流整定值，/心為制動(dòng)電流，

24、/心。為最小制動(dòng)電流整定值，S為比率制動(dòng)特性的斜率。各側(cè)電流的方向都以指向發(fā)電機(jī)為正方向。動(dòng)作電流:制動(dòng)電流：lre5=TN2式中：人、人分別為機(jī)端、中性點(diǎn)電流，Kpz為分支平衡系數(shù)，1.0o3.4.2.2差流越限告警正常情況下監(jiān)視各相差流，如果任一相差流大于越限啟動(dòng)門檻(一般為最小動(dòng)作電流的1/2),發(fā)燈光告警信號(hào)。不完全縱差保護(hù)可作為發(fā)電機(jī)縱差保護(hù)，當(dāng)作為發(fā)變組不完全縱差保護(hù)時(shí)，應(yīng)增設(shè)防涌流誤動(dòng)的二次諧波閉鎖判據(jù)。3.423加斷線判別當(dāng)任一相差動(dòng)電流大于O.lln啟動(dòng)TA斷線判別程序，滿足下列條件時(shí)認(rèn)為是加斷線：本側(cè)三相電流中一相無電流；其他兩相與啟動(dòng)前電流相等。3.424主要技術(shù)指標(biāo)動(dòng)作

25、電流整定范圍：0.10.8In,誤差不超過5%;制動(dòng)電流整定范圍：0.1l.OIn,誤差不超過5%；比例制動(dòng)特性斜率整定范圍：0.10.9；分支平衡系數(shù)：1.05.0：差動(dòng)動(dòng)作時(shí)間：不大于20ms(2倍動(dòng)作電流下)2.5定值的整定計(jì)算最小動(dòng)作電流一般?。喊l(fā)電機(jī)差動(dòng)保護(hù)為0.10.3In,發(fā)變組保護(hù)為0.20.5In；比例制動(dòng)特性斜率一般可取0.30.5：分支平衡系數(shù)的整定：根據(jù)實(shí)際分支接線整定；電流回路斷線的整定：羽斷線保護(hù)投退控制整定為“1”時(shí)，保護(hù)投入；羽斷線保護(hù)投退控制整定為“1”時(shí)，保護(hù)退出。3.4.3標(biāo)積制動(dòng)式差動(dòng)保護(hù)3.1保護(hù)原理標(biāo)積式差動(dòng)保護(hù)判據(jù)為：人+/2|（片|/2|cos&

26、0為人和人的相位差，K】1.0標(biāo)積式差動(dòng)保護(hù)可作為發(fā)電機(jī)縱差保護(hù)，當(dāng)作為發(fā)變組不完全縱差保護(hù)時(shí)，應(yīng)增設(shè)防涌流誤動(dòng)的二次諧波閉鎖判據(jù)。343.2加斷線判別當(dāng)任一相差動(dòng)電流大于O.lhi動(dòng)TA斷線判別程序，滿足下列條件時(shí)認(rèn)為是加斷線：（1）本側(cè)三相電流中一相無電流；（2）其他兩相與啟動(dòng)前電流相等。343.3保護(hù)邏輯框圖見圖11圖13標(biāo)積差動(dòng)保護(hù)邏輯框圖3.4主要技術(shù)指標(biāo)標(biāo)積制動(dòng)系數(shù)整定范圍：0.51.5；差動(dòng)動(dòng)作時(shí)間：不大于20ms。3.43.4定值整定計(jì)算標(biāo)積制動(dòng)系數(shù)通常取為1.0;電流回路斷線的整定：TA斷線保護(hù)投退控制整定為“1”時(shí)，保護(hù)投入；TA斷線保護(hù)投退控制整定為“1”時(shí)，保護(hù)退出。3

27、.4.5故障分量縱差保護(hù)故障分量縱差保護(hù)是發(fā)電機(jī)（或發(fā)變組）內(nèi)部相間短路故障的主保護(hù)，該保護(hù)只與短路后的故障分量（或稱增量）有關(guān)，與短路前的穿越性負(fù)荷電流無關(guān)，故有提高縱差保護(hù)靈敏度的效果。5.1原理設(shè)差動(dòng)保護(hù)雙側(cè)電流分別為和人，差動(dòng)動(dòng)作電流和制動(dòng)電流分別表示為：動(dòng)作電流：iop=A+A故障后，動(dòng)作電流和制動(dòng)電流故障分量分別為/resA-人2動(dòng)作判據(jù)為：|善彳2K式中：K一般可取0.81.0,不須整定。增量式差動(dòng)保護(hù)可作為發(fā)電機(jī)縱差保護(hù)，當(dāng)作為變壓器或發(fā)變組縱差保護(hù)時(shí)，應(yīng)增設(shè)防涌流誤動(dòng)的二次諧波閉鎖判據(jù)。3.4.5.27M斷線判別當(dāng)任一相差動(dòng)電流大于O.lln啟動(dòng)TA斷線判別程序，滿足下列條件

28、時(shí)認(rèn)為是加斷線：本側(cè)三相電流中一相無電流；其他兩相與啟動(dòng)前電流相等。3.453保護(hù)邏輯框圖圖14故障分量縱差保護(hù)邏輯框圖3.454丄嗖技術(shù)指標(biāo)差動(dòng)動(dòng)作時(shí)間：不大于20mso3.455定值整定計(jì)算電流回路斷線的整定：TA斷線保護(hù)投退控制整定為“1”時(shí)，保護(hù)投入;TA斷線保護(hù)投退控制整定為“1”時(shí)，保護(hù)退出。5BeckwithElectricCo.Inc1保護(hù)的動(dòng)作特性ASLOPE/(4XSET)1B-1bTRIPIC-IcBLOCKMINPU(sh)!(A+/“)/2,(人+厶)/2,(7c+RestraintCurrentt)/2Where/4andIaaregeneratorhighside

29、andneutralsidecurrentsrespectively.3.5.2保護(hù)的整定內(nèi)容功能整定范圍步長相電流差動(dòng)(87)最小起動(dòng)值0.20到3.00A(0.04到0.60A)0.01A比率1到100%1%延時(shí)1到8160周1周不同原理在實(shí)現(xiàn)時(shí)應(yīng)注意的問題及原理之間的比較1標(biāo)積制動(dòng)式微機(jī)差動(dòng)保護(hù)為了提高差動(dòng)保護(hù)的靈敏度，提出了標(biāo)積制動(dòng)式微機(jī)差動(dòng)保護(hù)原理，即將比率制動(dòng)原理中的制動(dòng)量改進(jìn)成標(biāo)積制動(dòng)量(/jVZrcos)0這一方案的最大優(yōu)點(diǎn)就是在不降低差動(dòng)保護(hù)可靠性的前提下，大大地提高差動(dòng)保護(hù)的靈敏度。其中&為匚和人之間的夾角；幾厶COS&為標(biāo)積量；K慶為標(biāo)積制動(dòng)系數(shù)。比率制動(dòng)式微機(jī)差動(dòng)保護(hù)的

30、動(dòng)作方程是：Av-hnK：人+川/2(2)分兩種情況將標(biāo)積制動(dòng)原理和比率制動(dòng)原理作一比較。(1)區(qū)外發(fā)生短路在區(qū)外發(fā)生短路時(shí)，有匚=人，因此制動(dòng)分量分別為比率制動(dòng)原理in+h/2=IN標(biāo)積制動(dòng)原理：INITcos。將式(4),(3)分別代入式(2),(1)后作比較，可以看出兩者完全一樣。因此可以得出結(jié)論：標(biāo)積制動(dòng)原理和比率制動(dòng)原理在區(qū)外故障時(shí)具有相同的可靠性。簡單地說，就是標(biāo)積制動(dòng)原理包含了比率制動(dòng)原理的優(yōu)點(diǎn)。(2)區(qū)內(nèi)發(fā)生短路由分析可知比率制動(dòng)原理的制動(dòng)量總是正值。而標(biāo)積制動(dòng)原理的制動(dòng)量當(dāng)090時(shí)，就變成了負(fù)值。負(fù)值的制動(dòng)量在數(shù)學(xué)上就是動(dòng)作量，更有助于保護(hù)動(dòng)作。所以，從這一點(diǎn)上看，標(biāo)記制動(dòng)原

31、理反應(yīng)區(qū)內(nèi)故障的靈敏度比制動(dòng)原理的高。從數(shù)學(xué)上分析可知，標(biāo)積原理和比率原理是相互可推導(dǎo)的，K一和K處之間的關(guān)系為K加=4K；/(4K；)(5)既然標(biāo)積制動(dòng)原理和比率制動(dòng)原理在數(shù)學(xué)上是可相互推導(dǎo)的，那么如何理解標(biāo)積原理的高靈敏性呢？下面從以下兒個(gè)方面來說明。相角關(guān)系式(5)的關(guān)系是建立在穩(wěn)態(tài)基波基礎(chǔ)上分析的，事實(shí)上在故障時(shí)，電流波形比較復(fù)雜，優(yōu)勢可能還有CT的飽和等因素，這些因素對幅值的影響較大，而對相位的影響相對較小。標(biāo)積原理更注重相位關(guān)系。(如：相位變化到90。時(shí)，幅值大小己無關(guān)緊要)。因此標(biāo)積制動(dòng)原理應(yīng)付這些情況更具有特點(diǎn)。發(fā)電機(jī)未并網(wǎng)前的內(nèi)部短路在發(fā)電機(jī)并網(wǎng)前發(fā)生的內(nèi)部短路，由于發(fā)電機(jī)機(jī)

32、端無電流，僅有中性點(diǎn)有短路電流，因此標(biāo)積原理的制動(dòng)量為0,而比率原理不為0。顯然標(biāo)積原理的動(dòng)作裕度更大，動(dòng)作更可靠。因此，簡單地以理論上的關(guān)系(5)并不能反應(yīng)保護(hù)動(dòng)作上的可靠性。靈敏性靈敏性反應(yīng)的不是動(dòng)作邊界，而是反應(yīng)故障點(diǎn)離開邊界的距離。式(5)僅反應(yīng)了邊界條件的關(guān)系是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，實(shí)際的短路過程比較復(fù)雜，有過渡電阻，有電弧，有諧波，因此離開邊界的距離越遠(yuǎn)，即越靈敏，克服這種不利因素的能力就越強(qiáng)。我們分析一下制動(dòng)量的變化規(guī)律。為了便于比較，我們將比率制動(dòng)原理的表達(dá)式兩邊平方?？紤]如表1所示的兩種情況。從表1種可以看出，標(biāo)積制動(dòng)原理制動(dòng)量隨相角變化非?？?。特別有利于靈敏度的提高。30204060

33、80人+廠/41.0000.9700.8330.7500.587INiTcose1.0000.9400.7660.5000.1743100120140160180Av+4|2/40.4130.2500.1170.0300.000iNiTcose-0.174-0.500-0.766-0.940-1.000表1幾和匚的大小不變?yōu)?;0從0到180。變化制動(dòng)量性質(zhì)比率原理的制動(dòng)量總為正，而標(biāo)積原理制動(dòng)量可正可負(fù)，在制動(dòng)量為負(fù)時(shí)，表明保護(hù)動(dòng)作點(diǎn)離開邊界條件遠(yuǎn)，也表明靈敏度高。總而言之，要分析標(biāo)積制動(dòng)原理具有的高靈敏度和可靠性，應(yīng)基于繼電保護(hù)的“四性”來綜合分析。由此可見，標(biāo)積制動(dòng)原理從各方面來評價(jià)都比

34、較優(yōu)越，至少不比比率制動(dòng)原理遜色。4.2故障分量比率制動(dòng)式差動(dòng)保護(hù)比率差動(dòng)保護(hù)原理等由于反應(yīng)的是電流全量大小，因此它就必須克服正常運(yùn)行時(shí)負(fù)荷電流給保護(hù)帶來的不利影響。從另一個(gè)角度看，可能會(huì)降低保護(hù)的靈敏度。如果在保護(hù)構(gòu)成時(shí)僅反應(yīng)故障電流，不反應(yīng)負(fù)荷電流和緩慢的負(fù)荷變化的電流，從原理上講可以提高保護(hù)的靈敏度。保護(hù)動(dòng)作方程：皿-如、心血+/7/2保護(hù)的動(dòng)作特性如圖13o圖15故障分量比率制動(dòng)式差動(dòng)保護(hù)從理論上分析，K,t/0發(fā)信或跳閘圖113U0發(fā)電機(jī)定子接地保護(hù)出口邏輯1.3整定內(nèi)容零序動(dòng)作電壓3卩0心整定保護(hù)的動(dòng)作電壓。單位(V)。一般30此=510(V)動(dòng)作時(shí)間t整定保護(hù)的延時(shí)動(dòng)作時(shí)間。單位

35、(S)。一般t=520(S)o3.2.1.4保護(hù)的整定計(jì)算零序電壓30此一般以保護(hù)發(fā)電機(jī)定子繞組90%95%的單相接地整定。參見條例和規(guī)程。(2)動(dòng)作時(shí)間參見條例和規(guī)程。310發(fā)電機(jī)定子接地保護(hù)3.2.2.1保護(hù)原理保護(hù)反應(yīng)發(fā)電機(jī)的零序電流大小，保護(hù)具有三次諧波濾除功能。零序電流取自發(fā)電機(jī)機(jī)端專用零序TA,一般用于工作于發(fā)電機(jī)電壓母線的，且有電纜出線的情況。322.2出口方式可發(fā)信或跳閘。310t/0發(fā)信或猊閘圖12310發(fā)電機(jī)定子接地保護(hù)出口邏輯2.3整定內(nèi)容零序動(dòng)作電流3/0此整定保護(hù)的動(dòng)作電流。單位(A)。動(dòng)作時(shí)間t整定保護(hù)的延時(shí)動(dòng)作時(shí)間。單位(S)。2.4保護(hù)的整定計(jì)算參見條例和規(guī)程。

36、3血發(fā)電機(jī)定子接地保護(hù)3.2.3.1原理保護(hù)反應(yīng)發(fā)電機(jī)機(jī)端和中性點(diǎn)側(cè)三次諧波電壓大小和相位。保護(hù)具有較高的基波濾除功能。該保護(hù)一般和3U0定子接地共同構(gòu)成100%定子接地保護(hù)。機(jī)端三次諧波電壓取自發(fā)電機(jī)機(jī)端7V的開口繞組，中性點(diǎn)三次諧波電壓取自發(fā)電機(jī)中性點(diǎn)PT或消弧線圈。該保護(hù)有虛擬電位法和動(dòng)作判據(jù)兩種，在使用時(shí)可自動(dòng)檢測發(fā)電機(jī)機(jī)端和中性點(diǎn)三次諧波的大小和相位，并且自動(dòng)整定該保護(hù)的動(dòng)作量，使保護(hù)處于最佳狀態(tài)。3.2出口方式t/0可發(fā)信或跳閘。發(fā)信或跳閘圖133血發(fā)電機(jī)定子接地保護(hù)出口邏輯3.3整定內(nèi)容龜、K?整定(即動(dòng)作電壓調(diào)整)裝置可根據(jù)實(shí)際應(yīng)用的發(fā)電機(jī)三次諧波電壓大小和相位自動(dòng)整定動(dòng)作量,

37、使之在正常使為最小。(2)K.(即制動(dòng)電壓調(diào)整)裝置可根據(jù)實(shí)際應(yīng)用的發(fā)電機(jī)要求的靈敏度大小半自動(dòng)整定制動(dòng)量，使之達(dá)到所需要的靈敏度。靈敏度選擇應(yīng)和機(jī)組情況相匹配：一般水輪機(jī)組為15KQ,汽輪機(jī)組為110KQ。動(dòng)作時(shí)間t520(S)o3.4保護(hù)的整定計(jì)算(1)動(dòng)作時(shí)間參見條例和規(guī)程。3.3南自院1零序電壓定子接地保護(hù)基波零序電壓保護(hù)發(fā)電機(jī)85%95%的定子繞組單相接地?；阈螂妷罕Ｗo(hù)反應(yīng)發(fā)電機(jī)零序電壓大小。由于保護(hù)采用了頻率跟蹤、數(shù)字濾波及全周付氏算法，使得零序電壓對三次諧波的濾除比達(dá)100以上，保護(hù)只反應(yīng)基波分量。基波零序電壓保護(hù)設(shè)兩段定值，一段為靈敏段，另一段為高定值段。靈敏段動(dòng)作于信號(hào)時(shí)

38、，其動(dòng)作方程為：UQU歸式中為發(fā)電機(jī)中性點(diǎn)零序電壓，u垃為零序電壓定值。靈敏段動(dòng)作于跳閘時(shí)，還需滿足發(fā)電機(jī)機(jī)端7VZ開口三角零序電壓輔助判據(jù)閉鎖。UzW/%式中“門為發(fā)電機(jī)機(jī)端7T7開口三角零序電壓。，心為發(fā)電機(jī)機(jī)端7T7開口三角零序電壓變比,%為發(fā)電機(jī)中性點(diǎn)零序電壓變比。高定值段動(dòng)作方程為：UQU。心保護(hù)動(dòng)作于信號(hào)或跳閘均不需經(jīng)機(jī)端零序電壓輔助判據(jù)閉鎖。3.3.2三次諧波電壓比率定子接地保護(hù)三次諧波電壓比率判據(jù)只保護(hù)發(fā)電機(jī)中性點(diǎn)25%左右的定子接地，機(jī)端三次諧波電壓取自機(jī)端開口三角零序電壓，中性點(diǎn)側(cè)三次諧波電壓取自發(fā)電機(jī)中性點(diǎn)TV.三次諧波保護(hù)動(dòng)作方程為式中：5、刑為機(jī)端和中性點(diǎn)三次諧波電壓

39、值，心心為三次諧波電壓比定值。機(jī)組并網(wǎng)前后，機(jī)端等值容抗有較大的變化，因此三次諧波電壓比率關(guān)系也隨之變化，本裝置在機(jī)組并網(wǎng)前后各設(shè)一段定值，隨機(jī)組出口斷路器位置節(jié)點(diǎn)變化自動(dòng)切換。3.3.3三次諧波電壓差動(dòng)定子接地保護(hù)三次諧波電壓差動(dòng)判據(jù)：Uyr-RUNSn式中，U*、刑為機(jī)端、中性點(diǎn)三次諧波電壓向量，人為自動(dòng)跟蹤調(diào)整系數(shù)向量，紅為可靠系數(shù)。本判據(jù)在機(jī)組并網(wǎng)且負(fù)荷電流大于0.2/,.（發(fā)電機(jī)額定電流）時(shí)自動(dòng)投入。2V斷線閉鎖原理發(fā)電機(jī)中性點(diǎn)、機(jī)端開口三角TV斷線報(bào)警由于基波零序電壓定子接地保護(hù)取自發(fā)電機(jī)中性點(diǎn)電壓、機(jī)端開口三角零序電壓，TV斷線時(shí)會(huì)導(dǎo)致保護(hù)拒動(dòng)。因此在發(fā)電機(jī)中性點(diǎn)、機(jī)端開口三角T

40、V斷線時(shí)需發(fā)報(bào)警信號(hào)。在發(fā)電機(jī)中性點(diǎn)TV斷線時(shí)閉鎖三次諧波電壓比判據(jù)、三次諧波電壓差動(dòng)判據(jù)。7V斷線判據(jù)：機(jī)端正序電壓大于0.9U”，零序電壓三次諧波分量小于0.2V,延時(shí)10S發(fā)TV斷線報(bào)警信號(hào)，異常消失，延時(shí)10S后信號(hào)自動(dòng)返回。機(jī)端7T7次斷線機(jī)端TV1Z.次斷線不影響定子接地保護(hù)，機(jī)端TV1-次斷線時(shí)機(jī)端零序電壓基波分量增加，三次諧波分量減小，不會(huì)導(dǎo)致基波零序電壓保護(hù)、三次諧波比率判據(jù)誤動(dòng)，但會(huì)導(dǎo)致三次諧波電壓差動(dòng)誤動(dòng)，因此，在機(jī)端TV1-次斷線時(shí)閉鎖三次諧波電壓差動(dòng)保護(hù)。動(dòng)作判據(jù)：TV2負(fù)序電壓3U2v3U;TV1負(fù)序電壓3/28V；TV1自產(chǎn)零序電壓3/08V:滿足以上條件時(shí)延時(shí)1

41、00ms發(fā)TV1次斷線報(bào)警信號(hào)，并閉鎖三次諧波電壓差動(dòng)定子接地保護(hù)。3.3.5定子接地保護(hù)出口邏輯圖14基波零序電壓定子接地保護(hù)邏輯圖圖15三次諧波電壓定子接地保護(hù)邏輯圖3.4許繼3.4.1定子接地保護(hù)341.1保護(hù)原理基波零序電壓保護(hù)發(fā)電機(jī)85%95%的定子繞組單相接地;三次諧波電壓保護(hù)發(fā)電機(jī)中性點(diǎn)附近定子繞組單相接地。動(dòng)作判據(jù)為：I必3“|k其中3匕為機(jī)端零序電壓，為基波零序電壓整定值，八分別為發(fā)電機(jī)機(jī)端7V開口三角繞組和7V輸出中的三次諧波分量。零序電壓判據(jù)和三次諧波電壓判據(jù)各有獨(dú)立的出口回路，以滿足不同配置要求（如零序判據(jù)作用于直接跳閘，三次諧波判據(jù)作用于發(fā)信號(hào)等）。邏輯框圖見圖16o

42、發(fā)電機(jī)機(jī)端零序電丿s發(fā)電機(jī)中性點(diǎn)零序電壓/”圖16定子接地保護(hù)邏輯框圖3.4.1.2主要技術(shù)指標(biāo)乩基波零序動(dòng)作電壓整定范圍：550V：機(jī)端三次諧波動(dòng)作電壓：不大于0.2V：三次諧波電壓比：0.52,整定誤差不超過5%；基波零序電壓動(dòng)作延時(shí)：0.110s；三次諧波延時(shí)整定范圍：0.110s。3.4.1.3定值整定基波零序過電壓保護(hù)該保護(hù)的動(dòng)作電壓按躲過正常運(yùn)行時(shí)中性點(diǎn)單相電壓互感器或機(jī)端三相電壓互感器開口三角繞組的最大不平衡電壓U“整定，即UopK代imb.max式中：K,.r為可靠系數(shù)，取1.21.3。%為實(shí)測不平衡電壓，其中含有大量三次諧波。為了減小%,可以增設(shè)三次諧波阻波環(huán)節(jié)，使Ullll

43、hia2X主要是很小的基波零序電壓，大大提高靈敏度此時(shí)Uop5V,保護(hù)死區(qū)15。當(dāng)Uop10V時(shí)，應(yīng)校驗(yàn)高壓系統(tǒng)接地短路時(shí)傳遞到機(jī)端的基波零序電壓，以免誤動(dòng)。三次諧波電壓比的整定電壓互感器變比為：機(jī)端7V：中性點(diǎn)TV：/100V,如發(fā)電機(jī)中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈或配電變圧器接地,其變比也應(yīng)取/100Vo實(shí)測發(fā)電機(jī)正常運(yùn)行時(shí)的最大三次諧波電壓比值設(shè)為K。，則取K=（1.051.15）K。3.4.2外加20Hz電源的定子接地保護(hù)外加20Hz電源的定子接地保護(hù)，作為發(fā)電機(jī)在停機(jī)狀態(tài)、啟動(dòng)過程及正常運(yùn)行的定子接地保護(hù)，可保護(hù)定子繞組的全部。同時(shí)，對定子繞組絕緣老化也可起到監(jiān)視的作用。3.4.2.1保護(hù)原理外加

44、20Hz電源的定子接地保護(hù)是通過發(fā)電機(jī)機(jī)端電壓互感器開口三角繞組或中性點(diǎn)側(cè)電壓互感器（配電變）二次側(cè)，將20Hz電源施加在三相定子繞組對地回路中，正常運(yùn)行時(shí)經(jīng)過發(fā)電機(jī)三相對地電容產(chǎn)生少量的20Hz電流（或稱不平衡電流），小于保護(hù)動(dòng)作值，保護(hù)不動(dòng)作。當(dāng)發(fā)電機(jī)繞組任一點(diǎn)發(fā)生單相接地故障時(shí)，20Hz電流急劇增加，大于保護(hù)動(dòng)作定值，保護(hù)可靠動(dòng)作。為了減小50Hz工頻電壓對保護(hù)裝置的影響，該保護(hù)設(shè)有一個(gè)20Hz帶通濾過器。其原理接線圖見圖17oRA的定子接地保護(hù)，一種是外加20Hz電源于發(fā)電機(jī)尾部的接地變壓器的100%定子接地保護(hù)?；跈C(jī)端零序電壓U0的定子接地保護(hù)實(shí)現(xiàn)比較方便，只要計(jì)算零序偏移電壓就能

45、實(shí)現(xiàn)定子接地保護(hù)，但U0定子接地保護(hù)只能實(shí)現(xiàn)定子85%90%的保護(hù)帶，因而通常作為定子100%接地保護(hù)的后備保護(hù)。外加20Hz電源的100%定子接地保護(hù)的最大優(yōu)點(diǎn)是克服了系統(tǒng)50Hz電源對測量接地電阻的干擾，從而精確地測出發(fā)電機(jī)定子接地電阻。具體方案如圖20所示。圖20外加20Hz電源的100%定子接地保護(hù)原理圖圖中G表示發(fā)電機(jī)；GT為接地變壓器；RD為負(fù)載電阻；1CT為電流互感器，其作用是將接地變的電流降低到7UM515容許的范圍；F為濾波器；Rr為分壓電阻；GW20為20Hz方波發(fā)生器：Qf表示輸入到7UM515的20Hz電流；USEF表示輸入到7UT515的20Hz電壓。系統(tǒng)ABC三相二

46、次電壓加到GW20裝置上，作為GW20的電源，GW20裝置產(chǎn)生20Hz方波，經(jīng)濾波器F處理后，分別加于負(fù)載電阻RD和分壓電阻心。加到RD上的方波電壓通過負(fù)載電阻與接地變壓器相連。加到上心的方波電壓通過分壓電阻，降低加于7UM515裝置上。20Hz電流經(jīng)變流器1CT輸入7UM515。正常情況下，發(fā)電機(jī)定子沒有發(fā)生接地故障，接地變壓器跟發(fā)電機(jī)連接的一側(cè)沒有形成20Hz方波的電流回路，經(jīng)接地變耦合而成的阻抗很大，因而20Hz的厶盯電流很小。由于加入到7UM515的Usm為定值,7UM515測到的定子接地電阻很大，表明發(fā)電機(jī)沒有發(fā)生定子接地故障。相反,若系統(tǒng)發(fā)生定子接地故障，接地變壓器跟發(fā)電機(jī)接地點(diǎn)之

47、間形成20Hz電流回路，經(jīng)接地變耦合而成的阻抗會(huì)大大的減小，從而流經(jīng)7UM515的電流厶”會(huì)增大，由于sm不變，測出的接地電阻心紐會(huì)顯著減小，因而7UM515就檢測到了發(fā)電機(jī)定子故障，根據(jù)檢測到的定子接地電阻心的大小，心分為2段：一段心進(jìn)行報(bào)警，另一段心/叩.伽起動(dòng)切換:/若測量電流/(或?qū)Ъ{久)大于動(dòng)作定值/嘰(或珀如)，則為嚴(yán)重接地故障，保護(hù)跳閘。若電流/大于起動(dòng)定值,則起動(dòng)頻率切換，退出10Hz外加電源，投入20Hz電源，推算出測量導(dǎo)納甌的大小。即延時(shí)發(fā)信:aSk.op.20i)延時(shí)跳閘:(/S/)n(g&g*T)式中：乩,小、g“為外加20Hz電源時(shí)的導(dǎo)納定值。釆用兩種頻率的保護(hù)判據(jù)后

48、，可靠性大大提高，gg和g如相應(yīng)降低，靈敏度得到提高。此外對嚴(yán)重接地故障，采用立即跳閘的方式，這不僅在人為增大故障電流的場合是必須的，從保護(hù)發(fā)電機(jī)本身的角度來說也是可取的，將更能確保鐵心安全。中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地基本原理同上，但應(yīng)將20Hz電源逆變?yōu)楦哳l率的電源(如45Hz)。正常運(yùn)行時(shí)，以外加45Hz電源監(jiān)視發(fā)電機(jī)定子的絕緣老化和接地故障。4.5基于三次諧波相角突變原理的定子接地保護(hù)4.5.1引言由發(fā)電機(jī)三次諧波電壓元件和基波零序電壓元件構(gòu)成的100%定子接地保護(hù)在國內(nèi)外已獲得廣泛應(yīng)用?，F(xiàn)場運(yùn)行情況表明，基波零序電壓保護(hù)適合于任何型式的發(fā)電機(jī)，裝置簡單，保護(hù)性能可靠，但保護(hù)發(fā)電機(jī)繞組的范圍

49、只有90%95%,而且三次諧波元件運(yùn)行情況卻并不理想，誤動(dòng)現(xiàn)象比較普遍。因此如何提高三次諧波元件的靈敏度和可靠性是提高定子接地保護(hù)性能的關(guān)鍵所在。近年來，國內(nèi)外學(xué)者對如何提高三次諧波電壓元件的靈敏度進(jìn)行了深入研究，提出了多種微機(jī)保護(hù)方案，其中靈敏度比較高、可靠性好的保護(hù)主要有以下幾種：自調(diào)整式三次諧波電壓定子接地保護(hù)；自適應(yīng)式三次諧波電壓定子接地保護(hù)；相位判別式三次諧波電壓定子接地保護(hù)。這兒種保護(hù)方案也存在著一些不足。例如自調(diào)整式保護(hù)的靈敏度直接受發(fā)電機(jī)三次諧波電勢的影響，運(yùn)行不怎么穩(wěn)定；自適應(yīng)式保護(hù)在大型汽輪發(fā)電機(jī)機(jī)端裝設(shè)浪涌吸收電容的情況下，其靈敏度有較大幅度的下降；相位判別式保護(hù)存在著不

50、適用于高阻接地方式的發(fā)電機(jī)，且靈敏度較低等缺點(diǎn)。針對以往各種三次諧波定子接地保護(hù)的不足之處，提出了基于三次諧波相角突變原理的定子接地保護(hù)。4.5.2原理簡介理論分析和實(shí)踐表明，發(fā)電機(jī)中性點(diǎn)三次諧波電壓和機(jī)端三次諧波電壓隨著負(fù)荷和功率因數(shù)的變化而變化，但是匕”和匕之間的相位差變化卻很小，而且這種變化較定子接地情況下的相位差變化要慢得多。因此，如果能在較短得時(shí)間間隔內(nèi)跟蹤這種變化，就能夠最大限度的消除發(fā)電機(jī)運(yùn)行工況對三次諧波定子接地保護(hù)的影響。由此，提出三次諧波相角突變原理的定子接地保護(hù)，其判據(jù)表達(dá)式為：xet式中4為運(yùn)算周期，一般取工頻周期的整數(shù)倍，在保證必要的數(shù)據(jù)處理的前提下，盡量取短；5詁為

51、動(dòng)作角。在發(fā)電機(jī)正常運(yùn)行和其他不同工況下實(shí)測的數(shù)據(jù)表明，汽輪發(fā)電機(jī)的三次諧波電壓與無功0的關(guān)系不大，Us。與口”。的相位差隨有功的變化很小，在整個(gè)有功變動(dòng)范圍內(nèi)，該相位差在0。15。之間波動(dòng)。因此，在較短的時(shí)間間隔內(nèi)，5的變化極小?？紤]最嚴(yán)重情況及計(jì)及安全系數(shù)K=1.5,可取心=2x1.5=3。參考文獻(xiàn)1王維儉電氣主設(shè)備繼電保護(hù)原理與應(yīng)用北京：中國電力出版社，19962王維儉，畢大強(qiáng)防止高壓廠用變壓器低壓側(cè)單相接地造成發(fā)電機(jī)單相接地保護(hù)誤動(dòng)電力自動(dòng)化設(shè)備，2001(9)3丁網(wǎng)林，駱健西門子7U系列微機(jī)保護(hù)裝置的原理分析及在發(fā)變組保護(hù)中的應(yīng)用電網(wǎng)技術(shù)，2001(6)4聶永海等.BDD-4型定子接

52、地保護(hù)原理分析黑龍江電力，2000(6)5邰能靈，尹項(xiàng)根切換頻率式定子接地保護(hù)電工技術(shù)雜志，2000(8)6黃少鋒等基于三次諧波相角突變原理的定子接地保護(hù)電網(wǎng)技術(shù)，2000(12)第四節(jié)轉(zhuǎn)子接地保護(hù)1概述轉(zhuǎn)子繞組絕緣破壞常見的故障形式有兩種：轉(zhuǎn)子繞組匝間短路和勵(lì)磁回路一點(diǎn)接地。發(fā)電機(jī)勵(lì)磁回路一點(diǎn)接地故障，對發(fā)電機(jī)并未造成危害，但若再相繼發(fā)生第二點(diǎn)接地故障，則嚴(yán)重威脅發(fā)電機(jī)的安全。當(dāng)發(fā)生兩點(diǎn)接地時(shí)，由于故障點(diǎn)流過相當(dāng)大的故障電流而燒傷轉(zhuǎn)子本體；由于部分繞組被短接，勵(lì)磁繞組中電流增加，可能因過熱而燒傷；由于部分繞組被短接，使氣隙磁通失去平衡，從而引起振動(dòng)，特別是多極機(jī)會(huì)引起更加嚴(yán)重的振動(dòng)，共至?xí)?/p>

53、此而造成災(zāi)難性的后果。此外，汽輪發(fā)電機(jī)勵(lì)磁回路兩點(diǎn)接地故障，還可能使軸系和汽缸磁化。因此勵(lì)磁回路兩點(diǎn)接地故障的后果是嚴(yán)重的。對發(fā)電機(jī)勵(lì)磁回路的接地故障，應(yīng)按下列規(guī)定裝設(shè)勵(lì)磁回路接地保護(hù)或接地檢測裝置：(1)1MW及以下水輪發(fā)電機(jī)，對一點(diǎn)接地故障，宜裝設(shè)定期檢測裝置；1MW以上水輪發(fā)電機(jī)，應(yīng)裝設(shè)一點(diǎn)接地保護(hù)裝置。100MW以下汽輪發(fā)電機(jī)，對一點(diǎn)接地故障，可釆用定期檢測裝置。對兩點(diǎn)接地故障，應(yīng)裝設(shè)兩點(diǎn)接地保護(hù)裝置。轉(zhuǎn)子水內(nèi)冷汽輪發(fā)電機(jī)和100MW及以上的汽輪發(fā)電機(jī)，應(yīng)裝設(shè)勵(lì)磁回路一點(diǎn)接地保護(hù)裝置，并可裝設(shè)兩點(diǎn)接地保護(hù)裝置。對旋轉(zhuǎn)整流勵(lì)磁的發(fā)電機(jī)，宜裝設(shè)一點(diǎn)接地故障定期檢測裝置。一個(gè)控制室內(nèi)集中控制

54、的全部發(fā)電機(jī)，公用一套一點(diǎn)接地定期檢測裝置。每臺(tái)發(fā)電機(jī)裝設(shè)一套一點(diǎn)接地保護(hù)裝置。能夠正常投入運(yùn)行的兩點(diǎn)接地保護(hù)裝置，每臺(tái)發(fā)電機(jī)裝設(shè)一套。正常不投入運(yùn)行，一點(diǎn)接地后再投入運(yùn)行的兩點(diǎn)接地保護(hù)裝置，在一個(gè)控制室內(nèi)集中控制的全部發(fā)電機(jī)可共用一套。一點(diǎn)接地保護(hù)帶時(shí)限動(dòng)作于信號(hào)；兩點(diǎn)接地保護(hù)應(yīng)帶時(shí)限動(dòng)作于停機(jī)。1995年，國家電力調(diào)度中心、原電力部安生司、電力機(jī)械局聯(lián)合組建了發(fā)電機(jī)、變壓器保護(hù)協(xié)調(diào)小組，對大型發(fā)電機(jī)、變壓器保護(hù)的運(yùn)行情況進(jìn)行了調(diào)查，在所函調(diào)的100MW200MW機(jī)組75臺(tái)、300MW及以上機(jī)組82臺(tái)和220KV及以上變壓器15臺(tái)中，19901995年間發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子接地保護(hù)動(dòng)作92次，其中正確

55、動(dòng)作76次，正確動(dòng)作率為82.6%。2.IEEE導(dǎo)則相關(guān)內(nèi)容2.1概述發(fā)電機(jī)勵(lì)磁回路是不接地系統(tǒng)，一點(diǎn)接地并不影響發(fā)電機(jī)的正常運(yùn)行。但是如果再發(fā)生第二點(diǎn)接地，勵(lì)磁繞組的一部分被短接，會(huì)在發(fā)電機(jī)中產(chǎn)生不平衡氣隙磁通，造成轉(zhuǎn)子振動(dòng)從而迅速毀壞發(fā)電機(jī)。2.2保護(hù)檢測轉(zhuǎn)子接地有多種方法。在圖1所示的方法中，在發(fā)電機(jī)勵(lì)磁繞組的負(fù)極性端和地之間接了一個(gè)和直流電源相串聯(lián)的過電壓繼電器，勵(lì)磁繞組的任何部位發(fā)生接地都將導(dǎo)致過電壓繼電器動(dòng)作。當(dāng)勵(lì)磁繞組發(fā)生接地故障時(shí)，軸承油膜會(huì)在回路中產(chǎn)生很大的電阻導(dǎo)致保護(hù)拒動(dòng)。為了防止這種現(xiàn)象的出現(xiàn)，發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子大軸通過碳刷接地。為防止勵(lì)磁回路瞬時(shí)接地(由操作快速反應(yīng)的半導(dǎo)體勵(lì)

56、磁系統(tǒng)引起)造成保護(hù)誤動(dòng)，保護(hù)通常延時(shí)13秒動(dòng)作。FIELDEXCITERGROUNDINGBRUSH圖2示出了另一種檢測勵(lì)磁回路接地的方法，這種方法和在變電站中檢測直流系統(tǒng)接地相類似。圖中尺和他構(gòu)成分壓器，在它們的連接處和地之間裝設(shè)了一只過電壓繼電器。勵(lì)磁繞組的正極或負(fù)極接地時(shí)，繼電器上都將感受到最大電壓，但是在正極和負(fù)極之間的某一點(diǎn)存在死區(qū)，當(dāng)該點(diǎn)發(fā)生接地故障時(shí)，電壓繼電器將感受不到電壓。為了消除死區(qū)，使用一只非線性電阻（變阻器）和分壓器中某一個(gè)電阻串聯(lián)。非線性電阻的阻值隨著加在其上電壓的大小而變化。合理選擇分壓器中兩個(gè)電阻的大小，使得當(dāng)勵(lì)磁電壓為額定值時(shí)死區(qū)位于勵(lì)磁繞組中點(diǎn)。當(dāng)勵(lì)磁電壓改

57、變時(shí)，死區(qū)將從中點(diǎn)向兩極移動(dòng)。3.原理及其微機(jī)實(shí)現(xiàn)3.1四方3.1.1發(fā)電機(jī)勵(lì)磁繞組一點(diǎn)接地保護(hù)3.1.1.1保護(hù)原理常規(guī)電橋式保護(hù)之所以在勵(lì)磁繞組中部接地時(shí)有死區(qū)，是因?yàn)榇藭r(shí)電橋處于平衡狀態(tài)。本裝置釆用“乒乓”式變電橋勵(lì)磁回路一點(diǎn)接地保護(hù)原理，其設(shè)計(jì)思想是：切換電橋兩臂電阻值的大小，使電橋沒有一個(gè)固定的平衡點(diǎn)，因此保護(hù)就不會(huì)有死區(qū)。保護(hù)測量電路原理圖如圖16所示。圖中和比為兩個(gè)受軟件控制的電子開關(guān)，/、U,、/為三個(gè)被測電壓。勵(lì)磁繞組圖16勵(lì)磁繞組一點(diǎn)接地保護(hù)測量電路原理圖當(dāng)5閉合、S,斷開時(shí)，為狀態(tài)1,此時(shí)6=0；當(dāng)S,閉合、S斷開時(shí)，為狀態(tài)2,此時(shí)匕=0：當(dāng)5和二都斷開時(shí)，為狀態(tài)3,此時(shí)

58、有-&E=害(匕一匕)1式中：E轉(zhuǎn)子繞組的勵(lì)磁電壓。設(shè)在狀態(tài)1、2、3下電壓6、U,、/分別為6(1)、匕、匕、6(2)、匕(2)、6(3)、匕、匕，則心為R=/?仏(1)-5(2)一匕-4(3)r&2此-U、(3)-也-U、(2)(2R+R(R+R)1保護(hù)動(dòng)作判據(jù)為：R嚴(yán)Rs式中：心一整定的接地電阻值保護(hù)對二和比有良好的自檢功能。在狀態(tài)1下，若匕工0,則說明亠閉合不良；在狀態(tài)2下，若匕工0,則說明S,閉合不良；在狀態(tài)3下，S+S工U、(3)R/R,，則說明S】或S?斷開不良。所以，無論和二的損壞處于何種狀態(tài)，保護(hù)均能自檢發(fā)現(xiàn)。此外變電橋式轉(zhuǎn)子一點(diǎn)接地保護(hù)與接地點(diǎn)的位置和勵(lì)磁電壓無關(guān)。在轉(zhuǎn)子繞

59、組任何地點(diǎn)發(fā)生短路時(shí)，均具有很高的靈敏度。通過理論及實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，這種原理構(gòu)成的保護(hù)具有：自動(dòng)跟蹤勵(lì)磁電壓、靈敏度高且與接地點(diǎn)位置無關(guān)、保護(hù)在5KQ50KQ接地電阻整定范圍內(nèi)都能保證足夠的精度等特點(diǎn)，而且軸電刷接觸不好的情況，不會(huì)引起保護(hù)的誤動(dòng)。3.1.1.2邏輯框圖轉(zhuǎn)子對地測量電阻R沁|G|信號(hào)圖17發(fā)電機(jī)勵(lì)磁統(tǒng)組一點(diǎn)接地保護(hù)邏輯框圖3.1.1.3整定內(nèi)容轉(zhuǎn)子接地電阻定值心】轉(zhuǎn)子接地電阻保護(hù)的時(shí)間定值73.1.1.4保護(hù)的整定計(jì)算轉(zhuǎn)子一點(diǎn)接地電阻動(dòng)作定值他水內(nèi)冷機(jī)組心】一般取IkQ3kQ,氫冷或空冷機(jī)組他】一般取20kQ；轉(zhuǎn)子一點(diǎn)接地保護(hù)的時(shí)間定值匚：一般為1.0s10.0s。3.1.2發(fā)電機(jī)勵(lì)

60、磁回路兩點(diǎn)接地保護(hù)3.1.2.1保護(hù)原理本保護(hù)裝置在釆用“乒乓式”開關(guān)切換原理構(gòu)成的轉(zhuǎn)子一點(diǎn)接地保護(hù)的基礎(chǔ)上構(gòu)成轉(zhuǎn)子兩點(diǎn)接地。當(dāng)一點(diǎn)接地后，發(fā)生第二點(diǎn)接地，機(jī)端正序電壓的二次諧波分量超過定值時(shí)，保護(hù)經(jīng)延時(shí)發(fā)出跳閘命令。3.122邏輯框圖圖18發(fā)電機(jī)勵(lì)磁繞組兩點(diǎn)接地保護(hù)邏輯框圖注：轉(zhuǎn)子一點(diǎn)接地信號(hào)既可以為外接引入(即從勵(lì)磁系統(tǒng)引入一對接點(diǎn))，也可以為自產(chǎn)引入(即由本保護(hù)軟件判別)。3.123整定內(nèi)容正序二次諧波電壓U2S(2)轉(zhuǎn)子兩點(diǎn)接地保護(hù)時(shí)間定值乙3.1.2.4保護(hù)的整定計(jì)算(1)正序二次諧波電壓U2S：般視現(xiàn)場的實(shí)際情況整定，也可參考下式：u,s=3十其中，為可靠系數(shù)；為正序二次諧波濾過器