RCS985发电机变压器组保护介绍

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1、RCS-985发电机变压器组保护介绍 RCS-985 发电机变压器组保护 发电机、变压器保护基本原理 项目来源 装置的总体方案 装置的关键技术 试验与运行 总结ABC3U0UURUnINIF励磁系统3UzUzTV1TV287G发电机变压器保护基本原理发电机内部图示 大机组的特点及其对保护的影响1）大型机组有效材料利用率提高机组惯性常数明显下降，使发电机易于失步；发电机热容量与铜损和铁损之比显著下降，机组的过负荷能力下降，定子转子过负荷需采取反时限特性。2）电机参数的变化电抗增大，定子、转子绕组电阻普遍减小 短路比减小，短路电流水平下降，要求保护更加灵敏；时间常数增大，非周期分量电流衰减慢，非周

2、期分量的长期存在，使暂态短路电流在若干个周期内不通过零点，使断路器断流条件恶化，同时也易使TA饱和；平均异步转距降低，失磁后滑差增大，从系统中吸取更多的无功，对系统不利。发电机、变压器保护基本原理 大机组与小机组保护配置的差异 小机组保护配置差动保护、匝间保护、复压过流保护、95%（50MW以上100%）定子接地保护、转子一点、两点接地保护、失磁保护、过电压保护、过负荷保护（50MW以上机组反时限）、负序过负荷保护（50MW以上机组反时限）等。大机组保护配置除了配置以上保护外，还需配置：过励磁保护、失步保护、逆功率保护、程序逆功率保护、频率保护、启停机保护、误上电保护、励磁绕组过负荷等。发电机

3、、变压器保护基本原理 水轮发电机与汽轮发电机保护配置的差异1）水轮机只配转子一点接地保护，无两点接地保护；2）失磁保护：水轮机动作于解列灭磁，汽轮机可先减出力，后动作于解列灭磁；3）水轮机一般不装设低频保护、反时限负序电流保护；4）水轮机的三次谐波匝电势分布不同于汽轮机，其三次谐波电压定子接地保护灵敏度较低。发电机、变压器保护基本原理发电机、变压器保护基本原理发电机的故障形式故障类型故障名称备注定子侧故障定子单相接地故障相间故障匝间故障转子侧故障转子一点接地故障转子两点接地故障失磁故障发电机、变压器保护基本原理 发电机的不正常运行状态发电机本体并未发生故障，由于其他设备故障或误操作等引起的发电

4、机不正常运行状态。这些状态不被发现和清除将可能引起发电机本体的故障。类型故障名称备注区外短路引起的不正常运行状态对称过流定子过热负序过流转子过热系统问题引起的不正常状态失步低频、过频过负荷过励磁误操作等问题引起的不正常状态过电压误强励或甩负荷过励磁逆功率误关主汽门误上电配合电厂正常操作的运行状态程序逆功率发电机、变压器保护基本原理 变压器的故障形式类型故障名称备注变压器内部故障相间短路接地短路高压侧接地匝间短路变压器不正常运行状态过流过负荷过励磁油位降低油温过高压力过大通风系统故障配合变压器冷却系统正常工作的运行状态启动通风发电机、变压器保护基本原理发电机内部故障保护发电机故障类型保护功能备注

5、内部短路故障保护纵向差动保护定子侧不完全纵差保护单元件横差保护裂相横差保护纵向零序电压匝间保护转子两点接地保护转子侧内部非短路性故障保护定子接地保护定子侧启停机保护转子一点接地保护转子侧励磁系统故障保护失磁保护汽轮机、锅炉热工系统故障和误操作保护逆功率保护热工保护失磁保护发电机、变压器保护基本原理 发电机其他保护故障类型保护功能备注发电机外部短路故障不正常运行保护发电机对称过流保护定、反时限发电机负序过流保护定、反时限发电机复压过流保护发电机阻抗保护由于系统问题引起的不正常运行保护过负荷保护失步保护发电机过励磁保护低频、过频保护误操作等不正常运行保护过电压保护误上电保护发电机正常停机保护程序逆

6、功率保护 失磁保护失磁对系统的危害：（1）吸收无功，导致母线电压降低，易使系统电压崩溃；（2）引起其他发电机过载；（3）由于有功摆动，可能导致振荡。失磁对发电机的危害：（1）出现滑差，使转子过热；（2）电流增大，定子过热，定子端部漏磁增强，使端部的部件等过热；（3）有功无功剧烈摆动，发电机周期性超速，威胁机组安全。发电机、变压器保护基本原理一次典型的失磁过程机端电压、电流波形失磁时的功率、转子电压变化波形t0:正常运行t1:进入静稳圆t2:进入异步圆失磁时的机端阻抗轨迹 常用失磁保护判据 定子阻抗判据：静稳圆 或异步圆 转子电压判据：低电压判据、变励磁低电压判据 低电压判据：母线电压或机端电压

7、 减出力有功判据 无功反向辅助判据失磁保护判据发电机、变压器保护基本原理 变压器内部故障保护故障类型保护功能备注变压器内部短路故障保护变压器纵差保护零序差动保护瓦斯保护发电机、变压器保护基本原理 变压器其他保护故障类型保护功能备注变压器外部短路故障不正常运行保护复压过流保护阻抗保护零序电流保护零序电压保护间隙零序电流保护变压器本体不正常运行保护压力保护绕组温度保护油温温度保护油位保护通风故障保护变压器正常运行启动通风启动通风 变压器纵差与发电机纵差的不同1）变压器各侧电流互感器型号、饱和特性不同，各侧相电流的相位也可能不同，导致外部短路时，不平衡电流大；2）变压器高压绕组常有调压分接头，有时还

8、带负荷调节，导致不平衡电流增大；3）发电机纵差无法反映匝间短路，而变压器纵差对匝间短路有作用；4）对变压器绕组和发电机定子绕组的开焊故障，纵差均不能反映，变压器依靠瓦斯保护或压力保护；5）变压器纵差保护范围内，除包括各侧绕组外，还包括变压器的铁芯，存在励磁涌流问题。发电机、变压器保护基本原理 构成变压器纵差保护需解决的问题a.两侧电流相位问题；b.两侧电流不相等问题；c.零序电流问题；d.励磁涌流问题；e.不平衡电流大的问题。发电机、变压器保护基本原理 励磁涌流的识别涌流的波形特征:幅值大衰减慢、波形严重畸变、波形存在间断、偶次谐波含量大（以二次谐波为主）。a.二次谐波制动原理b.波形对称原理

9、本质：偶次谐波/奇次谐波c.间断角原理d.利用其他数学工具（目前限于理论分析）发电机、变压器保护基本原理变压器零序比率差动保护 针对主变高压侧接地故障，装置设有零序比率差动保护，作为纵差的补充。零序差动保护原理接线图变压器零序比率差动保护ndnrrbldcdqddIIIIIIIIIKIII00201000201000000,max其动作方程如下：其中I01、I02、I0n分别为主变高压I侧、II侧自产零序电流和中性点侧零序电流，I0cdqd为零序比率差动起动定值，I0d为零序差动电流，I0r为零序差动制动电流，K0bl为零序差动比率制动系数整定值，In为TA二次额定电流。推荐K0bl整定为0.

10、5。RCS-985 发电机变压器组保护 发电机、变压器保护基本原理 RCS-985发变组保护立项来源 装置的总体方案 装置的关键技术 试验与运行 总结项目来源 根据国家电力公司科学技术项目合同SPKJ010-02，于1999年1月开始研制RCS-985微机发电机变压器组成套保护装置。项目要求：解决现有四统一方案及分体式保护存在的问题，提出全新的发变组保护完全双重化方案。解决发变组保护差动，匝间保护、定子接地保护、TA饱和，重负荷下轻微故障灵敏度不够等一系列问题。项目来源RCS-985 发电机变压器组保护 发电机、变压器保护基本原理 立项来源 装置的总体方案 装置的关键技术 试验与运行 总结 国

11、电调【2002】138号文件中防止电力生产重大事故的二十五项重点要求继电保护实施细则中明确指出：100兆瓦及以上容量的发电机变压器组微机保护应按双重化配置（非电量保护除外），每套保护均应含完整的差动及后备保护。（反措第6.3条）保护装置双重化配置还应充分考虑到运行和检修时的安全性，当运行中的一套保护因异常需要退出或需要检修时，应不影响另一套正常运行。（反措第2.11条）最新二十五点反措重点要求 总体方案为双主双后，即双套主保护、双套后备保护、双套异常运行保护的配置方案。其思想是将一个发变组单元的全套电量保护集成在一套装置中。对于一个发变组单元，配置两套完整的电气量保护，每套保护装置采用不同组T

12、A，均有独立的出口跳闸回路。非电量保护出口跳闸回路完全独立，和操作回路独立组屏。保护总体方案设计思想PRC85APRC85BPRC85C南 瑞 继 保 电 气 有 限 公 司RST运报跳警ESC行闸ENTRCS-985发 电 机 变 压 器 保 护 装 置 南 瑞 继 保 电 气 有 限 公 司RST运报跳警ESC行闸ENTRCS-985发 电 机 变 压 器 保 护 装 置 RCS-974ACZX-12AR双重化最优组屏方案适用范围 发电机变压器组类型发电机变压器组类型 汽轮发电机变压器组 水轮发电机变压器组 燃气轮机组 抽水蓄能机组 调相机 机组容量机组容量 100MW以上发电机变压器机组

13、 200MW以上发变组单元机组300MW-500KV机组TA、TV配置方案500kVRCS-985A屏RCS-974AC屏CZX-12RRCS-985B屏主变压器发电机励磁变高厂变300MW-220KV机组TA、TV配置方案100MW-220KV机组TA、TV配置方案CZX-12AC屏RCS-974GRCS-985A屏220kV110kVTV5RCS-985B屏BBBBBBBBB高厂变主变压器发电机励磁变内部故障保护方案配置机组内部故障多重主保护：1.发电机差动保护（包括工频变化量差动保护）2.发电机裂相横差保护或不完全差动保护 3.发电机高灵敏横差保护 4.发电机纵向零序电压匝间保护 5.发

14、变组差动保护 6.主变差动保护（包括工频变化量差动保护）7.主变零序差动保护 8.高厂变差动保护 9.励磁变差动保护 10.励磁机差动保护其他保护配置方案1 主变低阻抗保护17 过电压保护2 复合电压(方向）过流保护18 发电机定、反时限过励磁保护 3 零序（方向）过流保护19 逆功率保护4 间隙零序电压保护20 程序跳闸逆功率5 间隙零序电流保护21 频率保护6 主变定、反时限过励磁保护22 起停机保护7 发电机低阻抗保护23 误上电保护8 发电机复合电压过流保护24 轴电流保护9 发电机95定子接地保护25 高厂变两段复压过流保护10 发电机100定子接地保护26 A分支两段过流保护11

15、转子一点接地保护27 A分支两段零序过流保12 转子两点接地保护28 B分支两段过流保护13 定、反时限定子过负荷保护29 B分支两段零序过流保护14 定、反时限转子表层负序过负荷保护30 励磁变过流保护15 失磁保护31 定、反时限励磁过负荷保护16 失步保护32 电压平衡保护 双主双后的优点 运行方便，安全可靠；设计简洁，二次回路清晰，由于主后共用 一组TA，TA总数没有增加或有所下降；整定、调试和维护方便。保护方案设计思想 主后一体化的优点 共用一组TA，TA总数稍有减少，TA断线几率大大下降；装置数量少，误动几率降低；信息共享，判据更加灵活实用；可一次录下所有模拟量，便于故障分析。保护

16、方案设计思想保护方案设计思想 拒动问题的解决 双套保护防拒动，回路、电源、装置双重化；除差动外，发电机专用保护均实现了双重配置，降低了拒动几率。保护方案设计思想 误动问题的解决 单套装置采用双CPU结构，防硬件导致的误动；原理缺陷导致的误动与双重化配置无关系。RCS-985 发电机变压器组保护 总体方案 装置性能 装置的关键技术 试验与运行 总结6B7B8B9C10B10C11B12B11C12C9B发电机变压器组保护装置南瑞继保电气有限公司RCS-985运 行报 警跳 闸确认区号取消33键盘调试接口1A1B3A3B4A4B5B5A2A2B装置面板和背面布置图 走出工业装置和商业装置的误区。利

17、用最先进的DSP技术和微机技术，提供可靠、完善的数字式保护硬件平台。提供方便、可靠、安全性高的人机界面，所有操作后台机和面板操作均应独立完成。高性能硬件平台发展方向 先进的硬件核心 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先进的硬件核心 高速数字信号处理器高速数字信号处理器DSPDSP3232位微处理器位微处理器CPUCPU 双双CPUCPU系统系统：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

18、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RCS-985硬件配置示意图交流信号低通滤波A/DDSP1DSP2CPU1外部开入串口打印出口继电器CPU板低通滤波A/DDSP3DSP4CPU2管理板串口打印+E光隔光隔外部开入QDJ可靠的软件技术 每个周波24点高速采样率，计算精度高 并行实时计算：故障全过程对所有保护继电器进行实时计算。即在每一个采样间隔内（0.833ms）对所有保护完成计算，并留有裕度。因此，装置中各保护功能的计算互不影响，均能正确反应。多种启动元件：不同的保护功能均有对应的启动元件独立的故障录波 CP

19、U录波：记录保护的各种原始模拟量、保护用的中间模拟量、保护的出口状态等。MON录波：设有完整的故障录波功能，可以连续记录长达4S的发变组单元所有模拟量、开入量、保护动作量波形，记录采用COMTRADE格式，是针对发变组的故障录波器。完善的波形分析软件波形分析软件友好的用户界面 全中文菜单 全中文打印 大屏幕液晶显示，主接线及运行方式一目了然 不进行任何操作即可显示所有模拟量及差电流 后台管理软件与通讯功能 开发了相应的PC机软件，利用通讯的方式，提供方便与易用的手段设定装置、观察装置状态以及了解记录的信息。例如整定定值，获得模拟量实时值，开入量状态以及获得录波数据等 四个RS-485通信接口，

20、其中有两个可以复用为光纤接口 支持电力行业标准DL/T667-1999（IEC60870-5-103标准）的通讯规约灵活的后台通讯方式方便的调试手段 设有调试输入接口，用HELP-90A方便地进行调试 装置面板设置调试串口 所有保护信息可通过调试串口传至PC机，便于保护状态和性能的二次分析 所有定值可通过PC机进行整定、存盘、打印调试界面例1：发电机差动定值整定调试界面例3：发电机差动保护相关量显示跳闸控制字整定RCS-985 发电机变压器组保护 总体方案 装置性能 装置的关键技术 试验与运行 总结RCS985保护装置的关键技术1、采用了工频变化量原理、变斜率比率差动保护新原理;2、全新的异步

21、法TA饱和判据；3、首次提出并实现了浮动门槛和电流比率制动相结合的纵向零序电 压匝间保护、高灵敏横差保护新原理；4、采用三次谐波电压差动新原理的100定子接地保护；5、新型外加电源定子、转子接地保护；6、灵敏的TV、TA回路自检功能；7、其他先进技术发电机差动保护现状 大型发电机造价昂贵，内部故障造成的损失巨大，内部相间故障由于故障点电势可能较低，故障时受过渡电阻影响较大，如何采用新原理，不受过渡电阻影响，提高内部故障时保护灵敏度已成为重要课题。发电机差动保护普遍采用P级TA，区外故障TA不平衡电流大（尤其在非同期合闸时），固定斜率的比率差动保护，不能很好的与TA不平衡电流变化配合。分体式保护

22、之间的TA串接 变压器的过激磁引起 传统比率差动原理的缺陷，区外故障发生后，在切除时，由于TA特性不一致或TA饱和导致的误动。发变组差动误动原因差动保护的关键技术 工频变化量比率差动 变斜率比率差动 高值比率差动 差动速断差动保护的功能特点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ererderrddthdtdIIIIIIIIIIII23.075.026.025.121IIIdmax21ppIIIr差动保护的功能特点 工频变化量比例差动的优点只反映故障分量，不受发电机、变压器正常运行时负荷电流的影响过渡电阻影响很小采用高比率制动系数抗TA饱和 提高了发电机、变压器内部轻

23、微故障时保护的灵敏度，区外故障不会误动差动保护的功能特点满负荷运行时发电机内部A、B相2.5%经过渡电阻短路差动保护的关键技术 工频变化量比率差动 变斜率比率差动 高值比率差动 差动速断 变斜率比例差动不设拐点，一开始就带制动特性)/(1erblrblblcdqdrbldIIKKKIIKI差动保护的功能特点差动保护的功能特点 动作区域上多了两块灵敏动作区，少了一块易误动区，在区内故障时保证较高的动作区域上多了两块灵敏动作区，少了一块易误动区，在区内故障时保证较高的灵敏度，在区外故障时可以躲过暂态不平衡电流，提高了差动保护的可靠性灵敏度，在区外故障时可以躲过暂态不平衡电流，提高了差动保护的可靠性

24、。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。差动保护的功能特点主变内部C相1.5%匝间故障变斜率比率差动保护的功能特点差动保护的关键技术 工频变化量比率差动 变斜率比率差动 高值比率差动 差动速断差动保护的功能特点 可靠的高值比例差动由高比率制动系数抗TA饱和区内严重故障快速动作rdedIIII70.02.1差动保护的功能特点区内轻微：t0:正常运行t1:故障时差动保护的

25、功能特点区内较严重：t0:正常运行t1:故障时差动保护的功能特点区内严重故障：t0:正常运行t1:故障时差动保护的功能特点RCS985保护装置的关键技术1、采用了工频变化量原理、变斜率比率差动保护新原理;2、全新的异步法TA饱和判据；3、首次提出并实现了浮动门槛和电流比率制动相结合的纵向零序电 压匝间保护、高灵敏横差保护新原理；4、采用三次谐波电压差动新原理的100定子接地保护；5、新型外加电源定子、转子接地保护；6、灵敏的TV、TA回路自检功能；7、其他先进技术发电机差动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

26、此，为提高内部故障灵敏度，降低差动起始定值、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，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；现有防TA饱和措施提高差动启动定值：缺点：降低了内部故障灵敏度，不可取。采用流出电流判据的标积制动式差动保护：缺点1：理论计算表明，在发电机内部故障时，也有流出电流，存在拒动可能。缺点2：区外转区内故障时，拒动可能性增加。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的饱

27、和关键判据：如何准确判出区外故障，投入抗TA饱和算法：制动电流工频变化量：差电流工频变化量：21ththrIdIII区内故障时，制动电流和差电流工频变化量同步出现TA饱和判据的特点区外故障时，制动电流与差电流工频变化量异步先后出现TA饱和判据的特点发电机区外故障并伴随TA饱和发电机区内故障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-t05msTA饱和：t0:正常运行t1:判出区外t2:开始饱和t3:进入动作区t1-t05msTA饱和判据的特点“异步法”TA饱和判据优点区内故障、区内故障TA饱和，差动保护快速动作区外故障，投入TA抗饱

28、和判据，差动保护不会误动允许TA饱和最快时间：5ms。RCS985保护装置的关键技术1、采用了工频变化量原理、变斜率比率差动保护新原理;2、全新的异步法TA饱和判据；3、首次提出并实现了浮动门槛和电流比率制动相结合的纵向零序电 压匝间保护、高灵敏横差保护新原理；4、采用三次谐波电压差动新原理的100定子接地保护；5、新型外加电源定子、转子接地保护；6、灵敏的TV、TA回路自检功能；7、其他先进技术现有纵向零序电压匝间保护方案1、负序方向闭锁的纵向零序电压匝间保护 负序方向元件在外部三相短路暂态过程中和频率偏离额定值时 可能会误动；当采用负序功率方向作为动作元件时，灵敏度不高；2、负序方向闭锁的

29、二次谐波式匝间短路保护 对于发电机组，外部不对称故障，也会产生二次谐波电流，需 负序方向闭锁，因此也存在上述缺点；3、三次谐波分量闭锁纵向零序电压匝间保护 动模和实际机组故障并未证实区外故障时纵向零序电压中三次谐 波分量一定会增大。零序电压匝间保护的功能特点 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OzdezdOUIIdIkU)/1(20）（零序电压匝间保护的功能特点浮动门槛技术 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

30、，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，区外故障可靠制动零序电压匝间保护的功能特点零序电压匝间保护的功能特点妈湾电厂主变高压侧C0故障纵向零序电压波形，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。零序电压匝间保护的功能特点工频变化量匝间方向判据形成：U 0.5V+1.25du I 0.02In+1.25di 上述三个判据同时满足，保护置方向标志；经负序电压、负序电

31、流展宽。工频变化量方向匝间保护功能特点dFeIUFj25.1Re22 优点 直接取机端电压电流计算，不需专用TV 方向明确，区内故障正确动作，灵敏度约为3V；采用浮动门槛技术，区外故障不会误动；缺点 发电机并网前，不能反映匝间保护。工频变化量方向匝间保护功能特点高灵敏横差保护的功能特点 高定值段横差保护：相当于一般的单元件横差保护，按躲过最大不平衡电流整定 灵敏段横差保护：相电流比率制动原理取最大相电流增加值作制动hczdezdhchcIIdIkI)/1(高灵敏横差保护的功能特点浮动门槛技术 对其他工况下（不同负载、电压升高、失磁故障等），横差电 流不平衡电流的增大，采用浮动门槛躲过不平衡电流

32、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，横差电流定值只需按躲过正常运行时不平衡基波电流整定，区内故障灵敏动作，区外故障可靠制动发电机变压器区外AB两相故障横差电流波形，横差电流增加，由于相电流也增加,因此能可靠制动。高灵敏横差保护的功能特点发电机区内B1-B3匝间故障横差电流波形，横差电流增加,而相电流变化不大,横差保护灵敏动作。高灵敏横差保护的功能特点RCS985保护装置的关键技术1、采用了工频变化量原理、变斜率比率差动保护新原理;2、全新的异步法TA饱和判据；3、首次提出并实现了浮动门槛和电流比率制动相结合的纵向零序电 压匝间保护、高灵敏横

33、差保护新原理；4、采用三次谐波电压差动新原理的100定子接地保护；5、新型外加电源定子、转子接地保护；6、灵敏的TV、TA回路自检功能；7、其他先进技术现有定子接地保护存在问题 三次谐波电压比率判据 启停机过程中易误动 正常运行机组频率变化时，三次谐波滤过比下降，易 导致误动 调整型三次谐波电压判据启停机过程中易误动正常运行机组频率变化时，三次谐波滤过比下降，易导致误动运行方式变化时，易误动自适应三次谐波电压比率判据：发变组并网前后机端等效电容变化较大，并网前、后各设一个定值，根据各自状态下装置实时显示的最大三次谐波电压比率值整定，装置根据断路器位置接点和负荷电流自动适应状态变化 频率跟踪和数

34、字滤波器相结合，在频率4555Hz范围内三次谐波电压滤过比不受影响 在系统频率严重偏离50HZ时，采用按频率比率制动原理wzdNTKUU333定子接地保护的功能特点 自适应三次谐波电压比率判据优点：频率变化不会误动解决了机组启停机过程中三次谐波电压比率判据误动的问题。定子接地保护的功能特点 三次谐波电压差动判据：正常运行时，机端、中性点三次谐波电压幅值、相位在一定范围内波动，实时自动调整系数kt使正常运行时差电压接近为0；可以保护100的定子接地NNtTUkreUkU333定子接地保护的功能特点 三次谐波电压差动可靠性：频率跟踪和数字滤波器相结合，在频率49.550.5Hz范围内保护功能不受影

35、响；在机组频率超出49.550.5Hz范围时，闭锁本判据；机组并网后负荷电流大于0.2In时，自动投入本判据；当TV断线时闭锁本判据。由于采用了以上辅助判据，尽管三次谐波电压差动判据在定子接地时灵敏度很高，但是在启停机过程中、区外故障及其他工况下均不会误动。定子接地保护的功能特点 妈湾电厂正常运行三次谐波差动波形：定子接地保护的功能特点发电机中性点5%定子接地电压波形(动模试验)定子接地保护的功能特点发电机中性点40%定子接地电压波形图(动模试验)定子接地保护的功能特点发电机中性点经10k 定子接地电压波形(电科院动模试验)定子接地保护的功能特点 望亭电厂11机组发电机中性点定子接地试验：试验

36、方法，用绝缘棒将短路试验电阻一端与发电机中性点短接，试验电阻另一端接地。试验电阻阻值：5.1K，7.5 K。定子接地保护的功能特点 定子接地试验记录：定子接地保护的功能特点RCS985保护装置的关键技术1、采用了工频变化量原理、变斜率比率差动保护新原理;2、全新的异步法TA饱和判据；3、首次提出并实现了浮动门槛和电流比率制动相结合的纵向零序电 压匝间保护、高灵敏横差保护新原理；4、采用三次谐波电压差动新原理的100定子接地保护；5、新型外加电源定子、转子接地保护；6、灵敏的TV、TA回路自检功能；7、其他先进技术LCRRCS-985IsefUsef20HZ带通滤波器20HZ电源负载电阻主变发电

37、机TAlnRCS-985外加20HZ电源式定子接地保护配置图新型外加电源定子、转子接地保护新型外加20HZ电源定子接地保护外加20Hz低频电源定子接地保护的特点：1）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。保护的灵敏度一致，不受接地位置影响。3）20Hz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。发电机转子（励磁回路）接地种类和后果1）各种原因造成的转子绕组绝缘下降a.转子绕组匝间短

38、路；b.励磁回路一点接地；c.励磁回路两点接地。2）转子一点接地对发电机并未造成危害，但如再发生两点接地，威胁机组安全：a.故障点流过电流，烧伤转子本体；b.励磁绕组过流，导致过热而烧伤；c.气隙磁通失去平衡，引起振动；d.两点接地使轴系和汽机磁化。RCS-985 转子接地保护原理RRS1S2RRUU发电机转子+-RgRCS-985 转子接地保护原理RCS-985提供两种转子接地保护原理供选择，分别为乒乓（切换采样）原理和外加电源原理。乒乓式转子接地保护原理示意图新型有源转子一点接地保护的基本原理：在转子绕组的一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。新型有

39、源转子一点接地保护gRxRyRrUrUU转子大轴xisqU新型有源转子一点接地保护的特点：1、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；2、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；3、可在未加励磁电压的情况下，监视转子绝缘情况，并能满足无刷励磁机组转子接地保护的要求。新型有源转子一点接地保护RCS985保护装置的关键技术1、采用了工频变化量原理、变斜率比率差动保护新原理;2、全新的异步法TA饱和判据；3、首次提出并实现了浮动门槛和电流比率制动相结合的纵向零序电 压匝间保护、高灵敏横差保护新原理；4、采用三次谐波电压差动新原

40、理的100定子接地保护；5、新型外加电源定子、转子接地保护；6、灵敏的TV、TA回路自检功能；7、其他先进技术 TA断线判据差动TA断线，采用比率制动判据发电机差动TA差流报警 Id 0.01Ie Id 0.03Ir 差动保护TA断线的功能特点 TA异常判据 可靠的比率制动判据：I2 0.04In+0.25Imax 延时发出TA异常报警信号 横差零序电流TA异常判据：I0.1Ie Ihc30.1A 延时发出横差TA异常报警信号TA断线的功能特点 TV断线 发电机中性点、开口三角零序TV断线判据 U10.UnU030.10V 延时发TV断线报警信号 励磁电压断线闭锁功能 断路器位置接点检测功能T

41、V断线的功能特点RCS985保护装置的关键技术1、采用了工频变化量原理、变斜率比率差动保护新原理;2、全新的异步法TA饱和判据；3、首次提出并实现了浮动门槛和电流比率制动相结合的纵向零序电 压匝间保护、高灵敏横差保护新原理；4、采用三次谐波电压差动新原理的100定子接地保护；5、新型外加电源定子、转子接地保护；6、灵敏的TV、TA回路自检功能；7、其他先进技术RCS985保护装置的关键技术1、开放式失磁保护，可以组合成多种方案，供用户选择；2、失步保护采用正序电压、正序电流计算阻抗轨迹，可以可靠区分故障与振荡，区分振荡中心在发变组区内、区外，并分别动作于跳闸和信号；3、综合考虑的误上电保护方案

42、等RCS-985 发电机变压器组保护 总体方案 装置性能 装置的关键技术 试验与运行 总结试验与运行 装置分别在电力自动化研究院、中国电力科学研究院、四川电力科学研究院、华东电力试验研究院进行了详细的动模试验。试验结果表明装置达到了方案设定的目标。妈湾电厂300MW机组内部故障保护动作分析 南京热电厂5号发电机内部故障保护动作分析 绥中电厂800MW机组保护动作分析 异步法TA饱和判别新原理运行总结2001年4月18日以来，RCS-985装置已在100MW-800MW的300多台机组上投入运行，所有装置运行正常，经受住了各种故障的考验。运行总结序号序号用户名称用户名称时间时间动作情况动作情况1

43、 1深圳妈湾电厂深圳妈湾电厂300MW300MW机组机组200120016 61111主变高压侧区内主变高压侧区内C0C0故障故障差动速断、比率差动、间隙零序电差动速断、比率差动、间隙零序电流保护均正确动作流保护均正确动作2 2深圳妈湾电厂深圳妈湾电厂300MW300MW机组机组200120019 93030逆功率保护正确动作逆功率保护正确动作3 3华能威海电厂华能威海电厂125MW125MW机组机组2001200110102828励磁绕组过负荷信号、发电机过负励磁绕组过负荷信号、发电机过负荷信号、主变过负荷信号、荷信号、主变过负荷信号、失磁保护正确动作失磁保护正确动作运行总结序号序号用户名称

44、用户名称时间时间动作情况动作情况4 4苏州望亭电厂苏州望亭电厂300MW300MW机组机组2002.1.172002.1.17程序逆功率正确动作程序逆功率正确动作5 5内蒙华能伊敏电厂内蒙华能伊敏电厂500MW500MW机组机组2002.9.152002.9.15程序逆功率正确动作程序逆功率正确动作6 6华中华能阳逻电厂华中华能阳逻电厂300MW300MW机组机组2003.2.72003.2.7TV1TV1断线，装置发出断线，装置发出TVTV断线信号并将相应保断线信号并将相应保护切换至护切换至TV2TV2。7 7镇江高资电厂镇江高资电厂140MW140MW机组机组2003.42003.4厂变分

45、支电缆三相短路，厂变分支电缆三相短路，RCS-985RCS-985装置电缆装置电缆差动正确动作。差动正确动作。8 8贵州纳雍电厂贵州纳雍电厂#1#1机机300MW300MW机组机组200320033 3失磁保护正确动作。失磁保护正确动作。9 9河南洛阳新安电厂河南洛阳新安电厂#2#2机机135MW135MW机组机组2003.7.242003.7.24主变低压侧主变低压侧ACAC两相故障，发变组差动速断、两相故障，发变组差动速断、主变差动速断、发变组比率差动、主变主变差动速断、发变组比率差动、主变比率差动、主变工频变化量差动均正确比率差动、主变工频变化量差动均正确动作，最快动作时间为动作，最快动

46、作时间为13ms13ms。运行总结序号序号用户名称用户名称时间时间动作情况动作情况1010河南洛阳新安电厂河南洛阳新安电厂#1#1机机135MW135MW机组机组2003.92003.9发电机机端封母故障接地，基波零序发电机机端封母故障接地，基波零序电压定子接地保护正确动作。电压定子接地保护正确动作。1111江苏淮阴电厂江苏淮阴电厂220MW220MW机组机组2003.9.152003.9.15发电机机端发电机机端TV1TV1一次断线，装置正确一次断线，装置正确发出发出TVTV断线信号，闭锁相关保护断线信号，闭锁相关保护1212山东运河电厂山东运河电厂135MW135MW机组机组2003.92

47、003.9励磁回路一点接地保护正确动作。励磁回路一点接地保护正确动作。1313山东德州电厂山东德州电厂300MW300MW机组机组2003.9.182003.9.18机组解列后，机组解列后，500KV500KV中开关中开关B B相发生断相发生断路器闪络故障，误上电保护、断路器路器闪络故障，误上电保护、断路器闪络保护正确动作。闪络保护正确动作。1414贵州纳雍电厂贵州纳雍电厂300MW300MW机组机组2003.10 2003.10 贵州纳雍电厂贵州纳雍电厂#2#2机励磁回路一点、两机励磁回路一点、两点接地保护正确动作。点接地保护正确动作。1515辽宁绥中电厂辽宁绥中电厂800MW800MW机组

48、机组2003.102003.10振动引起飞锤动作，关闭主汽门，程振动引起飞锤动作，关闭主汽门，程序逆功率保护正确动作。序逆功率保护正确动作。运行总结序号序号用户名称用户名称时间时间动作情况动作情况1616南京热电厂南京热电厂130MW130MW机组机组2003.122003.122 2发电机内部发电机内部ABAB两相接地故障，两相接地故障，RCS-985RCS-985装置装置发电机比率差动、工频变化量差动、差动速发电机比率差动、工频变化量差动、差动速断正确动作，最快动作时间断正确动作，最快动作时间7ms7ms。1717河南洛阳新安电厂河南洛阳新安电厂1 1号号机机135MW135MW机组机组2

49、00420049 928281111时时2424分分1111秒秒（与（与20032003年故障年故障的为的为#1#1机组的变机组的变压器类似，但故压器类似，但故障电流较大）障电流较大）主变内部主变内部ACAC相故障，发变组差动速断、主变相故障，发变组差动速断、主变差动速断、发变组比率差动、主变比率差动、差动速断、发变组比率差动、主变比率差动、主变工频变化量差动均正确动作，最快动作主变工频变化量差动均正确动作，最快动作时间为时间为11ms11ms。1818唐山电厂唐山电厂#1#1300MW300MW机组机组20042004年年1010月月9 9日日1515时时5050分分1818秒秒厂变低压侧发

50、生三相故障，厂变比率差动、厂变低压侧发生三相故障，厂变比率差动、发变组比率差正确动作发变组比率差正确动作1919江苏天生港电厂江苏天生港电厂#9#9机机20042004年年0707月月0303日日1414时时0404分分0707秒秒励磁变高压侧电缆三相内部故障，二次测故励磁变高压侧电缆三相内部故障，二次测故障电流最大障电流最大5656倍额定电流，励磁变差动、发倍额定电流，励磁变差动、发电机差动快速动作，保护动作时间电机差动快速动作，保护动作时间10ms10ms2020青海公伯峡水电厂青海公伯峡水电厂350MW350MW机组机组20042004年年1010月月2828日日C C相接近机端相接近机

51、端20%20%位置发生定子接地故障，保位置发生定子接地故障，保护正确动作，定子没有损坏。护正确动作，定子没有损坏。RCS-985 发电机变压器组保护 总体方案 装置性能 装置的关键技术 试验与运行 总结总结 综上所述，基于双套主保护、双套后备保护和异常运行保护配置原则的RCS-985发变组保护，适用于大型发电机变压器组。装置具有以下主要技术特点：1、全新的发变组保护主体方案，即将一个发变组单元的全套电量保护集成在一台装置中,主保护与后备保护共用一组TA；采用高速采样率前提下的并行实时计算，保护装置的可靠性与安全性大为提高。总结 2、采用变斜率比率差动和工频变化量差动保护新原理提高了检测内部轻微

52、故障的灵敏度，经受了区内故障的考验；3、全新的“异步法”TA饱和判据可以正确区分内部故障和区外故障TA饱和；4、首次提出并实现的浮动门槛和电流比率制动相结合的高灵敏横差和零序电压匝间保护，在防止区外故障误动的同时提高了检测发电机内部轻微匝间故障的灵敏度，经受了区外故障考验；5、自适应三次谐波电压比率判据、三次谐波电压差动100定子接地保护方案在提高灵敏度的同时又不失安全性；6、在硬件与软件设计上，能够有效地消除各种外部干扰对保护装置的影响，装置的抗干扰能力很强；7、支持电力行业标准DL/T667-1999（IEC60870-5-103标准）的通讯规约。总结 装置已2002年1月27日通过了国家

53、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。鉴定结论 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RCS-985获奖情况南瑞继保的优势自主知识产权：公司拥有产品自主知识产权，技术支持没有后顾之忧。开发平台统一：公司高压保护产品全部采用高速数字信号处理芯片DSP，软件模

54、块可以共享。后台应用软件统一。开发流程完全符合ISO9001-2000标准。南瑞继保的优势硬件模块统一：发变组所占数量相对少，相应发变组保护装置数量少，为了解决硬件生产数量少可能导致的质量不稳定，RCS-985发变组保护装置中硬件CPU板与本公司其他保护完全相同，采用现代化表面贴装流水线生产，质量稳定。开发联系实际：技术开发人员与专家、用户、运行、设计部门紧密结合，产品开发起点高，从运行方便、设计简洁、调试简单等方面来考虑方案，从保证可靠性前提下研制新原理。南瑞继保的优势完善的试验手段：按照大机组模型设立的动模试验模型，模拟发变组所有可能出现的故障对保护装置进行调试，把问题解决在产品开发阶段；公司开发先进的数字动模系统，RCS-985现场运行录下的发变组单元波形可以再现，可以深入地分析、解决问题。现场快速反应：现场反馈来的情况，公司及时提供技术支持，开发人员参与解决问题。