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发电机微机保护技术的应用探究

作者: 发布时间:2019-11-13 11:18:41 阅读: 112 次

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发电机微机保护技术的应用探究

 

摘要:本文从继电保护概述入手,分析了发电机微机保护技术应用的必要性,结合实例探讨了发电机微机保护技术的具体应用,旨在为相关研究与实践提供参考。

关键词:电力系统;发电机;继电保护;微机保护;应用

 

前言:随着经济的发展和社会的进步,人们对电力的需求越来越大,电力系统呈现出超高压、大电网的发展趋势,这就对继电保护提出了更高的要求,传统的继电保护技术和方式已经难以满足保护功能要求。尤其对于发电机保护来说,发电机本身结构相对复杂,保护原理也较为复杂,需要采用新型保护技术。微机保护能够实现检测、控制和保护的集成化,相较于传统保护技术来说,其灵敏性、可靠性和快速性更加优良,能够打破传统保护技术的局限性。基于以上,本文简要探讨了发电机微机保护技术应用的相关问题。

1继电保护概述

对于电力系统来说,在出现故障时,继电保护装置能够有效切除故障,保证电力系统运行的安全性与可靠性。近年来,我国电力系统呈现出大机组、大电网的发展趋势,这就对继电保护提出了更高的要求。计算机技术和信息技术的发展对于促进继电保护的改革有着重要的作用,传统继电保护主要包括电磁式继电保护、晶体管继电保护、集成电路继电保护等,在多年发展和应用中,这些保护装置的局限性逐渐凸现出来,例如电磁式继电保护存在触点抖动、功耗大、灵敏度低等问题,晶体管继电保护存在接线复杂、抗干扰能力差等问题[1]

微机保护是一种现代化保护技术,用微机来实现保护功能,其灵敏性和可靠性更高。具体来说,微机保护能够实现自适应性,有着自检能力,能够与计算机系统之间实现信息交换等。

2发电机微机保护技术的应用

2.1发电机保护的必要性分析

    在整个电力系统中,发电机是最核心部分,其不仅结构复杂,且价格昂贵,发电机组运行的安全性和可靠性直接关系到整个电力系统运行的稳定与安全,一旦发电机出现故障,往往会给电网带来较大冲击和损坏,这种损坏是不可逆的,修复难度较大,修复时间较长,会带来巨大的经济损失。因此,在发电机组发生故障的时候,保护装置务必要快速切除故障,避免发电机组故障范围扩大,从而为发电机组修复争取时间,尽量降低经济损失[2]。但需要注意的是,发电机有着结构复杂的特点,保护原理也相对复杂,传统的继电保护技术往往难以满足快速、可靠切除故障的要求,这就需要依赖于微机保护技术的应用。

2.2发电机微机保护技术的具体应用

本文结合案例探讨发电机微机保护技术的具体应用。以RCS-985R/S型号发电机危机保护装置为例,其硬件系统为高性能数字信号处理器DSP芯片,采用双CPU结构并行处理方式,属于典型的数字式微机保护装置。以相似保护功能相对独立原则为基础,在两个装置中分别分配主保护、后备保护及一场运行保护,以此来为一台发电机提供全面保护功能。相较于传统保护系统来说,其保护可靠性更高。

2.2.1变斜率比率差动保护

以变斜率比率制动曲线为基础,当外部故障引起的穿越电流流过发电机的时候,受到众多因素的影响,很容易出现电流互感器副边电流产生误差的情况,设两侧电流互感器副边误差百分比分别为e1和e2,D代表不含误差的差动电流,R代表不含误差的制动电流,则可以将故障分量原理的差动电流和制动电流表示出来,对e1和e2定值进行整定,在区内故障的时候保证灵敏度更大,在区外故障的时候,则可以躲过暂态不平衡电流,为了避免电流互感器饱和时差动保护出现误动的情况,可以利用各侧相电流的波形对电流互感器饱和情况进行判断。

2.2.2工频变化量比率差动保护

利用工频变化量比率差动保护能够实现对差动电流和制动电流变化量的反映,且正常运行过程中负荷电流不会带来影响,对发电机内部轻微故障也能够检测出来,灵敏度较高[3]。此外,工频变化量比率差动有着较高的制动系数,因此工频变化量比率差动保护有着较高的耐受电流互感器保护能力。

2.2.3异步法电流互感器饱和判据性能

以差动保护制动电流和差电流之间工频变化量的关系为基础,能够对故障位置进行判断,若判断为区外故障,则投入差电流与相电流波形识别判据,在电流互感器正确传变时间≥5ms的时候,区内故障电流互感器饱和,区外故障电流互感器饱和不误动,装置能够实现快速动作。

2.2.4高灵敏横差保护

以频率跟踪、傅氏算法和数字滤波等为基础,三次谐波滤过比在100以上,则可实现相电流比率制动功能,具体来说如下:①电流增加幅度大,横差电流增加幅度小,保证了制动的可靠性;②出现转子绕组轻微匝间故障的时候,相较于横差电流来说,相电流变化较小,保证了动作的灵敏度;③出现转子绕组严重匝间故障的时候,横差电流保护在高定值段能够实现可靠动作;④出现定子绕组相间故障的时候,横差电流与相电流均有较大幅度增加,此时以小比率相电流增量作制动,横叉保护能够实现可靠动作。

2.2.5比率制动匝间保护

以频率跟踪、傅氏算法和数字滤波等为基础,三次谐波滤过比在100以上,得出发电机电流比率制动新判据如下:①发生三相故障时,故障电流增加幅度较大,纵向零序电压增加幅度较小,以电流增量为制动量,实现可靠的制动保护;②发生不对称故障时,电流增加幅度较小,且负序电流出现,纵向零序电压增加幅度较小,以负序电流和电流增量作为制动梁,能够实现可靠的制动保护;③出现定子绕组轻微匝间故障时,电流基本没有出现变化,而纵向零序电压增加幅度较大,保证了动作的灵敏性[4]④出现定子绕组严重匝间故障的时候,能够实现纵向零序电压在高定值段的可靠动作。

2.2.6转子接地保护

以切换采样原理为基础,采用高性能隔离放大器进行直流输入,设置两个电子开关,对四个接地回路方程进行求解,从而实现对转子绕组电压、转子接地电阻及接地位置等的计算,在管理机液晶显示屏能够显示出具体的计算结果。当转子出现一点接地的情况,则会发出报警信号,此时不跳闸,则能够实现转子两点接地保护的延时自投,而在转子两点接地的时候,进行跳闸动作。

2.2.7电流互感器断线判别与判据

将两组电流互感器输入配置在发电机的出口,其中任意一组电流互感器出现断线的时候,保护会发出报警信号,并由故障电流互感器自动切换到正常的电流互感器,不需要进行发电机及电压等相关保护的闭锁。

以电流互感器断线闭锁功能为基础,在电流互感器断线或交流采样回路出现故障的时候,能够保证装置不出现误动情况。

3微机保护的优越性

相较于传统保护来说,发电机微机保护有着无可比拟的优越性,具体来说体现在以下几个方面:

3.1自检功能

发电机危机保护带有自检功能,一旦装置发生故障,则能够发出报警信号,并对保护装置进行闭锁,避免出现保护装置误动作的情况。传统保护装置不具备自检功能,不能及时发现一些损坏的元件,导致保护出现误动或拒动的情况。

3.2人机对话

在正常运行的过程中,通过保护装置液晶显示器即可对发电机组解析那、各侧电流和差电流等进行查看;在发生保护动作之后,利用保护盘液晶显示器可查看故障录波报告、动作报告等,为故障分析提供可靠依据,此外,人机对话中菜单为汉字简体,能够方便对整定值及保护控制功能进行修改。

3.3保护校验

传统保护装置有着独立的组成元件,随着使用时间的延长和环境因素的影响,其保护性能和特性容易出现变化,在定期校验的过程中,往往会因为一些元件性能的改变而消耗较长时间进行修理调试和校验。微机保护则能够打破传统保护的这一局限性,以保护装置中的功能要求进行保护功能编程,以数学方程方式来实现保护功能,其保护性能更为稳定,除非有特殊情况,否则不会随着时间的变化而改变,也不会受到环境因素的影响,保证了保护动作值的性,一般来说,微机保护装置校验仅需1-2天即可完成,大大提升了校验效率。

结论:综上所述,本文结合实力探讨了发电机危机保护技术的具体应用,相较于传统继电保护技术来说,微机保护具有自检功能,能够实现人机对话,且保护校验效率高,应当大力发展和应用。

参考文献:

[1]江卫良,郝后堂. 大型发电机-变压器组微机保护装置新平台技术[J]. 广东电力,2011,08:54-58.

[2]叶雄兵. 莲阳桥水电站发电机微机保护配置及整定计算[J]. 甘肃水利水电技术,2013,04:31-33.

[3]孟艳. 发电机和汽轮机联锁保护配置的探讨[J]. 煤炭与化工,2013,11:110-111+129.

[4]路进升,张长彦,闫学广,刘桂莲. 自并励发电机相间短路电流计算及保护配置和动作行为分析[J]. 电力系统保护与控制,2009,13:63-67.