RCS985系列保护逻辑功能介绍

1、RCS985系列保护逻辑功能介绍内部故障保护功能 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.高厂变差动保护 8.励磁变差动保护 9.励磁机差动保护其他保护功能1 主变低阻抗保护17 过电压保护2 复合电压过流保护18 发电机定、反时限过励磁保护 3 零序过流保护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

2、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 转子一点接地保护27 A分支两段零序过流保护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 TV、TA断线功能RCS985保护装置的关键技术1、采用了工频变化量新原理,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

3、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、其他保护功能的特点6、灵敏的TV、TA回路自检功能；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。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

4、:制动电流工频变化量ererderrddthdtdIIIIIIIIIIII23 . 075. 026 . 025. 121IIIdmax21ppIIIr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 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饱和由高定值门槛躲过TA断线rdedIIII70.02.1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

5、化量新原理,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、其他保护功能的特点6、灵敏的TV、TA回路自检功能；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

6、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饱和措施提高定值： 缺点：降低了内部故障灵敏度。采用流出电流判据的标积制动式差动保护： 当IH/INB I1/INB I2/INB时差动保护动作电流为无穷大 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

7、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CT饱和发电机区内故障发电机区内故障并伴随CT饱和区内轻微：t0:正常运行t1:故障时差动保护的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-t05ms发变组差动保护的功能 变斜率比率差动保护二次谐波原理或波形识

8、别TA饱和判据 高值比率差动保护二次谐波原理或波形识别 差动速断保护 TA断线闭锁主变差动保护的功能 变斜率比率差动保护二次谐波原理或波形识别TA饱和判据 高值比率差动保护二次谐波原理或波形识别 工频变化量比率差动保护二次谐波原理或波形识别 差动速断保护 TA断线闭锁高厂变差动保护的功能变斜率比率差动保护二次谐波原理或波形识别TA饱和判别高值比率差动保护二次谐波原理或波形识别差动速断保护TA断线闭锁高压侧电流速断：高厂变高压侧内部故障时，小变比TA严重饱和（300-600Ie），高厂变差动可能拒动，增加大变比TA速断保护，能正确动作励磁变差动保护的功能 变斜率比率差动保护二次谐波原理或波形判别

9、TA饱和判据 高值比率差动保护二次谐波原理或波形判别 差动速断保护 TA断线闭锁发电机差动保护的功能 变斜率比率差动保护TA饱和判据 高值比率差动保护 工频变化量比率差动保护 差动速断保护 TA断线闭锁发电机裂相横差保护的功能 变斜率比率差动保护TA饱和判据 高值比率差动保护 差动速断保护 TA断线闭锁励磁机差动保护的功能 变斜率比率差动保护TA饱和判据 高值比率差动保护 差动速断保护 TA断线闭锁 满足50Hz、100Hz两种励磁机频率的需要RCS985保护装置的关键技术1、采用了工频变化量新原理,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

10、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、其他保护功能的特点6、灵敏的TV、TA回路自检功能；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未证实区外故障时纵向零序电压中三次谐 波分量会增大零序电压

11、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）（ 在47.5HZ和52.5HZ频率时，三次谐波的滤波有两个陷波点零序电压匝间保护的功能特点 正常运行发电机纵向零序电压波形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。

12、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，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 (发电机变压器区外AB两相故障横差电流波形，横差电流

13、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RCS985保护装置的关键技术1、采用了工频变化量新原理,变斜率比率差动保护新原理；2、全新的异

14、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、其他保护功能的特点6、灵敏的TV、TA回路自检功能；定子接地保护的功能特点 高性能滤波算法高性能数字滤波器频率跟踪全波傅氏算法每周24点采样率保证了三次谐波率过比大于100 在基波左右个有一个陷波点，陷波点频率为29.4Hz和63.5Hz，可以分理出三次谐波分量定子接地保护的功能特点正常运行时发电机中性点零序电压波形(妈湾电厂)定子接地保护的功能特点 95%定子接地保护灵敏段： 动作于出口时中性点零序电压经机端开口三角零序电压

15、闭锁，动作于信号时只判中性点零序电压高定值段：躲过各种情况下最大不平衡电压定子接地保护的功能特点 发电机中性点40%接地电压波形(动模试验)定子接地保护的功能特点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

16、频率跟踪和数字滤波器相结合，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2)3T333（NNtTUUkreUkU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%

17、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 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RCS985保护装置

18、的关键技术1、采用了工频变化量新原理,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、其他保护功能的特点；6、灵敏的TV、TA回路自检功能。 一点接地设两段 灵敏I段动作于信号 II段动作于信号或跳闸 转子两点接地保护 一点接地II段动作于信号，自动延时投入转子两点接地保护转子接地保护的功能特点 实时显示转子绕组对大轴绝缘电阻 转子一点接地后显示接地位置 高精度隔离放大器 隔离电压2500V 光耦继电器切换开关转子接地保护的功能特点RR

19、S1S2RRUU发电机转子+-Rg Rg：转子接地电阻 ：转子接地位置 U：励磁电压 R：标准电阻 S1、S2：切换开关 开放式失磁保护方案 失磁判据减出力有功判据低电压判据转子电压判据 定子阻抗判据辅助判据 失磁保护的功能特点 减出力采用有功功率判据P Pzd失磁导致发电机失步后，发电机输出功率在一定范围内波动，P取一个振荡周期内的平均值。失磁保护的功能特点 高压侧母线低电压判据Upp Ulezd高压侧PT断线时闭锁此判据 TV断线时闭锁本判据，并发出TV断线信号。失磁保护的功能特点 转子电压判据转子低电压判据： Ur Ur1zd变励磁电压判据： Ur Kr*Xdz* ( P Pt ) *

20、Uf0发变组并网后延时投入失磁后异步运行时经定子判据闭锁自保持失磁保护的功能特点 失磁保护时功率、转子电压变化（动模试验）失磁保护的功能特点 低励失磁时功率、转子电压变化（动模试验）失磁保护的功能特点 定子判据异步阻抗圆、静稳边界圆可选正序电压、正序电流计算阻抗可选择无功反向元件闭锁无功反向值可整定失磁保护的功能特点 辅助判据TV断线切换：正常时用TV1正序电压计算，如TV1断线，自动切换至TV2负序电压闭锁：不对称故障时可闭锁失磁保护电流范围失磁保护的功能特点t0: 正常运行t1: 进入静稳圆t2:进入异步圆失磁保护的功能特点t0: 正常运行t1: 低励t2: 异步运行失磁保护的功能特点失磁

21、保护的功能特点曲线1:区外振荡曲线2:区内振荡一次典型的失磁过程阻抗轨迹 开放式的失磁保护方案段：动作于减出力 可选：减出力判据定子阻抗判据转子判据段：跳闸（母线低电压） 可选：低电压判据，定子阻抗判据、转子判据段：跳闸或报警段 可选：定子阻抗判据、转子判据段：长延时跳闸（与减出力段配合） 定子阻抗判据失磁保护的功能特点 功能能区分振荡中心在发变组内部或外部，并滑极次数可分别整定能记录滑极次数采用正序电压、正序电流计算阻抗，能区分短路和失步能区分稳定振荡和失步能检测加速失步或减速失步振荡频率0.1- 8 Hz当电流小于出口断路器跳闸允许电流时出口 失步保护功能失步保护的功能特点1.左右边界2.

22、中心线3.电抗线失步保护功能失步保护的功能特点失步继电器分析区外失步失步保护的功能特点失步继电器分析区内失步失步保护的功能特点失步继电器分析加速失步失步保护的功能特点失步继电器分析减速失步失步保护的功能特点失步过程分析t0:正常运行t1:区外故障t2:故障切除失步保护的功能特点失步过程分析t0:正常运行t1:区外故障t2:故障切除t3:振荡失步保护的功能特点失步保护的功能特点失步过程分析t0:正常运行t1:功率超调t2:失步振荡失步过程分析一次典型的失步振荡过程过负荷保护的功能特点 定子过负荷、负序过负荷、励磁过负荷 两段定时限和一段报警 反时限上限采用最小动作时间定值过励磁保护的功能特点 高

23、精度的测量采用软件测量频率用三相电压瞬时值均方根测量电压幅值，使得过激磁倍数的测量值不受系统频率变化的影响，其测量精度在1%以内适用频率范围25-65Hz过励磁保护的功能特点 灵活的过激磁保护方案 两段定时限跳闸段和一段定时限报警段 采用了过励磁特性曲线可设定的反时限过激磁保护；反时限动作特性曲线由输入的八组定值得到，通过曲线拟合技术得到更加精确的反时限动作特性 具有累积功能过励磁保护的功能特点 过励磁保护曲线电压保护的功能特点 过电压保护两段过电压不受频率影响，在20-90Hz内正常工作 低电压保护经控制接点闭锁功率保护的功能特点 逆功率保护按发电机容量的%整定，定值最小0.5%Pn采用三相电流电压计算，测量精度高，误差5%或0.2%Pn 过功率保护 程序逆功率经断路器位置接点闭锁经主汽门热工接点闭锁频率保护的功能特点 四段低频保护、两段为累计运行低频保护、段为持续运行低频保护经断路器位置接点和无流标志闭锁测量精度高，误差 0.2A + 0.25Imax 延时10秒发出TA异常报警信号横差零序电流报警判据： 横差电流三次谐波 Ihc30.1Ie 延时10秒发出横差TA异常报警信号TA断线的功能特点 TA断线判据发电机