发电机保护概要介绍-7UM6

发电机保护

GeneratorProtection

of7UM6Relays上海交通大学—威能电力科技联合研发中心2004SIPROTECNumericalProtectionRelaysSIPROTEC4RelayFamily7UM61/62发电机保护继电器适用范围7UM61/62集成了以下类型发电设备所需的所有保护功能水轮/抽水蓄能发电机组汽轮发电机组热电联产机组柴油发电机组风力发电机组燃气涡轮发电机组7UM62还可以作为下列设备的保护大型变压器大型异步电动机大型同步电动机在中国电力的典型业绩上海外高桥二期 2×900MW

超超临界机组长江三峡左岸 6×700MW

混流式水轮机组广州抽水蓄能二期

4×300MW

水轮/蓄能机组山西阳城电厂 6×350MW

超临界机组河北邯峰电厂 2×660MW

超临界机组江苏扬州二厂一期 2×600MW

超临界机组华能福州电厂 2×350MW

超临界机组河南禹州电厂 2×350MW

超临界机组……保护功能（一）n

定子差动电流保护（ANSI87G）n

接地电流差动保护（ANSI87GN）n

定时限过电流保护（I>+电压保持,I>>+方向）n

反时限过电流保护n

定子过负荷保护（ANSI49）n

负序保护（ANSI46）n

欠励磁保护（失磁保护）（ANSI40）n

逆功率保护（ANSI32R）n

正向功率保护（ANSI32F）n

阻抗保护（ANSI21）n

电压保护（ANSI27/59）n

过励磁保护Volt/Herz（ANSI24）保护功能（二）n

90%定子接地保护（不带方向，带方向）n

频率/滑差保护（ANSI81）n

灵敏接地保护（ANSI50/51GN，64R）n

三次谐波的100%定子接地保护n

突加电压（误上电）保护（ANSI50,27）n

转子接地保护（ANSI64R）n

注入20Hz电压的100%定子接地保护n

直流电压/电流时间保护n

启动过程的过电流保护n

矢量跳跃n

失步保护

n

匝间保护发电机保护7UM5/6的比较7UM511/2/5/6SIPROTEC3SIPROTEC47UM617UM627UM6的硬件选择7UM6113(3)*13/1---71114lines7UM6123(3)*13/1---151914lines7UM6217(6)*13/1371214lines

装置

电流输入(正常)

电流输入(灵敏)

电压输入(Uph/UE)

传感器输入

开关量输入

开关量输出

装置自检接点LC液晶显示7UM6227(6)*13/13152014lines*1A,5A,(1A,5A)可调节(跳线位置)发电机保护（大型机组）附件的型号变更20Hz电压注入设备（100％定子保护）发生器：滤波器：7XT317XT321～3Hz电压注入设备（转子灵敏接地保护）控制单元：连接单元：7XT717XR6002/37XT337XT347XT717XR60047UM61的综合功能定子接地故障保护,(无/有)方向(59N,64G,67G)灵敏接地故障保护,转子接地保护(50/51GN,64R)过负荷保护(49)定时限过电流,低电压保持(51)定时限过电流,方向(50/51/67)反时限过电流(受控,制动)(51V)过电压(59)欠电压(27)频率保护(81)逆功率保护(32R)过激磁保护(24)熔断器故障监视(60FL)外部跳闸连接跳闸回路监视(74TC)A-BasisB-StandardC-Full正向功率保护(32F)低励保护(40)负序保护(46)断路器失灵保护(50BF)突加电压保护(50/27)100%定子接地故障保护(3rd谐波)(59TN,27TN)阻抗保护,I>/U<起动(21)7UM62的综合功能7UM61基础上的附加功能(Standard和Full):差动保护(87G/87T)通过串口输入的温度监视(38)Trafo+7UM61Stand.Motor+7UM61Stand.GenBasic+7UM61Stand.GenStandard+7UM61FullGenFUll+7UM61Full电动机保护的启动禁止(49Rotor)转子接地故障保护(fn,R-测量)(64R)DC电压保护(59NDC)接地差动保护(87GN)失步保护(78)转子接地故障保护,1-3Hz-测量(64R)100%定子接地故障保护,20Hz(64G)匝间保护(59IT)7UM6特色保护、测量、控制逻辑的发电机“保护应用平台”主保护和后备保护的“一体化装置”多保护原理的组合与选择方便的、图形化的DIGSI4管理编辑软件完整的监视功能包含跳闸线圈、二次回路到保护的各环节多样可选择的系统接口，适合于各种监控系统全面的模拟量输入配置，可以测量如振动、温度等信号配置0-24mA输出模块，将必要的测量参数传到其它系统差动保护—Currentdifferentialprotection(ANSI87G,87M,87T)

技术特点：(1)电流方程：Idiff=|I1+I2|、Istab=|I1|+|I2|(2)比率制动式差动保护，两段制动特性(3)二次谐波制动、三次（或五次）谐波制动(4)交叉闭锁

a段：差动保护灵敏动作门槛b段：小制动区。防调压、CT变比差异造成的不平衡电流c段：大制动区+附加制动区（CT饱和探测），防在区外故障时，CT饱和深度不同的差流误动d段：差动速断保护门槛。接地电流差动保护—RestrictedEarthFaultProtection

(ANSI87G,87M,87T)

技术特点：(1)零序电流的产生：三相电流求和、零序电流互感器测量(2)电流方程：Idiff=|I1+I2|、Istab=|I1|+|I2|(3)比率制动式特性低电压保持式过电流保护—Definite-Time0vercurrentProtectionwithUndervoltageSeal-In(I>,ANSI50/51)技术特点：(1)电流测量经滤波后的基波分量，对暂态过程反应不灵敏(2)正序低电压元件的起动和保持，避免其他分量的干扰(3)

TV监视和其他闭锁条件，确保可靠性的保护失磁保护—Underexcitation(Loss-of-Field)Protection(ANSI40)

技术特点：(1)正序电流电压中得到的导纳参数，防振荡特性更佳(2)导纳平面特性，能可靠探测在非对称故障时的失磁条件(3)

装置能够测量励磁电压，作为辅助判据(4)三种失磁特性可供选择，具有动稳边界和异步运行整定条件。

90%定子接地保护—90%StatorEarthFaultProtection

(ANSI59N,64G,67G)技术特点：(1)测量精确，零序电压经过高滤过比的三次谐波滤波器，仅保留基波分量(2)零序电压的测量部位不受限制，适应多种接线条件(3)

与零序电流测量配合，可形成带方向的接地保护保护的两种接线方式90%定子接地保护—90%StatorEarthFaultProtection

(ANSI59N,64G,67G)（续）方向接地保护的接线方式方向接地保护的特性100%三次谐波定子接地保护—100%StatorEarthFaultProtectionwith3rdHarmonics(ANSI27/59TN3rdHarm.)技术特点：(1)接线条件与90%定子接地保护相同，无需额外接线(2)零序电压的测量部位不同，保护功能不同。1)当零序电压取自中性点配电变压器，则设置为欠压型2)当零序电压取自机端VT，则设置为过压型3)如不专门测量，零序电压则由计算而出，则设置为过压型沿定子绕组的三次谐波分布20Hz电压注入的100%定子接地保护—100%StatorEarthFaultProtectionwith20HzVoltageInjection(ANSI64G-100%)

技术特点：(1)“真正的100%接地保护”，特别适合大型发电机保护

(2)20Hz电压注入方式灵活，见下图(3)校正测量误差转子接地保护—RotorEarthFaultProtectionR,fn(ANSI64R)技术特点：(1)工频100V注入，2种保护方式：对地电流式、对地电阻式(2)2段式保护1～3Hz方波电压注入式转子灵敏接地保护—SensitiveRotorEarthFaultProtectionwith1to3HzSquareWaveVoltageInjection(ANSI64R-1to3Hz)特点：计算对地电阻，两段式保护优点：(1)有效地消除了转子对地电容的影响，特别适合大型发电机组(2)确保对励磁系统来的干扰信号有足够的裕度1到3Hz方波电压注入式转子灵敏接地保护—SensitiveRotorEarthFaultProtectionwith1to3HzSquareWaveVoltageInjection(ANSI64R-1to3Hz)（续）注入式转子保护的测量电流Umeas和测量电流Ig波形图过励磁保护—Overexcitation(Volt/Hertz)Protection(ANSI24)

技术特点：(1)采用U/f原理，由定时限和反时限构成(2)反时限部分可自定义失步保护—OutofStepProtection(ANSI78)

技术特点：(1)采用阻抗测量原理，评估复阻抗相角变化轨迹(2)振荡次数计数。失步特性多边形与典型振荡图中：和为振荡正在发生和为即将发生振荡阻抗保护—ImpedanceProtection(ANSI21)技术特点：(1)电流起动，正序低电压保持（与电流保护相同）(2)2段正常阻抗段，1段受控阻抗段(3)振荡闭锁，VT断线闭锁(4)四边形阻抗特性，能有效防止过渡电阻的影响阻抗特性阻抗保护的阶段性断路器失灵保护—BreakerFailureProtection(ANSI50BF)

技术特点：(1)保护功能的激活：装置内部保护功能、外部开关量输入信号(2)默认配置是过电流准则，通过CFC可实现其他判断准则断路器失灵保护逻辑框图断路器失灵保护原理突加励磁（误上电）保护—InadvertentEnergization(ANSI50,27)

技术特点：(1)正序低电压或运行条件（0：发电机组旋转达不到额定频率）作为保护起动条件(2)正序过电流作为跳闸判据附加功能—AdditionalFunctions

测量—measuring电流：IL1,S1;IL2,S1;IL3,S1;IL1,S2;IL2,S2;IL3,S2;IEE1;IEE2;I1;I2差动电流：Idiff,L1;Idiff,L2;Idiff,L3;Irest,L1;Irest,L2;Irest,L3;电流相角：

IL1,S1;

IL2,S1;

IL3,S1;

IL1,S2;

IL2,S2;

IL3,S2;电压：VL1;VL2;VL3;VE;VL12;VL23;VL31;V1;V2;V3.h.;(V2.h.)阻抗：R,X功率与功率因数：S;P;Q;

cos

(p.f.)频率：ƒ过激磁参数：V/ƒ温度测量数据：ΘL1;ΘL2,ΘL3,ΘI2,ΘV/f；传感器测量值机组温度测量(串口)：6或12个传感器机组参数(压力、振动、速度)测量传感器：3个附加功能—AdditionalFunctions（续）最值存储—Min./max.memory存储：带时标的测量数值复位手段：开关量输入、面板按键、系统通讯存储参数：V1;I1;P;Q;

ƒ;VE(3rdharm.);能量计量—Energymetering计量参数：WP+;WP–;WQ+;WQ–故障与时间记录—Faultrecords/Faulteventlogging故障记录次数：最新的8次

瞬态数值：可达5秒

实时数值：可达80秒事件记录：故障缓冲内存—600个信息

运行缓冲内存—200个信息监视功能—MonitoringFunctions电流回路监视—MonitoringofExternalCurrentTransformerCircuits监视原理：各侧电流对称性|Imin|/|Imax|<BAL.FACTORI电压回路监视—MonitoringofVoltageTransformerCircuits监视原理：电压对称性+断线判据断线判据：1）无断线情况2）一相断线情况3）两相断线情况&&&4）全断线情况V1<10V方便的调试平台—DIGSI4&SIGRA4保护功能的选择保护功能的逻辑展开不涉及核心程序的保护组态！确保了软件的稳定性！CFC自定义逻辑故障录波分析用户自编程，完成现场特定功能！完善的故障分析功能，监视机组和保护的一举一动！接线图—7UM622典型应用（一）典型应用（二）主保护配置示意图主保护配置发电机差动：7UM62发变组差动：7UT633/635升压变差动：7UT612厂高变差动：7UT613励磁变差动：7UT612典型应用（二）后备保护配置示意图后备保护配置*发电机后备：7UM61/62升压变后备（高侧）：7SJ63/7SA63励磁变后备：7SJ600厂高变后备：7SJ600厂高变低压零序保护：7SJ600*：双重化时酌情考虑典型应用（三）G7UM622UMUexcrULUcontr.I