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電機組微機保護裝置的發展
因為發電機組微機保護技術含量較高,國外只有少數幾家著名的電氣設備公司有相應產品,如ABB公司的REGZl6型發電機一變壓器組(發變組)保護裝置,GE公司的GE’SDGP型發電機保護,GEC一阿爾斯通的LGPG型發電機保護裝置,還有西門子公司的7UM/7UT等系列產品。與國內的機組保護產品相比,這些保護裝置結構緊湊,工藝水平較高,‘調試軟件的功能較完備,人機接口良好,調試方便,運行
可靠。國內微機發電機組保護裝置的研制經過20多年的發展歷史,形成了比較成熟的技術理論體系。早期微機保護的研究工作主要是集中在高壓輸電線路的距離保護方面,上世紀90年代以來,開始進入到元件保護方面。國內幾家主要的電氣設備公司與東南大學、清華大學、華中科技大學、華北電力大學等高校合作研制,引用新原理和新的計算機技術發展成果,進一步改善發變組保護裝置性能。隨著微計算機技術的飛速發展,微控制芯片的速度和精度不斷提升。同時,由于數字信號處理器、嵌入式微處理器以及各種功能強大的單片機的推出,開發手段也不斷豐富起來,編程語言由原來單一的匯編語言發展到C,PL/M等高級語言。在保護理論方面,人們也提出了許多新的保護原理,如將模糊數學、小波分析、人工神經網絡以及計算機網絡技術和現場控制技術等應用于繼電保護中。在這種背景下,微機發電機一變壓器組保護裝置開始升級換代。新一代的微機發電機一變壓器組保護裝置在硬件上都普遍采用了功能更為強大單片機或者嵌入式微處理器以及高性能的數字信號處理器。同時由于ASIC,FPGA,FPLA等技術的引入,電路設計變得更加簡化合理和靈活科學。在軟件開發上,普遍采用了高級語言,相應的開發平臺和軟件支持界面也更加友好方便。保護配置更加合理靈活,后備保護更加完善合理。經過多年的運行實踐,國內的發變組微機繼電保護裝置積累了許多寶貴的經驗,同時也暴露出一些不足,例如:保護應該以簡單的設計結構來提高其可靠性,在我國由于電力系統比較薄弱,很多需要由系統解決的問題交由保護來解決,使得繼電保護復雜而且脆弱;此外,由于機組
容量級別多,電壓等級多,主接線類型多更使主設備元件保護復雜化,而且對于同樣的一次設備和一次系統,由于保護人員和設計人員對保護理解的差異,保護配置的內容相差也較大。
發電機的縱差動保護
發電機相間短路是發電機內部最嚴重的故障,因此要 定子繞組裝設快速動作的保護裝置,當發電機的中性點側有分相引出線時,可裝設縱差保護作為發電機相間短路的主保護。總差動保護是根據比較被保護元件始端及末端電流數值和相位的原理而構成,為了實現次保護在發電機中性點側和靠近發電機出口斷路器處裝設同一變比的電流互感器1LH和2LH,兩側的電流互感器按環流法連接,即兩側電流互感器二次側極相連,并在其差回路中接入電流繼電器。
(1)、正常運行時,在發電機的中性點側與出口側的電 流數值和相位均相同,即I1=I2, 流進電流繼電器的電流為兩側二次電流差, Ij=I1-I2 ,若兩邊電流互感器的特性完全相同,則Ij=0,繼電器不會動。
(2)、 在保護范圍外短路時,所示的D1 點發生 短路,情況和正常運行時相似,即Ij=I1-I2 ,當電流互感器的特性完全相同時,Ij=0。但實際上電流互感器的特性不完全相同,因此, Ij=I1-I2 ≠0 ,有電流流過繼電器,這個電流叫做不平衡電流,用Ibp 表示,當繼電器的動作電流Id>Ibp 時,保 護不會誤動作。
(3)、保護范圍內短路時,D2 點短路時,則電流進電流互感器的電流為兩側電流互感器的二次電流之 和,即Ij=I1 +I2 ,這時Ij> Id ,保護動作。
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