南瑞-RCS-985 系列发电机变压器成套保护装置技术说明书.pdf

ZL_YJBH2001.0707励除南瑞继保!唱 Ik NARI-RELAYSRCS-985 系列 发电机变压器成套保护装置技术说明书目录1 概述.12 保护功能配置及典型配屏方案.22.1 保护功能对照表.22.2 发变组保护组屏方案.62.3 配置说明.133 装置性能特征.153.1 高性能硬件.153.2 保护新原理.153.3 智能化操作.174 技术参数.194.1 机械及环境参数.194.2 额定电气参数.194.3 主要技术指标.194.4 通信接口.254.5 输出接点容量.254.6 电磁兼容.255 装置整体说明.265.1 硬件配置.265.2 通道配置.275.3 装置起动元件.275.4 保护录波功能和事件报文.296 保护原理.306.1 发电机变压器组差动保护、变压器差动保护、高厂变差动保护、励磁变差动保护.306.2 发电机差动保护、发电机裂相横差保护、励磁机差动保护.346.3 工频变化量比率差动保护.366.4 主变后备保护.386.5 发电机匝间保护.456.6 发电机后备保护.496.7 发电机定子接地保护.516.8 外加电源式发电机定子接地保护.546.9 发电机转子接地保护.566.10 发电机定子过负荷保护.596.11 负序过负荷保护.606.12 发电机失磁保护.626.13 失步保护.656.14 发电机电压保护.666.15 过励磁保护.676.16 功率保护.696.17 频率保护.706.18 误上电保护.716.19 启停机保护.736.20 励磁绕组过负荷保护.736.21 励磁变（励磁机）保护.756.22 高厂变后备保护.766.23 断路器跳闸过流闭锁.786.24 非全相保护.796.25 TA断线报警功能.806.26 TV断线报警功能.816.27 非电量保护接口.816.28 装置闭锁与报警.817 装置整体介绍.827.1 机械结构.827.2 RCS-9 85A 端子定义.837.3 RCS-9 85A 输出接点.897.4 RCS-9 85B 端子定义.917.5 RCS-9 85B 输出接点.977.6 RCS-9 85c 端子定义.997.7 RCS-9 85c 输出接点.1047.8 RCS-9 85G 端子定义.1077.9 RCS-9 85G 输出接点.1118 整定值清单与用户选择.1138.1 整定注意事项.1138.2 RCS-9 85A发变组保护定值单.1148.3 RCS-9 85B发变组保护定值单.1308.4 RCS-9 85c发变组保护定值单.1448.5 RCS-9 85G发电机保护定值单.1589 装置使用说明.1679.1 装置液晶显示说明.1679.2 命令菜单使用说明.16910 附录A RCS9 85发电机变压器组成套保护装置保护整定计算.17310.1 发电机差动保护.17310.2 变压器差动保护.17410.3 发电机匝间保护.17610.4 发电机相间短路后备保护.17710.5 定子绕组接地保护.17910.6 转子接地保护.18010.7 定子绕组对称过负荷保护.18010.8 励磁过流、过负荷保护.18110.9 转子表层负序过负荷保护.18210.10 发电机失磁保护.18410.11 失步保护.18610.12 过励磁保护.18710.13 发电机频率异常运行保护.18710.14 发电机逆功率保护.18710.15 发电机定子过电压保护.18810.16 启停机保护.18810.17 误上电保护.18910.18 变压器相间短路保护.18910.19 变压器接地故障后备保护.19210.20 高厂变后备保护.19311 附录B装置运行及报文说明.19511.1 装置正常运行状态.19511.2 运行工况及说明.19511.3 装置闭锁与报警.19511.4 报文打印及显示信息说明.195NARI-RELAYSRCS-9 85发电机变压器组成套保护装置RCS-985发电机变压器组成套保护装置1概述RCS-9 85微机发电机变压器组成套保护装置是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-9 85采用了高性能数字信号处理器DSP芯片为基础的硬件系统，并配以32位 CPU用作辅助功能处理。是真正的数字式发电机变压器保护装置。RCS985为数字式发电机变压器保护装置，适用于大型汽轮发电机、燃汽轮发电机、核电机组等类型的发电机变压器组单元接线及其他机组接线方式，并能满足发电厂电气 监控自动化系统的要求。RCS-9 85提供一个发电机变压器单元所需要的全部电量保护，保护范围：主变压器、发电机、高厂变、励磁变(励磁机)。根据实际工程需要，配置相应的保护功能。对于一个大型发变组单元或一台大型发电机，配置两套RCS-985保护装置，可以实 现主保护、异常运行保护、后备保护的全套双重化，操作回路和非电量保护装置独立组 屏。两套RCS-9 85取不同组TA,主保护、后备保护共用一组TA,出口对应不同的跳闸 线圈，因此，具有以下优点：(1)设计简洁，二次回路清晰；(2)运行方便，安全可靠，符合反措要求；(3)整定、调试和维护方便。1NARI-RELAYSRCS-9 85发电机变压器组成套保护装置2保护功能配置及典型配屏方案RCS-985装置充分考虑大型发电机变压器组保护最大配置要求。包括了主变、发电机、高厂变、励磁变（励磁机）的全部保护功能。2.1 保护功能对照表RCS-985装置分四个程序版本，分别适用于不同的主接线：RCS-985A适用于标准的发变组单元主接线方式：两圈主变（220KV或500KV出线）、发电机容量100MW及以上、一台高厂变（二圈变或分裂变）、励磁变或励磁机；RCS-985B适用于两台高厂变的发变组主接线方式：两圈主变（220KV或500KV出线）、发电机容量100MW及以上、两台高厂变、励磁变或励磁机；RCS-985c适用于多种发变组主接线方式：两圈或三圈主变、发电机容量小于300MW、一台高厂变（三圈变或分裂变）、分支电缆、励磁变或励磁机；RCS-985G适用于大型发电机保护，可以满足汽轮发电机、燃气轮发电机、核电机组 的保护要求。具体保护功能与不同程序版本对照见表1.11.6o表1.1发电机保护功能一览表序号保护功能（发电机保护部分）软件版本RCS-9 85ARCS-9 85BRCS-9 85CRCS-9 85G1发电机纵差保护2发电机工频变化量差动保护3发电机裂相横差保护-4高灵敏横差保护5纵向零序电压匝间保护6工频变化量方向匝间保护7发电机相间阻抗保护2段2时限2段2时限2段2时限2段2时限8发电机复合电压过流保护9机端大电流闭锁功能输出接点输出接点带选跳功能输出接点10定子接地基波零序电压保护11定子接地三次谐波电压保护12转子一点接地保护2段定值2段定值2段定值2段定值13转子两点接地保护14定、反时限定子过负荷保护15定、反时限转子表层负序过 负荷保护16失磁保护17失步保护18过电压保护19调相失压保护20定时限过励磁保护2段2段2段2段2NARI-RELAYSRCS-9 85发电机变压器组成套保护装置21反时限过励磁保护-22逆功率保护23程序跳闸逆功率24低频保护4段3段2段3段25过频保护2段2段1段2段26起停机保护27误上电保护-28非全相保护-29电压平衡功能30TV断线判别31TA断线判别注：外加电源注入式定子、转子接地保护根据工程需要可以选配。表1.2励磁保护功能一览表序号保护功能（励磁保护部分）软件版本RCS-9 85ARCS-9 85BRCS-9 85CRCS-9 85G1励磁变差动保护2励磁机差动保护3过流保护4定、反时限励磁过负荷保护5TA断线表1.3主变保护功能一览表序号保护功能（主变保护部分）软件版本R CS-985AR CS-985BR CS-985C1发变组差动保护2主变差动保护3主变工频变化量差动保护4主变高压侧阻抗保护2段4时限2段2时限2段4时限5主变高压侧复合电压过流保护2段4时限2段2时限1段2时限6主变高压侧复合电压方向过流保护-2段5时限7主变高压侧零序过流保护3段6时限2段4时段1段2时限8主变高压侧零序方向过流保护2段4时限2段4时限2段5时限9主变高压侧间隙零序电压保护1段2时限1段3时限10主变高压侧间隙零序电流保护1段2时限1段2时限11主变高压侧阻抗保护-2段4时限12主变中压侧复合电压过流保护-1段2时限13主变中压侧复合电压方向过流保护-2段5时限14主变中压侧零序过流保护-1段2时限15主变中压侧零序方向过流保护-2段5时限16主变中压侧间隙零序电压保护-1段3时限17主变中压侧间隙零序电流保护-1段2时限18主变低压侧接地零序报警3NARI-RELAYSRCS-9 85发电机变压器组成套保护装置19主变定、反时限过励磁保护-20主变过负荷信号21主变起动风冷22TV断线23TA断线表1.4高厂变保护功能一览表序号高厂变部分保护功能（RCS-9 85B包括两台厂变保护）软件版本RCS-9 85ARCS-9 85BRCS-9 85C1高厂变差动保护*2高厂变复压过流保护2段2时限2段2时限2段2时限3A分支复压过流保护2段2时限2段2时限2段2时限4B分支复压过流保护2段2时限2段2时限2段2时限5A分支零序过流保护2段2时限2段2时限-6B分支零序过流保护2段2时限2段2时限-7A分支零序电压报警-8B分支零序电压报警-9A分支电缆差动保护-10B分支电缆差动保护-11厂变过负荷信号14起动风冷15高压侧大电流闭锁选跳-16过流输出-17TV断线18TA断线表 1.5 m三电量接口功能一览表序号保护功能软件版本（非电量接口部分）RCS-9 85ARCS-9 85BRCS-9 85CRCS-9 85G1外部重动跳闸12外部重动跳闸23外部重动跳闸34外部重动跳闸44NARI-RELAYSRCS-9 85发电机变压器组成套保护装置表1.6通讯和辅助功能一览表序号保护功能（通讯及辅助功能部分）软件版本RCS-9 85ARCS-9 85BRCS-9 85CRCS-9 85G14个R S-485通讯口2两个复用光纤接口31个调试通讯口4IEC870-5-103通讯规约5LFP通讯规约6MODBUS通讯规约7CPU板：保护录波功能8M0N板：4秒（或8秒）连续 录波功能9汉化打印：定值、报文、波形10汉化显示：定值、报文注：表示具有本项功能；一：表示不具有本功能；：表示两项功能选其一。5NARI-RELAYSRCS-9 85发电机变压器组成套保护装置2.2 发变组保护组屏方案2.2.1 RCS-985A程序版本适应的主接线方式1如图2.2.1发变组单元，发变组按三块屏配置，A、B屏配置两套RCS-9 85A,分别取自 不同的TA,每套RCS-9 85A包括一个发变组单元全部电量保护，C屏配置非电量保护装置。图中标出了接入A屏的TA极性端，其他接入B屏的TA极性端与A屏定义相同。本配 置方案也适用于100MW及以上相同主接线的发变组单元。图中为励磁机的主接线方式，配6NARI-RELAYSRCS-9 85发电机变压器组成套保护装置2.2.2 RCS-985A程序版本适应的主接线方式2如图2.2.2发变组单元，发变组按三块屏配置，A、B屏配置两套RCS-9 85A,分别取自 不同的TA,每套RCS-9 85A包括一个发变组单元全部电量保护，C屏配置非电量保护装置、失 灵启动、非全相保护以及220KV断路器操作箱。图中标出了接入A屏的TA极性端，其他接入B屏的TA极性端与A屏定义相同。本配置 方案也适用于100MW及以上相同主接线的发变组单元。图中为励磁变的主接线方式，配置 方案也适用于励磁机的主接线方式。CCCC图2.2.2 RCS-9 85A机组保护方案2配置示意图7NARI-RELAYSRCS-9 85发电机变压器组成套保护装置2.2.3 RCS-985B程序版本适应的主接线方式1如图2.2.3发变组单元，发变组按三块屏配置，A、B屏配置两套RCS-9 85B,分别取自不 同的TA,每套RCS-9 85B包括一个发变组单元全部电量保护，C屏配置非电量保护装置。图中标出了接入A屏的TA极性端，其他接入B屏的TA极性端与A屏定义相同。针对这 种主接线方式，RCS-9 85B装置不包括励磁机（或励磁变）保护，励磁机（或励磁变）保护 另外配置，可以配置在C屏内。C屏 RCS-9 7 4A RCS-9 7 4A厂A)BLeecH=发图2.2.3 RCS-9 85B机组保护方案1配置示意图8NARI-RELAYSRCS-9 85发电机变压器组成套保护装置2.2.4 RCS-985B程序版本适应的主接线方式2如图2.2.4发变组单元，发变组按三块屏配置，A、B屏配置两套RCS-9 85B,分别取自 不同的TA,每套RCS-9 85B包括一个发变组单元全部电量保护，C屏配置非电量保护装置、失 灵启动、非全相保护以及220KV断路器操作箱。图中标出了接入A屏的TA极性端，其他接入B屏的TA极性端与A屏定义相同。本配置 方案也适用于100MW及以上相同主接线的发变组单元。图中为励磁机的主接线方式，配置 方案也适用于励磁变的主接线方式。图2.2.4 RCS-9 85B机组保护方案2配置示意图9NARI-RELAYSRCS-9 85发电机变压器组成套保护装置2.2.5 RCS-985c程序版本适应的主接线方式1如图2.2.5发变组单元，A、B屏配置两套RCS-9 85C,分别取自不同的TA,每套RCS-9 85c 包括一个发变组单元全部电量保护，C屏配置非电量保护装置、失灵启动、非全相保护以及 断路器操作箱。图中标出了接入A屏的TA极性端，其他接入B屏的TA极性端与A屏定义相同。本配置 方案也适用于300MW以下相同主接线的发变组单元。图中只画出了励磁变的主接线方式，配置方案也适用于励磁机的主接线方式。B图2.2.5 RCS-9 85C机组保护方案1配置示意图10NARI-RELAYSRCS-9 85发电机变压器组成套保护装置2.2.6 RCS-985C程序版本适应的主接线方式2如图2.2.6发电机变压器单元，A、B屏配置两套RCS-9 85C,分别取自不同的TA,每套 RCS-9 85c包括一个发变组单元全部电量保护，C屏配置非电量保护装置、失灵启动、非全相 保护以及220KV、110KV断路器操作箱。本配置方案也适用于300MW以下相同主接线的发电机变压器单元。图中只画出了励磁 机的主接线方式，配置方案也适用于励磁变的主接线方式。图2.2.6 RCS-9 85C机组保护方案2配置示意图11NARI-RELAYSRCS-9 85发电机变压器组成套保护装置2.2.7 RCS-985C程序版本适应的主接线方式3如图2.2.7发电机变压器单元，A、B屏配置两套RCS-9 85C,分别取自不同的TA,每套 RCS-9 85c包括图中发变组单元主接线全部电量保护，C屏配置非电量保护装置、失灵启动、非全相保护以及220KV断路器操作箱。本配置方案适用于300MW以下相同主接线的发变组单元。图中只画出了励磁机的主接 线方式，配置方案也适用于励磁变的主接线方式。图2.2.7 RCS-9 85C机组保护方案3配置示意图12NARI-RELAYSRCS-9 85发电机变压器组成套保护装置2.2.8 RCS-985G程序版本适应的主接线方式如图2.2.8发电机单元，A、B屏配置两套RCS-9 85G,分别取自不同的TA,每套RCS-9 85G 包括一个发电机单元全部电量保护。图中标出了接入A屏的TA极性端，其他接入B屏的TA极性端与A屏定义相同。图中只 画出了励磁变的主接线方式，配置方案也适用于励磁机的主接线方式。图2.2.8 RCS-9 85G发电机保护方案配置示意图2.3配置说明2.3.1差动保护配置说明(1)配置方案1：对于300MW及以上机组，A、B屏均配置发变组差动、主变差动、发 电机差动、高厂变差动。发变组差动范围一般差至高厂变低压侧，也可选择差至高厂变高压侧。(2)配置方案2：对于100MW以上、300MW以下机组，A、B屏配置主变差动、发电机 差动、高厂变差动。(3)差动保护原理方案：对于发变组差动、变压器差动、高厂变差动，需提供两种涌 流判别原理，如二次谐波原理、波形判别原理等，一般一套装置中差动保护投二次谐波原理，另一套装置投波形判别原理。发电机差动也具有两种不同原理的比率差动：比率差动、工频变化量差动。2.3.2后备保护和异常运行保护配置说明A、B屏均配置发变组单元全部后备保护，各自使用不同的TA。(1)对于零序电流保护，如没有两组零序TA,则A屏接入零序TA,B屏可以采用套管 13NARI-RELAYSRCS-9 85发电机变压器组成套保护装置自产零序电流。此方式两套零序电流保护范围有所区别，定值整定时需分别计算。(2)转子接地保护因两套保护之间相互影响，正常运行时只投入一套，需退出本屏装 置运行时，切换至另一套转子接地保护。2.3.3外加20Hz电源定子接地保护配置配置外加20Hz电源定子接地保护时，需配置20Hz电源、滤波器、中间变流器、分压电 阻、负荷电阻附加设备，RCS-9 85U定子接地保护辅助电源装置可单独组屏也可与保护一起 组屏。2.3.4电流互感器配置说明(1)A、B屏采用不同的电流互感器；(2)王后备共用一组TA；(3)主变差动、发电机差动均用到机端电流，一般引入一组TA给两套保护用，对保护 性能没有影响。RCS-985保留了两组TA输入，适用于需要两组的特殊场合。(4)主变差动、高厂变差动均用到厂变高压侧电流，由于主变容量与厂变容量差别非 常大，为提高两套差动保护性能，一般保留两组TA分别给两套保护用，RCS-9 85通过 软件选择，可以适用于只有一组TA的情况。(5)220KV侧最好有一组失灵启动专用TA。2.3.5电压互感器配置说明(1)A、B屏尽量采用不同的电压互感器或互相独立的绕组。(2)对于发电机保护，配置匝间保护方案时，为防止匝间保护专用TV高压侧断线导致 保护误动，一套保护需引入两组TV。如考虑采用独立的TV绕组，机端配置的TV数量 太多。一般不能满足要求。发电机机端建议配置三个TV绕组：TV1、TV2、TV3,A屏接 入TV1、TV3电压，B屏接入TV2、TV3电压。正常运行时，A屏取TV1电压，TV3作备 用，B屏取TV2电压，TV3作备用，任一组TV断线，软件自动切换至TV3。(3)对于零序电压，一般没有两个绕组，同时接入两套保护装置。2.3.6失灵启动反措实施细则对失灵启动提出了详细的规定，失灵启动含有发变组保护动作接点，由于断路器失灵保护的重要性，具体实施方案如下：(1)失灵启动不应与电量保护在同一个装置内，以增加可靠性；(2)失灵启动只配置一套。14NARI-RELAYSRCS-9 85发电机变压器组成套保护装置3装置性能特征3.1高性能硬件3.1.1 DSP硬件平台RCS-9 85保护装置采用高性能数字信号处理器DSP芯片作为保护装置的硬件平台，为 真正的数字式保护。3.1.2双CPU系统结构RCS-985保护装置包含两个独立的CPU系统：低通、AD采样、保护计算、逻辑输出 完全独立，CPU2系统作用于启动继电器，CPU1系统作用于跳闸矩阵。任一 CPU板故障，装置闭锁并报警，杜绝硬件故障引起的误动3.1.3 独立的起动元件管理板中设置了独立的总起动元件，动作后开放保护装置的出口继电器正电源；同时针 对不同的保护采用不同的起动元件，CPU板各保护动作元件只有在其相应的起动元件动作后 同时管理板对应的起动元件动作后才能跳闸出口。正常情况下保护装置任一元件损坏均不会 引起装置误出口。3.1.4 高速采样及并行计算装置采样率为每周24点，且在每个采样间隔内对所有继电器（包括主保护、后备保护、异常运行保护）进行并行实时计算，使得装置具有很高的可靠性及动作速度。3.1.5主后一体化方案TA、TV只接入一次，不需串接或并接，大大减少TA断线、TV断线的可能性，保护装置 信息共享，任何故障，装置可录下一个发变组单元的全部波形量。3.2保护新原理3.2.1变斜率比率差动保护性能比率差动的动作特性采用变斜率比率制动曲线（如图6.1.Do合理整定Kb ll和Kb l2的 定值，在区内故障时保证最大的灵敏度，在区外故障时可以躲过暂态不平衡电流。为防止在 TA饱和时差动保护的误动，增加了利用各侧相电流波形判断TA饱和的措施。3.2.2工频变化量比率差动保护性能工频变化量比率差动保护完全反映差动电流及制动电流的变化量，不受正常运行时负荷 电流的影响，可以灵敏地检测变压器、发电机内部轻微故障。同时工频变化量比率差动的制 动系数取得较高，其耐受TA饱和的能力较强。3.2.3涌流闭锁原理提供了二次谐波原理和波形判别原理两种方法识别励磁涌流，可经整定选择使用任一种 原理。15NARI-RELAYSRCS-9 85发电机变压器组成套保护装置3.2.4异步法TA饱和判据性能根据差动保护制动电流工频变化量与差电流工频变化量的关系，明确判断出区内故障还 是区外故障，如判出区外故障，投入相电流、差电流的波形识别判据，在TA正确传变时间 不小于5ms时，区外故障TA饱和不误动，区内故障TA饱和，装置快速动作。3.2.5高灵敏横差保护性能采用了频率跟踪、数字滤波、全周傅氏算法，三次谐波滤过比大于100。相电流比率制动的功能：(1)外部故障时故障相电流增加很大，而横差电流增加较少，因此能可靠制动。(2)定子绕组轻微匝间故障时横差电流增加较大，而相电流变化不大，有很高的动作 灵敏度。(3)定子绕组发生严重匝间故障时，横差电流保护高定值段可靠动作。(4)定子绕组相间故障时横差电流增加很大，而相电流增加也较大，仅以小比率相电 流增量作制动，保证了横差保护可靠动作。(5)对于其他正常运行情况下横差不平衡电流的增大，横差电流保护动作值具有浮动 门槛的功能。3.2.6比率制动匝间保护性能采用了频率跟踪、数字滤波、全周傅氏算法，三次谐波滤过比大于100。发电机电流比率制动的新判据：(1)外部三相故障时故障电流增加很大，而纵向零序电压增加较少，取电流增加量作制 动量，保护能可靠制动。(2)外部不对称故障时电流增加，同时出现负序电流，而纵向零序电压稍有增加，取 电流增加量及负序电流作制动量，保护能可靠制动，(3)定子绕组轻微匝间故障时纵向零序电压增加较大，而电流几乎没有变化，有很高 的动作灵敏度。(4)定子绕组严重匝间故障时，纵向零序电压高定值段可靠动作。(5)对于其他正常运行情况下纵向零序电压不平衡值的增大，纵向零序电压保护动作 值具有浮动门槛的功能。3.2.7定子接地保护性能(1)采用了频率跟踪、数字滤波、全周傅氏算法，三次谐波滤过比大于100；(2)基波零序电压灵敏段动作于跳闸时，采用机端、中性点零序电压双重判据；(3)三次谐波比率判据，自动适应机组并网前后发电机机端、中性点三次谐波电压比 率关系，保证发电机起停过程中，三次谐波电压判据不误发信号；(4)发电机正常运行时机端和中性点三次谐波电压比值、相角差变化很小,且是一个缓 慢的发展过程。通过实时调整系数(幅值和相位)，使得正常运行时差电压为0o发生 定子接地时，判据能可靠灵敏地动作。3.2.8外加20Hz电源定子接地保护性能(1)采用数字技术，精确计算定子接地电阻；(2)设有两段定值，一段动作于信号，另一段动作于跳闸；(3)零序电流保护不受20Hz电源影响，直接保护较严重的定子接地；(4)可以满足双套配置方案；16NARIRELAYS RCS-9 85发电机变压器组成套保护装置3.2.9乒乓式转子接地保护性能切换采样(乒乓式)转子接地保护原理，直流输入采用高性能的隔离放大器，通过切换 两个不同的电子开关，求解四个不同的接地回路方程，实时计算转子绕组电压、转子接地电 阻和接地位置，并在管理机液晶屏幕上显示出来。若转子一点接地后仅发报警信号，而不跳闸，则转子两点接地保护延时手动或自动投入 运行,并在转子发生两点接地时动作于跳闸。3.2.10注入式转子接地保护性能注入式转子接地保护原理，在转子绕组得正负两端或其中一端与大轴之间注入一个48V 电压，通过装置内部电子开关定时切换，实时求解转子对地绝缘电阻，注入电压由保护装置 自产，保护反映发电机转子对大轴绝缘电阻的下降。该原理具有以下特点：(1)转子接地电阻的计算与接地位置无关，保护无死区；(2)转子接地电阻的计算精度高，不受转子绕组对地电容的影响；(3)转子接地电阻的计算与励磁电压的大小无关，在未加励磁电压的情况下，也能监 视转子的绝缘情况。3.2.11失磁保护性能失磁保护采用开放式保护方案，定子阻抗判据、无功判据、转子电压判据、母线电压判 据、定子减出力有功判据，可以灵活组合，满足不同机组运行的需要。3.2.12失步保护性能失步保护采用三阻抗元件，采用发电机正序电流、正序电压计算，可靠区分稳定振荡与 失步，能正确测量振荡中心位置，并且分别实时记录区内振荡和区外振荡滑极次数。3.2.13 TV断线判别发电机出口配置两组TV输入，任意一组TV断线，保护发出报警信号，并自动切换至正 常TV,不需闭锁发电机与电压相关的保护。对于变压器、高厂变与电压有关的保护则由控制字“TV断线投退原则”选择，TV断线 时是否闭锁相应的保护。3.2.14 TA断线判别采用可靠的TA断线闭锁功能，保证装置在TA断线及交流采样回路故障时不误动。3.3智能化操作3.3.1人机对话正常时，液晶显示时间、机组单元的主接线、各侧电流、电压大小和差电流大小。键盘 操作简单，采用菜单工作方式，仅有+、-、f、I、一、一、RST、ESC、ENT等九个按键，易于学习掌握。人机对话中所有的菜单均为简体汉字，打印的报告也为简体汉字，以方便使 用。3.3.2装置的全透明运行时，保护装置可以显示多达500个各种采样量、差流、相角值，通过专用软件可 以监视多达1500个装置内部数据，实现了保护装置的全透明。17NARI-RELAYSRCS-9 85发电机变压器组成套保护装置3.3.3大容量录波功能由于一台RCS-985装置引入了一个发变组单元（或发电机）的全部模拟量，因此，保护 启动后，装置同时录下全部模拟采样量、差流及保护动作情况，连续录波时间长达4秒钟。3.3.4通信接口四个与内部其它部分电气隔离的RS-485通信接口，其中有两个可以复用为光纤接口；另外有一个调试通信接口和独立的打印接口；利用通信接口还可共享网络打印机；通信规约 使用部颁IEC87 0-5-103标准、MODBUS规约和LFP规约。18NARI-RELAYSRCS-9 85发电机变压器组成套保护装置4技术参数4.1机械及环境参数9 85A/B/C机箱结构尺寸：487 mm（长）X285mm（深）X530.4mm（高）9 85G机箱结构尺寸：487 mm（长）X285mm（深）X353.6mm（高）环境温度正常工作温度：0 40极限工作温度：-10-50贮存及运输：-25 704.2额定电气参数频 率50Hz直流电源220V,110V允许偏差：+15%,-20%交流电压57.7 V,100V,300V交流电流1A,5A转子电压W 600V过载能力2倍额定电流，连续工作40倍额定电流，允许1S功耗：交流电流：IVA/ffi（In=5A）,0.5VA/相（In=lA）交流电压：K b l X 1r+QqdKb u+Kb3rx(1r/)工d Kb!2 X(1r _ n工e)+b+工0dqdKb止=(长城Kb u)/(2xn)b=(Kb lJ+Kb lrxn)xnIe，一国+国+国+闰J 2Id=11+12+I3+14+工 5(工K2xb*I,(6-1-2)其中b为每相差动电流中的二次谐波，L为对应相的差流基波，K2xb为二次谐波制 动系数，整定值。推荐K2xb整定为0.15。(2)波形判别原理装置利用三相差动电流中的波形判别作为励磁涌流识别判据。内部故障时，各侧电流经互感 器变换后，差流基本上是工频正弦波。而励磁涌流时，有大量的谐波分量存在，波形是间断 不对称的。内部故障时，有如下表达式成立：S Kb*S+SSt(6-1-3)其中S是差动电流的全周积分值，S+是(差动电流的瞬时值+差动电流半周前的瞬 时值)的全周积分值，必是某一固定常数，是门槛定值。&的表达式如下：St=a*Li+0.1Ie(6-1-4)式中L是差电流的全周积分值，a是某一比例常数。而励磁涌流时,以上波形判别关系式肯定不成立，比率差动保护元件不会误动作。6.1.3 TA饱和时的闭锁原理为防止在区外故障时TA的暂态与稳态饱和时可能引起的稳态比率差动保护误动作，装 置采用各相差电流的综合谐波作为TA饱和的判据，其表达式如下：In Knxb*Il(6-1-5)其中L,为某相差电流中的综合谐波，L为对应相差电流的基波，Knxb为某一比例常数。故障发生时，保护装置利用差电流工频变化量和制动电流工频变化量是否同步出现，先 判出是区内故障还是区外故障，如区外故障，投入TA饱和闭锁判据，可靠防止TA饱和引起 的比率差动保护误动。6.1.4 高值比率差动原理为避免区内严重故障时TA饱和等因素引起的比率差动延时动作，装置设有一高比例和 高起动值的比率差动保护，只经过差电流一次谐波或波形判别涌流闭锁判据闭锁，利用其比 率制动特性抗区外故障时TA的暂态和稳态饱和，而在区内故障TA饱和时也能可靠正确快速 动作。稳态高值比率差动的动作方程如下：国IK 工d二(6-1-6)31NARI-RELAYSRCS-9 85发电机变压器组成套保护装置其中：差动电流和制动电流的选取同上。动作特性如图6.1.2o图6.1.2稳态高值比率差动保护的动作特性程序中依次按每相判别，当满足以上条件时一，比率差动动作。注：高值比率差动的各相关参数由装置内部设定（勿需用户整定）。6.1.5 差动速断保护当任一相差动电流大于差动速断整定值时瞬时动作于出口继电器。6.1.6 差流异常报警与TA断线闭锁装置设有带比率制动的差流报警功能（见6.24.2）,开放式瞬时TA断线、短路闭锁功能（见 6.24.3）。通过TA断线闭锁差动整定选择，瞬时TA断线和短路判别动作后可只发报警信号 或闭锁全部差动保护。当TA断线闭锁比率差动控制字整定为时，闭锁比率差动保 护。6.1.7 差动保护在过激磁状态下的闭锁判据由于在变压器过激磁时，变压器励磁电流将激增，可能引起发变组差动、变压器差动 保护误动作。因此在装置中采取差电流的五次谐波与基波的比值作为过激磁闭锁判据来闭 锁差动保护。其判据如下：I5 kxb*Ii（6-1-7）其中L、L分别为每相差动电流中的基波和五次谐波，七为五次谐波制动系数，装置 中固定取0.25o注：高值比率差动不经过励磁五次谐波闭锁。32NARI-RELAYSRCS-9 85发电机变压器组成套保护装置6.1.8比率差动的逻辑框图图6.1.3比率差动的逻辑框图33NARI-RELAYSRCS-9 85发电机变压器组成套保护装置后).2发电机差动保护、发电机裂相横差保护、励磁机差动保护6.2.1比率差动原理比率差动动作特性如图6.2.Io比率差动保护的动作方程如下：.工dKb】X工+工0dqd(工n工e)Kbl2x(Ir-n Ie)+b+Iodq d(lrn le)Kbi=(Kbl2-Kbl)/(2xn)b=(KbU+KbJrxn)xn Ie(6-2-1);溺 L25工dt+工dth 0.6AIr Alr 0.75AT-0.31 Al 2LId r e r eAL=回+17+1工31+Ml(6-3-1)A Id-A Ii+A I2+A I3+A I4其中：AM为浮动门坎，随着变化量输出增大而逐步自动提高。取1.25倍可保证门槛 电压始终略高于不平衡输出，保证在系统振荡和频率偏移情况下，保护不误动。对于主变压器差动，AIk AK AK AL分别为主变I侧、II侧、发电机出口、高厂变 高压侧电流的工频变化量。对于发电机差动，L A分别为发电机出口、发电机中性点电流的工频变化量，13、AL未定义。A Id为差动电流的工频变化量。1班为固定门坎。AL为制动电流的工频变化量,它取最 大相制动。注意：工频变化量比率差动保护的制动电流选取与稳态比率差动保护不同。程序中依次按每相判别，当满足以上条件时，比率差动动作。对于变压器工频变化量比 率差动保护，还需经过二次谐波涌流闭锁判据或波形判别涌流闭锁判据闭锁，利用其本身的 比率制动特性抗区外故障时TA的暂态和稳态饱和。工频变化量比率差动元件的引入提高了 变压器、发电机内部小电流故障检测的灵敏度。37NARI-RELAYSRCS-9 85发电机变压器组成套保护装置6.3.3工频变化量比率差动的逻辑框图图6.3.2工频变化量比率差动的逻辑框图注：工频变化量比率差动的各相关参数由装置内部设定（勿需用户整定）。6.3.4差流异常报警与TA断线闭锁装置设有带比率制动的差流报警功能（见6.24.2）,开放式瞬时TA断线、短路闭锁功能（见 6.24.3）。通过TA断线闭锁差动控制字整定选择，瞬时TA断线和短路判别动作后可只发报 警信号或闭锁差动保护。当TA断线闭锁比率差动控制字整定为1时，闭锁比率差动 保护。6.4主变后备保护6.4.1 相间阻抗从巨阻抗保护作为发变组相间后备保护。阻抗元件取阻抗安装处相间电压、相间电流。主变阻抗保护可通过整定值选择采用方向阻抗圆、偏移阻抗圆或全阻抗圆。当某段阻抗 反向定值整定为零时，选择方向阻抗圆；当某段阻抗正向定值大于反向定值时，选择偏移阻 抗圆；当某段阻抗正向定值与反向定值整定为相等时，选择全阻抗圆C阻抗元件灵敏角0m=78。，阻抗保护的方向指向由整定值整定实现，一般正方向指向主变，TV断线时自动 退出阻抗保护。阻抗元件的动作特性如图6.4.1所示。38NARI-RELAYSRCS-9 85发电机变压器组成套保护装置图6.4.1阻抗元件动作特性图中：I为相间电流，U为相间电压，Zn为阻抗反向整定值，Zp为阻抗正向整定值。阻抗元件的比相方程为：90 Arg?一次)(1+K皿(6-5-1)45NARI-RELAYSRCS-9 85发电机变压器组成套保护装置式中Ihczd为横差电流定值，IMAX为机端三相电流中最大相电流，lezd为发电机额定电流,Khczd为制动系数。相电流比率制动横差保护能保证外部故障时不误动，内部故障时灵敏动作，由于采用了 相电流比率制动，横差保护电流定值只需按躲过正常运行时不平衡电流整定，比传统单元件 横差保护定值大为减小，因而提高了发电机内部匝间短路时的灵敏度。对于其他正常运行情况下横差不平衡电流的增大，横差电流保护动作值具有浮动门槛的 功能。6.5.2横差保护出口逻辑高灵敏横差保护动作于跳闸出口。发电机转子一点接地后，保护切换于一个可整定的延 时。出口逻辑框图如图6.5.lo图6.5.1发电机横差保护逻辑框图6.5.3纵向零序电压保护装设在发电机出口专用TV开口三角上的纵向零序电压，用作发电机定子绕组的匝间短 路的保护。由于保护采用了频率跟踪、数字滤波及全周傅氏算法，使得零序电压对三次谐波的滤除 比达100以上，保护只反应基波分量。(1)高定值段匝间保护，按躲过区外故障最大不平衡电压整定，经工频变化量负序功 率方向闭锁；(2)灵敏段匝间保护：装置采用电流比率制动的纵向零序电压保护原理，其动作方程为：Uzo 1+KzoX Im/Ie XUzozd(6-5-2)Im=3X12 Imax IeIm=(I max-Ie)+3 X 12 I max 2 Ie式中Uzozd为零序电压定值，Imax为发电机机端最大相电流，12为发电机机端负序电 流，Ie为发电机额定电流，Kzo为制动系数，制动系数受工频变化量负序功率方向影响。电流比率制动原理匝间保护能保证外部故障时不误动，内部故障时灵敏动作，由于采用 了电流比率制动的判据，零序电压定值只需按躲过正常运行时最大不平衡电压整定，因此提 高了发电机内部匝间短路时保护的灵敏度。对