南瑞RCS—985與許繼WFB—800發(fā)變組保護的異同

0.前言

南瑞RCS-985發(fā)變組保護與許繼WFB-800發(fā)變組保護是目前在國內(nèi)火電廠中使用較多的發(fā)變組保護設備，也是在國內(nèi)300MW及以下機組中性能比較穩(wěn)定，保護動作可靠，靈敏性較高，用戶使用比較滿意的發(fā)變組保護產(chǎn)品。因此對這兩套設備的比較，從而發(fā)現(xiàn)他們之間的異同。

1.RCS-985與WFB-800的概述

1.1 RCS-985基本介紹

RCS-985采用了高性能數(shù)字信號處理器DSP芯片為基礎(chǔ)的硬件系統(tǒng)，并配以32位CPU用作輔助功能處理。是真正的數(shù)字式發(fā)電機變壓器保護裝置。

RCS-985為數(shù)字式發(fā)電機變壓器保護裝置，適用于大型汽輪發(fā)電機、水輪發(fā)電機、燃汽輪發(fā)電機、抽水蓄能機組等類型的發(fā)電機變壓器組單元接線及其他機組接線方式，并能滿足發(fā)電廠電氣監(jiān)控自動化系統(tǒng)的要求。

RCS-985提供一個發(fā)電機變壓器單元所需要的全部電量保護，保護范圍：主變壓器、發(fā)電機、高廠變、勵磁變（勵磁機）。根據(jù)實際工程需要，配置相應的保護功能。

1.2 WFB-800基本介紹

WFB-800系列微機發(fā)—變組成套保護裝置主要適用于電力系統(tǒng)主設備的保護。WFB-801裝置集成了一臺發(fā)電機的全部電氣量保護，WFB-802裝置集成了一臺主變壓器的全部電氣量保護，WFB-803裝置集成了一臺高廠變和勵磁變（勵磁機）的全部電氣量保護，WFB-804裝置集成了一臺主變壓器及高廠變的全部非電量類保護。可滿足大型發(fā)—變組雙套主保護、雙套后備保護、非電量類保護完全獨立的配置要求。同時，該系列保護也能直接與電廠綜合自動化系統(tǒng)聯(lián)接。

2.主要保護的異同

2.1差動保護：比率差動

2.1.1 RCS-985比率差動動作特性如圖：

式中Id為差動電流，Ir為制動電流， Icdqd為差動電流起動定值，Ie為發(fā)電機額定電流

兩側(cè)電流的定義：

對于發(fā)電機差動，其中I1、I2分別為機端、中性點側(cè)電流。

對于主變差動，I1、I2分別為主變低、高壓側(cè)電流。

發(fā)電機差動、主變差動，根據(jù)不同的設計其中的I3、I4、I5有不同的表示意義。

對于高廠變差動，其中I1、I2、I3分別表示高廠變高壓側(cè)、低壓側(cè)A、B分支電流；I4、I5未定義。

對于勵磁變差動，其中I1、I2分別為勵磁變高壓側(cè)、低壓側(cè)電流，I3、I4、I5未定義。

比率制動系數(shù)定義：

Kb1為比率差動制動系數(shù)，Kb1r為比率差動制動系數(shù)增量。

Kb11為起始比率差動斜率，Kb12為最大比率差動斜率。

n為最大比率制動系數(shù)時的制動電流倍數(shù)，裝置內(nèi)部固定取4

2.1.2 WFB-800比率差動動作特性如圖：

差動動作方程如下：

其中IT、IN分別為發(fā)電機兩側(cè)的電流。

2.1.3比較以上兩種差動，可以很明顯的看出

a：兩者的差動電流，制動電流的表示方式都是一樣的，這也就是差動最基本的原理，兩套設備都完全的遵循了這一思想。b：兩者的不同之處在于RCS-985比率差動動作特性是一條平滑上升的曲線，隨著制動電流Ir的不斷增大，它的臨界差動動作電流也在不斷的增大，它在電流到達nIe后進入了制動區(qū)，所以這個n的選擇就很重要。

而從WFB-800比率差動動作特性可以看出，在剛開始階段，隨著制動電流Ires的不斷增大，它的臨界差動動作電流有一個保持階段，在制動電流到達差動最小動作電流Ires.0后，隨著制動電流的增大，臨界差動電流以直線上升。

2.2發(fā)電機三次諧波定子接地保護

（1）RCS-985裝置三次諧波電壓比率判椐只保護發(fā)電機中性點25%左右的定子接地，機端三次諧波電壓取自機端開口三角零序電壓，中性點側(cè)三次諧波電壓取自發(fā)電機中性點TV。

三次諧波保護動作方程：

U3T/U3N>K3WZD

式中：U3T、U3N分別為機端和中性點側(cè)三次諧波電壓值，K3WZD為三次諧波電壓比值整定值。

機組并網(wǎng)前后，機組等值容抗有較大的變化，因此三次諧波電壓比率關(guān)系也隨之變化，本裝置在并網(wǎng)前后各設一段定值，隨機組并網(wǎng)斷路器位置接點變化自動切換。

三次諧波電壓比率判椐可選擇動作于跳閘或信號。

（2）WFB-800裝置三次諧波電壓保護發(fā)電機中性點附近定子繞組的單相接地。動作判椐為：

其中U3s、U3n分別為機端TV開口三角繞組和中性點側(cè)TV輸出的三次諧波分量；K’、K”分別為方案1、方案2的制動系數(shù)，它們是不同的正實數(shù)。

三次諧波方案1、2的選擇：

（3）對照這兩種裝置的三次諧波電壓保護，它們所采用的比率保護，取用的電壓都是機端TV開口三角繞組和中性點側(cè)TV輸出的三次諧波電壓，都是用的這兩個電壓的比值來反映定子繞組的接地大小情況。所不同之處在于RCS-985裝置采用了利用發(fā)電機并網(wǎng)斷路器的接點變換來采用切換不同定值的方式保護；而WFB-800裝置則采用了兩套不同的方案，根據(jù)m’、m”的大小來判斷保護裝置應該投入那種方式來保護。

2.3發(fā)電機失磁保護

發(fā)電機勵磁系統(tǒng)故障使勵磁降低或全部失磁，從而導致發(fā)電機與系統(tǒng)失步，對機組本身及電力系統(tǒng)的安全造成重大危害。因此大、中型機組要裝設失磁保護。

（1）RCS-985裝置失磁保護有以下四個判據(jù)組合，完成需要的失磁保護方案。

a：低電壓判據(jù)

電壓一般取發(fā)電機機端三相電壓。

三相同時低電壓判據(jù)：Upp

b：定子側(cè)阻抗判據(jù)

阻抗圓：異步阻抗圓或靜穩(wěn)邊境圓，阻抗電壓量取發(fā)電機機端正序電壓，電流取發(fā)電機正序電流。

失磁導致發(fā)電機失步后，發(fā)電機在一定范圍內(nèi)波動，P取一個震蕩周期內(nèi)的平均值。

（2）WFB-800裝置的失磁保護的主判據(jù)可有下述判據(jù)中的一個或兩個組成。

a：靜穩(wěn)極限勵磁電壓Ufd（P）主判據(jù)

b：定勵磁低電壓輔助判據(jù)

c：靜穩(wěn)邊境阻抗主判據(jù)

阻抗扇形圓動作判據(jù)匹配發(fā)電機靜穩(wěn)邊境圓，采用0°接線方式，動作特性見下圖。發(fā)電機失磁后，機端測量阻抗軌跡由圖中第I象限隨時間進入第IV象限，達靜穩(wěn)邊境進入圓內(nèi)。

靜穩(wěn)邊境阻抗判據(jù)滿足后，至少延時1～1.5S發(fā)失磁信號、壓出力或跳閘，延時1～1.5S的原因是躲開系統(tǒng)震蕩。扇形與R軸的夾角10°～15°為了躲開發(fā)電機出口經(jīng)過渡電阻的相間短路，以及躲開發(fā)電機正常進相運行。

d：穩(wěn)態(tài)異步邊界阻抗判據(jù)

發(fā)電機發(fā)生凡是能導致失步的失磁后，總是先到達靜穩(wěn)邊界，然后轉(zhuǎn)入異步運行，進而穩(wěn)態(tài)運行。該判椐的動作圓為下拋圓，它匹配發(fā)電機的穩(wěn)態(tài)異步邊界圓。特性曲線如下圖：

e：主變高壓側(cè)三相同時低電壓判據(jù)

f：機端過電壓判據(jù)

失磁保護是發(fā)變組保護中一個相當重要的保護，兩套裝置都給出了很多的判據(jù)，從中也可以看出，它們給出的兩者之間有較大的差異。但目前國內(nèi)所使用較多的是阻抗性的保護。例如：RCS-985裝置的定子側(cè)阻抗判據(jù)，WFB-800裝置的靜穩(wěn)邊境阻抗主判據(jù)和穩(wěn)態(tài)異步邊界阻抗判據(jù)等等。這些判據(jù)以及它們的組合能夠很好的反映發(fā)電機磁場在失去后，勵磁的變化情況以及勵磁裝置的實際運行情況。

由于發(fā)變組保護中保護的種類比較多，筆者在此就只舉RCS-985裝置和WFB-800裝置中幾個比較重要和常用的保護來作對比。其余的保護大家可以在使用這兩套裝置時仔細的進行研究，以比較其更多得差異。

3.結(jié)論

以上經(jīng)對RCS-985裝置和WFB-800裝置中的幾個重要保護進行了一個簡單的比較，從中不難發(fā)現(xiàn)，兩套裝置在有些保護中，如：差動保護，它們之間的原理是基本上相同的，沒有太大的差異，所不同的就只在特性曲線上。而象失磁保護在判據(jù)上都比較多，這就要根據(jù)現(xiàn)場的實際情況來選用裝置上的判據(jù)能更好的保護機組。