GE MULTILIN保護(hù)在電廠的應(yīng)用

【摘 要】介紹了GE MULTILIN保護(hù)軟件硬件的特點(diǎn)、動(dòng)作原理，及其在電廠的應(yīng)用。

【關(guān)鍵詞】GE MULTILIN保護(hù)；發(fā)電機(jī)差動(dòng)；失步；變壓器差動(dòng)

引言

近年來， 隨著微電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，GE MULTILIN基于數(shù)字信號(hào)處理器（DSP） 芯片的UR微機(jī)型繼電保護(hù)裝置以其高性能、低價(jià)格的優(yōu)勢(shì)越來越受到用戶歡迎， 在國內(nèi)外廣泛推廣。

GE保護(hù)硬件特點(diǎn)

GE UR系列CPU及DSP采用集成度高的元器件代替分離門電路，采用2位CPU微處理器，每周波64點(diǎn)采樣頻率，完全的數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)，可減少因外部連線較多而產(chǎn)生的相互干擾和振蕩，擁有極好的可靠性和速動(dòng)性。采用大規(guī)?？删幊踢壿嬈魈岣呦到y(tǒng)集成度， 將復(fù)雜的信號(hào)采集功能和一些輔助功能都集成到一起。 在硬件系統(tǒng)中， 包括模擬數(shù)據(jù)采集、開關(guān)數(shù)據(jù)輸入與輸出、鍵盤檢測(cè)、信息顯示和通信芯片DSP 接口都通過CPLD完成， 這使得系統(tǒng)不僅實(shí)現(xiàn)了諸多功能， 而且簡化了結(jié)構(gòu)， 抗干擾能力和可靠性都得到較大提高。取代了傳統(tǒng)分離邏輯器件， 大大增強(qiáng)了硬件系統(tǒng)緊湊性， 提高了系統(tǒng)性能。

DSP模塊交流輸入及開關(guān)量輸入各CPU之后，CPU將讀取各個(gè)量的狀態(tài)，并存放在RAM區(qū)規(guī)定的地址中。在自檢中不斷地讀入當(dāng)時(shí)的輸入信息，進(jìn)行計(jì)算，如達(dá)到邏輯動(dòng)作條件，則發(fā)出信息，迅速動(dòng)作。

GE保護(hù)軟件特點(diǎn)

GE MULTILIN所有UR系列產(chǎn)品均可統(tǒng)一使用URPC軟件，達(dá)到真正的通用。保護(hù)及UR軟件擁有如下功能：

1、可編程輸入和輸出

2、測(cè)量電流、電壓、功率、功率因數(shù)、頻率

3、進(jìn)行故障定位和故障分析報(bào)告

4、可編程64個(gè)/周波采樣的波形回放

5、1024個(gè)可編程事件記錄器

6、16個(gè)可編程數(shù)據(jù)記錄通道

7、自診斷功能

8、FLEXLogicTM邏輯方程

9、用戶可編程LED指示

10、用戶可自定義的顯示信息

有利于用戶在運(yùn)行維護(hù)過程中更方便的使用。

關(guān)于保護(hù)電廠發(fā)電機(jī)

下面介紹幾種G60發(fā)電機(jī)保護(hù)

（1）G60發(fā)電機(jī)縱差動(dòng)保護(hù)

該保護(hù)是發(fā)電機(jī)內(nèi)部相間短路的主保護(hù)，可以無延時(shí)的切除保護(hù)范圍內(nèi)的故障，同時(shí)又不反應(yīng)發(fā)電機(jī)的過負(fù)荷和系統(tǒng)振蕩，且靈敏系數(shù)較高，所以縱差動(dòng)保護(hù)為發(fā)電機(jī)的主保護(hù)。

發(fā)電機(jī)附近的區(qū)外故障電流中常含有時(shí)間常數(shù)很大的直流分量，另外，給升壓變壓器空載激磁，激磁電流中也含有很大而且持續(xù)時(shí)間很長的直流分量。為防止因這些情況引起誤動(dòng)，G60的差動(dòng)元件配置了CT飽和探測(cè)邏輯。

CT飽和探測(cè)邏輯就象一個(gè)狀態(tài)判別元件（參看下圖）?！癗ORMAL”是判別元件的起始狀態(tài)，在“NORMAL”狀態(tài)時(shí)，CT飽和的標(biāo)志位為0（SAT=0），運(yùn)算法則進(jìn)行CT飽和計(jì)算（SC），在“NORMAL”狀態(tài)，當(dāng)SC=1時(shí)，探測(cè)邏輯進(jìn)入“EXTERNAL FAULT”狀態(tài)，并使SAT=1，如果差電流小于第一條制動(dòng)曲線（SL），并且持續(xù)時(shí)間大于200ms，則判別邏輯返回到“NORMAL”狀態(tài)；否則，當(dāng)差電流在第一條制動(dòng)曲線之上即DIF=1，判別邏輯進(jìn)入“EXTERNAL FAULT & CT SATURATION”狀態(tài)。在“EXTERNAL FAULT & CT SATURATION”狀態(tài)下，SAT=1；如果差動(dòng)元件返回，經(jīng)100ms后判別邏輯返回到“EXTERNAL FAULT”狀態(tài)。

當(dāng)探測(cè)到CT飽和，差動(dòng)元件要比較發(fā)電機(jī)兩側(cè)電流的方向，如果方向探測(cè)說明是區(qū)內(nèi)故障，就允許跳閘。

G60差動(dòng)保護(hù)，動(dòng)作于發(fā)變組全停。

（2）失步保護(hù)

系統(tǒng)振蕩探測(cè)元件提供了系統(tǒng)振蕩閉鎖和失步跳閘功能，元件測(cè)量正序視在阻抗，并用三元件來跟蹤阻抗變化的軌跡，以判斷振蕩或失步。以下的動(dòng)作特性和邏輯圖可以幫助我們進(jìn)一步理解元件的機(jī)理。

系統(tǒng)振蕩探測(cè)元件動(dòng)作特性

a） 系統(tǒng)振蕩閉鎖

三元件式（Three-step operation）： 系統(tǒng)振蕩閉鎖程序?qū)嵸|(zhì)上是探測(cè)正序阻抗穿越外元件到中間元件邊界的時(shí)間。如果阻抗軌跡進(jìn)入外元件，但沒有進(jìn)入中間元件，經(jīng)設(shè)定延時(shí)（POWER SWING PICKUP DELAY 1）后，系統(tǒng)振蕩閉鎖信號(hào)產(chǎn)生并保持。當(dāng)阻抗軌跡離開外元件，并超過設(shè)置的振蕩返回時(shí)間（POWER SWING RESET DELAY 1），閉鎖信號(hào)返回。

b） 失步跳閘

三元件式（Three-step operation）： 失步跳閘是確定失去穩(wěn)定的系統(tǒng)振蕩，通過檢測(cè)測(cè)量阻抗經(jīng)特定時(shí)間從外元件進(jìn)入中間元件，又經(jīng)特定的時(shí)間從中間元件進(jìn)入內(nèi)部元件來實(shí)現(xiàn)。第一步與振蕩閉鎖探測(cè)相同，經(jīng)設(shè)置延時(shí)（POWER SWING PICKUP DELAY 1）之后，Latch 1置位（Latch 1=1），置位時(shí)間等于阻抗在外元件停留的時(shí)間。

如果在以后的任何時(shí)候，測(cè)量阻抗進(jìn)入中間元件，但在內(nèi)部元件之外，經(jīng)設(shè)定延時(shí)（POWER SWING PICKUP DELAY 2）后，Latch 2置位（Latch 2=1），置位時(shí)間長度等于阻抗繼續(xù)停留在外元件的時(shí)間。如果在此之后的任何時(shí)候，測(cè)量阻抗進(jìn)入內(nèi)部元件，并經(jīng)過設(shè)置時(shí)間（POWER SWING PICKUP DELAY 3）之后，Latch 3置位（Latch 3=1），置位時(shí)間與阻抗繼續(xù)停留在外元件的時(shí)間相同。這是元件準(zhǔn)備跳閘。

跳閘模式設(shè)置為“Delay”，元件等待，直到測(cè)量阻抗離開內(nèi)部元件，開始計(jì)時(shí)，經(jīng)設(shè)置延時(shí)（POWER SWING PICKUP DELAY 2）后，將Latch 4置位，元件準(zhǔn)備跳閘，當(dāng)測(cè)量阻抗離開外部元件后，跳閘操作符置位。

系統(tǒng)振蕩探測(cè)邏輯

失步保護(hù)1：發(fā)信號(hào)。

失步保護(hù)2：由中調(diào)根據(jù)實(shí)際情況采取相應(yīng)技術(shù)措施而決定機(jī)組是否程跳。若系統(tǒng)相應(yīng)技術(shù)措施不能解決振蕩中心位于發(fā)變組內(nèi)部或失步振蕩持續(xù)時(shí)間過長的問題，將對(duì)發(fā)電機(jī)安全構(gòu)成威脅時(shí)，出口方式選為程跳。

（3）發(fā)電機(jī)的單相接地保護(hù)

對(duì)于發(fā)電機(jī)的中性點(diǎn)是高阻接地的，因此，當(dāng)發(fā)電機(jī)內(nèi)部單相接地時(shí)，流經(jīng)接地點(diǎn)的電流仍為發(fā)電機(jī)所在電壓網(wǎng)絡(luò)對(duì)地電容電流之和，而不同之處在于故障點(diǎn)的零序電壓將隨發(fā)電機(jī)內(nèi)部接地點(diǎn)的位置不同而改變。利用發(fā)電機(jī)機(jī)端電壓互感器的零序電壓判據(jù)，構(gòu)成的定子接地保護(hù)，設(shè)置為AUX VOLTAGE保護(hù)動(dòng)作于全停。另外還有其他的發(fā)電機(jī)保護(hù)，就不一一贅述。

關(guān)于保護(hù)發(fā)電廠變壓器

主變、高廠變、勵(lì)磁變均為電廠的主要電氣設(shè)備，對(duì)整個(gè)電廠的安全穩(wěn)定運(yùn)行至關(guān)重要，尤其是這些大型高壓電力變壓器造價(jià)昂貴、運(yùn)行責(zé)任重大。一旦發(fā)生故障遭到損壞，其檢修難度大、時(shí)間長，將對(duì)電廠造成很大的經(jīng)濟(jì)損失；另外，發(fā)生故障后突然切除變壓器也會(huì)對(duì)電廠系統(tǒng)造成或大或小的擾動(dòng)。因此，它對(duì)繼電保護(hù)的要求很高，選用T35、T60變壓器繼電保護(hù)裝置。

T35有兩種相互獨(dú)立的諧波制動(dòng)特性：涌流抑制（INRUSH INHIBIT）和過激磁抑制（OVEREXITATION INHIBIT）。涌流抑制特性，是閉鎖當(dāng)變壓器空載合閘時(shí)由涌流可能導(dǎo)致的元件誤動(dòng)作，當(dāng)二次諧波含量超過設(shè)定值時(shí)，閉鎖保護(hù)的動(dòng)作。過激磁抑制特性是當(dāng)系統(tǒng)過激磁時(shí)閉鎖差動(dòng)元件，當(dāng)五次諧波超過設(shè)定值時(shí)閉鎖保護(hù)。

T35、T60具有如下主要性能：

A：TA二次回路斷線的監(jiān)視功能

TA二次回路斷線的動(dòng)作判據(jù)為：任一相差動(dòng)電流有突變，突變相只有高壓側(cè)或低壓側(cè)電流有變化，變化相電流減小，判據(jù)為：I0大于0.1pu

B：變壓器高壓側(cè)相位差與平衡補(bǔ)償

凡Yd接線方式變壓器，Y側(cè)二次電流都需要校正相位。常規(guī)接線中，高壓側(cè)TA二次側(cè)接成d接線進(jìn)行相位補(bǔ)償，T35具有軟件自動(dòng)校正功能，這樣對(duì)于Yd-11接線的雙繞組變壓器高壓側(cè)TA可直接接成Y/Y型，設(shè)置為Y/d-11即可，已經(jīng)進(jìn)行了補(bǔ)償，即將二次相電流變換成了線電流。這樣可以簡化接線。但TA的極性仍是高壓側(cè)采用減極性輸出，低壓側(cè)采用加極性輸出。

C：變壓器低壓側(cè)電流平衡系數(shù)

變壓器低壓側(cè)電流互感器二次電流平衡補(bǔ)償由軟件完成，T35自動(dòng)對(duì)CT的不匹配進(jìn)行補(bǔ)償，在計(jì)算差流和制動(dòng)量之前，所有的電流都以變壓器一側(cè)繞組的CT為基準(zhǔn)折算成標(biāo)幺值，所有的電流都折算到參考繞組（Wref）一側(cè)，這就是說差電流和制動(dòng)電流是以參考繞組側(cè)的CT額定值為基準(zhǔn)的標(biāo)幺值。參考繞組有保護(hù)裝置選擇，繞組額定電流與CT一次電流最接近的繞組被選為參考側(cè)，由參考側(cè)CT決定差動(dòng)元件動(dòng)作特性的設(shè)置。

T35主變差動(dòng)保護(hù)，動(dòng)作于全停

因此，具有功能齊全的T35、T60電力變壓器保護(hù)可以快速準(zhǔn)確的區(qū)分出變壓器的勵(lì)磁涌流和各種故障情況，區(qū)內(nèi)故障和區(qū)外故障；解決電流互感器TA二次電路斷線時(shí)對(duì)變壓器差動(dòng)保護(hù)的影響；消除TA飽和時(shí)對(duì)變壓器差動(dòng)保護(hù)的影響；解決和應(yīng)涌流對(duì)變壓器保護(hù)的影響。微機(jī)型T35、T60變壓器保護(hù)裝置，在越來越好的計(jì)算機(jī)硬件平臺(tái)的基礎(chǔ)上，具有了更加強(qiáng)大的數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)記憶、計(jì)算、邏輯判斷等軟件功能，可很好地處理和解決變壓器保護(hù)中的技術(shù)問題。充分保證和提高了電廠主變、高廠變的可靠工作和安全運(yùn)行。

結(jié)束語

在先進(jìn)技術(shù)不斷發(fā)展的今天，GE MULTILIN保護(hù)以其系統(tǒng)化、標(biāo)準(zhǔn)化和面向未來的概念取代了繁瑣而復(fù)雜的傳統(tǒng)保護(hù)系統(tǒng)，在發(fā)電廠運(yùn)行良好，充分發(fā)揮GE繼電保護(hù)裝置作為電力主設(shè)備“衛(wèi)士”的作用，提高整個(gè)發(fā)電廠安全運(yùn)行的可靠性，具有良好的應(yīng)用推廣價(jià)值。

作者簡介：

張?zhí)煊睿?971-），男，沈陽電力?？茖W(xué)校畢業(yè)，工程師，現(xiàn)任浙江大唐國際紹興江濱熱電有限責(zé)任公司設(shè)備部主任工程師，從事部門檢修、維護(hù)等管理工作。