勵磁系統(tǒng)誤強勵工況下發(fā)電機保護(hù)邏輯優(yōu)化

盧嘉華，陳新琪，王珍女，吳跨宇，楊濤

（1.國網(wǎng)浙江省電力公司電力科學(xué)研究院，杭州310014；2.浙江省浙能技術(shù)研究院，杭州311121；2.中國電力工程顧問集團(tuán)華東電力設(shè)計院有限公司，上海200063）

勵磁系統(tǒng)誤強勵工況下發(fā)電機保護(hù)邏輯優(yōu)化

盧嘉華1，陳新琪2，王珍女3，吳跨宇1，楊濤1

（1.國網(wǎng)浙江省電力公司電力科學(xué)研究院，杭州310014；2.浙江省浙能技術(shù)研究院，杭州311121；2.中國電力工程顧問集團(tuán)華東電力設(shè)計院有限公司，上海200063）

分析了現(xiàn)有發(fā)變組保護(hù)在勵磁系統(tǒng)負(fù)載誤強勵典型事故時的動作行為，提出了保護(hù)邏輯優(yōu)化設(shè)計方案。該方案充分利用現(xiàn)有保護(hù)裝置與勵磁系統(tǒng)之間的故障信息，優(yōu)化設(shè)計了誤強勵相關(guān)判據(jù)，并調(diào)整了現(xiàn)有保護(hù)動作行為。采用該方案可避免發(fā)電機在負(fù)載誤強勵狀態(tài)下先行解列而引發(fā)電壓飛升現(xiàn)象，有效緩解誤強勵等嚴(yán)重事故的危害程度，降低了大容量發(fā)電機勵磁系統(tǒng)特別是磁場斷路器在負(fù)載誤強勵等極端工況下的滅磁風(fēng)險。相關(guān)研究表明，采用靜止勵磁系統(tǒng)的大容量機組繼電保護(hù)裝置如能在機組發(fā)生負(fù)載誤強勵事故時先行滅磁，可以有效降低對磁場斷路器的弧壓要求，提高事故滅磁的可能性。

誤強勵；磁場斷路器；發(fā)變組保護(hù)；邏輯優(yōu)化；動作行為

0 引言

近年來，隨著制造業(yè)技術(shù)水平的不斷提高和電網(wǎng)的日益發(fā)展壯大，大型發(fā)電機組所占比重越來越高，機組容量的增大使得部分關(guān)鍵一次設(shè)備的過載能力及安全裕度有所下降。例如目前國家標(biāo)準(zhǔn)對發(fā)電機勵磁系統(tǒng)強勵倍數(shù)的要求是：汽輪機一般為1.8倍、水輪發(fā)電機組一般為2.0倍，且靜止勵磁系統(tǒng)需按照80%機端電壓核算[1，2]。上述要求給大容量靜止勵磁系統(tǒng)的滅磁設(shè)計帶來了一定難度，尤其是在勵磁系統(tǒng)因內(nèi)部調(diào)節(jié)器故障出現(xiàn)誤強勵且基本控制功能失去的嚴(yán)重工況下，理論上的最大強勵電流將達(dá)到3～5倍額定勵磁電流，對應(yīng)的空載機端電壓達(dá)到1.4～1.5倍，大大超過了機組的設(shè)計允許運行范圍[3-5]。因此如何提高各類事故下緊急滅磁的可靠性已經(jīng)成為近年來業(yè)界關(guān)注較多的熱點問題[6-11]。其中，文獻(xiàn)[6]希望通過降低過電壓保護(hù)定值實現(xiàn)，文獻(xiàn)[7-9]希望通過改變滅磁方式實現(xiàn)，文獻(xiàn)[10]則希望通過增加保護(hù)判據(jù)來實現(xiàn)。上述研究成果在提高事故滅磁可靠性的同時也存在一定的局限性：降低保護(hù)定值在某些情況下限制了發(fā)電機的短時過載能力；改變滅磁方式需要對現(xiàn)有勵磁系統(tǒng)一次回路作較大改動，且采用交流側(cè)滅磁時的速度較慢；合理控制勵磁系統(tǒng)滅磁動作行為，則需要勵磁調(diào)節(jié)器在機組解列后能夠正常運行，不適用于勵磁系統(tǒng)發(fā)生內(nèi)部嚴(yán)重故障情況下的事故滅磁。

從理論上講，勵磁系統(tǒng)誤強勵時勵磁系統(tǒng)自身處于嚴(yán)重失控的正反饋狀態(tài)，必須依靠勵磁控制裝置內(nèi)部設(shè)計的故障檢測功能將其迅速甄別出來并加以抑制，否則會引發(fā)嚴(yán)重的轉(zhuǎn)子過流和定子過壓，直至相關(guān)電氣量過流或過壓（過激磁）保護(hù)動作，因此在勵磁系統(tǒng)保護(hù)控制邏輯中合理設(shè)定誤強勵識別判據(jù)十分重要。此外，在并網(wǎng)條件下，由于發(fā)電機組勵磁系統(tǒng)故障跳閘目前大多通過發(fā)變組保護(hù)裝置的非電量保護(hù)統(tǒng)一出口，因此負(fù)載誤強勵的嚴(yán)重程度不僅與勵磁系統(tǒng)內(nèi)部故障檢測能力有關(guān)，而且與勵磁故障跳閘信號發(fā)出后發(fā)變組保護(hù)裝置的控制邏輯和動作行為有關(guān)。

1 案例分析

1.1 事故概況

以下為國內(nèi)某電廠600 MW火電機組在并網(wǎng)帶70%負(fù)荷工況下的一次勵磁系統(tǒng)事故記錄：在并網(wǎng)工況下，機組勵磁系統(tǒng)PSS（電力系統(tǒng)穩(wěn)定器）試驗過程中控制軟件受干擾后程序混亂，勵磁系統(tǒng)失控引起誤強勵，勵磁電流達(dá)到并短時超過3倍額定轉(zhuǎn)子電流，之后在保護(hù)動作停機過程中磁場斷路器未能有效分?jǐn)唷绱攀≡斐墒鹿蕯U大。該起事故造成全套勵磁系統(tǒng)的設(shè)備損壞并危及現(xiàn)場試驗人員及發(fā)變組等重要一次設(shè)備的安全。

按照國家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，勵磁系統(tǒng)應(yīng)能夠在最嚴(yán)重工況下情況（負(fù)載誤強勵+跳出口斷路器）下實現(xiàn)可靠滅磁，但這一要求在機組容量不斷增大的背景下給靜止勵磁系統(tǒng)的滅磁裝置提出了更高要求，特別是磁場斷路器的開斷能力需經(jīng)受巨大考驗。

圖1為該機組負(fù)載誤強勵最后時刻保護(hù)動作時的故障錄波數(shù)據(jù)。在這次負(fù)載誤強勵事故中，勵磁系統(tǒng)故障聯(lián)跳信號（非電量保護(hù)）首先發(fā)信，發(fā)變組保護(hù)未經(jīng)延時立即作用于解列滅磁，后在滅磁過程中因滅磁開關(guān)不能及時熄弧造成事故進(jìn)一步擴大，引發(fā)勵磁變壓器（以下簡稱勵磁變）過流保護(hù)動作。

圖1 某電廠600 MW火電機組負(fù)載誤強勵故障錄波

1.2 事故原因分析

由圖1可知：由于之前誤強勵工況已持續(xù)一段時間，在自并勵勵磁系統(tǒng)整流橋失控所引起的電壓正反饋作用下，保護(hù)動作時機端電壓已達(dá)到1.238 pu，勵磁電流上升至3.13 pu，因此根據(jù)碳化硅伏安特性曲線推算，滅磁電阻接入所需殘壓相比設(shè)計值（在2.0 pu額定勵磁電流工況下獲得）至少提高100 V以上。而且在保護(hù)動作跳發(fā)電機出口斷路器的瞬間，機端電壓較解列前又升高約0.2 pu，達(dá)到1.51 pu，導(dǎo)致勵磁變低壓側(cè)電壓同步上升，在晶閘管全開放工況時其輸出最大理論峰值電壓達(dá)到額定勵磁電壓的4.7倍左右。此時的勵磁電壓已達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)中的最嚴(yán)重工況（文獻(xiàn)[12]中第6.8.4條對滅磁系統(tǒng)電壓能力的要求：在最嚴(yán)重的狀態(tài)下滅磁時，任何情況下滅磁時發(fā)電機轉(zhuǎn)子過電壓不應(yīng)超過轉(zhuǎn)子出廠工頻耐壓試驗電壓幅值的60%，應(yīng)低于轉(zhuǎn)子過電壓保護(hù)動作電壓）。

由于事故滅磁時磁場斷路器能夠正常熄弧的前提條件是分?jǐn)鄷r刻的開關(guān)弧壓必須大于整流橋輸出電壓與滅磁電阻殘壓之和[13，14]。

式中：UMK為磁場斷路器開斷弧壓，是滅磁系統(tǒng)的重要參數(shù)，與斷路器設(shè)計結(jié)構(gòu)與制造工藝有關(guān)；ULP為整流裝置輸出電壓，強勵時主要受陽極電壓影響；UR為滅磁電阻殘壓，幅值等于滅磁電阻伏安特性曲線上與分?jǐn)鄷r刻的勵磁電流相對應(yīng)的電壓值。

此次事故中勵磁調(diào)節(jié)器失去電壓調(diào)節(jié)能力，滅磁時出現(xiàn)了高電壓、大電流同時存在的極端工況，從而導(dǎo)致磁場斷路器的弧壓無法建立，并因滅磁失敗引發(fā)勵磁變低壓側(cè)短路事故。

此外，通過DCS（分散控制系統(tǒng)）數(shù)據(jù)記錄分析整個事故發(fā)展過程可以發(fā)現(xiàn)，勵磁電流從事件初期的2 774 A發(fā)展到13 000 A共持續(xù)了約4.2 s，直至勵磁系統(tǒng)發(fā)出故障跳閘信號啟動發(fā)變組保護(hù)動作出口，誤強勵期間未有任何發(fā)變組保護(hù)發(fā)信。上述情況表明，如果沒有該故障跳閘信號發(fā)出，僅依靠發(fā)變組內(nèi)部的過負(fù)荷類保護(hù)，則理論上整個誤強勵事件持續(xù)時間會更長，后果將更為嚴(yán)重。

因此滅磁過程中磁場斷路器未能有效分?jǐn)嗟脑虺伺c其設(shè)計弧壓開斷能力不足有關(guān)，也緣于勵磁內(nèi)部故障檢測功能不夠完善、故障信號發(fā)送不及時，并且機組與系統(tǒng)解列導(dǎo)致的機端電壓持續(xù)升高更進(jìn)一步增加了磁場斷路器動作失敗的幾率。

2 現(xiàn)行發(fā)電機保護(hù)行為分析

誤強勵對勵磁系統(tǒng)的滅磁能力提出了非常高的要求，如不能可靠滅磁將會引發(fā)更為嚴(yán)重的連鎖事故。由于磁場斷路器選型范圍極為有限，因此采用靜止勵磁系統(tǒng)的大容量發(fā)電機組有必要從提高滅磁可靠性的角度對當(dāng)前發(fā)變組保護(hù)的動作行為進(jìn)行優(yōu)化，避免在勵磁系統(tǒng)發(fā)生負(fù)載誤強勵事故跳閘時機組工況進(jìn)一步惡化。

根據(jù)現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)，發(fā)電機保護(hù)動作行為具體如表1所示[15]。其中，程序跳閘主要用于原動機故障和定子繞組過負(fù)荷保護(hù)反時限部分等非短路性故障。程序跳閘動作時首先關(guān)閉主汽門或?qū)~，隨后通過程控逆功率保護(hù)動作于解列滅磁，這種跳閘方式優(yōu)先保證了機組不會因主汽門關(guān)閉不嚴(yán)發(fā)生發(fā)電機轉(zhuǎn)子飛車等災(zāi)難性事故。勵磁系統(tǒng)滅磁在上述保護(hù)動作行為中未單獨設(shè)立相應(yīng)的程序控制方式，而是與解列設(shè)計在一起，即斷開發(fā)電機斷路器和滅磁一并執(zhí)行，基本上是同時出口。

目前，出現(xiàn)負(fù)載誤強勵故障時的發(fā)變組保護(hù)動作行為一般設(shè)計為解列滅磁或停機[16]（后者在解列滅磁時還同時執(zhí)行關(guān)主汽門、廠用電快切、啟動失靈等其他動作）。但在勵磁系統(tǒng)失控并且處于強勵工況下解列，將引發(fā)解列后的機端電壓飛升和過激磁現(xiàn)象，對一次設(shè)備的安全不利。為此，可在勵磁系統(tǒng)發(fā)生誤強勵時不動作于解列滅磁或停機，而采用新的程序跳閘方式，該程序跳閘方式可以在并網(wǎng)工況下先行滅磁（即將機組解列時間延后，此時機端電壓受系統(tǒng)電網(wǎng)牽制），切斷故障源頭；待滅磁效果顯現(xiàn)、勵磁電流及機端電壓下降到安全允許范圍內(nèi)之后再進(jìn)行解列操作。理論上新的程序跳閘方式可以有效降低對磁場斷路器的弧壓要求，提高事故滅磁可靠性，這對采用靜止勵磁系統(tǒng)的大型發(fā)電機組尤為重要。

表1 主要發(fā)電機保護(hù)動作行為類型

3 保護(hù)邏輯優(yōu)化方案

保護(hù)邏輯優(yōu)化方案的設(shè)計思路是在負(fù)載誤強勵工況下若發(fā)電機及勵磁系統(tǒng)未發(fā)生短路故障，則應(yīng)充分利用機組的短時過負(fù)荷能力和并網(wǎng)潮流輸送能力，在勵磁系統(tǒng)故障跳閘時采用新的程跳邏輯：先行滅磁，以降低發(fā)電機轉(zhuǎn)子電流和機端電壓水平，改變原有解列滅磁同時進(jìn)行的保護(hù)動作行為，避免在誤強勵情況下先行解列所造成的機組工況加劇惡化。新增的程跳誤強勵保護(hù)邏輯如圖2所示，具體實施方案如下：

（1）在現(xiàn)有發(fā)變組保護(hù)邏輯中增加誤強勵啟動判據(jù)，據(jù)此可判斷機組勵磁系統(tǒng)是否處于電壓超高的異常工況且此時發(fā)電機未發(fā)生其他短路性故障。

發(fā)電機并網(wǎng)狀態(tài)下誤強勵判據(jù)的具體邏輯描述為：判據(jù)a，未存在任何發(fā)變組短路故障保護(hù)啟動發(fā)信；判據(jù)b，發(fā)電機機端電壓超過正常運行范圍（大于1.05 pu，具體定值可與勵磁調(diào)節(jié)器內(nèi)部V/Hz限制啟動定值保持一致），且零序及負(fù)序電壓無異常；判據(jù)c，勵磁系統(tǒng)故障跳閘信號發(fā)信。

上述判據(jù)實際上是一個由開關(guān)量與模擬量組成的混合型邏輯判據(jù)。開關(guān)量判據(jù)由勵磁系統(tǒng)故障跳閘信號和發(fā)變組保護(hù)內(nèi)部電氣量保護(hù)信號組成，表明當(dāng)前確存在無法挽回的勵磁故障且并未發(fā)生任何發(fā)變組內(nèi)部短路性故障；模擬量判據(jù)主要辨別機端電壓水平是否超出非正常運行范圍。

（2）根據(jù)保護(hù)跳閘陣列設(shè)計新的程跳誤強勵保護(hù)動作行為。

若3個判據(jù)同時滿足，則現(xiàn)有保護(hù)動作行為由解列滅磁（或全停）改為先滅磁，在機端電壓恢復(fù)至安全范圍內(nèi)（小于1.10 pu）或在磁場斷路器分位位置信號動作后延時解列；若判據(jù)a、判據(jù)b兩個判據(jù)中任一不具備，則當(dāng)判據(jù)c出現(xiàn)時維持原有解列滅磁（或全停）動作行為不變。

（3）在硬件上對二次回路進(jìn)行改造。

在實施優(yōu)化方案時，發(fā)電機出口斷路器至勵磁系統(tǒng)及調(diào)速系統(tǒng)的并網(wǎng)信號均需經(jīng)發(fā)變組保護(hù)裝置內(nèi)部繼電器重動，在誤強勵保護(hù)邏輯啟動后需將并網(wǎng)信號節(jié)點斷開（此時勵磁系統(tǒng)及調(diào)速系統(tǒng)均會認(rèn)為機組已脫網(wǎng)），以確保誤強勵指令出口時勵磁系統(tǒng)和調(diào)速系統(tǒng)均可以自行執(zhí)行相應(yīng)的滅磁及甩負(fù)荷邏輯。

4 仿真計算校核

為驗證上述優(yōu)化方案效果，采用PSASP電力系統(tǒng)綜合穩(wěn)定仿真計算軟件用戶自定義模型進(jìn)行理論分析。一次接線采用單機無窮大方式（系統(tǒng)容量為10 GW），發(fā)電機變壓器組采用GE 9F型390 MW機組參數(shù)，AVR（電壓自動調(diào)節(jié)器）模型采用GE EX2100勵磁模型。仿真內(nèi)容為在機組帶額定負(fù)荷下第1 s發(fā)生誤強勵，0.7 s后達(dá)到發(fā)電機過電壓保護(hù)動作值（1.3 pu），之后延時0.3 s同時進(jìn)行滅磁和關(guān)主汽門操作；發(fā)電機解列時延則是通過改變發(fā)電機出口斷路器分?jǐn)嗯c滅磁之間的時間間隔來調(diào)整。

圖3為通過PSASP軟件獲得的仿真計算結(jié)果。曲線1為誤強勵工況下解列滅磁在同一時刻進(jìn)行的定子電壓數(shù)據(jù)。因發(fā)電機突然甩負(fù)荷，解列后電壓瞬時升高0.121 pu，與前文所述案例基本一致；曲線2為解列時間延時0.5 s所獲電壓數(shù)據(jù)，因滅磁及關(guān)主汽門時間相對提前，機端電壓單調(diào)下降，解列時較峰值電壓有明顯下降，最大降幅接近50%；曲線3的解列時間較滅磁時間提前0.05 s，該方案模擬了現(xiàn)場勵磁系統(tǒng)外部跳閘繼電器重動及磁場斷路器存在一定動作時延的情況，因此解列后受甩負(fù)荷和勵磁系統(tǒng)強勵雙重影響定子電壓繼續(xù)上升0.2 pu后才掉頭向下，這種情況對發(fā)電機最為不利；曲線4所獲機端電壓數(shù)據(jù)表明，在將解列時間延時縮短至0.1 s后，定子電壓在整個滅磁期間雖有反復(fù)，但均未超出滅磁初期的電壓值，因此該動作方案既滿足了保護(hù)動作初期對保護(hù)動作行為的選擇性要求，又滿足了對整個程控保護(hù)動作過程的快速性要求，總體上相對最優(yōu)。

圖2 程跳誤強勵保護(hù)邏輯

圖3 負(fù)載誤強勵工況不同解列時延與電壓上升幅值比較

不同解列時延在滅磁期間的機端電壓變化情況如表2所示。

表2 不同解列時延發(fā)電機定子電壓數(shù)據(jù)統(tǒng)計

相關(guān)仿真數(shù)據(jù)的分析表明：發(fā)電機解列與滅磁動作時序如能合理配合，對于負(fù)載誤強勵工況下保護(hù)動作時的發(fā)電機定子電壓飛升現(xiàn)象會有一定的抑制作用；反之，則將可能在解列后引起電壓持續(xù)攀升，導(dǎo)致機組運行工況的進(jìn)一步惡化，從而導(dǎo)致勵磁系統(tǒng)無法實現(xiàn)可靠滅磁。初步推算，在極端情況下保護(hù)動作時如能改為在滅磁時延時0.1 s進(jìn)行解列操作，其作用等效于在空載誤強勵過程中將過電壓保護(hù)定值由1.3 s改為1.17 s，可以有效提高事故滅磁的可靠性（具體計算略）。

此外，還利用國產(chǎn)DDRTS數(shù)模仿真裝置及EXC9000型勵磁調(diào)節(jié)器對上述計算進(jìn)行了數(shù)模仿真驗證工作，也得到了類似結(jié)論。

5 優(yōu)化方案的特點及控制難點

大型靜止勵磁發(fā)電機滅磁系統(tǒng)在負(fù)載誤強勵工況下可靠性下降，易發(fā)生磁場斷路器分?jǐn)嗍『蜏绱烹娮锜o法有效接入現(xiàn)象，此時如發(fā)生轉(zhuǎn)子開路并引發(fā)轉(zhuǎn)子側(cè)過電壓事故，將嚴(yán)重影響機組和人身安全。據(jù)某大型水電機組相關(guān)資料顯示，過電壓幅度最高可達(dá)幾萬伏左右。

新的負(fù)載誤強勵保護(hù)動作邏輯優(yōu)化方案具有以下幾個特點：

（1）誤強勵判據(jù)由開關(guān)量與模擬量判據(jù)組成，且通過現(xiàn)有勵磁系統(tǒng)故障跳閘信號作為總的信號入口，能夠有效辨識誤強勵工況，因此啟動邏輯嚴(yán)密，發(fā)生誤動的風(fēng)險極小。

（2）先行滅磁后設(shè)計有機端電壓回落至安全范圍內(nèi)及磁場斷路器分位信號雙重判據(jù)延時啟動解列，整個保護(hù)動作過程出現(xiàn)程序異常中斷的概率較低。

（3）勵磁系統(tǒng)及調(diào)速器并網(wǎng)信號經(jīng)發(fā)變組保護(hù)重動并在程跳誤強勵邏輯啟動后自動復(fù)歸，因此勵磁系統(tǒng)封脈沖滅磁及DEH（數(shù)字電液控制系統(tǒng)）調(diào)門預(yù)調(diào)等安全控制輔助功能不受并網(wǎng)信號影響。

（4）現(xiàn)有發(fā)變組保護(hù)中任一短路性保護(hù)發(fā)信事件均會閉鎖或終止該邏輯，新增邏輯對現(xiàn)有發(fā)變組保護(hù)功能的實現(xiàn)基本無影響。

上述發(fā)變組保護(hù)邏輯優(yōu)化方案理論上可有效避免機組工況由負(fù)載誤強勵直接演變?yōu)榭蛰d誤強勵，降低大型發(fā)電機組發(fā)生嚴(yán)重勵磁失控故障時的滅磁難度和過電壓危害程度。不過需要指出的是，在并網(wǎng)條件下先行滅磁也存在以下控制難點：

（1）滅磁能容量有所增加。根據(jù)閉合回路磁鏈?zhǔn)睾愣?，由于定子電流未同時切斷，轉(zhuǎn)子電流在滅磁前期不會突然衰減，因此先行滅磁成功后如定子電流下降較慢，在滅磁電阻上消耗的能容量可能會較原設(shè)計值有所增加。

為此，在程跳誤強勵磁保護(hù)動作行為設(shè)計時甩負(fù)荷指令應(yīng)與滅磁指令同時出口，以便快速降低定子電流，以保證滅磁電阻吸收的能容量增加幅度基本可控。另外，事先制定相關(guān)運行操作事故預(yù)案，一旦出現(xiàn)磁場斷路器動作后位置信號無法及時發(fā)信等極端情況，可以及時進(jìn)行人工解列操作。在制定優(yōu)化方案時最好對現(xiàn)有滅磁系統(tǒng)能容量設(shè)計計算書重新進(jìn)行校核，當(dāng)滅磁系統(tǒng)設(shè)計能容量不足時應(yīng)適當(dāng)增加滅磁電阻配置數(shù)量。

（2）對廠用母線電壓的影響。發(fā)電機出口斷路器延時解列后，當(dāng)發(fā)生滅磁失敗及電壓下降緩慢等極端情況時，需要依靠發(fā)變組過激磁、發(fā)電機過電壓保護(hù)及程跳逆功率保護(hù)來實現(xiàn)發(fā)電機解列。在此期間，由于誤強勵時機端電壓超過正常范圍，廠用母線電壓始終處于偏高狀態(tài)，對廠用負(fù)荷的運行安全不利。

為此，在進(jìn)行程跳誤強勵保護(hù)邏輯優(yōu)化時應(yīng)根據(jù)廠用重要負(fù)荷特別是變頻器的安全電壓運行區(qū)間合理整定廠用電快切啟動時延，并能與誤強勵邏輯中的設(shè)計解列時延相配合,一旦未及時解列則應(yīng)迅速啟動廠用電快切（理論上快切指令最好能與滅磁指令同時出口），確保廠用負(fù)荷安全。

6 結(jié)語

對已有事故案例的分析表明，并網(wǎng)條件下現(xiàn)有發(fā)變組保護(hù)與相關(guān)控制系統(tǒng)之間的配合方面存在進(jìn)一步優(yōu)化、協(xié)調(diào)的必要性和可能性。保護(hù)裝置如能充分利用相關(guān)信息準(zhǔn)確識別系統(tǒng)的非正常運行狀態(tài)并在快速切除失控設(shè)備時選擇有針對性的動作方式和動作時序，可及時有效抑制并網(wǎng)發(fā)電機組內(nèi)部失控故障的事態(tài)發(fā)展，能夠在一定程度上彌補部分關(guān)鍵控制系統(tǒng)一次設(shè)備硬件制造工藝及性能指標(biāo)方面的“先天不足”，規(guī)避故障停機時的安全風(fēng)險。

勵磁系統(tǒng)負(fù)載誤強勵工況下的發(fā)變組保護(hù)邏輯優(yōu)化方案在充分利用勵磁系統(tǒng)現(xiàn)有故障檢測與保護(hù)裝置之間信息交互功能的基礎(chǔ)上，提出了新的誤強勵判據(jù)和程跳誤強勵保護(hù)動作行為，如能據(jù)此對現(xiàn)有發(fā)變組保護(hù)邏輯加以優(yōu)化，則可在負(fù)載誤強勵工況下更好地滿足繼電保護(hù)設(shè)計原則中關(guān)于可靠性、選擇性、靈敏性和快速性等動作性能要求，延緩了現(xiàn)有發(fā)變組保護(hù)同時作用于解列滅磁造成電壓飛升現(xiàn)象，有效提高了大型發(fā)電機勵磁系統(tǒng)特別是靜止勵磁系統(tǒng)在負(fù)載誤強勵工況下可靠滅磁的安全裕度，降低誤強勵事故的危害程度。

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（本文編輯：方明霞）

Protection Logic Optimization of Generator in Faulty Forced Excitation of Excitation System

LU Jiahua1，CHEN Xinqi2，WANG Zhennyu3，WU Kuayu1，YANG Tao1
（1.State Grid Zhejiang Electric Power Research Institute，Hangzhou 310014，China；2.Zhejiang Energy Group R&D Co.，Ltd.，Hangzhou 311121，China；3.East China Electric Power Design Institute Co.，Ltd.of China Power Engineering Consulting Group，Shanghai 200063，China）

This paper analyzes action behavior of the generator-transformer unit in the faulty forced excitation accident of excitation system and proposes an optimized logic design scheme.The scheme fully uses the fault information of the existing protection device and excitation system to optimally design the criterion of faulty forced excitation and adjust the existing protection action.The scheme can avoid voltage surge due to generator splitting in faulty forced excitation conditions to effectively mitigate severe accidents such as faulty forced excitation and reduce the deexcitation risk of large generator excitation system in faulty forced excitation conditions.The relevant research shows that deexcitation conducted by relay protection device of large generator with static excitation system in the case of faulty forced excitation conditions can reduce the arc voltage requirement on field breakers and increase the reliability of accident deexcitation.

faulty forced excitation；field breaker；generator-transformer protection；logic optimization；action behavior

10.19585/j.zjdl.201708004

1007-1881（2017）08-0018-06

TM621.7+1

B

2016-06-26

盧嘉華（1973），男，高級工程師，從事電力系統(tǒng)自動化及發(fā)電機勵磁專業(yè)工作。