水电站计算机监控设备及系统技术指导文档发电机微机部分.pdf

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1、水电站计算机监控设备及系统技术指导文档水电站计算机监控设备及系统技术指导文档 发电机微机部分发电机微机部分 （供水电站计算机监控岗位群顶岗实习和毕业设计用）（供水电站计算机监控岗位群顶岗实习和毕业设计用）指导教师：张仁贡、林益江指导教师：张仁贡、林益江 2010/1/26 1目 录 方案一：WCP112 系列微机成套发电机保护装置 目 录 方案一：WCP112 系列微机成套发电机保护装置 第一章第一章 WCP112 系列微机成套发电机保护装置概述系列微机成套发电机保护装置概述.4 1.1 适用范围.4 1.2 装置的组成及功能.4 1.3 保护装置的特色.5 1.4 通信接口.6 1.5 对时

2、方式.6 1.6 技术参数.7 1.7 适用的主要技术标准.11 1.8 结构与安装.11 第二章第二章 WCP112G91 发电机主保护装置发电机主保护装置.12 2.1 WCP112G91 发电机主保护装置的保护功能基本配置.12 2.2 WCP112G91 发电机主保护装置硬件配置及原理逻辑框图.12 2.3 WCP112G91 发电机主保护装置的主要保护原理.12 2.4 WCP112G91 装置背板端子及说明.20 2.5 WCP112G91 装置定值表.21 2.6 WCP112G91 发电机主保护装置定值整定计算.23 第三章第三章 WCP112G92 发电机后备保护装置发电机后

3、备保护装置.26 3.1 WCP112G92 发电机后备保护装置的保护功能基本配置.26 3.2 WCP112G92 发电机后备保护装置硬件配置及原理逻辑框图.26 3.3 WCP112G92 发电机后备保护装置的主要保护原理.26 3.4 WCP112G92 装置背板端子及说明.34 3.5 保护定值.37 3.6 WCP112G92 发电机后备保护装置定值整定计算.40 2第四章第四章 WCP112T61 非电量保护装置非电量保护装置.46 4.1 基本配置及规格.46 4.2 硬件配置及逻辑框图见附图WCP112T61.46 4.3 装置整体介绍.46 4.4 装置背板端子及说明.47

4、方案二：MGT102 系列微机成套发电机保护装置 方案二：MGT102 系列微机成套发电机保护装置 第五章 第五章 MGT102MGT102.51 发电机保护装置发电机保护装置5.1 MGT102 发电机主保护装置 51 5.2 MGT102 发电机后备保护装置 56 3第一章第一章 WCP112 系列微机成套发电机保护装置概述系列微机成套发电机保护装置概述 1.1 适用范围 WCP112 系列微机成套发电机保护装置主要适用于单机容量 300MW 以下的各型汽轮发电机组和水轮发电机组，同时也可适用于大型同步电动机组保护。成套保护装置内集成了多种网络接口及通信规约，以满足厂站自动化的各种组网需要

5、。成套保护装置的输入输出信号可程序组合配置，以满足老厂站升级改造的各种需要。1.2 装置的组成及功能 WCP112 系列微机成套发电机保护装置的主保护和后备保护完全独立设置，设计简洁，二次回路清晰，运行方便，安全可靠，满足电力系统继电保护及安全自动装置反事故措施的要求。WCP112 系列微机成套发电机保护装置分别由 发电机主保护装置 WCP112G91，发电机后备保护装置 WCP112G92 和发电机非电量及操作回路 WCP112T61 装置组成。WCP112G91 型发电机主保护装置的主要保护功能有：（1）发电机纵联电流差动保护，主要保护发电机组内部相间短路；（2）单元件灵敏电流横差（分支引

6、出时），主要保护发电机组内部相间短路与匝间短路；纵向零序电压保护（装设专用零序TV时），主要保护发电机组内部匝间短路；（3）基波零序过电压保护，主要保护发电机组定子回路接地（95%）；三次谐波零序过电压保护，主要保护发电机组定子回路接地（100%）；（4）乒乓切换式转子一点接地和转子两点接地保护，主要保护发电机组转子绝缘破环；（5）两组非电量延时保护；（6）TV 断线及TA 断线保护；WCP112G92型发电机后备保护装置的主要功能有:（1）两段定时限复合电压闭锁过电流保护（可带记忆），主要用作发电机内外部短路的后备保护；4（2）发电机失磁阻抗保护，主要保护发电机失磁及低励；（3）发电机定/反

7、时限过负荷保护，主要保护发电机对称过负荷；（4）发电机定/反时限负序过负荷保护，主要保护发电机不对称运行或反相运行；（5）发电机过电压保护，主要保护发电机定子回路绝缘；（6）发电机低压解列保护，主要用于系统故障时机组解列；（7）发电机高频切机保护，主要用于发电机高频切机；（8）发电机低频解列保护，主要用于系统故障时机组解列；（9）发电机逆功率保护，主要防止发电机变为电动机运行；（10）零序过电流及零序过电压保护(带零序功率方向)，主要用于不接地系统的绝缘监测或接地保护；（11）两组非电量延时保护；（12）TV 断线及TA 断线保护；WCP112T61 型发电机非电量重动及操作回路装置的主要功能

8、有：非电量保护（重动）+操作回路 1.3 保护装置的特色（1）硬件特色：采用一次成型压铸铝整机箱，电磁屏蔽性能好，前面板设有带防水密封压条的透明玻璃罩，防水防尘，防护等级高，适应电厂恶劣运行环境。装置结构采用前插与后插相结合拔插模式，强电集中于后背板处，弱电集中于前面板处，再结合强弱电隔离措施，使强弱电从电气回路与空间结构上彻底分离。装置的核心模件均为四层板设计，选 DSP+CPU 构架为硬件平台，采用 SMT 贴片加工工艺，所有插件的模入与开入开出均设有抗干扰措施。装置所有的继电器输出均可通过输出逻辑矩阵进行程序自定义，使工程设计图纸典型，规范，简明，同时也有利于机组老保护设备的升级改造。（

9、2）软件特色：每套装置均设独立的启动元件，针对不同的保护原理设置不同的启动元件，启动后才开放出口继电器正电源，正常情况下，装置中任一元件损坏不会引起保护装置误动作。装置每周波的采样点数为 24 点，且在每个采样间隔内对所有主保护，后备保护进 5行实时计算，保证了保护继电器的可靠性，实时性。每套装置均设综合自动化模拟调试功能，该模拟调试模块的设置使发电机组保护功能调试工作与自动化联调工作完全分开，避免了重复工作。每套装置都有完备的故障录波功能，凡是接进保护装置的模拟量，开关量在发生故障时都进行记录，录波数据压缩存储，并可在装置面板液晶上就地显示，也可通过通信口就地装设打印机打印或远传。装置原理简

10、明实用，整定计算简单。友好的人机界面，采用大屏幕汉化液晶显示器，实时显示发电机的各种状态量，全面监视发电机保护装置的运行情况。1.4 通信接口 WCP112系列微机成套发电机保护装置标配有RS485的标准通信接口和CAN标准通信接口（可选配为光纤接口或以太网接口），两路独立的通信接口规约都采用 LFP 规约及电力行业标准 DL/T667-1999（IEC-60870-5-103）规约，其常用通信介质为屏蔽双绞线。这两路通信接口的信息完全独立，且信息完整。双绞线参数：建议装置使用的双绞线型号为：美国 BELDEN 公司的 1419A 屏蔽双绞线。推荐传输距离小于 1200 米。光纤参数：光纤联接

11、器：ST 光纤方式：多模 （50/125um，62.5/125um）光纤工作波长:0.85um 推荐传输距离小于 2000 米 WCP112 系列微机成套发电机保护装置均配有就地打印机接口，所有保护信息都可以就地打印。1.5 对时方式 WCP112 系列分散式保护测控装置的对时有两种方式，一种为通过通信软件进行对时，对时精度为 5ms 左右。另一种为通过接收 GPS 硬件对时脉冲方式进行对时，对时精度为 1ms，所有装置公用一个对时总线，以差分信号输入，对时总线介质用屏蔽双绞线，可用通信电缆中剩余的一对双绞线。上述两种对时方式可综合使用。6 1.6 技术参数 1.6.1 机械及环境参数 机箱结

12、构尺寸:见附图 环境温度：正常工作温度:-1050 贮存及运输:-2570 1.6.2 额定电气参数(1)交流部分电气参数：频率:50Hz 交流电压:57.7V/100V 交流电流:1A，5A 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:1VA/相(In=5A)，0.5VA/相(In=1A)交流电压:0.5 VA/相(2)直流部分电气参数：直流电源:220V，110V 允许偏差:+15%，-20%转子电压:150V(标配)，如转子电压大于150V请订货时说明。直流电源功耗:正常25W，跳闸Icdqd Ir 0.5Ie Id-IcdqdKbl*(Ir-0.5I

13、e)0.5IeIr-3Ie Ir3Ie 其中：Kbl 为比率制动系数 Icdqd 为差动电流起动定值 Id=i1+i2 Ir=0.5(I1+I2)3)CT 断线闭锁及差流报警 保护装置设有延时差流报警及瞬时 CT 断线闭锁或报警功能。差流报警判别在保护采样程序中进行，当任一相差动电流大于差流报警（Ibj）整定值且时间超过 10 秒时发出差流报警信号，但不闭锁比率差动保护。这也兼起保护装置交流采样回路的自检功能。瞬时 CT 断线报警在测量程序中进行，满足下述任一条件不进行 CT 断线判别：a）起动前某侧最大相电流小于 0.2Ie；b）起动后最大相电流大于 1.2Ie；c）起动后任一侧电流比起动前

14、增加；只有在比率差动元件动作后，才进入瞬时 CT 断线判别程序，这也防止瞬时 CT 断线 13的误动作。某侧电流同时满足下列条件认为是 CT 断线：只有一相电流为零，其它二相电流与起动前电流相等。通过整定控制字选择，瞬时CT 断线判别动作后只发报警信号或闭锁比率差动保护出口。2.3.2 发电机单元件灵敏电流横差保护 装设在发电机两个中性点连线上的发电机单元件灵敏电流横差保护，通常用作发电机内部定子绕组的匝间短路保护和开焊故障保护。其动作方程如下：Ioun Iunzd 错误！未找到引用源。错误！未找到引用源。Imax 1.5Ie3次谐波电压差动RgRg1Rg6软件出口压板和出口逻辑1&中性点3U

15、0331非电量1动作非电量1报警CT断线报警ICDSDAICDSDBICDSDCBLCDABLCDBBLCDCCDSDCTDXDXBSBLCDTHCtU010tU020U0U01比率差动K3W=0定子接地基波零压II段跳闸t3W0三次谐波电压差动报警三次谐波电压差动跳闸Rg1Rg2转子一点接地跳闸转子两点接地报警转子两点接地跳闸&非电量1跳闸非电量2报警非电量2跳闸tFDL1100tFDL123191AImax0.25ARg22=0Rg22=1FDL1=0FDL1=1FDL2=0FDL2=1K3W=1差动闭锁差动闭锁投定子三次谐波电压差动&U0U02注：U0为零序电压，其余标号可对照说明书.W

16、CP112G91 的功能逻辑图 WCP112G91 的功能逻辑图 25第三章第三章 WCP112G92 发电机后备保护装置发电机后备保护装置 3.1 WCP112G92 发电机后备保护装置的保护功能基本配置 WCP112G92 型发电机后备保护装置的主要保护功能有：（1）两段定时限复合电压闭锁过电流保护（可带记忆），主要用作发电机内外部短路的后备保护；（2）发电机失磁阻抗保护，主要保护发电机失磁及低励；（3）发电机定/反时限过负荷保护，主要保护发电机对称过负荷；（4）发电机定/反时限负序过负荷保护，主要保护发电机不对称运行或反相运行；（5）发电机过电压保护，主要保护发电机定子回路绝缘；（6）发

17、电机低压解列保护，主要用于系统事故时机组解列；（7）发电机高频切机保护，主要用于发电机高频切机；（8）发电机低频解列保护，主要用于系统事故时机组解列；（9）发电机逆功率保护，主要防止发电机变为电动机运行；（10）零序过电流及零序过电压保护（带零序功率方向），主要用于不接地系统的绝缘监测或接地保护；（11）两组非电量延时保护；（12）TV 断线及TA 断线保护；装置具备完整的故障录波功能，所有保护信息及故障波形可在装置面板上就地显示或通过打印口就地打印，也可通过通信口远传。波形录波格式采用标准格式。3.2 WCP112G92 发电机后备保护装置硬件配置及原理逻辑框图 见附图 WCP112G92

18、硬件配置及原理逻辑框图.3.3 WCP112G92 发电机后备保护装置的主要保护原理 3.3.1 发电机复合电压过流保护 复合电压过流保护作为发电机、变压器、高压母线和相邻线路故障的后备。复合电压过流设两段定值两段时限。（1）复合电压元件：复合电压元件由相间低电压和负序电压或门构成，有两个控制字（即过流I 段经复压闭锁，过流II 段经复压闭锁）来控制过流I 段和过流II 段经复合电压闭锁。当过流经复压闭锁控制字为1时，表示本段过流保护经过复 26合电压闭锁。（2）电流记忆功能:对于自并励发电机,在短路故障后电流衰减变小，故障电流在过流保护动作出口前可能已小于过流定值，因此，复合电压过流保护起动

19、后，过流元件需带记忆功能，使保护能可靠动作出口。控制字“自并励发电机”在保护装置用于自并励发电机时置“1”。（3）TV 断线对复合电压闭锁过流的影响：装置设有整定控制字（即TV断线时退出与电压有关段的复压过流保护）来控制TV 断线时复合电压元件的动作行为。当装置判断出本侧TV 断线时，若控制字为1时，表示复合电压元件不满足条件；若TV 断线保护投退原则控制字为0时，表示复合电压元件满足条件，这样复合电压闭锁过流保护就变为纯过流保护。3.3.2发电机失磁（低励）保护 失磁保护反应发电机励磁回路故障引起的发电机异常运行。本装置采用失磁阻抗继电器作为机组失磁的主判据，阻抗特性取圆特性。对于汽轮发电机

20、组，失磁后允许一段时间异步运行，一般采用静稳边界判据 动作方程为：jXdIU11 90Arg270 jXsIU11 27jx 阻抗圆：Xs R -2dX-Xd 阻抗继电器辅助判据：a.正序电压6V b.负序电压U2 0.1Un（发电机额定电压）。c.发电机电流 0.1Ie（发电机额定电流）。d.转子电压 转子电压闭锁失磁定值（可通过整定控制字投退）。对于水轮发电机组，由于凸极功率的存在，失磁后不允许异步运行，一般采用异步边界判据 动作方程为：28)2(11dXXdjIU 90Arg270 （1）211dXjIU 阻抗圆如下 jx：R -2dX Xd 阻抗继电器辅助判据：a.正序电压6V b.负

21、序电压U2 0.1Un（发电机额定电压）。c.发电机电流 0.1Ie（发电机额定电流）。d.转子电压 转子电压闭锁失磁定值（可通过整定控制字投退）。对于大容量的水轮发电机组，为防止失步运行时机组剧烈震动，可采用近似静稳阻抗圆，以加快保护动作速度。动作方程为：29)22(11XdXqjIU 90Arg270 （1）11IU 阻抗圆如下：jx R -(Xd+Xq)/2 阻抗继电器辅助判据：a.正序电压6V b.负序电压U2 0.1Un（发电机额定电压）。c.发电机电流 0.1Ie（发电机额定电流）。d.转子电压 Ugy机端零序电流I2I2bjI2I2I2fh13Imax保护电流机端电压3ImaxI

22、H1zdI10.1IeUab机端电压闭锁Udy1转子电压闭锁UbsscU2U2zdZ6V,U2Udy2&ImaxIfh1Imax反时限过负荷反时限过负荷跳闸反时限负序过流&发电机逆功率机端零序电压TGL110TGL120GL1GL2反时限定时限负序过负荷I段报警0TfxbjTfx1定时限负序过流跳闸反时限负序过流跳闸Umax30V&Umax30VFFhzdF30V零序功率方向非电量1动作非电量2动作TFDL2TFDL1非电量2跳闸非电量2报警非电量1跳闸非电量1报警系统电压UBGL1UBGL2保持10秒保持10秒ZBLHWJHWJHWJHWJ过电压保护告警过电压保护跳闸低压解列高频保护跳闸低频

23、保护跳闸ZBLI0I0zd0零序过流报警复压过流二段跳闸失磁一段跳闸失磁二段跳闸PnRp1逆功率一段报警逆功率二段跳闸Tzyb2Tgfh1TgyTdyTfgTflTrg1Trg2T0转子励磁电压反时限3192AUbzZyb1Zyb2GFH1GFH2FXbjFX1FX2Ugy=0Ugy=1UdyFgFlRP1RP2L0L0FFDL1=0FDL1=1FDL2=0FDL2=1投低周低压投低周低压0000Tzyb100000000&UIH2zdPnRp2 WCP112G92 的功能逻辑图 WCP112G92 的功能逻辑图 45第四章第四章 WCP112T61 非电量保护装置非电量保护装置 4.1 基本

24、配置及规格 4.1.1 基本配置 4.1.1 基本配置 WCP112T61 为非电量保护装置。实现对从发电机本体来的非电量接点重动后发出中央信号、远动信号，并送给主保护装置的 CPU 作为事件记录，起动本装置的跳闸继电器切除发电机。同时装置配有三路不按相操作断路器的独立的操作回路，或者配有二路不按相操作断路器的独立的操作回路加一个电压切换回路。4.1.2 技术数据 4.1.2 技术数据 直流电源：220V 或 110V 允许偏差+15，-20 直流功耗：正常 35W 跳闸 50W 输出接点容量：出口继电器接点最大导通电流为 5A 工作温度：-2560 继电器从动时间延时：约 5ms 非电量回路

25、动作功耗：约 5W 4.2 硬件配置及逻辑框图见附图WCP112T61 4.3 装置整体介绍 本装置由五个标准模件组成。对其进行组合后可满足不同应用需要。1）电压切换模件（或电压并列模件）：完成一路三相四线、三相三线电压回路的电压切换，详见附原理图；2）电量重动继电器模件：实现非电量保护出口重动及信号重动，详见附原理图；、3）不按相操作断路器的操作回路；详见附原理图；4.3.1 装置正视图、背视图、结构与安装 4.3.2 装置内部插件布置（正视）46 1 2 3 4 5 4.3.3 组合说明：1）F1-非电量模件 1；2）F2-非电量模件 2；3）CZ1-不按相操作断路器的跳合闸操作回路；4）

26、CZ2-不按相操作断路器的跳合闸操作回路；5）空插件或电压切换回路（或电压并列模件）；4.4 装置背板端子及说明 4.4.1 装置背板端子图见附图 WCP112T61 背板端子 4.4.2 背板端子说明 1）不按相操作断路器的跳合闸操作回路模件（CZ）端子 CZ(1)为控制正电源。端子 CZ(2)CZ(5)为信号输出。端子 CZ(6)CZ(7)为跳闸位置输出。端子 CZ(8)CZ(10)、CZ(11)CZ(13)为两组跳合位输出。端子 CZ(14)CZ(15)为事故音响信号输出。端子 CZ(16)CZ(17)为合后位置输出。端子 CZ(18)CZ(20)为跳闸压力低、合闸压力低、气压不足输入点

27、。端子 CZ(21)为手动跳闸入口。端子 CZ(22)为保护跳闸入口。端子 CZ(23)为手动合闸入口。端子 CZ(24)为重合闸入口。端子 CZ(25)为接跳闸线圈。端子 CZ(26)为接合闸线圈。端子 CZ(27)为跳位继负端。47端子 CZ(28)为控制负电源。2）非电量模件 1（GAS1）端子 GAS1(1)GAS1(7)为中央信号输出接点。端子 GAS1(8)GAS1(14)为远动信号输出接点。端子 GAS1(19)为控制正电源。端子 GAS1(15)GAS1(18)为非电量输出接点。端子 GAS1(20)GAS1(25)为非电量入口。端子 GAS1(26)为信号复归输入端。端子 G

28、AS1(28)为控制负电源。3）非电量模件 2（GAS2）端子 GAS2(1)GAS2(3)为中央信号输出接点。端子 GAS2(4)GAS2(6)为远动信号输出接点。端子 GAS2(8)GAS2(19)为六组非电量跳闸输出接点。端子 GAS2(20)GAS2(21)为非电量备用输出接点。端子 GAS2(22)为控制正电源。端子 GAS2(23)GAS2(24)为非电量备用入口。端子 GAS2(25)为非电量跳闸入口输入端。端子 GAS2(26)为信号复归输入端。端子 GAS2(28)为控制负电源。4）电压切换模件（YQH）端子 YQH（1）YQH（4）为母电压输入；端子 YQH（4）YQH（8

29、）为母电压输入；端子 YQH（9）YQH（12）为切换后电压输出；端子 YQH（13）YQH（15）为母电压输入；端子 YQH（16）YQH（18）为母电压输入；端子 YQH（19）YQH（21）为切换后电压输出；端子 YQH（22）为母隔刀位置输入；端子 YQH（22）为母隔刀位置输入；48 49端子 YQH（24）YQH（25）为失压信号；端子 YQH（26）YQH（27）为同时动作信号；端子 YQH（28）为直流电源负端输入；5）电压并列模件（YBL）端子 YBL（1）YBL（8）为母电压输入；端子 YBL（10）YBL（17）为母电压输入；端子 YBL（19）YBL（21）为信号；端子

30、 YBL（22）YBL（24）为遥控接点输入；端子 YBL（25）为隔刀辅助接点输入+；端子 YBL（26）为并列回路监视正输入；端子 YBL（27）为直流电源负端输入；端子 YBL（28）为大地；13跳闸3TZZBGW油温高13通风故障25272826控制电源(-)信号复归控制电源(+)192122232420有载轻瓦斯油温高本体轻瓦斯本体重瓦斯有载重瓦斯1718161514本体重瓦斯通风故障油温高有载重瓦斯通风故障25非电量跳闸入口信号复归控制电源(-)282627跳闸4备用1备用1备用2控制电源(+)备用2跳闸6跳闸519量入口非电2223242021TFGZ1617181514TZ备用

31、输出TZTZ远动信号公共通风故障711121098本体重瓦斯本体轻瓦斯有载轻瓦斯有载重瓦斯654 有载轻瓦斯油温高本体轻瓦斯远动信号公共跳闸1跳闸2备用1备用27TFGZBTZWYZQWBTQWCOMYZZW10121198BTQWZBGWYZQW465TZTZBY2BY1COM13合位HWJ25合闸线圈跳闸线圈控制电源(-)跳位继负端282726HQTQHHJHHJ中央信号公共GAS1132本体重瓦斯有载重瓦斯中央信号公共1备用1备用2YZZWBTZW32XBY2XBY1XMGAS2XM19合闸压力气压不足手跳入口手动合闸重合入口保护跳入口2224232120事故音响跳闸压力合后位置1618

32、171514TWJHYJTYJCOMTWJCOMTWJHWJTWJ7信号公共信号公共10合位1211跳位89跳位合闸压力降低跳闸压力降低456跳位量非电输接点出接点备用入口非电量保护WCP112T61控制电源(+)1COMHWJ信号公共控制回路断线32TWJCZ-50 组屏示意图开外形尺寸图 重合低周速断合位485报警过流确认投入运行CAN跳位投入投入投入 -51 第五章 MGT 微机发电机保护装置 微机保护装置一般采用多 CPU 结构，每个 CPU 承担一种主要保护或数种一般保护，各 CPU 硬件系统完全相同，以利互换。装置主要包括输入信号隔离和电压形成变换、模拟滤波、模/数转换、CPU单元

33、、I/O 接口、信号和出口驱动逻辑、信号和出口继电器、电源等。各交流电流电压量分别经输入变换转换成电压信号，再经模拟滤波处理后，进行模/数变换，送到 CPU 中进行数字滤波、数据计算、保护判据判别、向 I/O 口送出判别结果，经信号驱动发出报警信号，或经出口中间进行逻辑组合后，通过出口中间继电器进行跳闸。由于目前国内微机保护生产厂家众多，所生产的微机保护装置型号各不相同，但原理上相差不大，因此下面就某一具体型号分别对发电机、变压器和输电线路的微机保护装置进行介绍。第一节 MGT102 发电机主保护MGT102 发电机主保护 MGT102 发电机主保护装置包括纵联电流差动、单元件横差、定子回路接

34、地、励磁回路接地等多种反映发电机内部短路为主的保护功能，作为发电机组的主保护。1.功能配置 针对机组不同的故障，MGT102 配置了多种不同的保护功能（见表 12.1），在工程应用中按相关的规程规范要求范围选用，图 12-1 为 MGT102 的功能逻辑框图。表 12-1 MGT102 配置的保护功能 保护编号 配置的保护功能 对应的机组故障 87G(或 87GT)发电机(或发变组)纵联电流差动 发电机组(或发变组)内部相间短路 87GN 单元件横差 纵向零序电压 内部相间短路和匝间短路(分支引出)内部匝间短路(装专用 TV 时)64G1 64G2 零序过电流或零序过电压三次谐波电压 发电机定

35、子回路接地(95%)发电机定子回路接地(100%)64R1 64R2 乒乓切换式转子接地电阻 发电机转子一点接地 发电机转子两点接地 51AT1 51AT2 51AT3 限时电流速断 过电流(定时限)过负荷 励磁变或厂变的内部短路故障保护和后备保护 5-1 5-2 热工/水机事故 励磁事故 机组的非电量保护 63-1 63-2 26 重瓦斯 轻瓦斯 温升 升压变或励磁变的非电量保护 -52 -53 2.主要保护原理 2.1 纵联电流差动保护 MGT102 采用由四段折线组成的纵联电流比率差动保护和差电流速断保护，动作特性见图 12-2，因而具有轻载或内部故障时灵敏度高，外部故障时稳定可靠的特点

36、。MGT102 的纵联电流差动保护具有“三相差动元件中两相动作才出口/三相差动元件中一相动作就出口”的比率差动出口选择、二次谐波制动判据选择、电流互感器（TA）二次回路断线（零序电流原理）闭锁选择和各侧电流分别平衡和 Y/折算的功能，因而可作为：差动速断段无制动段第一制动段第二制动段(斜率Kr2)(斜率Kr1)图 12-2 纵联电流差动保护特性 A.发电机的差动 B.发电机的不完全差动 C.发-变组的差动 2.2 单元件灵敏电流横差保护 MGT102 采用了截断式零序电流继电器实现单元件灵敏电流横差，作为多分支中心点分别引出的发电机的匝间或跨分支故障的主保护。在任一相电流超出 1.5 倍额定电

37、流时闭锁，提高了单元件横差在发电机组外部短路时的可靠性。-54 动作区横差电流1.5 相电流 图 12-3 单元件灵敏电流横差保护的接线和特性 当发电机励磁回路发生一点接地后自动将单元件灵敏电流横差保护增加一个短延时，防止在励磁回路由一点接地转换成两点接地时分支上产生暂态不平衡电流导致误动。2.3 定子接地保护 MGT102 采用了零序过电流(零序过电流/零序过电压)继电器作为 95%范围的定子接地保护，根据机组的主接线和互感器的配置方案的不同作相应选择。2.4 转子接地保护 MGT102 采用了乒乓（切换）采样式原理测量励磁回路（转子）对地电阻值（）和两接地点电气距离值（）。在图 12-4

38、中，当 S1 闭合，S2 打开时，有 fRLffRIIRIRIIRIRIU)2(3)2(22112111 （12-1）当 S1 打开，S2 闭合时，有 fRIIRIU)2(2211 （12-2）则由上两式，得：)2()2()32(122111IIIIRIIRf （12-3）计算出接地电阻，就能用来判断励磁回路是否发生了接地故障，并且，fRRIRIU2123 （12-4）fRIIRIU)2(2212 （12-5）由上两式可得出：RIRIRIIRIUULf2121223)2(2 （12-6）当发生一点接地时，测出接地点距负极滑环的电气距离，当发生两点接地时，该距离发生了变-55 化，变为，L （1

39、2-7）LLLL即为两个接地点间的电气距离（是非线性的），当L大于整定值时，两点接地保护动作出口。图 12-4 转子接地保护的测量回路 -56 -57 第二节第二节 MGT122 发电机后备保护发电机后备保护(测控测控)装置装置 MGT122 发电机后备保护(测控)装置包括复合电压闭锁过电流、低励(失磁)保护、低频保护、逆功率保护、过负荷保护、过、欠电压保护等反映故障和异常运行方式的保护功能和电流、电压、功率、频率、电度等多种测量仪表功能以及同期检定合闸等控制功能，作为发电机组的后备保护和测控单元。1功能配置功能配置 针对机组和系统可能发生的不同故障和异常运行方式，MGT122 配置了多种不同

40、的保护功能(见表 12-2)，在工程应用中按相关的规程规范要求选用。MGT122 还带有测量仪表功能和控制功能，见表 12-3。图 12-5 为 MGT122 的保护功能框图。表 12-2 MGT122 配置的保护功能 保护编号 配置的保护功能 对应的故障或异常运行方式 51SG(复合电压闭锁)(记忆)过电流 内外部短路的后备 40 失磁阻抗 失磁(低励)51 过负荷(定时限/反时限)过负荷 46 负序过电流/负序过负荷 不对称(缺相、断相)或反相运行 59 过电压 机组过电压 27 低电压 系统停电时调相机组或自备机组解列 81 低频率 系统停电时调相机组或自备机组解列 32 逆功率 系统停

41、电时，燃汽轮机组贯流式机组解列或大型汽轮机组程序停机 37 电超速 中小型汽轮机组程序停机 64G 二次谐波过电压 机组的转子两点接地 64N 51N 零序过电压 零序过电流 不接地系统的绝缘监察或接地保护 63-1 63-2 26 热工事故 水机事故 励磁事故 机组的非电量保护 表 12-3 MGT122 的测量仪表功能和控制功能 功能编号 代号 功能用途 A-1，A-2，A-3 V-1，V-2，V-3 F P、Q COS kWh、kVARh 机组三相电流IA、IB、IC测量 机组三个线电压Uab、Ubc、Uca测量 机组频率测量 机组有功功率和无功功率测量 机组功率因数测量 机组有功电度、

42、无功电度测量(止逆)kWhp、kVARhp 机组有功电度、无功电度脉冲累计(双向)25 同期检定 机组的同期检定合闸(非标配功能)遥合、遥跳 远方通过通信网络跳、合开关(需相应后台支持)58 图 12-5 MGT122 发电机后备保护（测控）功能逻辑框图 592 主要保护原理主要保护原理 2.1 复合电压闭锁记忆过电流保护 MGT122 采用复合电压闭锁记忆过电流保护作为发电机组内部短路故障和区外短路故障的后备保护。电流元件取自发电机中性点三相中最大相的电流，复合电压元件由相间低电压元件和负序过电压元件组成，电压一般取自机端电压互感器，如果在发变组内应用时以变压器外部故障的后备保护作为重点，可

43、取自系统侧电压互感器。对于自并励机组，可开放该保护中的记忆功能，记忆时间为 8S。2.2 失磁保护 MGT122 中采用失磁阻抗继电器作为机组失磁（低励）的主判据，阻抗特性为圆特性，如图 12-6。jx xs-xd 静态阻抗圆b 异步阻抗圆-xd-12xdjx0-(xd+xq)/2c 近似静态阻抗圆 jx 图 12-6 失磁阻抗圆特性 对于汽轮机组，失磁后允许一段时间异步运行，宜采用静稳边界判据，对于水轮机组，由于凸极功率的存在，失磁后不允许异步运行，可采用异步边界判据，对大容量的水轮机组，为防失步运行时机组剧烈振动，宜在失步前就动作，则可采用近似静稳阻抗圆，它比严格的水滴形静稳阻抗判据要容易

44、整定计算和试验。采用了 90接线和 PT 断线判据来防止失磁阻抗继电器在非同期合闸、外部短路和电压回路断线时的误动可能，并用延时来躲过振荡，对于大型机组，还可采用励磁电压作辅助判据。用于汽轮机组时，t1 段可用机端低电压作辅助判据，动作于切换厂用电或切换励磁，t2 段可用系统低电压作辅助判据，动作于机组解列。2.3 负序电流反时限保护 中大容量的机组为防止负序磁场在转子体表面产生涡流而烧灼铁芯采用负序电流保护。负序电流由软件滤序器产生：3/)(1201202jWjVUeIeIII （12-8）负序反时限的动作判据为:60222002*2)(AdtIIlt （12-9）式中：负序电流（标么值）；

45、*2I 负序电流过负荷报警值（标么值），即允许连续运行的最大负序电流值；lI20 A2 负序过负荷能力，由发电机制造厂给出。为防止电流互感器断线引起负序电流保护误动作，采用了零序电流闭锁负序电流的辅助判据：)3(9.0320IIIIICVU （12-10）2.4 主要测控功能原理 MGT122 具有 12 种测量仪表功能，工程应用中可按实际需要开放部分或全部测量仪表。MGT122 中还具有同期检查合闸的能力，并且系统侧的电压可采用任意相电压或线电压，只需将该电压的相位和额定值输入装置即可。当通过开入量或通信口向装置下达同期检查命令后，在规定的时间内进行压差和频率检查，如合乎要求，则按整定的导前时间发出合闸脉冲。2.5 二次谐波电压原理的转子两点接地保护 对于旋转励磁的发电机组，励磁回路并不引出，不能采用直接测量转子回路参数的接地保护，但当励磁回路发生两点接地时，实际是一部分励磁绕组被短接，引起磁场不对称，在定子回路中产生两次谐波电势，因此可用测量二次谐波电压的方式来实现转子两点接地保护。61