摘要：针对某600MW超临界机组发变组保护情况，分析了发变组的保护变更，对线路零功率切机逻辑、主变低电压闭锁过电流保护、厂高变低电压元件逻辑、故障录波等方面实施了逻辑优化，经过优化后发变组保护逻辑更加完善，保护功能得到提升，确保电厂安全生产。
关键词：超临界机组；保护变更；发变组保护；逻辑优化
1 引言
某电厂为600MW超临界机组，机组采用美国GE发变组保护，出线为500kV两回路，升压站接线采用3/2接线方式。该发变组保护系统自运行以来，起到了良好的安全效果，具有较好的性能。但是在实际的机组运行中，仍然有一些异动发生，究其原因是由于有一些地方的保护逻辑和设计方面与运行情况所需有一定的差异，根据这些差异的地方，本文讲述了针对缺陷的内容对发变组的逻辑分析和优化措施，提高了保护性能。
2 故障录波器触发逻辑分析与优化
1、原保护逻辑情况
现场发变组保护系统中，原来的故障录波逻辑，关于故障录波触发的逻辑存在一个通病，以下以发电机保护G60的故障录波触发逻辑为例进行剖析。 本文所言及的故障录波仅为保护装置内部的故障录波功能，是为了分析异常或故障时，保护的动作行为使用，并非指机组专用的故障录波器。
2、原逻辑存在的问题：
原逻辑中，对于同一个"或"门前的任意一个触发录波的条件，如果条件出发信号保持逻辑1的时候，那么与其并联的录波，即使有触发条件的时候也无法进行录波，这样就会导致其他任何故障跳闸时无法启动录波，记录故障波形。例如"或"门（65#OR）的前面有若干保护动作来起动，我们期望其前任何一个反应异常或故障工况的保护动作后，都能够触发故障录波。
但是在原逻辑中，如果"或"门（65#OR）之前一直存在有其他异常工况，并且持续动作的话，则该逻辑门输出会一直为逻辑1。那么由于"上边沿触发"（66# Positive One Shot）规定，只有当逻辑跳变，即从“0”到“1”发出一个脉冲信号的时候，才会触发故障录波。这样由于前面信号一直为逻辑1，导致后面即使有其他的跳闸故障也不会触发逻辑进行故障录波。综上所述，原录波逻辑的这种录波判定逻辑存在着一定的缺陷，亟需进行优化，否则不能达到发变组保护的要求。
3、保护逻辑的优化
针对上面的缺陷分析，将录波逻辑优化为对于任何反应异常或故障工况的保护的动作，或者当触发录波的条件满足后，都分别各自通过"上边沿触发"（Positive One Shot）逻辑后，再进入"或"门逻辑，去触发故障录波。经过这样的逻辑优化后，当任何一个动作触发录波后，即使没有能够给予返回的条件，其录波逻辑中也仅仅是在逻辑输出中由"0"变为"1"，同时等于只发出一个单脉冲的逻辑信号"1"，该保护动作也只会进行一次故障录波。与此同时，录波逻辑中为了防止对于同一故障，反应相同故障的多个不同的保护功能同时动作，触发多次故障录波，对录波触发的条件进行延时返回，从而对于此前一直没有进入录波状态来说，当接收到起动故障录波的第一个单次脉冲后，则忽略其后0.5秒来的其它起动故障录波的单次脉冲，因正在记录中的波形已包含了这0.5秒内的电流电压以及保护装置内的所需记录的状态。直到这0.5秒耗尽，此后再次接收到的第1个起动故障录波的单次脉冲再记录一个新故障录波。这样经过优化逻辑后，避免了原逻辑录波触发的缺陷。
3 主变低电压闭锁过电流保护逻辑分析与优化
1、原保护逻辑情况：
老定值通知单中，该保护为低电压闭锁过电流保护。过电流元件采用T60中的相延时过流2元件，以主变高压侧电流为判据。低电压元件采用T60中的相低电压1（相欠压1）元件，以主变高压侧相间电压为判据，受高压侧PT断线闭锁。
2、原保护逻辑存在的问题：
过电流元件的闭锁条件为VO17，VO17的逻辑是500KV的Uab、Ubc、Uca三个中任意一个不低于低电压保护定值时为逻辑1，当VO17=1时，则过电流元件被闭锁。其错误在于：两相相间短路时，故障相别的那个相间电压很低，但健全相与故障相别的相间电压与故障点与PT安装处的电气阻抗有关，有时还蛮高，此时有可能错误地闭锁了过电流元件，复压过流保护将无法动作。该逻辑仅在三个相间电压同时满足低电压动作时，才能可靠动作。作为相间故障的后备保护，应对两相和三相故障都能可靠动作，所以必须进行逻辑改进。
3、新保护逻辑情况
新定值通知单将原有的低压过流保护，更改为复合电压闭锁过流保护，即增加了负序过电压元件的闭锁。为此增加如下负序过电压元件FLEXELEM
ENT 13（受PT断线的闭锁），低电压元件不作改动。
同时将老逻辑修改为：PT断线（VTFF）闭锁低电压元件（相欠压1）和负序过电压元件；任意一个相间低电压动作时，低电压元件即动作；而低电压元件，负序过电压元件，二者都不动作时，则闭锁过电流元件PHASE TOC2。
PHASE UV1 OP为Uab、Ubc、Uca中任意一个相间低电压动作。过电流保护元件仍采用VO17来闭锁，仅其电流动作值按新定值通知单修改为0.8pu。
4 厂高变保护装置中的低电压元件逻辑分析与优化
原逻辑中，当低压侧有两个分支时，任何一个分支的PT断线时，都将闭锁高压侧过流元件，这是不合理的，例如当低压侧A分支的PT断线时，仅A分支的低电压元件可能误动，此时仅需要闭锁A分支的低电压元件就可以了。假如此时B分支，没有出现PT断线，出现低电压元件动作时，意味着B分支可能发生了故障，可以仍旧去起动高压侧的过电流元件动作。同样地，当低压侧B分支的PT断线时，仅B分支的低电压元件可能误动，此时仅需要闭锁B分支的低电压元件就可以了。具体保护逻辑的优化结果如下图1和图2所示。
图1 改进后保护逻辑（1）
图2 改进后保护逻辑（2）
图 3 出线零功率切机保护逻辑图
5 线路零功率切机逻辑分析与优化
当电厂出线发生跳闸的情况时，汽轮机会有超速现象，进而对发电机本体以及整个热机系统可能造成一定的危害。为了加强防止该局面的产生，进行了如下图3所示的保护逻辑优化。在500kV线路零功率时有四种方式可以作用于全停发电机，快关主汽门同时进行厂用电的快速切换。其中ABC断路器常闭接点为三相辅助点相串联，一次线路刀闸断开之后，一相的刀闸辅助接点对应隔离刀闸的常闭点。
6 结论
该电厂采用GE公司的发变组保护设备，保护功能完好强大，可操作性强，灵活度较高，对发变组起到了很好的保护作用。但是在实际的运行情况中，保护逻辑仍然存在着一些缺陷和差异，影响着发变组保护的安全性能，为了解决这类问题，本文针对这些问题对线路零功率切机逻辑、主变低电压闭锁过电流保护、厂高变低电压元件逻辑、故障录波等方面实施了逻辑分析与逻辑优化，通过优化逻辑，提升了发变组保护的功能，达到了较好的效果。
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论文作者:隋心
论文发表刊物:《电力设备》2019年第1期
论文发表时间:2019/6/21
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