【摘 要】 综述了大机组继电保护的重要性及传统继电保护方式存在的一些问题，介绍了一种较实用的双重化主保护方案，并对未来的继电保护方式作了简单的展望。
【关键词】 大型机组 继电保护
中图分类号： TM65 文献标识码： Ａ文章编号：ISSN1004-1621（2018）01-0089-02
大型机组往往按发电机-变压器组单元接线与高压或超高压电网直接相连，在电力系统中占有十分重要的地位。由于它结构复杂、造价昂贵，一旦因故障而遭到破坏，在经济上必然会受到很大损失，因此在考虑大容量发电机-变压器组的继电保护整体配置时，应强调最大限度地保证机组安全和最大限度地缩小故障破坏范围，尽可能避免不必要的突然停机，对某些异常工况采用自动处理装置，特别要避免保护装置误动和拒动。所以不仅要求有可靠性高、灵敏性和选择性强、快速性好的保护继电器，还要求在继电保护的整体配置上尽量做到完善、合理，并力求避免繁琐、复杂。
一、电力系统继电保护装置
继电保护主要是对电力系统及时、准确的保护，对于保证电力系统的稳定运行具有重要意义。电气工作人员对继电保护系统防护装置进行设计时，需要考虑到各种因素对防护装置运行时的影响，尽量做到在发生电力系统元件异常时，防护系统能够自动、迅速、有选择性地对异常元件进行处理，从而保证整个电力系统的正常运行。
电力继电保护系统的防护装置一般是由检测部分、执行部分与逻辑部分组成，三者相互协调工作，共同对电力系统进行防护。在电力系统发生异常时，防护装置的检测部分将发挥其检测的作用，找到电力系统元件故障点；逻辑部分主要发挥其逻辑分析的作用，并且判断应用何种防护手段来减小影响；最后执行部分发挥防护作用，对故障元件进行必要的维护，提高电力系统元件运行的可靠性。
当电力系统的被保护元件发生故障时继电保护装置可以及时的做出反应，根据电力系统运行的条件和维护条件发出信号、减负荷、跳闸指令，将发生故障的元件从电力系统中切除，从而保证没有故障的电力系统迅速继续进行工作。这时不要求迅速的动作，而是根据故障的程度和影响来进行延时，防止不必要的动作和干扰导致发生误动作。这样不但有利于保护没有发生故障的装置而且有利于降低故障的影响。
二、大型机组继电保护理论基础
1. 对于大机组继电保护的配置原则是：加强主保护，简化后备保护。因此针对传统继电保护出现的问题，提出一种由不完全纵差保护和高灵敏单元件横差保护组成的双重主保护配置方案，如图1所示。
图1 继电保护配置
改变发电机中性点侧的引出方式，将三相六个分支绕组分成两组，其中一组仅将其中性点N1引出，另一组三相端子分别引出，并在发电机外接成第二中性点N2，N1与N2连接以便装设单元件横差保护，互感器TA1与TA2构成发电机不完全纵差保护。许多理论研究和实践经验已证明：高灵敏单元件横差保护具有发电机相间短路、匝间短路和定子绕组开焊的保护功能，特别简单、灵敏度高，可作为各类发电机的第一主保护。不完全纵差保护克服了传统纵差保护不反映定子绕组匝间短路和开焊故障的缺陷，成为发电机内部各种故障的第二主保护，方便地实现了大机组主保护的双重化要求。采用这种方案的必要前提是发电机中性点侧应有四个引出端子。
2. 大型机组继电保护改进措施
a)对300MW及以上的汽轮发电机，只要中性点引出方式在发电机制造时稍作改变就可使用高灵敏单元件横差保护，其功能超过纵差保护。
b)采用更换互感器，减少电流互感器变比，提高三次谐波滤过比，通过常规发电机短路试验、实测横差保护不平衡基波和三次谐波电流来正确整定动作电流等措施，把传统横差保护改造成高灵敏横差保护。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆
c)不完全纵差保护是针对每相两并联分支的发电机提出的，采用比率制动式继电器，机端互感器选变比为In/5A，分支互感器选变比为0.5 In/5A，这种方式能反应发电机内部各种相间短路、匝间短路和分支绕组的开焊故障，如图2所示。这种保护方式对发电机引出线短路有保护作用。但应注意在每分支数很多(大于2)时，若某个不装设互感器的分支发生故障，在装设互感器的那些非故障分支中的电流可能很小，不完全纵差保护有可能拒绝动作，因而在分支数较多时要慎用。
图2 发电机不完全纵差保护(每相两分支)
d)一般来说，当发电机变压器本身配置了双重主保护时，不需要再设置发电机、变压器自身的短路后备保护，这时可以在机端装设全阻抗或偏移阻抗保护，兼顾机端和高压母线相间短路故障，在升压变压器高压侧通常还装设零序电流、零序电压作为高压侧接地短路的后备保护。
3.双重主保护的作用
这种主保护方案可使发电机内部各种相间短路、匝间短路和定子绕组开焊故障均得到双重快速保护，同时还能使发电机独立运行时机端引线的相间短路也有快速保护。当每相分支数大于2时，在每相中性点侧装设互感器的分支数应大于或等于n/2(n为每相分支数)。
采用这种主保护配置方案时，可完全舍弃纵向零序电压保护和二次谐波转子电流保护。
三、对继电保护的发展展望
继电保护方式的发展经历了方向比较式、相位比较式、电流差动式等阶段，所使用的继电器从电磁式到模拟静止式，进而发展到数字静止式，随着数字技术的发展、微型计算机和微处理器的出现，为继电保护数字化开辟了广阔前景，出现了以微机和光传输技术为基础的全数字控制保护系统。
微机保护具有下列特点：
a)保护功能由软件实现；
b)采用数字信号处理技术；
c)具有数字储存功能，如过程记忆、录波等；
d)容易实现远方通信，接口简单；
e)具有自动测试和监视功能；
f）软硬件标准化；
g)公共数据可重复使用实现不同功能。
我国已成功研制了多套大机组微机保护装置，并先后投入试运行或正式运行。不少35kV和 110 kV变电所采用了多种微机监控和保护装置，但在300MW及以上大型发电机组上应用微机保护装置的例子还不多。由于微机保护具有灵活、高性能、运行维护方便、可靠性好、硬件尺寸小、硬件负担轻等优点，可以预见未来继电保护发展的方向将是主保护采用微型处理机或小型计算机分散地装设在被保护元件处，后备保护采用系统控制中心计算机构成变电所中心计算机以实现集中化控制。相信大机组的微机保护将有广阔的发展前景，并将以其优越的性能在继电保护领域独领风骚。
参考文献
[1]王维俭；侯炳蕴.大机组继电保护理论基础.北京：水利电力出版社.1989
[2]贺家李；宋从矩.电力系统继电保护原理.北京：水利电力出版社.1985
论文作者:李鑫淼
论文发表刊物:《科学教育前沿》2018年01期
论文发表时间:2018/5/21
标签：发电机论文; 继电保护论文; 电力系统论文; 故障论文; 机组论文; 元件论文; 互感器论文; 《科学教育前沿》2018年01期论文;